Dự đoán và đánh giá phản ứng trong dung dịch các chất điện ly

Biên soạn: Lê Thanh Hải - GV trường THPT chuyên Lê Quý Đôn - Đà Nẵng

1

DỰ ĐOÁN VÀ ĐÁNH GIÁ PHẢN ỨNG TRONG DUNG DỊCH

CÁC CHẤT ĐIỆN LY

1. Dự đoán định tính chiều phản ứng trong dung dịch các chất điện ly

Phản ứng trong dung dịch các chất điện ly có thể xảy ra ở các trường hợp sau: (1) Phản ứng tạo thành các sản phẩm ít phân ly

Sản phẩm ít phân ly thường là nước, axit yếu, bazơ yếu và phức chất. (2) Phản ứng tạo thành các hợp chất ít tan (3) Phản ứng tạo thành các sản phẩm khí (4) Phản ứng tạo thành các sản phẩm oxi hóa - khử. 2. Đánh giá bán định lượng

2.1. Định luật tác dụng khối lượng và hằng số cân bằng

Xét phản ứng tổng quát:

aA + bB cC + dD

Biểu thức định luật tác dụng khối lượng:

(C)c (D)d

(A)a (B)b

ở đây, (i) chỉ hoạt độ cấu tử i và (i) = fi [i] (fi là hệ số hoạt độ của cấu tử i).

K: hằng số cân bằng nhiệt động, phụ thuộc vào bản chất các chất phản ứng, nhiệt độ, không phụ thuộc nồng độ các chất.

Về nguyên tắc, hằng số cân bằng của phản ứng càng lớn thì phản ứng xảy ra theo chiều thuận càng mạnh.

Khi áp dụng biểu thức định luật tác dụng khối lượng để xem xét cân bằng trong dung dịch, người ta chấp nhận các quy ước sau:

(1) Hoạt độ của các phân tử và ion chất điện ly trong dung dịch loãng bằng nồng độ mol, khi đó:

[C]c [D]d

[A]a [B]b

(2) Trong các dung dịch loãng, hoạt độ của các phân tử dung môi bằng phân số mol và gần bằng đơn vị, thí dụ, trong các dung môi nước thì (H2O) = 1.

(3) Hoạt độ của các chất rắn nguyên chất nằm cân bằng với dung dịch có giá trị bằng đơn vị.

(4) Hoạt độ của các chất khí nằm cân bằng với dung dịch bằng áp suất riêng phần của mỗi khí.

(5) Đối với các phép tính gần đúng có tính chất định hướng, người ta thường chấp nhận KC = K với bất kỳ dung dịch nào.

2.2. Tổ hợp các cân bằng

2.2.1. Biểu diễn cân bằng theo chiều nghịch

Quá trình thuận: MX Mn+ + Xn- K

Quá trình nghịch: Mn+ + Xn- MX K'

K' = 1/K = K-1

Hoặc lgK' = - lgK

K =

KC = = K

DeThi.edu.vn

Biên soạn: Lê Thanh Hải - GV trường THPT chuyên Lê Quý Đôn - Đà Nẵng

2

2.2.2. Nhân cân bằng với một thừa số

M + X = MX K

nM + nX = nMX K'

K' = Kn

2.2.3. Cộng các cân bằng

M + X MX K1

MX + X MX2 K2

M + 2X MX2 K

K = K1.K2 Nhờ vậy, ta có thể tổ hợp các cân bằng đơn giản thành một cân bằng phức tạp và tính được hằng số cân bằng của phản ứng phức tạp đó.

2.3. Dự đoán và đánh giá mức độ xảy ra của các phản ứng

2.3.1. So sánh các cân bằng

Khi xem xét các hiện tượng xảy ra trong dung dịch có nhiều quá trình xảy ra đồng thời, thông thường ta phải lựa chọn quá trình chủ yếu nhất quyết định bản chất của hiện tượng. Muốn vậy, cách đơn giản nhất là so sánh các hằng số cân bằng. Tuy vậy, chỉ có thể so sánh các hằng số cân bằng cùng dạng. Thí dụ, có thể so sánh mức độ phân ly của các đơn axit hoặc các đơn bazơ, mức độ phân ly giữa các nấc của các đa axit hoặc đa bazơ, so sánh sự phân ly từng nấc của các phức chất hoặc so sánh độ tan của các kết tủa cùng dạng.

Thí dụ 2.1: Trong dung dịch HCOOH có các cân bằng sau:

HCOOH H+ + HCOO- K1 = 1,8.10-4 (1)

H2O H+ + OH- K2 = 10-14 (2)

Vì K1 >> KW nên cân bằng chủ yếu trong dung dịch là cân bằng (1). Nói cách khác, nồng độ ion H+ trong dung dịch chủ yếu là do HCOOH phân ly ra.

Thí dụ 2.2: Cho hỗn hợp Ag2CrO4 và Ag2S vào nước thì xảy ra các quá trình sau:

Ag2CrO4 2Ag+ + CrO42- Ks = 10-12 (1)

Ag2S 2Ag+ + S2- Ks' = 10-49 (2)

Vì Ks >> Ks' nên quá trình (1) xảy ra chủ yếu, nghĩa là nồng độ ion Ag+ trong dung dịch chủ yếu do Ag2CrO4 tan ra.

2.3.2. Đánh giá khả năng phản ứng

Trong những trường hợp phức tạp, khi cần đánh giá gần đúng khả năng xảy ra của một quá trình nào đó thì ta phải tổ hợp các cân bằng có liên quan để thu được cân bằng mong muốn. Căn cứ vào giá trị hằng số cân bằng K tương ứng mà ta suy đoán chiều hướng phản ứng.

Nếu K rất lớn, phản ứng xảy ra dễ dàng theo chiều thuận

Nếu K quá bé, phản ứng hầu như không xảy ra.

3. Đánh giá định lượng

3.1. Định luật hợp thức (định luật tỉ lượng)

3.1.1. Tọa độ phản ứng

DeThi.edu.vn