Luận văn Sưu tầm, xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập hóa học để hình thành và phát triển khái niệm axit – bazơ trong chương trình hóa học vô cơ trung học phổ thông (nâng cao)

1 PHẦN I: MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Đổi mới giáo dục là một trong những nhiệm vụ quan trọng của ngành giáo dục đào tạo trong giai đoạn hiện nay. Để đổi mới nội dung, phƣơng pháp dạy học có hiệu quả cao cần trang bị cho học sinh hệ thống kiến thức cơ bản vững chắc.Trên cơ sở đó học sinh biết vận dụng sáng tạo kiến thức giải quyết các vấn đề học tập và thực tiễn cuộc sống. Mục tiêu của nhà trƣờng phổ thông là trang bị kiến thức phổ thông cơ bản tƣơng đối hoàn chỉnh để giúp học sinh nắm vững hiểu biết khoa học. Môn hóa học góp một phần quan trọng trong mục tiêu đào tạo ở trƣờng phổ thông. Chƣơng trình hóa học phổ thông bao gồm các khái niệm hoá học cơ bản ban đầu và dần phát triển những khái niệm đó, việc giảng dạy hóa học phổ thông phải chú ý đến nhiều khái niệm, axit – bazơ là một trong những khái niệm cơ bản, có tầm quan trọng đối với khoa học hóa học. Để hiểu và truyền thụ đầy đủ nội dung về sự hình thành và phát triển khái niệm axit – bazơ. Giáo viên cần nắm vững quá trình hình thành phát triển khái niệm này để đảm bảo việc giảng dạy có hiệu quả đáp ứng nhu cầu giáo dục. Trong chƣơng trình phổ thông khái niệm axit – bazơ đƣợc đề cập rất sớm ngay từ phần mở đầu về hóa học lớp 8 và đƣợc củng cố ở các lớp và cấp học tiếp theo. Khái niệm axit – bazơ trong chƣơng trình phổ thông đƣợc hình thành và phát triển qua nhiều giai đoạn, là một trong những đề tài có tầm quan trọng đặc biệt. Axit – bazơ là các hợp chất quan trọng và phổ biến, có nhiều ứng dụng trong đời sống, trong sản xuất và nghiên cứu khoa học. Các phản ứng xảy ra trong dung dịch thƣờng liên quan đến khái niệm axit – bazơ. 2 Khái niệm axit – bazơ và phản ứng axit – bazơ cho phép hệ thống hóa các hợp chất hóa học, phân loại các phản ứng các chất, giải thích các hiện tƣợng hóa học, chọn tác nhân phản ứng, chất xúc tác… Sản phẩm tƣơng tác axit – bazơ hoặc axit hay bazơ với hợp chất khác đều có ý nghĩa về mặt thực tiễn. Nhiều phản ứng hóa học về thực chất cũng là phản ứng axit – bazơ . Việc hình thành khái niệm axit – bazơ ở phổ thông đạt hiệu quả cao khi ngƣời giáo viên nắm vững nội dung và hệ thống quá trình hình thành và phát triển khái niệm đó trong toàn bộ chƣơng trình phổ thông. Đồng thời giáo viên sử dụng phƣơng pháp dạy học có hiệu quả, giảng dạy có kế hoạch và lƣu ý tới đặc điểm của từng giai đoạn để có một hệ thống bài tập cơ bản đa dạng phong phú theo các mức độ nhận thức khác nhau trong quá trình hình thành và phát triển khái niệm axit – bazơ. Với những lí do trên, tôi chọn đề tài: „„Sƣu tầm, xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập hóa học để hình thành và phát triển khái niệm axit – bazơ trong chƣơng trình hóa học vô cơ trung học phổ thông (nâng cao)‟‟ 2. Khách thể nghiên cứu Quá trình dạy học hóa học ở trƣờng THPT 3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu Hệ thống bài tập hóa học hình thành và phát triển khái niệm axit – bazơ trong chƣơng trình hóa học vô cơ THPT (nâng cao). 4. Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu a. Mục đích nghiên cứu: Nghiên cứu lựa chọn xây dựng hệ thống bài tập hóa học và phƣơng pháp sử dụng chúng trong việc hình thành và phát triển khái niệm axit – bazơ trong chƣơng trình hóa học vô cơ THPT (nâng cao). 3 b. Nhiệm vụ nghiên cứu. - Nghiên cứu cơ sở lý luận về quá trình hình thành khái niệm hóa học và ý nghĩa tác dụng của bài tập hóa học trong việc hình thành khái niệm hóa học cho học sinh bậc THPT. - Phân tích chƣơng trình sách giáo khoa phần hóa học vô cơ bậc THPT xác định nội dung và dung lƣợng khái niệm axit – bazơ . - Lựa chọn, xây dựng hệ thống bài tập hóa học về axit – bazơ trong chƣơng trình hóa học vô cơ THPT chƣơng trình nâng cao. - Nghiên cứu phƣơng pháp sử dụng hệ thống bài tập trên để hình thành khái niệm axit – bazơ. - Thực nghiệm sƣ phạm để xác định tính phù hợp của hệ thống bài tập trên và kiểm nghiệm tính hiệu quả của các đề xuất. 6. Phƣơng pháp nghiên cứu Sử dụng phối hợp các phƣơng pháp sau: - Nhóm các phƣơng pháp nghiên cứu lý luận. - Nhóm các phƣơng pháp nghiên cứu thực tiễn. - Phƣơng pháp hội thảo chuyên đề, trao đổi kinh nghiệm. - Phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm và xử lý thông tin. 7. Giả thuyết khoa học Trong dạy học hóa học nếu giáo viên xác định đúng nội hàm và ngoại diên của khái niệm đồng thời lựa chọn xây dựng đƣợc 1 hệ thống bài tập hóa học đa dạng phong phú ở các mức độ nhận thức khác nhau từ đó sử dụng chúng 1 cách hợp lí và áp dụng những biện pháp rèn luyện tích cực theo hƣớng dạy học tích cực, chúng ta có thể phát huy đƣợc tố chất, năng lực sáng tạo, khả năng tƣ duy của học sinh. Từ đó nâng cao hiệu quả của việc dạy học. 4 8. Đóng góp mới của đề tài - Phân tích quá trình hình thành và phát triển khái niệm axit – bazơ trong chƣơng trình hóa học phổ thông. - Xây dựng và sƣu tầm: Hệ thống các bài tập cơ bản, nâng cao nhằm hình thành khái niệm axit – bazơ trong chƣơng trình hóa học vô cơ trung học phổ thông (nâng cao). - Đề xuất phƣơng pháp sử dụng hệ thống bài tập trong việc hình thành khái niệm axit – bazơ trong chƣơng trình hóa học phổ thông. 5 PHẦN II: NỘI DUNG Chƣơng 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1.1. Những cơ sở phƣơng pháp luận của sự hình thành khái niệm hóa học 1.1.1. Định nghĩa khái niệm [27] Khái niệm là hình thức phản ánh sự vật và hiện tƣợng từ các mặt của các dấu hiệu và các mối quan hệ chủ yếu của chúng. Nội dung của khái niệm đƣợc mô tả bằng lời, bằng các kí hiệu của ngành khoa học. Lênin đã nhận xét: ‟‟khái niệm- sản phẩm cao nhất của trí tuệ, sản phẩm cao nhất của vật chất‟‟. Trong lí thuyết nhận thức, khái niệm đƣợc xem xét nhƣ là một trong các hình thức phản ứng ở một mức độ tƣ duy trừu tƣợng. Trong dạy học hoá học, khái niệm là dạng khái quát hoá của kiến thức và hình thức tƣ duy của học sinh trong quá trình nắm vững kiến thức. Sự hình thành khái niệm là một trong các vấn đề trung tâm quan trọng của quá trình dạy học hoá học. Sự hình thành khái niệm chính là quá trình nhận thức có sử dụng các thao tác tƣ duy khác nhau để nhận thức các dấu hiệu, các mối quan hệ của khái niệm. Sự sử dụng các khái niệm trong quá trình nhận thức chính là quá trình học cách tƣ duy, thực hiện quá trình tìm kiếm sáng tạo. Vì vậy nó kích thích sự phát triển trí thông minh của học sinh. 1.1.2. Cấu trúc của khái niệm [27] Khái niệm bao gồm hai mặt dung lƣợng và nội dung, chúng có mối liên hệ chặt chẽ với nhau. Dung lƣợng của khái niệm (ngoại diên) đƣợc đặc trƣng bằng số đối tƣợng đƣợc khái quát trong khái niệm. Dung lƣợng phản ánh mặt số lƣợng của quá trình nhận thức. 6 Ví dụ: Dung lƣợng của khái niệm axit ở THCS là tất cả các chất có chứa nguyên tử H kết hợp với gốc axit, ở THPT bao gồm các chất có khả năng nhƣờng H cho các chất khác, có thể xảy ra trong các dung môi, cũng có thể là dung môi nƣớc hoặc các dung môi khác nƣớc, có thể xảy ra giữa các chất hoá học trong các phản ứng hoá học,… Nội dung của khái niệm (nội hàm) đó là sự tổng hợp các dấu hiệu cơ bản, dấu hiệu bản chất chính của khái niệm, nội dung chính của khái niệm phản ánh mặt chất lƣợng của kiến thức thể hiện mức độ sâu rộng của khái niệm trong nhận thức. Nội dung của khái niệm axit ở THCS là có mặt nguyên tử H liên kết với gốc axit; bazơ là chất có nhóm hiđroxyl liên kết với nguyên tử kim loại và phản ứng axit-bazơ là phản ứng giữa axit và bazơ. Nội dung của khái niệm axit ở THPT là những chất có khả năng nhƣờng ion H cho bazơ , còn phản ứng axit-bazơ là phản ứng có sự trao đổi H giữa các chất phản ứng. Dung lƣợng và nội dung là đặc tính logic của khái niệm. Khi phát triển một khái niệm thì dung lƣợng của nó đƣợc mở rộng và nội dung của nó đƣợc đào sâu, các mối liên hệ của nó với các khái niệm khác đƣợc thay đổi, mở rộng và phát triển lên. Nhƣ vậy cấu trúc của khái niệm nhƣ là hệ thống các dấu hiệu cơ bản mà đƣợc mở ra qua nội dung khái niệm. 1.1.3. Cơ sở phƣơng pháp luận hình thành khái niệm hoá học [27] Thế giới vật chất xung quanh chúng ta là nguồn gốc tạo ra các khái niệm. Sự hình thành khái niệm là một quá trình nhận thức phức tạp, đƣợc dựa trên logic của sự nhận thức khoa học và sự chuyển biến khách quan từ không biết đến hiểu biết trong nhận thức của con ngƣời. Phƣơng pháp luận của quá trình hình thành khái niệm là học thuyết nhận thức của Lênin: ‟‟ Từ trực quan sinh động đến tƣ duy trừu tƣợng và từ 7 đó đến thực tiễn là con đƣờng biện chứng của sự nhận thức chân lí, nhận thức thực tiễn khách quan‟‟. Những điều thu nhận đƣợc từ trực quan sinh động (cảm giác, tri giác biểu tƣợng) là điểm xuất phát ban đầu của việc dạy và học các khái niệm hoá học. Con đƣờng nhận thức, hình thành khái niệm đƣợc mô tả bằng sơ đồ sau: Sự vận động của nhận thức từ cảm giác đến tƣ duy trừu tƣợng là sự vận động đồng thời của kiến thức từ hiện tƣợng đến bản chất. Sự chuyển đổi của tƣ duy (cảm giác đến trừu tƣợng) trong quá trình hình thành khái niệm và sự vận dụng khái niệm đã đào sâu, mở rộng khả năng nhận thức về dung lƣợng và nội dung trong nhận thức của các cá thể. Vì vậy trong quá trình hình thành khái niệm cần xác lập mối liên hệ chặt chẽ của khái niệm với biểu tƣợng, sự trừu tƣợng lí thuyết với thực nghiệm và những kết luận về nội dung của khái niệm phải đƣợc hình thành trong hoạt động thực tiễn, vận dụng khái niệm. Trong dạy học, sự hình thành khái niệm có thể đi theo mối liên hệ hệ thống của quá trình nhận thức nói chung: Từ trực quan sinh động  cảm giác  sự phản ánh  tri giác  biểu tƣợng  khái niệm. Quá trình hình thành khái niệm bằng sự tƣ duy lí thuyết đã đƣợc rút ngắn bƣớc nghiên cứu thực nghiệm và tăng cƣờng mức độ lí thuyết, thay sự Trùc quan C¶m gi¸c Tri gi¸c BiÓut•îng Kh¸i niÖm (®Þnh nghÜa) H×nh thµnh T• duy trõu t•îng Kh¸i qu¸t VËn dông Thùc tiÔn 8 quan sát thực tiễn (thí nghiệm hoá học) bằng mô hình, phƣơng tiện kĩ thuật và sử dụng rộng rãi phƣơng pháp nêu vấn đề, đề xuất giả thuyết, suy diễn-diễn dịch, mô hình hoá để thực hiện các bƣớc đi khái quát hoá lý thuyết. Quá trình này không làm giảm vai trò thực nghiệm hoá học, hoặc các sự kiện, kinh nghiệm đã có của học sinh hay phép qui nạp trong dạy học. Vì vậy tuỳ theo nội dung khái niệm, logic bên trong của nó mà giáo viên có thể chọn các con đƣờng hình thành khái niệm từ trực quan hay từ tƣ duy lí thuyết khi hình thành biểu tƣợng để khái quát hình thành khái niệm. 1.1.4. Nguyên tắc hình thành khái niệm hoá học ở trƣờng phổ thông [27] Trên cơ sở lí luận dạy học và tâm lí dạy học cùng với tính chất đặc thù và quy luật của sự nhận thức hoá học mà sự hình thành các khái niệm hoá học trong dạy học hoá học phổ thông cần đảm bảo các nguyên tắc sau: 1. Sự hình thành khái niệm hoá học cần đi từ các ví dụ về đối tƣợng, hiện tƣợng hoá học điển hình, để phân tích, xác định đúng nội dung của khái niệm. 2. Cần đặt khái niệm nghiên cứu ban đầu trong sự phát triển (theo dung lƣợng-nội dung) của nó và các mối liên hệ với các khái niệm khác. Đảm bảo tính định hƣớng phát triển của khái niệm. 3. Có sự thống nhất hợp lí các mặt cảm giác trong nội dung của khái niệm, phép qui nạp và suy diễn trong hoạt động tƣ duy để hình thành khái niệm. 4. Tăng cƣờng sử dụng các kí hiệu, ngôn ngữ hoá học nhƣ là một hình thức biểu thị khái niệm và vận dụng chúng trong học tập. 5. Có sự thống nhất trong mô tả định lƣợng và định tính của khái niệm. 6. Cần chú ý đến tính thống nhất của những nét riêng biệt, đặc thù và chung nhất trong khái niệm và các mối liên hệ qua lại giữa chúng. 9 7. Sự hình thành khái niệm phải đƣợc thực hiện trong các hoạt động học tập thể hiện các mối quan hệ kiến thức và kĩ năng, kiến thức và thực tiễn. 8. Tăng cƣờng khả năng vận dụng của các khái niệm đã đƣợc hình thành qua hoạt động học tập để tối ƣu hoá sự phát triển tƣ duy học sinh. Nhƣ vậy những con đƣờng phƣơng pháp luận của sự hình thành khái niệm hoá học đƣợc xác định với sự cân nhắc, tính toán đến cấu trúc của khái niệm, tính chất và vai trò của nó trong toàn bộ hệ thống khái niệm hoá học phổ thông. 1.2. Các giai đoạn quan trọng của sự hình thành khái niệm hoá học [27]. Quá trình hình thành khái niệm hoá học ở trƣờng phổ thông bao gồm các giai đoạn: Sự hình thành khái niệm, sự phát triển khái niệm và sự liên kết các khái niệm có liên quan trong nội dung của nó. Sự lựa chọn phƣơng pháp hình thành các khái niệm cụ thể cần căn cứ vào đặc điểm của khái niệm, mức độ nhận thức của khái niệm (dung lƣợng của khái niệm), mức độ kiến thức của học sinh, vai trò, ý nghĩa và tầm quan trọng của khái niệm trong chƣơng trình hoá học phổ thông. 1.2.1. Sự hình thành khái niệm [27]. Trong quá trình dạy học hoá học, hệ thống các khái niệm hoá học đƣợc hình thành dần dần và phát triển trên cơ sở các học thuyết hoá học khác nhau. Thông qua các quá trình này mà dung lƣợng và nội dung của khái niệm đƣợc mở rộng, đào sâu dần. Hình thành khái niệm hoá học cơ bản nhất đƣợc thực hiện ngay từ các bài học hoá học đầu tiên ở THCS. Các khái niệm hoá học cơ bản đƣợc hình thành bằng hai con đƣờng khái quát qui nạp từ các tài liệu cảm giác và con đƣờng kết luận suy diễn từ các qui luật, học thuyết, định luật đã biết để lập luận, khái quát thành khái niệm. 10 Đối với giai đoạn đầu của sự dạy học hoá học (THCS) sự hình thành khái niệm bằng con đƣờng khái quát qui nạp là đặc trƣng nhất, cơ sở của nó là sự khái quát hoá từ các tƣ liệu thực nghiệm để hình thành khái niệm. + Khái quát – quy nạp là phƣơng pháp xây dựng khái niệm đi từ thực nghiệm hay các tƣ liệu nghiên cứu để khái quát thành khái niệm (định nghĩa)…Bƣớc đầu, chọn ví dụ thực nghiệm, tƣ liệu hay sự kện điển hình, đem phân tích, so sánh để tìm ra các dấu hiệu chung của khái niệm. Trong các dấu hiệu chung đó, xác định dấu hiệu bản chất, từ đó rút ra định nghĩa khái niệm và tiến tới vận dụng khái niệm. Sau đó thiết lập mối liên hệ giữa khái niệm đã đƣợc hình thành với các khái niệm gần kề. Sự hình thành khái niệm bằng con đƣờng khái quát qui nạp đƣợc thực hiện theo một logic xác định bao gồm các giai đoạn: 1. Phân tích, so sánh các đối tƣợng điển hình để làm rõ các dấu hiệu chung của khái niệm. 2. Lựa chọn và làm chính xác hoá các dấu hiệu bản chất tức là tách dấu hiệu bản chất khỏi các dấu hiệu không bản chất. 3. Phát biểu định nghĩa về khái niệm. 4. Thiết lập các mối liên hệ giữa khái niệm đó với các khái niệm khác và phân chia giới hạn với các khái niệm gần kề. 5. Xác định vị trí của khái niệm trong sự phân loại tƣơng ứng và vận dụng khái niệm đƣợc hình thành. + Suy diễn - diễn dịch là phƣơng pháp xây dựng khái niệm bằng con đƣờng lập luận theo logic nhận thức. Phƣơng pháp này thƣờng đƣợc dùng để xây dựng khái niệm hoá học sau khi đã nghiên cứu nội dung lí thuyết cơ bản. Bƣớc đầu cần chọn tiên đề cho sự kết luận của khái niệm, tiếp theo đƣa ra định nghĩa khái niệm, phân tích định nghĩa để làm sáng tỏ các dấu hiệu bản chất, sau đó thiết lập mối liên hệ với các khái niệm gần kề và vận dụng. Sự 11 hình thành khái niệm bằng con đƣờng suy diễn lí thuyết đƣợc sử dụng để hình thành các khái niệm trừu tƣợng bằng cách lập luận theo logic hình thức xuất phát từ các học thuyết, qui luật, định luật mà phân tích các hiện tƣợng tìm ra nét bản chất của khái niệm. Ví dụ nhƣ các khái niệm nguyên tố, đồng vị, liên kết hoá học, hoá trị, obitan nguyên tử…Cấu trúc của logic hình thành khái niệm bằng con đƣờng suy diễn lí thuyết bao gồm: 1. Sự lựa chọn tiên đề xuất phát cho kết luận của khái niệm. 2. Nêu kết luận về định nghĩa khái niệm và làm chính xác hoá các dấu hiệu bản chất của nó. 3. Xác định vị trí của khái niệm trong hệ thống kiến thức lí thuyết và mối liên hệ với các khái niệm khác. 4. Chính xác hoá khái niệm, phân biệt với các khái niệm gần kề, mở rộng khái niệm trong các tình huống riêng biệt. 5. Vận dụng khái niệm vào việc giải các bài tập nhận thức khác nhau. Nhƣ vậy các khái niệm hoá học có thể đƣợc hình thành bằng các con đƣờng nhƣ: * Từ thí nghiệm hoá học  các qui luật  sự mô tả định tính, định lƣợng  khái quát nét bản chất  khái niệm  vận dụng.Ví dụ: Các khái niệm phản ứng hoá học, ăn mòn điện hoá, ảnh hƣởng của nồng độ, nhiệt độ, xúc tác đến tốc độ phản ứng hoá học, sự điện li… * Từ sự tƣ duy lí thuyết dựa trên các học thuyết để phân tích các hiện tƣợng tìm ra nét bản chất từ đó hình thành khái niệm. Ví dụ: Các khái niệm liên kết hoá học, hoá trị, số oxihoá, sự lai hoá các obitan, phản ứng oxihoá khử. * Từ sự mô tả kinh nghiệm đi đến giải thích lí thuyết về nội hàm của khái niệm 12 Ví dụ: Phân tích cấu trúc phân tử các chất hữu cơ qua mô hình để giải thích về tính chất các loại hợp chất hữu cơ, phân tích cấu trúc tinh thể, các dạng mạng tinh thể giải thích tính chất các chất có cấu trúc, dạng mạng tinh thể tƣơng ứng. 1.2.2. Sự phát triển khái niệm [27] Trong chƣơng trình hoá học phổ thông, các khái niệm đã hình thành ở giai đoạn đầu nghiên cứu hoá học ở THCS đƣợc phát triển liên tục theo ba con đƣờng cơ bản đó là: Sự đào sâu khái niệm hay tăng nội dung của khái niệm. Sự đào sâu bản chất của khái niệm bằng cách mở ra qui luật mới bên trong khái niệm và thay đổi các mối liên hệ bên trong giữa các thành tố của chính bên trong khái niệm. Khái niệm axit-bazơ ở THCS nghiên cứu phân tử hợp chất có chứa nguyên tử H (axit) hay chứa nhóm nguyên tử OH (bazơ). Khái niệm này đƣợc phát triển ở THPT bằng cách đào sâu bản chất của khái niệm là có sự cho và nhận proton và phản ứng axit-bazơ là phản ứng có sự trao đổi proton. Nhƣ vậy, nội dung của khái niệm đã tăng lên với cả những chất không có nguyên tử H cũng có tính axit (nhƣ ion 2Cu  ) hay với những chất không có nhóm OH cũng có tính bazơ (nhƣ 3NH ). Cùng với khái niệm axit-bazơ , khái niệm muối cũng đƣợc mở rộng và phát triển hơn ở THPT (muối là những chất…), và do đó dung dịch muối có thể có môi trƣờng axit, bazơ hay trung tính tuỳ thuộc vào thành phần cấu tạo của muối. Các khái niệm hoá học cơ bản khác cũng đƣợc phát triển bằng con đƣờng này. Sự mở rộng khái niệm bằng cách tăng dung lƣợng của khái niệm hay còn gọi là con đƣờng mở rộng diện. Các khái niệm đƣợc phát triển bằng cách khái quát các đối tƣợng mới trong khái niệm này. Khái niệm axit-bazơ có bản chất là sự cho nhận proton. Các chất có thể không có dấu hiệu là nguyên tử H 13 hay nhóm nguyên tử OH nhƣng vẫn thể hiện tính chất axit hay bazơ . Từ sự mở rộng diện của khái niệm mà cần xác định các mối liên hệ mới giữa khái niệm và sự phân loại các đối tƣợng. Với cách mở rộng diện mà khái niệm hoá học đƣợc phát triển dần, các khái niệm chất, PƢHH đƣợc phát triển đa dạng và ngày càng đi sâu vào bản chất của chúng. 1.2.3. Sự liên kết các khái niệm [27]. Sự phát triển khái niệm đƣợc hoàn thiện bởi sự liên kết của các khái niệm tức là sự thống nhất của chúng trong một hệ thống kiến thức trên cơ cở lí thuyết xác định. Trong dạy học hoá học sự liên kết khái niệm đƣợc thực hiện khi tổng kết kiến thức nhằm thiết lập mối liên hệ giữa các khái niệm để có một cái nhìn khái quát về từng mảng kiến thức trong toàn bộ chƣơng trình. Nhƣ là hệ thống kiến thức theo các khái niệm lớn: Kim loại, phi kim, liên kết hoá học, cấu tạo nguyên tử, hiđrocacbon, hợp chất có nhóm chức… Sự liên kết các khái niệm đƣợc tiến hành bằng sự khái quát sâu lí thuyết trên cơ sở lí thuyết chủ đạo với sự sử dụng rộng rãi mối liên hệ trong môn học và liên môn học. Sự hình thành, phát triển khái niệm đòi hỏi sự tổ chức hợp lí hoạt động đồng bộ của giáo viên và học sinh. Giáo viên tổ chức cho học sinh tìm tòi, khám phá những dấu hiệu bản chất của khái niệm, khái quát trong nhận xét, định nghĩa và vận dụng trong các tình huống học tập, thực tiễn có liên quan. 1.3. Khái niệm axit-bazơ trong chƣơng trình HHPT. 1.3.1. Khái niệm axit – bazơ trong chƣơng trình THCS (Thuyết nguyên tử, phân tử) 1.3.1.1. Thuyết nguyên tử, phân tử Sau khi đƣợc nghiên cứu về chất và sự biến đổi của chất, học sinh tìm hiểu về cấu tạo của chất để biết rõ nguyên nhân sự biến đổi đó. Những nguyên 14 liệu ban đầu cấu tạo nên các chất là những nguyên tố hóa học, nguyên tố hóa học gồm những hạt vô cùng bé nhỏ gọi là nguyên tử. Các chất đều đƣợc tạo nên từ những hạt vô cùng nhỏ, trung hoà về điện gọi là nhuyên tử. Có hàng chục triệu chất khác nhau nhƣng chỉ có trên một trăm loại nguyên tử. VD: Nguyên tố Hiđro : H - 1 nguyên tử hiđro Chất có thể do một hoặc nhiều nguyên tố hóa học cấu tạo nên. Mỗi đơn chất hay hợp chất đều gồm một tập hợp vô cùng nhỏ (hạt vi mô) tham gia trong phản ứng hóa học thể hiện đầy đủ tính chất hóa học của một chất. Phân tử là hạt đại diện cho chất, gồm một số nguyên tử liên kết với nhau và thể hiện đầy đủ tính chất hoá học của chất. Phân tử có thể bị chia nhỏ trong phản ứng hóa học. VD: Nƣớc tinh khiết gồm các phân tử H2O, trong các phản ứng hóa học có thể chia thành H và O Hợp chất đƣợc tạo thành từ hai nguyên tố trở lên. Phân tử là hạt vi mô đại diện cho chất mà nguyên tử lại là hạt vi mô đại diện cho nguyên tố. Vậy phân tử của hợp chất gồm từ hai nguyên tử trở lên và là những nguyên tử khác loại. VD : HNO3 : 1 nguyên tử H, 1 nguyên tử N và 3 nguyên tử O 1.3.1.2. Khái niệm axit – bazơ trong chƣơng trình THCS: Trong quá trình tiếp thu kiến thức, học sinh dần dần tìm hiểu về thành phần của các hợp chất, quen dần với một số hợp chất vô cơ: oxit, axit, bazơ, muối…trong các bài về oxi-sự cháy, hiđro, nƣớc. Mặc dù đã quen với tên gọi axit – bazơ nhƣng đến khi tìm hiểu tính chất hóa học của nƣớc, thành phần các hợp chất vô cơ, học sinh mới đƣợc tìm hiểu về thành phần của axit – bazơ VD: H2O hóa hợp với một số oxit kim loại tạo ra hợp chất thuộc loại bazơ Na2O + H2O  2 NaOH ; CaO + H2O  Ca(OH)2 15 Để nhận biết các dung dịch là axit hay bazơ, dựa vào sự biến đổi màu của giấy quỳ tím. Dung dịch bazơ đổi màu quỳ tím thành xanh. Dung dịch axit đổi màu quỳ tím thành đỏ. Thành phần hóa học của axit : là hợp chất mà phân tử gồm một gốc axit liên kết với một hay nhiều nguyên tử hiđro (H) Axit clohiđric : HCl gốc axit – Cl : Clorua liên kết một nguyên tử H Axit sunfuric: H2SO4 gốc axit =SO4 : Sunfat liên kết hai nguyên tử H Thành phần hóa học của bazơ : là hợp chất mà phân tử gồm một nguyên tử kim loại liên kết với một hay nhiều nhóm –OH (hiđroxit) Ba(OH)2 : Kim loại Ba liên kết với 2 nhóm –OH NaOH : Kim loại Na liên kết với 1 nhóm –OH Sau khi đã biết khái quát về thành phần hóa học của axit – bazơ ,học sinh tiếp tục tìm hiểu về những tính chất hóa học và những quan hệ giữa axit – bazơ và quan hệ giữa axit, bazơ và những hợp chất vô cơ khác. Định nghĩa axit: Là hợp chất mà phân tử gồm có một hay nhiều nguyên tử H liên kết với gốc axit. VD: 1 nguyên tử H liên kết với gốc clorua: HCl 3 nguyên tử H liên kết với gốc photphat: H3PO4 Định nghĩa axit còn có thể dựa vào tính chất hóa học của chúng. Axit là hợp chất mà thành phần có nguyên tử H, nguyên tử H này có thể thay thế bằng nguyên tử kim loại để tạo thành muối VD: HCl : nguyên tử hiđro có thể thay thế bằng kim loại (Fe, Al, Zn,…) trong phản ứng thế giữa kim loại với axit Zn + 2 HCl  ZnCl2 + H2  ; Fe + H2SO4  FeSO4 + H2  16 Định nghĩa bazơ : Là hợp chất mà phân tử có một nguyên tử kim loại liên kết với một hay nhiều nhóm hiđroxit (- OH) Công thức chung M(OH)y trong đó y là hóa trị của kim loại M VD : Fe(OH)2, Cu(OH)2, Ca(OH)2,… Định nghĩa bazơ dựa vào tính chất hóa học. Bazơ là hợp chất có phản ứng trung hòa với axit, tạo thành muối và nƣớc. Phản ứng axit – bazơ tạo thành muối và nƣớc gọi là phản ứng trung hòa NaOH + HCl  NaCl + H2O ; 2NaOH + H2SO4  Na2SO4 + 2H2O 1.3.2 Thuyết axit – bazơ của Areniuyt [12] - Thuyết axit – bazơ xuất phát từ thuyết điện li của Areniuyt cho rằng, axit là những chất khi hòa tan trong nƣớc thì phân li cho cation hiđro +H , còn bazơ là những chất khi hòa tan trong nƣớc thì phân li cho anion hiđroxyl -OH .Thí dụ, HCl là axit, NaOH là bazơ + - + - HCl H +Cl NaOH Na +OH   - Phản ứng trung hòa là phản ứng giữa axit và bazơ, tạo ra muối và nƣớc (là chất điện li yếu). Thí dụ : HCl + NaOH  NaCl + H2O - Phản ứng thủy phân của muối là phản ứng giữa ion của muối với nƣớc, kết quả làm cân bằng phân li của nƣớc thay đổi, dẫn đến môi trƣờng của dung dịch thay đổi. Thí dụ, sự thủy phân của Na2CO3 Na2CO3 2Na + + 2- 3CO 2- 3CO + 2H O - 3HCO + -OH Thuyết của Areniuyt là thuyết axit – bazơ sớm nhất. Nó giải thích đƣợc nhiều tính chất và phản ứng của các axit, bazơ trong dung dịch nƣớc. Tuy nhiên thuyết này có nhiều hạn chế. Nó chỉ áp dụng đúng cho dung môi là nƣớc, không áp dụng đƣợc cho tất cả các dung môi, đồng thời nó chƣa thấy đƣợc vai 17 trò quyết định của dung môi trong sự phân li của axit, bazơ. Mặt khác, thuyết Areniuyt không giải thích đƣợc các phản ứng tạo ra muối giống nhƣ phản ứng trung hòa mà trong đó lại không có H+ hoặc -OH tham gia. Thí dụ : NH3(k) + HCl(k)  NH4Cl Vì vậy cần nghiên cứu chi tiết các phản ứng xảy ra trong các môi trƣờng không nƣớc, cũng nhƣ những trƣờng hợp không có sự tham gia của dung môi nhằm bổ sung và khái quát các luận điểm của Areniuyt. Hiển nhiên rằng, bất kì một thuyết axit – bazơ khái quát hơn cũng bao hàm cả các luận điểm của Areniuyt và coi nó nhƣ một trƣờng hợp riêng. Hiện nay có một số thuyết axit – bazơ tổng quát hơn. Đƣợc áp dụng rộng rãi nhất là 3 thuyết: Thuyết các hệ dung môi do hai nhà bác học ngƣời Mĩ là Keđi và Franklin công bố vào năm 1905. Thuyết proton đƣợc công bố vào năm 1923 đồng thời bởi nhà hóa học Đan Mạch Bronstet và nhà hóa học ngƣời Anh Lauri. Thuyết electron cũng đƣợc đề nghị vào năm 1923 do nhà hóa học Mĩ Liuyt. Mặc dù các thuyết này xuất phát từ những luận điểm khác nhau nhƣng chúng không chống đối lại nhau mà hỗ trợ cho nhau. Vấn đề đặt ra là từ một hệ cụ thể và tiến hành tƣơng tác ở một điều kiện nhất định, ngƣời ta sẽ sử dụng thuyết nào trong các thuyết đã nêu ra cho thích hợp. Sau đây chúng ta sẽ xem xét một số thuyết axit – bazơ đã nói ở trên 1.3.3 Thuyết axit – bazơ của Bronstet và Lauri [12] Bronstet và Lauri đã đƣa ra thuyết axit – bazơ tổng quát hơn với định nghĩa axit, bazơ chỉ liên quan tới proton: Axit là chất có khả năng cho proton, bazơ là chất có khả năng nhận proton. Vì vậy, thuyết axit – bazơ của Bronstet và Lauri còn đƣợc gọi là thuyết proton. Thí dụ, trong nƣớc, 3CH COOH là axit vì nó nhƣờng proton cho nƣớc, còn phân tử 2H O là bazơ vì nó nhận proton để trở thành + 3H O : 18 3CH COOH + 2H O - 3CH COO + + 3H O (a) Trong phản ứng của amoniac với nƣớc, 3NH là bazơ vì nó nhận proton của 2H O còn 2H O là axit vì nó nhƣờng proton cho 3NH 2H O + 3NH + 4NH + -OH (b) Xét phản ứng (a): Theo chiều thuận, axit 3CH COOH nhƣờng proton để trở thành - 3CH COO , bazơ 2H O nhận proton và trở thành + 3H O . Theo chiều nghịch - 3CH COO nhận proton từ để trở thành 3CH COOH , còn + 3H O thì nhƣờng proton cho - 3CH COO để trở thành 2H O . Theo định nghĩa của Bronstet - 3CH COO là bazơ và + 3H O là axit. Ngƣời ta gọi cặp 3CH COOH - - 3CH COO và cặp + 3H O - 2H O là những cặp axit – bazơ liên hợp. Xét phản ứng (b): Theo chiều thuận, bazơ 3NH nhận proton để trở thành + 4NH , còn axit 2H O nhƣờng proton để trở thành -OH . Theo chiều nghịch, + 4NH nhƣờng proton cho -OH để trở thành 2H O , còn -OH nhận proton từ + 4NH để trở thành 2H O . Theo định nghĩa của Bronstet + 4NH là axit và -OH là bazơ . Ngƣời ta gọi cặp + 4NH - 3NH và cặp 2H O - -OH là những cặp axit – bazơ liên hợp. Nếu kí hiệu cặp thứ nhất là A1- B1, cặp thứ hai là A2- B2, thì hai phản ứng axit – bazơ trên đều đƣợc viết nhƣ sau: A1 + B2  B1 + A2 Axit 1 Bazơ2 Bazơ1 Axit2 Đây là phƣơng trình tổng quát của phản ứng axit – bazơ theo Bronstet. Ở phản ứng này có sự chuyển proton từ axit 1 cho bazơ 2 và từ axit 2 cho bazơ 1. Nhƣ vậy sự chuyển proton là bản chất của phản ứng axit – bazơ theo Bronstet. Các phản ứng axit – bazơ khác cũng xảy ra sự chuyển proton theo phƣơng trình tổng quát nêu trên: 19 Axit 1 + Bzơ 2  Bazơ 1 + Axit 2 HCN + 2H O -CN + + 3H O (c) + 4NH + 2- 3CO 3NH + - 3HCO (d) - 2 4H PO + 2H O 2- 4HPO + + 3H O (e) Nhƣ vậy tất cả các phản ứng axit – bazơ đều bao gồm hai cặp axit – bazơ liên hợp nằm trong một cân bằng. Một axit không thể hình thành bazơ liên hợp của nó nếu không có một bazơ khác. Ngƣợc lại, một bazơ cũng không thể hình thành axit liên hợp với nó nếu không có một axit khác. Đối với một cặp axit – bazơ liên hợp: axit càng dễ cho proton (lực axit càng mạnh) thì bazơ liên hợp của nó càng khó nhận proton (lực bazơ càng yếu) và ngƣợc lại. Các ví dụ trên chính là những phản ứng ion thu gọn biểu diễn bản chất của nhiều phản ứng axit – bazơ cụ thể khác nhau. Bảng 1.1: Độ mạnh tƣơng đối của các cặp axit – bazơ liên hợp Axit Bazơ liên hợp Axit pecloric HClO4 4ClO  Ion peclorat Axit bromhiđric HBr Br Ion bromua Axit nitric HNO3 3NO  Ion nitrat Ion hiđroxyl -OH H2O Nƣớc Axit triclo axetic Cl3CCOOH Cl3CCOO - Ion tricloaxetat Ion hiđrosunfat 4HSO  2 4SO  Ion sunfat Axit photphoric H3PO4 2 4H PO  Ion đihiđrô phôtphat Axit nitrơ HNO2 2NO  Ion nitrit Axit flohiđric HF F- Ion florua Axit formic HCOOH HCOO - Ion format Axit axetic CH3COOH CH3COO - Ion axetat Axit cacbonic CO2 + H2O 3HCO  Ion hiđrocacbonat Axit sunfuhiđric H2S HS - Ion hiđro sunfua Ion amoni + 4NH NH3 Amoniac Axit xianhiđric HCN CN- Ion xianua Ion hiđro sunfua HS- 2-S Ion sunfua M ạ n h Y ế u Y ế u R ấ t y ế u M ạ n h R ấ t y ế u L ự c a x i t t ă n g L ự c b a z ơ t ă n g 20 Nƣớc H2O -OH Ion hiđroxyl Rƣợu etylic C2H5OH C2H5O - Ion etylat Amoniac NH3 2NH  Ion amit Hiđro H2 H - Ion hiđrua Metan CH4 3CH  Anion metyl Bảng 1.1. Sắp xếp các cặp axit – bazơ liên hợp theo độ mạnh yếu tƣơng đối giữa chúng. Theo trật tự từ trên xuống dƣới, lực axit giảm dần và lực bazơ của các bazơ liên hợp tăng dần. Các axit từ + 3H O trở lên là các axit mạnh. Các bazơ từ -OH trở xuống là các bazơ mạnh. Vì thế, sử dụng bảng 1.1 ta có thể xét đoán đƣợc chiều hƣớng của phản ứng axit – bazơ. Ví dụ : Hãy cho biết hiện tƣợng xảy ra khi nhỏ dung dịch 2Na S vào dung dịch HCl . Theo bảng 1.1 axit HCl mạnh hơn axit 2H S và -HS rất nhiều, do đó các phản ứng sau hầu nhƣ xảy ra hoàn toàn nên có khí hidđro sunfua thoát ra: HCl + 2-S  -HS + -Cl HCl + -HS  2H S + -Cl Các axit Bronstet – Lauri đều chứa proton, vì vậy, chúng còn đƣợc gọi là axit protonic. Các axit protonic có thể là phân tử trung hòa nhƣ HCl , 2 4H SO , 3 4H PO …,là anion nhƣ - 4HSO , - 2 4H PO , -HS …,là cation nhƣ + 3H O , + 4NH , 3+ 2 6[Fe(H O) ] ,…Còn các bazơ Bronstet-Lauri có thể là phân tử trung hòa nhƣ 3NH , 2R- NH , 2R CO (R là gốc hữu cơ hoặc halogen), piriđin, 2H O …là anion nhƣ 2- 4HPO , -OH , -Cl , - 2NH , …các cation nhƣ + 2 3H N- NH , 3+ 3 5[Pt(NH ) (OH)] , 2+ 2 5[Fe(H O) (OH)] ,… Thuyết Proton giải thích đƣợc tính chất bazơ của các hợp chất hữu cơ nhƣ amin, ete, xeton và thioete…Nhờ có các cặp electron tự do, khi kết hợp proton, các hợp chất này tạo thành các cation oni. Những ion này là axit liên hợp của các hợp chất đó. Dƣới đây chỉ ra các phƣơng trình kết hợp proton vào các nhóm chức của các hợp chất hữu cơ trên: 21 N: N H + + H+ O: .. + H + O-H .. Nhƣ trên đã biết, các dung môi đƣợc chia thành dung môi proton và dung môi không proton. Các dung môi proton không những có khả năng cho proton mà còn có thể kết hợp với proton. Thí dụ, với tƣ cách là dung môi, axit axetic khan tƣơng tác với cả 3NH và HCl : 3CH COOH + 3NH  - 3CH COO + + 4NH 3CH COOH + HCl + 3 2CH COOH + -Cl Phản ứng thứ nhất xảy ra hoàn toàn, phản ứng thứ hai xảy ra là thuận nghịch. Cũng nhƣ axit axetic khan, các dung môi proton khác, chẳng hạn, nhƣ nƣớc, amoniac lỏng đều đƣợc coi là dung môi lƣỡng tính. Bởi vì chúng đều có khả năng kết hợp với proton và khả năng cho proton (các phản ứng từ (a) đến (l) ở trên) Các dung môi không proton là các dung môi trung tính (nhƣ benzen, toluen, tetraclorua cacbon, đicloetan…). Khả năng kết hợp hoặc cho proton của chúng rất yếu. Thuyết proton tổng quát hơn thuyết axit – bazơ của Areniuyt. Các axit Bronstet rất đa dạng, không chỉ bao gồm những chất phân li trong nƣớc thành proton mà cả những chất không phân li trong nƣớc thành proton nhƣ H 2 , 22 4CH …Các hiđroxit kiềm nhƣ NaOH, KOH,…theo Areniuyt là bazơ, nhƣng theo Bronstet – Lauri thì chỉ có -OH trong đó là bazơ, hơn nữa, không phải chỉ có -OH mà tất cả những chất có khả năng nhận proton đều là bazơ. Mặt khác, thuyết axit – bazơ của Areniuyt chỉ áp dụng cho dung môi nƣớc, còn theo thuyết Brosntet-Lauri có thể áp dụng cho bất kì dung môi nào: H2O, NH3 lỏng, HF lỏng hay 3CH COOH khan…và kể cả khi không có dung môi nhƣ: 3NH (k) + HCl (k)  NH4Cl(r) Tuy vậy, thuyết proton chỉ giới hạn cho những phản ứng axit – bazơ trong đó có sự trao đổi proton. Có nhiều quá trình tƣơng tác, trong đó các chất thể hiện tính axit và tính chất bazơ, nhƣng theo thuyết proton không cho là phản ứng axit – bazơ, bởi vì ở đó không có sự trao đổi proton. Chẳng hạn, phản ứng của oxit kim loại và oxit phi kim tạo ra muối. VD : CaO + SO3  CaSO4 Hoặc phản ứng giữa SOCl2 và K2CO3 trong SO2 lỏng : SOCl2 + K2CO3  2KCl + 2SO2 Ƣu điểm nổi bật nhất là thuyết proton cho phép đánh giá định lƣợng lực axit – bazơ của các chất . 1.3.4 Tích số Ion của nƣớc [12]. Phân tử nƣớc vừa có thể cho proton vừa có thể nhận proton. Hai quá trình đó đƣợc mô tả bởi cân bằng tự ion hóa của nƣớc : 2H O + 2H O + 3H O + -OH Đối với cân bằng này ta có : + - 3 2 H O OH 2 H O a .a K = a Quá trình tự ion hóa của nƣớc cực kì yếu, ở 250 C,  = 1,81 . 910 , nghĩa là cứ 555 triệu phân tử nƣớc mới có 1 ion + 3H O và 1 ion -OH . Vì thế, 23 0 20 40 60 80 100 120 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 hoạt độ của các ion chính bằng nồng độ, còn nƣớc coi là nƣớc nguyên chất nên hoạt độ chấp nhận là 1. Ta đƣợc : K = [ + 3H O ].[ -OH ] hoặc viết gọn là K = [ +H ].[ -OH ] K là hằng số điện li của nƣớc. Nó phụ thuộc vào nhiệt độ. Nhƣ vậy ở một nhiệt độ xác định, tích nồng độ của ion + 3H O với nồng độ ion -OH là một hằng số. Hằng số này đƣợc gọi là tích số ion của nước , kí hiệu là 2H O K và đặc trƣng định lƣợng cho sự tự phân li của nƣớc. Giá trị 2H O K có thể tính từ 0G của phản ứng điện li của nƣớc ở 250 C nhƣ sau : 2 0 H O 79,89.1000 ln K 32,23 8,314.298 G RT        => 2H O K = 1,007. 1410  1. 1410 Nhƣ vậy, khi tăng nồng độ ion hiđro trong dung dịch thì nồng độ ion hiđroxyl sẽ giảm xuống và ngƣợc lại, khi biết nồng độ của ion + 3H O trong dung dịch sẽ tính đƣợc nồng độ của ion -OH và ngƣợc lại. Quá trình phân li của nƣớc là thu nhiệt : 2 2H O +3H O + -OH Hoặc đơn giản : 2H O +H + -OH 0298 58 /H kJ mol  Vì vậy, theo nguyên lí Lơ Sa-tơ-liê, nhiệt độ tăng, quá trình phân li của nƣớc tăng lên, nghĩa là tích số ion của nƣớc tăng lên khi nhiệt độ tăng xem hình 1.1 và bảng 1.2 Hình 1.1: Sự phụ thuộc tích số ion của nƣớc vào nhiệt độ KH2O 24 t o C Bảng 1.2: Sự phụ thuộc của pH, tích số ion của nƣớc vào nhiệt độ Nhiệt độ (0 C) 2 14 H OK .10 pH của môi trƣờng trung tính 0 0,11 7,48 10 0,29 7,27 20 0,68 7,08 25 1,0 7,0 30 1,46 6,92 50 5,47 6,63 100 55,0 6,13 200 400 5,7 1.3.5. Hằng số phân li axit và bazơ [12] 1.3.5.1. Lực axit. a) Lực axit : Lực axit (độ mạnh yếu của axit) của axit proton trong dung dịch nƣớc đƣợc xác định bởi mức độ diễn biến của cân bằng sau : HA + 2H O +3H O + -A (1.1) + - 3 2 [H O ].[A ] K = [H O].[HA] (1.2) Vì [H2O] thay đổi không đáng kể nên có thể gộp vào hằng số K để thành Ka: 25 + - 3 a [H O ].[A ] K = HA (1.3) hoặc có thể viết đơn giản là + - a [H ].[A ] K = [HA] (1.4) Ka đặc trƣng định lƣợng cho sự phân li của axit theo phƣơng trình 1.1.Ka đƣợc gọi là hằng số axit. Ở một nhiệt độ nhất định, Ka càng lớn (axit phân li càng nhiều) thì axit càng mạnh. Do đó, có thể dùng Ka để đặc trƣng định lƣợng cho độ mạnh của axit. Các axit mạnh hơn + 3H O (xem bảng 1.1) phân li hầu nhƣ hoàn toàn trong nƣớc. Chẳng hạn, đối với axit clohiđric : HCl + 2H O + 3H O + -Cl Trong dung dịch chỉ tồn tại các ion -Cl , + 3H O , không có phân tử HCl . Vì vậy, không thể xác định đƣợc hằng số axit của axit clohiđric. Các axit yếu, thƣờng phản ứng rất ít với nƣớc, trong dd nồng độ ion + 3H O và -A nhỏ, nồng độ HA lớn nên Ka nhỏ. Vì vậy, để so sánh lực axit của chúng, ngoài việc sử dụng giá trị Ka, để thuận tiện hơn, ngƣời ta còn thƣờng dùng giá trị pKa : -[A ] pK = -lgK = pH- lga a [HA] Ngƣợc với khi dùng Ka, giá trị pKa càng lớn thì axit càng yếu. Đối với các axit mạnh, Ka  1, do đó pKa < 1 , tức pKa có giá trị âm. Các giá trị Ka và pKa đối với một số axit yếu đƣợc chỉ ra ở bảng sau : Bảng 1.3: Các giá trị Ka và pKa đối với một số axit yếu ở 25 0 C Axit Ka pKa Axit Ka pKa - 4HSO 21,0.10 2,00 - 2 4H PO 6,31. 810 7,20 3 4H PO 7,5. 310 2,12 - 4NH 5,5. 1010 9,30 HNO2 7,2. 410 3,14 HCN 106,5.10 9,19 26 HF 6,5. 410 3,19 2- 4HPO 1,26. 1210 11,90 3CH COOH 4,75. 510 4,757 -HS 3,00. 1310 12,50 CO2+H2O(H2CO3) 4,5. 710 6,35 H2S 1,0. 710 7,00 Dựa vào bảng 1.3 ta thấy, axit - 4HSO mạnh hơn axit 3 4H PO và axit 3 4H PO lại mạnh hơn axit HNO2 …Đối với axit đa chức, quá trình phân li của mỗi nấc sẽ tƣơng ứng với một giá trị Ka nhất định và 1 2 na a a K > K >... > K . VD đối với axit 3 4H PO : 1 2 3a a a K > K > K . Đối với các axit yếu cả hai đại lƣợng hằng số axit Ka và độ điện li  đều có giá trị nhỏ hơn nhiều so với 1. Tuy nhiên, chúng có những điểm khác nhau cơ bản là: giá trị Ka đối với một axit không thay đổi theo nồng độ, còn giá trị độ điện li  lại phụ thuộc vào nồng độ của dung dịch. VD: đối với axit axetic khi nồng độ khi nồng độ giảm từ 0,1 mol/l xuống 0,01 mol/l thì độ điện li  tăng lên từ 1,3 lên 4,3% : Nồng độ mol/l  (%) [ +H ] pH 0,1 1,3 0,0013 2,88 0,01 4,3 0,0004 3,88 Sở dĩ nhƣ vậy là vì giảm nồng độ axit tức là đã tăng nồng độ nƣớc làm cho cân bằng 1.1 chuyển dịch về phía phân li thêm (theo nguyên lí Lơ Sa-tơ- liê) dẫn tới tăng  . Tuy vậy, sự pha loãng dung dịch đã làm giảm nồng độ ion +H trong dung dịch từ 0,0013 mol/l xuống còn 0,0004 mol/l nghĩa là làm cho dung dịch kém axit đi (pH tăng từ 2,88 lên 3,88). b) Xác định hằng số axit Hằng số axit có thể đƣợc xác định theo nhiều phƣơng pháp khác nhau: 27 Hằng số Ka có thể tính theo phƣơng pháp lập chu trình Booc – Habơ dựa trên các dữ kiện nhiệt động nhƣ: năng lƣợng ion hóa, ái lực electron, nhiệt hiđrat hóa, nhiệt hòa tan, năng lƣợng tự do Gip…Sau đó từ phƣơng trình: 0 lnG RT Ka  Ta xác định đƣợc hằng số axit Ka . Hoặc có thể dựa vào độ điện li của axit xác định đƣợc bằng thực nghiệm VD: Ở 025 C , dung dịch axit CH3COOH 0,01 M có độ điện li  = 4,3%. Hãy tính hằng số axit Ka của axit axetic ở 025 C . Theo hệ thức liên hệ giữa hằng số phân li Ka và độ điện li  ta có: 2 2 5Cα 0,01.(0,043)K = K = K =1,8.10 1-α 1-0,043a a a  1.3.5.2. Lực Bazơ [12]. a) Lực Bazơ. Bazơ quen thuộc nhất là ion hiđroxyl -OH nó đƣợc tạo ra do sự phân li của các hiđroxit kim loại, hoặc do phản ứng chiếm proton của nƣớc: NaOH(r) 2H O + (aq)Na + - (aq)OH NH 3(aq) + 2 H O + 4NH + -OH -F + 2 H O ( ) HF aq + -OH Hiđroxit của các kim loại kiềm thổ (trừ Be) đều là những bazơ mạnh. Trong đó NaOH, KOH và 2Ca(OH) đƣợc dùng phổ biến nhất. Các bazơ mạnh phân li hoàn toàn trong nƣớc nên tạo ra dung dịch chứa ion hiđroxyl với nồng độ lớn. Các bazơ yếu chỉ tạo ra các ion hiđroxyl nồng độ nhỏ. Để biểu diễn lực bazơ (độ mạnh yếu của bazơ) ngƣời ta sử dụng hằng số bazơ bK . 28 Đối với các hiđroxit kim loại: M(OH)n n+M + -nOH bK = n+ - n n [M ][OH ] [M(OH) ] (1.5) Đối với các bazơ nhận proton từ nƣớc (ký hiệu là B), ta có: B(aq) + H2O +BH + -OH (1.6) bK = + -[ ] [ ] [ ] BH OH B (1.7) Hàm số bazơ bK thƣờng nhỏ nên để thuận tiện ngƣời ta thƣờng dùng đại lƣợng bpK bpK =- lg bK = lg b 1 K ( 1.8) Ở một nhiệt lượng nhất định, giá trị bK càng lớn (p bK càng nhỏ) thì bazơ càng mạnh, bK càng nhỏ (p bK càng lớn) thì bazơ càng yếu. Bảng 1.4 cho biết giá trị bK và p bK của một số bazơ thƣờng gặp. Ion -OH phản ứng với nƣớc tạo ra nƣớc và chính nó: -OH + H2O -OH + H2O Nếu nhƣ áp dụng biểu thức (1.6) (ion -OH đóng vai trò bazơ B) thì ta đựơc bK của -OH bằng 1. Bảng 1.4: Hằng số bazơ bK và p bK đối với một số bazơ yếu ở 25 o C. Bazơ bK P bK bazơ bK P bK -OH 1 0 3NH 1,8. 510 4,7 2-S 7,7. 210 1,1 6 5 2C H NH 4,2. 1010 9,38 2 5 3(C H O) N 5,2. 410 3,28 CH3COO - 5,7. 1010 9,24 29 2- 3CO 2,4. 410 3,62 -F 1,5. 1110 10,82 3 3)(CH N 6,3. 510 4,20 - 3NO 4,0. 11610 15,4 C N 1,39. 510 4,70 -Cl 3. 2310 22,5 Bảng 1.4 cho thấy anion của các axit yếu nhƣ 2H S , HCN, 2 3H CO là các bazơ tƣơng đối mạnh, còn các anion của các axit mạnh nhƣ 3HNO , HCl là các bazơ rất yếu. Bảng 1.1 thấy NH3, -F và các bazơ đứng trên -OH đều là các bazơ yếu hơn -OH (ký hiệu là B). Vì thế trong quá trình cạnh tranh để chiếm proton, -OH luôn thắng chúng, do đó cân bằng sau luôn lệch về phía trái, nghĩa là : B + H2O BH + + -OH . Ngƣợc lại các bazơ mạnh nhƣ -OH và các chất đứng dƣới -OH trong bảng 1.1 là các bazơ mạnh, do đó, trong phản ứng với nƣớc chúng sẽ chiếm hoàn toàn proton và tạo ra -OH từ nƣớc. -OH + H2O H2O + -OH 2 -NH + H2O(1) NH3(k) + -OH Tóm lại, axit nào cho proton mạnh hơn H3O + còn -OH còn các bazơ nào nhận proton mạnh hơn -OH thì là bazơ mạnh. 1.3.6. Khái niệm về pH, pK và chất chỉ thị axit-bazơ : 1.3.6.1. Khái niệm về pH và pK [12]. Cân bằng giữa các ion + 3H O và -OH không chỉ tồn tại trong nƣớc nguyên chất mà còn trong tất cả các dung dịch loãng của các chất trong nƣớc. Vì vậy hệ thức: K= [ + 3H O ].[ -OH ] hoặc viết gọn là K=[ +H ] có thể đặc trƣng cho tính axit và tính bazơ của các môi trƣờng khác nhau. 30 Bởi vì 2H O K ≠ 0, nên không có một dung dịch nƣớc nào mà ở đó, nồng độ của ion +H hoặc của ion -OH bằng không. Vì vậy, trong bất kì một dung dịch nƣớc nào cũng luôn tồn tại đồng thời các ion +H và -OH . Đối với nƣớc nguyên chất ở 2980K, ta có: [ +H ].[ -OH ]=1,00.10 -14 [ +H ]=[ -OH ]=10 -7 mol/l Vì vậy, ngƣời ta có thể dùng nồng độ ion +H và -OH để đánh giá môi trƣờng của dung dịch. Ở nhiệt độ 298K, bất kì dung dịch nƣớc nào mà [ +H ]=[ -OH ]=10 -7 mol/l đều đƣợc gọi là có môi trƣờng trung tính. Khi dung dịch có nồng độ [ +H ] > 10 -7 mol/l và [ -OH ] < 10 -7 mol/l thì đƣợc gọi là có môi trƣờng axit. Khi dung dịch có [ +H ] < 10 -7 và [ -OH ] > 10 -7 mol/l thì đƣợc gọi là dung dịch có môi trƣờng bazơ . Để biểu thị mức độ axit hay bazơ của môi trƣờng thay cho nồng độ ion +H , ngƣời ta dùng một đại lƣợng khác tiện hơn, đó là chỉ số hiđro kí hiệu là pH và đƣợc định nghĩa nhƣ sau: pH=-lg[ +H ]=lg + 1 H Tƣơng tự nhƣ vậy, ngƣời ta định nghĩa chỉ số hiđroxyl pOH và pK nhƣ sau: pOH=-lg[ -OH ]=lg - 1 OH pK=-lgK=lg 1 K vì trong dung dịch nƣớc [ +H ].[ -OH ]= 2H O K nên ta có: pH + pOH = p 2H O K Ỏ 298K, pH + pOH = p 2H O K = 14 Môi trƣờng sẽ là trung tính khi pH = 7 và pOH = 7 Môi trƣờng sẽ là axit khi pH 7 31 Môi trƣờng sẽ là bazơ khi pH > 7 và pOH < 7 Giá trị pH của môi trƣờng càng nhỏ hơn 7 thì môi trƣờng càng axit, pH càng lớn hơn 7 thì môi trƣờng càng bazơ Tích số ion của nƣớc thay đổi theo nhiệt độ, vì vậy ở các nhiệt độ khác nhiệt độ phòng, môi trƣờng sẽ là trung tính khi pH của dung dịch lớn hơn hoặc nhỏ hơn 7. 1.3.6.2. Chất chỉ thị axit-bazơ [12]. Chƣơng trình hoá học phổ thông có đề cập đến các chất chỉ thị axit- bazơ. Đó là các chất mà khi đổi màu chúng cho biết nồng độ các ion hiđro (chỉ số hiđro pH) trong dung dịch. Mỗi chất chỉ thị axit-bazơ chỉ biến đổi màu trong một khoảng pH nhất định, đƣợc trình bày ở bảng sau: Bảng 1.5: Khoảng đổi màu của một số chỉ thị axit – bazơ Chất chỉ thị Màu axit Khoảng pH thay đổi màu P nI K Màu bazơ Thylmolblue Đỏ 1,2-2,8 1,7 Vàng Metyldacam Đỏ 3,2-4,4 3,4 Vàng Bromophenol Vàng 3,0-4,6 3,9 Xanh Bromopresol green Vàng 4,0-5,6 4,7 Xanh Metyl đỏ Đỏ 4,8-6,0 5,0 Vàng Bromothymolblue Vàng 6,0-7,6 7,1 Xanh Litmus Đỏ 5,0-8,0 6,5 Xanh Phenol đỏ Vàng 6,6-8,0 7,9 Đỏ Phenol phtalein Không màu 8,2-10 9,4 Hồng Thymol Blue Vàng 9,0-9,6 8,9 Xanh Alizarin vàng Vàng 10,1-12,0 11,2 Đỏ Alizarin Đỏ 11,0-12,4 11,7 Tím Chú thích: 32 p nI K là hằng số axit-bazơ của chất chỉ thị, In là chữ viết tắt của từ Indicator nghĩa là chất chỉ thị Ví dụ: Vitamin C là một axit yếu (axit ascorbic), một khối lƣợng mẫu chất này đƣợc xác định bằng cách chuẩn độ với dung dịch NaOH. Có thể dùng metyl đỏ hay phenolphtalein làm chất chỉ thị hay không? Trả lời: Chất chỉ thị là phenolphtalein 1.3.7. Dung dịch đệm [12]. Dung dịch điệm là dung dịch có giá trị pH không đổi khi pha loãng hoặc khi làm đặc hoặc thay đổi rất ít khi thêm một lƣợng nhỏ axit mạnh hay bazơ mạnh. Các dung dịch đệm có thành phần nhƣ sau: - Axit yếu và muối của nó, chẳng hạn nhƣ dung dịch của CH3COOH và NaCH3COO. - Bazơ yếu và muối của nó, chẳng hạn nhƣ dung dịch của NH3 và NH4Cl. - Một muối trung tính và một muối axit, chẳng hạn nhƣ dung dịch của Na2CO3 và NaHCO3. - Hai muối axit có hằng số axit khác nhau, chẳng hạn nhƣ dung dịch của NaH2PO4 và Na2HPO4. Cứ hai chất trộn với nhau tạo thành một dung dịch đệm đƣợc gọi là một cặp đệm. 1.3.7.1. Tính pH của dung dịch đệm [12]. a) Dung dịch đệm pha từ axit yếu và muối của nó. 33 Thí dụ: Tính pH của dung dịch gồm CH3COOH có nồng độ ban đầu là Ca (mol/l) và NaCH3COO có nồng độ ban đầu là Cm (mol/l). Trong dung dịch, muối NaCH3COO phân li hoàn toàn nên nồng độ ban đầu của ion 3CH COO  trong dung dịch bằng Cm (mol/l). Xét cân bằng của CH3COOH và 3CH COO  trong dung dịch. CH3COOH H + + 3CH COO  Nồng độ ban đầu(mol/l) Ca H + Cm Biến thiên nồng độ (mol/l) -x +x +x Nồng độ cân bằng Ca –x X Cm + x Vì Ka của axit CH3COOH nhỏ nên quá trình phân li của axit là yếu nên có thể coi Ca – x  Ca và Cm + x  Cm. Khi đó ta có thể viết : +[H ].Cm Ca = Ka Suy ra : +[H ] = Ka . Ca Cm Và pH = p Ka - lgCa + lgCm hay pH = p aK + lg Cm Ca (7.18) Đây là biểu thức tổng quát để tính pH của dung dịch đệm pha từ một axit yếu và muối của nó. b) Dung dịch đệm pha từ bazơ yếu và muối của nó. Thí dụ: Tính pH của dung dịch hỗn hợp gồm NH3 có nồng độ ban đầu là Cb (mol/l) và NH4Cl có nồng độ ban đầu là Cm (mol/l). Trong dung dịch muối NH4Cl phân li hoàn toàn nên nồng độ + 4NH bằng Cm ( mol/l). Tƣơng tự nhƣ cân bằng sau trong một dd axit, ta tính đƣợc: Kb = [OH ].Cm C  b Suy ra : [OH ] = Kb . Cb Cm 34 pOH = pKb - lg Cb Cm pH = 14 – pKb - lg Cb Cm (1.10) Đây là biểu thức tổng quát để tính pH của dung dịch đệm pha từ bazơ yếu và muối của nó. Từ các biểu thức 1.9, 1.10 ta thấy pH của dung dịch đệm không những phụ thuộc vào hằng số axit yếu hoặc hằng số bazơ của bazơ yếu mà còn phụ thuộc vào tỉ lệ nồng độ của muối và axit hoặc nồng độ của mối và bazơ. Do đó, axit yếu và muối của nó hoặc bazơ yếu và muối của nó ta có thể pha đƣợc các dung dịch đệm của pH khác nhau bằng cách thay đổi tỷ lệ muối và axit hoặc muối và bazơ. 1.3.7.2. Tác dụng của dung dịch đệm [12]. - Dung dịch đệm có khả năng giữ cho pH của nó không thay đổi khi bị pha loãng hay làm đặc hơn không nhiều. Sở dĩ dung dịch đệm có tác dụng đó là vì khi bị pha loãng hay làm đặc thì nồng độ của muối và axit hay của muối và bazơ trong dung dịch đều làm giảm hoặc tăng nhƣ nhau nên tỉ số của các nồng độ đó vẫn không thay đổi lắm cho pH của dung dịch không thay đổi (xem công thức tính pH của dung dịch đệm 1.9 và 1.10). - Dung dịch đệm có khả năng giữ cho pH của dung dịch thay đổi rất it khi thêm vào dung dịch đó một lƣợng nhỏ bazơ mạnh hay axit mạnh. Bảng 1.6 đã chỉ ra các giá trị pH khi thêm một lƣợng KOH hay một lƣợng axit HCl vào dung dịch đệm tạo bởi axit CH3COOH 0,1M và CH3COOK 0,1M. Bảng 1.6: Giá trị của pH của dung dịch đệm CH3COOH 0,1M và CH3COOK 0,1M khi thêm một lƣợng bazơ mạnh hay axit mạnh. Lƣợng KOH thêm vào [ +H ] (mol/l) trong dung dịch đệm pH của dung dịch đệm lƣợng HCl thêm vào (mol/l) [ +H ] (mol/l) trong dung pH của dung dịch đệm 35 (mol/l) dịch đệm 0,0 1,75.10 -5 4,757 0,0 1,75.10 -5 7,57 0,0001 1,77.10 -5 4,758 0,0001 1,75.10 -5 4,756 0,001 1,72.10 -5 7,766 0,001 1,79.10 -5 4,748 0,005 1,58.10 -5 4,801 0,005 1,93.10 -5 4,713 0,010 1,43.10 -5 4,844 0,010 2,14.10 -5 4,670 0,050 0,583.10 -5 5,234 0,050 5,25.10 -5 4,280 Dung dịch đệm có vai trò quan trọng trong phòng thí nghiệm và trong công nghiệp hoá học. Nó có khả năng duy trì pH dung dịch ổn định để thực hiện phản ứng tổng hợp vô cơ, tổng hợp hữu cơ, đặc biệt là các phản ứng lên men và nhiều phản ứng khác. Trong cơ thể của động vật cao cấp, đặc biệt là ngƣời, pH trong dịch tế bào, trong máu và trong những dịch khác dao động trong một khoảng rất hẹp là nhờ các hệ đệm. Thí dụ, pH của máu chỉ thay đổi trong khoảng 7,30 – 7,42 (trung bình  7,42) là do trong máu có các hệ đệm sau: - Axit cacbonic và muối bicacbonat MHCO3 (M =K, Na). - Mononatri photphat NaH2PO4 và đinatri photphat NaH2PO4. - Hemoglobin và kali hemoglobinat. - Axit hữu cơ và muối của axit hữu cơ…. 1.3.8. Phản ứng axit-bazơ [12] * Sự dung môi phân của muối Xét về mặt hình thức, phản ứng trao đổi giữa các thành phần của muối với các thành phần của dung môi đƣợc gọi là phản ứng dung môi phân. Trong trƣờng hợp dung môi là nƣớc thì ngƣời ta gọi đó là phản ứng thuỷ phân. Thí dụ: 36 CH3COONa + H2O CH3COOH + NaOH (1.10) Sau đây sẽ vận dụng lý thuyết về phản ứng axit – bazơ để xem xét bản chất của phản ứng dung môi phân. 1.3.8.1. Sự thuỷ phân của muối Theo quan điểm của thuyết Areniuyt thì sự thuỷ phân là phản ứng ngƣợc với phản ứng trung hoà. Chẳng hạn nhƣ phản ứng thuỷ phân (1.10), muối đã tác dụng với nƣớc để tạo thành axit và bazơ. Theo quan điểm của thuyết Brestet, bản chất của phản ứng (1.10) đƣợc biểu hiện ở phản ứng ion thu gọn của nó: H – O – H + - 3CH COO -OH + CH3COOH (1.11) Phản ứng (1.11) cũng có dạng của phản ứng axit – bazơ kiểu: Axit 1 + Bazơ 2 Bazơ1 + Axit2 Tuy nhiên, phản ứng (1.11) có điểm khác biệt là bazơ 1 ( -OH ) mạnh hơn so với bazơ 2 ( - 3CH COO ), tức là phản ứng 1.11 xảy ra ngƣợc với chiều diễn biến bình thƣờng của phản ứng axit – bazơ Brostet. Xét theo cả hai quan điểm thì đều thấy sự thủy phân là phản ứng ngƣợc với phản ứng trung hoà, vậy mà nó vẫn xảy ra đƣợc. Nguyên nhân chính là do yếu tố nồng độ đã tác động tới cân bằng ở các phản ứng đó. Ta hãy xét sự thuỷ phân của 4 loại muối dựa vào axit hoặc bazơ của những ion hợp thành muối so với nƣớc. Xét nhƣ thế cho phép tiên đoán phản ứng thuỷ phân của muối tạo ra môi trƣờng gì. a) Muối tạo thành từ bazơ mạnh và axit mạnh Thuộc loại này có các muối peclorat, clorat, nitrat, clorua, bromua, iođua của các cation kim loại kiềm, kiềm phổ (trừ Be), họ lantan và họ actini. 37 Thí dụ: NaCl, MgBr2, La(NO3)3 , Ba(ClO4)2, Ac(CLO3)3…. Bởi vì các ion gốc axit ở các muối này đều là các bazơ yếu hơn nƣớc (bảng 1.1) nên chúng không phản ứng với nƣớc theo kiểu phản ứng axit – bazơ Brostet, là chỉ phản ứng tạo ra các ion hiđrat hoá theo kiểu axit – bazơ Liuyt nhƣ sau: x+M + 2nH O 2 n[M(H O) ] x+ (cation hiđrat hoá) y-A + 2nH O y- 2 n[A(H O) ] (anion hiđrat hoá) Vì lực axit – bazơ của các cation hiđrat hoá và anion hiđrat hoá loại trên đều yếu hơn nƣớc nên chúng không phản ứng tiếp với nƣớc . Nhƣ vậy, muối loại này không thể thuỷ phân, môi trƣờng vẫn trung tính. b) Muối tạo thành bazơ mạnh và axit yếu: Thuộc loại này có muối xianxua, axetat, cacbonat, sufua, photphat, fomiat… của cation kim loại kiềm, kiềm thổ (trừ Be) họ lantan, họ actini. Thí dụ: KCN, Ba(CH3COO)2 , Na2S, Na3PO4, La(HCOO)3 … Khi tan trong nƣớc các muối loại trên sẽ phân li hoàn toàn thành các cation và các anion. Vì các cation của các muối đó đều không bị thuỷ phân (mục a đã xét), còn các anion đều có lực bazơ mạnh hơn nƣớc nên chỉ có các anion phản ứng với nƣớc: -A + 2H O HA + -OH Bazơ1 Axit 2 Axit1 Bazơ 38 Trong phản ứng thuỷ phân trên, anion -A đã giành proton của nƣớc để tạo ra axit yếu HA và giải phóng ra bazơ mạnh -OH làm cho dung dịch có môi trƣờng bazơ. Thí dụ, xét phản ứng thuỷ phân muối K(HCOO) và Na3PO4 HCOO + 2H O HCOOH + -OH 3- 4PO + 2H O 2- 4HPO + -OH 2- 4HPO + H O 2 - 2 4H PO + -OH - 2 4H PO + 2H O 3 4H PO + -OH Phản ứng thuỷ phân ion fomiat tạo ra axit fomic là axit yếu và bazơ -OH làm cho dung dịch có môi trƣờng bazơ. Phản ứng thuỷ phân ion photphat chi xảy ra ở nấc 1 và nấc 2 là chính, còn nấc 3 xảy ra rất yếu vì ion -OH sinh ra ở nấc 1 và nấc 2 đã ngăn cản sự tạo thành axit photphoric ở nấc 3. Dung dịch có môi trƣờng bazơ. c) Muối tạo thành từ bazơ yếu và axit mạnh Điển hình của loại muối này là các muối peclorat, clorat, nitrat, clorua, bromua, ionđua của amoni và đa số các kim loại ở phía phải của bảng tuần hoàn. Ví nhƣ: NH4Cl, Be Br2, AlCl3, Fe(ClO4)3, CrCl3 … Đối với loại muối này chỉ có các cation phản ứng đáng kể với nƣớc: 4NH  + 2H O NH3 + 3H O  x+M + 2 2H O (x-1)+M(OH) + 3H O  Thực ra quá trình thuỷ phân cation kim loại của các muối này xảy ra nhƣ sau: x+M + n 2H O (x-1)+ 2 n-1[M(OH)(H O) ] + 3H O  39 Axit 1 Bazơ2 Bazơ1 Axit2 M: 2+Be , 2+Zn , 3+Al , 3+Fe , 3+Cr , 2+Cu … Sở dĩ nhƣ vậy là vì tất cả các ion trong dung dịch nƣớc đều bị hiđrat hoá. Vấn đề chính là các ion hiđrat hoá đó có lực axit hay bazơ mạnh hơn nƣớc không. Nếu lực axit hoặc bazơ của chúng mạnh hơn nƣớc thì chúng mới có khả năng tham gia phản ứng axit – bazơ với nƣớc, nghĩa là tham gia phản ứng thuỷ phân. Còn nếu lực axit hoặc bazơ của chúng yếu hơn nƣớc thì chúng chỉ tồn tại trong dung dịch nƣớc dƣới dạng ion hiđrat hóa. Ở các phản ứng trên, để cho gọn thƣờng ngƣời ta hay viết ion đơn giản mà không viết ion hiđrat hoá. Một số cation kim loại hiđrat hoá thể hiện lực axit manh hơn nƣớc rất nhiều. Đó là những cation có bán kính nhỏ, điện tích lớn. Thí dụ: [Cu(H2O)4] 2+ , [Al(H2O)6] 3+ , [Fe(H2O)6] 3+ , [Cr(H2O)6] 3+ ….Tham gia phản ứng thuỷ phân khá mạnh. Thí dụ, phản ứng thuỷ phân NH4NO3 và Al(NO3)3 nhƣ sau: 4NH  + 2H O NH3 + 3H O  [Al(H2O)6] 3+ + 2H O [Al(OH)(H2O)5 ] 2+ + 3H O  (nấc 1) [Al(OH)(H2O)5 ] 2+ + 2H O [Al(OH)2(H2O)4 ] + + 3H O  (nấc 2) [Al(OH)2(H2O)4 ] + + 2H O [Al(OH)3(H2O)3 ] + 3H O  (nấc 3) Thí dụ: Để làm sạch nƣớc, ngƣời ta hoà tan một ít phèn nhôm kali K2Al2(SO4)3.24H2O vào một lƣợng lớn nƣớc. Do dung dịch rất loãng, phản ứng thuỷ phân ion Al3+ xảy ra đến cùng tạo ra [Al(OH)3(H2O) ] kết tủa keo hấp thụ các chất bẩn lơ lửng và các vi khuẩn có trong nƣớc lắng xuống đáy làm trong nƣớc. 40 d) Muối của bazơ yếu và axit yếu. Thuộc loại này có muối xianua, axetat, cacbonat, sunfua… của các kim loại ở bên phải của bảng tuần hoàn và của ion amoni. Thí dụ: Al2S3, Cr2(CO3)3, NH4CH3COO, NH4CN… Trừ muối amoni ra, các muối loại này rất ít tan nhƣng khi tan thì phân li hoàn toàn thành các ion. Phản ứng của các ion với nƣớc có thể xảy ra hoàn toàn do sản phẩm thuỷ phân là chất kết tủa, bay hơi, hoặc điện li yếu. Thí dụ, nhôm sunfua khi tƣơng tác với nƣớc tạo ra nhôm hiđroxit kết tủa và khí hiđrosunfua bay lên chỉ để lại rất ít Al3+ và S2- trong dung dịch: Al2S3 (r) + 6 H2O(1) 2 Al(OH)3  + 3 H2S(k)  Muối amoni của axit yếu khi tan trong nƣớc điện li hoàn toàn thành các ion. Các cation và anion của chúng đều phản ứng với nƣớc nhƣng mức độ có khác nhau phụ thuộc vào độ mạnh của axit amoni và bazơ anion tạo thành muối đó. Thí dụ phản ứng thuỷ phân amoni axetic: + 4NH + H2O NH3 + + 3H O + 4a, NH K = 5,6.10 -10 - 3CH COO + H2O 3CH COOH + -OH - 3b, CH COO K = 5,7.10 -10 Độ mạnh của axit + 4NH và của bazơ - 3CH COO gần nhƣ nhau nên môi trƣờng của dung dịch gần nhƣ trung tính. 1.3.8.2. Tính axit, bazơ của dung dịch muối. a) Xét độ thuỷ phân của muối tạo thành từ bazơ mạnh và axit yếu. Nhƣ mục 1.3.8.1b đã thấy anion gốc axit ở muối loại này là bazơ mạnh hơn nƣớc. Thí dụ: Đối với muối NaA, anion A- là bazơ mạnh hơn nƣớc: -A + H2O HA + -OH 41 Phản ứng thuỷ phân là phản ứng thuận nghịch nên có thể áp dụng định luật tác dụng khối lƣợng cho cân bằng thuỷ phân trên và viết đƣợc phƣơng trình của hằng số thuỷ phân nhƣ sau: - tp - [HA][OH ] K = [A ] Ta thấy hằng số thuỷ phân của anion -A chính là hằng số bazơ, Kb,A - . Ka,HA = 2H O K Từ đó ta có thể viết: tpK = Kb,A - = 2H a, HA K K O (1.12) Quan hệ này cho phép tính đƣợc hằng số thuỷ phân, vì giá trị Ka thƣờng dễ dàng thấy trong các bảng tra cứu. Phƣơng trình (1.12) cho thấy hằng số thuỷ phân tpK tỷ lệ nghịch với hằng số phân li axit của axit HA. Nhƣ vậy, axit HA càng yếu, Ka càng nhỏ thì Ktp của muối càng lớn, nghĩa là sự thuỷ phân của muối càng mạnh. Nhƣ vậy, hằng số thuỷ phân Ktp và độ thuỷ phân tp đều có thể đặc trƣng cho mức độ thuỷ phân của muối. Biết hằng số thuỷ phân Ktp của anion A -, ta có thể tính pH của dung dịch phản ứng thuỷ phân muối NaA tƣơng tự nhƣ tính pH của dung dịch bazơ A . Thí dụ: Tính nồng độ ion -OH và pH của dung dịch NaCN 0,10 M. Biết Ka của HCN ở 25 0 C là 6,2.10 -10. . Đối với muối NaCN, chỉ có anion -CN là tham gia phản ứng thuỷ phân. -CN + H2O HCN + -OH Ktp 42 Nồng độ ban đầu(mol/l) 0,10 Nồng độ cân bằng(mol/l) 0,10 -x x x Vậy: Ktp = 2 - -14 H -5 - -10 a K[HCN][OH ] 1.10 = = =1,6.10 [CN ] K 6,2.10 O Thay nồng độ các chất vào ta đƣợc: Ktp = 2 -6x.x x =1,6.10 0,1 - x 1,10  ( với 0,10 –x  0,1) x = -[OH ] = 1,3.10 -3 mol/l. Ta thấy rằng : 0,10 – x = 0,10 – 1,3.10-3  0,1 nhƣ đã làm gọn ở trên. pOH = -lg1,3.10 -10 = 2,89 pH = 14 – 2,89 = 11,11 Nhƣ vậy dung dịch có môi trƣờng kiềm . b) Xét sự thuỷ phân của muối tạo thành từ bazơ yếu và axit mạnh. Nhƣ ta đã thấy ở mục1.3.8.1c cation kim loại muối loại này tạo ra ion hiđrat hoá với lực axit mạnh hơn nƣớc. Để cho gọn, ta viết ion đơn giản: + + 2 3M +2H O MOH+H O hoặc + + 4 2 3 3NH +H O NH +H O Lập luận tƣơng tự nhƣ trên ta sẽ đƣợc kết quả: 2H tp b K K = K O (1.13) 43 và 2H O tp b K µ = K .C (1.14) Phƣơng trình (1.13) cho thấy hằng số thuỷ phân Ktp tỷ lệ nghịch với hằng số phân li bazơ của bazơ MOH hoặc bazơ NH3. Nhƣ vậy, bazơ càng yếu, Kb càng nhỏ thì Ktp của muối càng lớn, nghĩa là sự thuỷ phân của muối càng mạnh. Còn từ phƣơng trình (1.14) ta cũng thấy: Khi nồng độ của muối càng nhỏ thì độ thuỷ phân của muối càng lớn, nghĩa là muối bị thuỷ phân càng mạnh. Dựa vào phƣơng trình (1.14) ta cũng có thể tính đƣợc Ktp. Sau đó có thể tính pH của dung dịch muối thuỷ phân tƣơng tự nhƣ tính pH của dung dịch axit yếu . Thí dụ: Tính nồng độ ion H+ và pH của dung dịch NH4Cl 0,10M. Biết Kb của NH3 là 1,8.10 -5. Đối với muối này chỉ có cation + 4NH là tham gia phản ứng thuỷ phân. + 4NH + 2H O 3NH + + 3H O Ktp Nồng độ ban đầu (mol/l) 0,10 0 0 Nồng độ cân bằng (mol/l) 0,10-x x x + -14 -103 3 2 + -5 4 b K H O[NH ][H O ] x.x 10 K = = = = = 5,6.10 [NH ] (0,10- x) K 1,8.10 với 0,10 – x  0,1 ta đƣợc: 2 -11 -6x = 5,5.10 x = 7,4.10 (rõ ràng là 0,10 – 7,4.10-6  0,10). pH = - lg[H + ]= -lg 7,4.10 -6 = 5,14 44 Dung dịch có môi trƣờng axit đúng nhƣ dự đoán. c) Xét sự thuỷ phân của muối tạo thành từ bazơ yếu và axit yếu Nhƣ ở mục 1.3.8.1d ta thấy, đối với muối này, cả cation M+ và muối -A đều tham gia phản ứng thuỷ phân. + 3H O và -OH sinh ra trong hai quá trình thuỷ phân sẽ phản ứng với nhau. M + + 2 2H O MOH + + 3H O (a) -A + 2H O HA + -OH (b) + 3H O + -OH 2 2H O (c) M + + 2H O + -A MOH + HA (d) Phƣơng trình tổng (d) là tổng của ba phƣơng trình trên và hằng số cân bằng đối với phƣơng trình tổng quát sẽ bằng tích các hằng số cân bằng của ba phƣơng trình phản ứng hợp thành: Đối với phƣơng trình (a) có: Ktp.M+ = 2 2 H O b,H O K K Đối với phƣơng trình loại (b) ta có: -tp,A H2 a,HA K K = K O Đối với phƣơng trình loại (c) ta có: H O2 1 K = K Vậy đối với phƣơng trình tổng quát (d) ta có: 2 2H H tp b, MOH a,HA H2 K K 1 K = . . KK K O O O , suy ra tpK = 2H b a K K .K O (1.15) Tiếp theo ta có thể tính độ thuỷ phân của muối MA. M + + -A + 2H O MOH + HA Nồng độ ban đầu(mol/l) C C 45 Biến thiên nồng độ(mol/l) - tp . C - tp .C + tp .C + tp .C Nồng độ cân bằng (mol/l) C - tp .C C - tp .C tp .C tp .C Thay nồng độ vào ta đƣợc: tpK = 2 2 2 tp tp 2 2 2 tp tp ( ) .C ( ) = C (1- ) (1- )     Trong trƣờng hợp tp <<1, thì; tpK  2 tp . suy ra : tp = tpK Dựa vào phƣơng trình (1.15) ta có thể tính đƣợc pH của dung dịch muối MA. Nhƣ vậy, pH của dung dịch muối tạo thành từ axit yếu và bazơ yếu phụ thuộc vào độ mạnh tƣơng đối của axit và bazơ yếu tạo ra muối đó. 1.4. Bài tập hoá học [8, 23] 1.4.1. Khái niệm bài tập hoá học Theo từ điển Tiếng Việt, bài tập là bài giao cho học sinh làm để vận dụng kiến thức đã học, còn bài toán là vấn đề cần giải quyết bằng phƣơng pháp khoa học Bài tập hoá học là những vấn đề về lí thuyết, thực tiễn ngành khoa học hoá học đƣợc mô hình hoá trong các dữ kiện của các dạng bài tập nhận thức đặt ra cho học sinh dƣới dạng câu hỏi, bài toán và trong khi tìm lời giải đáp họ sẽ tiếp thu đƣợc kiến thức và kĩ năng hoá học. Nhƣ vậy, bài tập và lời giải là nguồn tri thức mới đối với học sinh. Để giải bài tập, học sinh cần tìm kiếm các tri thức đã học, các thông tin bổ sung, sử dụng cách thức tƣ duy sáng tạo và các phƣơng pháp nhận thức khoa học. 1.4.2. Ý nghĩa, tác dụng của bài tập hoá học trong dạy học hoá học. Sử dụng BTHH đƣợc coi là PPDH quan trọng, có hiệu quả trong quá trình dạy học, BTHH có tác dụng: 46 Làm cho học sinh nắm vững, hiểu sâu hơn, mở rộng các khái niệm, định luật đã học, rèn luyện ngôn ngữ hoá học cho học sinh. BTHH là phƣơng tiện để ôn tập, củng cố, hệ thống hoá kiến thức một cách thƣờng xuyên và có hệ thống. BTHH tạo điều kiện phát triển tƣ duy học sinh. Nó có vai trò kích thích, định hƣớng nhận thức việc nghiên cứu tài liệu học tập để tìm tòi, giải quyết vấn đề đặt ra. Ngoài ra, BTHH còn có tác dụng giáo dục tƣ tƣởng, hình thành nhân cách của học sinh…với các bài tập thực hành, giúp hình thành ở học sinh tính cẩn thận, tiết kiệm, tác phong làm việc khoa học,…, nâng cao lòng tin khoa học, sự yêu thích và hứng thú học tập bộ môn. KẾT LUẬN CHƢƠNG I Trong chƣơng I chúng tôi đã đề cập đến các vấn đề cơ sở lý luận cho đề tài đó là: - Những cơ sở phƣơng pháp luận của sự hình thành khái niệm hóa học - Các giai đoạn quan trọng của sự hình thành khái niệm hóa học - Khái niệm axit – bazơ trong chƣơng trình hóa học phổ thông - Phân tích sự hình thành và phát triển khái niệm axit – bazơ trong chƣơng trình hóa học phổ thông - Khái niệm, ý nghĩa, phân loại và các xu hƣớng phát triển của bài tập hóa học 47 48 Chƣơng 2: XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP HOÁ HỌC VỀ AXIT – BAZƠ TRONG CHƢƠNG TRÌNH HOÁ HỌC VÔ CƠ THPT (NÂNG CAO) 2.1. Phân tích sự hình thành và phát triển khái niệm axit – bazơ trong chƣơng trình hóa học phổ thông . 2.1.1 Sự hình thành khái niệm axit – bazơ ở cấp THCS 2.1.1.1 Sự hình thành khái niệm axit – bazơ ở lớp 8 Học sinh đã đƣợc làm quen với tên gọi axit – bazơ ở một số bài học về PTHH và CTHH, tính theo CTHH và PTHH (bài 21, bài 23,…SGK lớp 8).Tuy nhiên, đến bài Nƣớc (bài 36) , học sinh bắt đầu đƣợc hiểu về axit – bazơ cụ thể hơn: * Hình thành khái niệm bazơ: Thí nghiệm: cho vào bát sứ (hoặc ống nghiệm) một cục nhỏ vôi sống - canxi oxit CaO. Rót một ít nƣớc vào vôi sống. Nhúng một mẩu giấy quỳ tím vào dd nƣớc vôi. Hiện tƣợng xảy ra? Nhận xét: Có hơi nƣớc bốc lên, canxi oxit rắn chuyển thành chất nhão là vôi tôi - canxi hiđroxit Ca(OH)2. Phản ứng tỏa nhiều nhiệt. Nguyên nhân là do có phản ứng CaO hóa hợp với nƣớc: CaO + 2H O  2NaOH + H2. DD nƣớc vôi làm đổi màu quỳ tím thành xanh. Tƣơng tự nhƣ vậy H2O cũng hóa hợp với Na2O, K2O…tạo ra natri hiđroxit NaOH, kali hiđroxit KOH… 49 Kết luận: Nhƣ vậy, hợp chất tạo ra do oxit bazơ hóa hợp với nƣớc thuộc loại bazơ. DD bazơ làm đổi màu quỳ tím thành xanh. * Hình thành khái niệm axit: Thí nghiệm: Nƣớc hóa hợp với điphotpho pentaoxit P2O5 tạo ra axit photphoric H3PO4 : P2O5 + 3H2O  2 H3PO4 DD axit H3PO4 làm đổi màu giấy quỳ tím thành đỏ. Nƣớc cũng hóa hợp với nhiều oxit axit khác nhƣ SO2 , SO3, N2O5…tạo ra axit tƣơng ứng. Kết luận : Hợp chất tạo ra do nƣớc hóa hợp với oxit axit thuộc loại axit. DD axit làm đổi màu quỳ tím thành đỏ. Tiếp sau đó, ở bài 37 (SGK 8):Axit – Bazơ – Muối học sinh tiếp tục đƣợc tìm hiểu về thành phần, công thức, phân loại và cách gọi tên axit, bazơ. * Axit: Khái niệm: Phân tử axit gồm có một hay nhiều nguyên tử hiđro liên kết với gốc axit, các nguyên tử hiđro này có thể thay thế bằng các nguyên tử kim loại. Công thức: Gồm một hay nhiều nguyên tử H và gốc axit. Phân loại : Dựa vào thành phần phân tử, axit đƣợc chia làm hai loại: - Axit không có oxi( HCl, H2S…) - Axit có oxi ( H2SO4, H3PO4, HNO3, H2SO4…) * Bazơ Khái niệm : Phân tử bazơ gồm có một nguyên tử kim loại liên kết với một hay nhiều nhóm hiđroxit ( - OH). Công thức : Gồm một nguyên tử kim loại (M) và một hay nhiều nhóm hiđroxit – OH 50 Phân loại : dựa vào tính tan của bazơ chia làm hai loại - Bazơ tan đƣợc trong nƣớc gọi là kiềm VD : NaOH, KOH, Ca(OH)2,… - Bazơ không tan trong nƣớc VD : Cu(OH)2 , Mg(OH)2,… 2.1.1.2 Sự củng cố khái niệm axit – bazơ ở lớp 9 Khái niệm axit – bazơ đƣợc củng cố ở ngay chƣơng 1- SGK 9 (chƣơng 1:Các loại hợp chất vô cơ; bài 3,4,7,8: Tính chất hóa học của axit, của bazơ và một số axit, bazơ quan trọng ) * Axit: 1. Tính chất hóa học 1.1.Axit làm đổi màu chất chỉ thị màu: dd axit làm đổi màu quỳ tím thành đỏ Trong hóa học, quỳ tím là chất chỉ thị màu để nhận biết dd axit. 1.2. Axit tác dụng với kim loại: DD axit tác dụng đƣợc với nhiều kim loại tạo thành muối và giải phóng khí hiđro . Chú ý: Axit nitric HNO3 và H2SO4 đặc tác dụng đƣợc với nhiều kim loại, nhƣng nói chung không giải phóng khí hiđro (tính chất này sẽ đƣợc học ở THPT ) 1.3. Axit tác dụng với bazơ : Axit tác dụng với bazơ tạo thành muối và nƣớc Phản ứng của axit với bazơ đƣợc gọi là phản ứng trung hòa 1.4. Axit tác dụng với oxit bazơ: Axit tác dụng với bazơ tạo thành muối và nƣớc Ngoài ra axit còn tác dụng với muối 51 2. Axit mạnh và axit yếu : 2.1 Axit yếu có các tính chất hóa học sau: phản ứng chậm với kim loại, với muối cacbonat, dd dẫn điện kém… VD : HCl, HNO3 , H2SO4 … 2.2 Axit mạnh có các tính chất hóa học sau: phản ứng nhanh với kim loại, với muối cacbonat, dd dẫn điện tốt … VD : H2S, H2CO3 … 3. Một số axit quan trọng SGK HH 9 đƣa ra bài tính chất hóa học và các ứng dụng quan trọng của axit HCl và axit H2SO4. Tiếp theo về axit-bazơ là bài: Sản suất axit sunfuric trong công nghiệp Tiếp theo đó, ở bài 12 (SGK HH9), tính chất hóa học của axit – bazơ đã đƣợc củng cố lại qua: “ Mối quan hệ giữa các loại hợp chất vô cơ ”. Ở bài này, học sinh đƣợc hệ thống lại mối quan hệ giữa các loại hợp chất vô cơ và những phản ứng hóa học minh họa cho mối quan hệ giữa các loại hợp chất vô cơ Nhƣ vậy, kết thúc chƣơng trình hóa học THCS, khái niệm axit – bazơ mới chỉ dừng lại ở dấu hiệu nhận biết. Quan niệm về axit – bazơ đã thống nhất các axit – bazơ thành những nhóm hợp chất vô cơ, học sinh quen với một số axit – bazơ quen thuộc và tính chất điển hình mà chƣa hiểu đƣợc bản chất của chúng, chƣa hiểu rõ nguyên nhân tính chất của axit – bazơ và mặt định lƣợng của tính chất đó. Mặc dù học sinh biết đƣợc một số axit – bazơ mạnh và yếu quen thuộc nhƣng chƣa hiểu để nhớ một cách có hệ thống. Mục đích khi nghiên cứu khái niệm axit – bazơ ở giai đoạn này là để học sinh phân biệt khái niệm axit – bazơ với các khái niệm về các hợp chất vô cơ khác (oxit, muối…). Học sinh dễ dàng nhận biết đƣợc những axit – bazơ khi thấy rõ thành phần –H và –OH trong phân tử. Học sinh nắm đƣợc những tính 52 chất cơ bản đặc trƣng, cách nhận biết hai loại hợp chất này. Trong giai đoạn này, học sinh không thể thấy + 4NH cũng là một axit và NH3 cũng là một bazơ mặc dù nó không có thành phần hóa học nhƣ định nghĩa đã đƣợc nghiên cứu. 2.1.2 Sự củng cố khái niệm axit – bazơ ở chƣơng trình hóa học lớp 10 THPT Ở chƣơng trình hóa học phổ thông (vô cơ), khái niệm axit – bazơ sẽ đƣợc xem xét ở mức độ cao và sâu hơn. Tuy nhiên, trong chƣơng trình hóa học lớp 10, học sinh vẫn đƣợc tiếp tục củng cố khái niệm axit – bazơ đã học ở THCS qua các bài nghiên cứu về các axit và bazơ cụ thể (axit clohiđric, axit sunfuric… ) Cũng nhƣ ở THCS, khái niệm axit – bazơ ở lớp 10 đƣợc củng cố lại sau khi nghiên cứu lí thuyết chủ đạo. Ở các chƣơng 1, 2, 3, 4 học sinh lần lƣợt đƣợc nghiên cứu các thuyết: Thuyết electron (chƣơng 1,2); Liên kết hóa học (chƣơng 3); lí thuyết về phản ứng hóa học (chƣơng 4). Khái niệm axit – bazơ sau khi đƣợc nghiên cứu lí thuyết chủ đạo đƣợc củng cố lại một cách đơn giản hơn (nhắc lại) : Bài 31 (SGK HH10- nâng cao): Dung dịch hiđroclorua trong nƣớc (dung dịch axit clohiđric) là một dung dịch axit mạnh. Những tính chất chung của một axit (làm đỏ quỳ tím, tác dụng với bazơ, oxit bazơ, tác dụng với muối, tác dụng với kim loại) đều thể hiện rõ nét ở dung dịch axit HCl: Mg(OH)2 + 2HCl  MgCl2 + 2H2O CuO + 2HCl  CuCl2 + H2O CaCO3 + 2HCl  CaCl2 + H2O + CO2 Fe + 2HCl  FeCl2 + H2 53 Hay trong bài 32 (SGK HH10- nâng cao) : Sự biến đổi tính chất trong dãy axit có oxi của clo đƣợc biểu thị bằng sơ đồ sau : Tính ben và tính axit tang  HClO HClO2 HClO3 HClO4 Kha nang oxi hóa tang  Rõ ràng, do đƣợc trang bị đầy đủ hơn cơ sở lí thuyết nên khi đƣợc củng cố khái niệm axit – bazơ, học sinh đƣợc nghiên cứu sâu và rộng hơn trên cơ sở những khái niệm đã đƣợc học trƣớc đó 2.1.3 Sự phát triển khái niệm axit – bazơ ở chƣơng trình hóa học lớp 11 THPT. Chƣơng trình HH 11 đƣợc bắt đầu với Thuyết điện li. Đây là một thuyết quan trọng trong hệ thống lí thuyết hóa học và đặc biệt quan trọng đối với sự phát triển khái niệm axit – bazơ ở HHPT. Đƣợc lí thuyết điện li soi sáng, bài 3 đƣa ra nội dung „„ Axit, bazơ và muối ‟‟. Trong chƣơng trình HH 11 nâng cao, học sinh đƣợc nghiên cứu đồng thời thuyết axit – bazơ của Areniuyt và Bronstet-Lauri trong khi ở chƣơng trình HH 11 cơ bản, học sinh chỉ nghiên cứu thuyết axit – bazơ của Areniuyt. Khái niệm axit – bazơ, phản ứng trung hòa của Areniuyt đơn giản, dễ giải thích, học sinh dễ hiểu nên nó đƣợc sử dụng làm nội dung xuất phát để học các lí thuyết khác sau này. Tuy nhiên, học sinh dễ dàng nhận thấy thuyết axit – bazơ của Areniuyt đã thừa nhận sự tồn tại độc lập của ion H+ trong H2O (mâu thuẫn với sự hiđrat hóa H + của H2O đã đƣợc học ở bài 1.2: Cơ chế của quá trình điện li). Ngoài 54 ra, thuyết axit – bazơ của Areniuyt còn gặp nhiều khó khăn và mâu thuẫn khác đòi hỏi một học thuyết khác ƣu việt giải quyết các bất cập trên. Thuyết axit – bazơ của Bronstet - Lauri đƣợc giới thiệu giải quyết các mâu thuẫn của Areniuyt mà không phủ nhận Areniuyt (các axit – bazơ của Bronstet-Lauri vẫn bao gồm các axit – bazơ của Areniuyt) . Vai trò của dung môi trong quá trình phân li phân tử thành ion ảnh hƣởng đến tính axit – bazơ và độ mạnh yếu của axit – bazơ . Điểm khác biệt lớn nhất ở khái niệm axit – bazơ giai đoạn này là nó đƣợc đƣa ra cùng với cách đánh giá định lƣợng tƣơng ứng. Nhƣ vậy học sinh có thể đánh giá độ mạnh yếu của axit – bazơ một cách định lƣợng chính xác và hiểu những đánh giá trƣớc đây đã đƣợc học. Việc đƣa vào chƣơng trình đồng thời hai học thuyết của cùng một khái niệm có tác động lớn đến học sinh. Nó không chỉ cung cấp cho học sinh hệ thống lí thuyết thống nhất mà còn giúp học sinh thấy đƣợc lịch sử phát triển của khái niệm axit – bazơ . Nhƣ vậy khái niệm về phản ứng axit – bazơ đã đƣợc mở rộng về dung lƣợng và khắc sâu về nội dung trở thành một bộ phận kiến thức lí thuyết cơ sở, là công cụ để học sinh nghiên cứu sự tƣơng tác của các ion trong dd các chất điện li, tính axit hay bazơ của các dd trong các dung môi khác nhau. Tuy nhiên do mục đích của chƣơng trình hoá học THPT chỉ dừng ở mức trang bị kiến thức cơ bản, nên còn nhiều nội dung sâu hơn về axit – bazơ chƣa đƣợc đề cập đến nhƣ: thuyết axit – bazơ của Liuyt; thuyết các hệ dung môi… Trong SGK chỉ đƣa thêm vào tính bazơ của các amin và anilin nhƣng tính bazơ đó vẫn đƣợc giải thích bằng thuyết Brosntet-Lauri. Tính axit thì hoàn toàn sử dụng Brosntet-Lauri (của hợp chất phenol, của các axit cacboxylic… ) 55 2.1.4 Sự phát triển và củng cố khái niệm axit – bazơ ở chƣơng trình hóa học lớp 12 THPT. Phần hóa học vô cơ, ở các bài 29, 31, 34, 39, 41,… tính axit – bazơ tiếp tục đƣợc nhắc lại mặc dù không nói theo thuyết nào nhƣng học sinh vẫn đƣợc hiểu theo Bronstet-Lauri . VD: - 3HCO + H +  H2O + CO2 Trong phản ứng này, ion - 3HCO nhận proton, thể hiện tính chất của bazơ Ca(OH)2  Ca 2+ (dd) + 2 -OH (dd) DD canxi hiđroxit có những tính chất chung của một bazơ tan (tác dụng với oxit axit, axit , muối) Sau khi kết thúc chƣơng trình HHPT, khái niệm axit – bazơ đƣợc nghiên cứu một cách tƣơng đối đầy đủ qua nhiều lần nghiên cứu các thuyết và khái niệm. Ngoài ra, axit – bazơ còn đƣợc nghiên cứu qua các bài cụ thể về chất (các axit, bazơ cụ thể, các chất có tính chất axit , bazơ hoặc lƣỡng tính…). Khái niệm axit – bazơ đƣợc xây dựng theo mô hình xoáy ốc và cả theo mô hình đƣờng thẳng, cùng với việc kết hợp một cách khéo léo bài tập hóa học sẽ giúp học sinh biết, hiểu, vận dụng và đánh giá khái niệm axit – bazơ một cách nhanh và chính xác nhất. 2.2. Cơ sở xây dựng và sắp xếp bài tập 2.2.1 Căn cứ vào sự hình thành và phát triển khái niệm Căn cứ vào sự hình thành và phát triển khái niệm xây dựng và sắp xếp bài tập thành ba loại bài tập: - Bài tập hình thành khái niệm axit – bazơ. - Bài tập củng cố khái niệm axit – bazơ. - Bài tập mở rộng khái niệm axit – bazơ. - Bài tập tổng hợp về axit – bazơ. 56 2.2.2 Căn cứ vào cấu trúc nội dung chƣơng trình SGK THPT Căn cứ vào cấu trúc nội dung chƣơng trình SGK THPT xây dựng và sắp xếp bài tập thành ba loại bài tập: - Bài tập cho lớp 10 - Bài tập cho lớp 11 - Bài tập cho lớp 12 2.2.3 Căn cứ vào cơ sở phân loại bài tập hóa học Căn cứ vào cơ sở phân loại bài tập hóa học xây dựng và sắp xếp bài tập thành hai loại bài - Bài tập tự luận - Bài tập trắc nghiệm khách quan 2.3. Hệ thống bài tập hóa học. 2.3.1 Bài tập hình thành khái niệm axit – bazơ 2.3.1.1 Bài tập hình thành khái niệm axit – bazơ lớp 10 a.Bài tập tự luận Bài 1. Hãy viết các PTHH của phản ứng trong mỗi trƣờng hợp sau: a) Kẽm oxit và axit nitric b) Đồng (II) oxit và axit sunfuric c) Sắt và axit clohiđric d) Natri cacbonat và axit sunfuric e) Nhôm hiđroxit và axit clohiđric f) Lƣu huỳnh (IV) oxit và natri hiđroxit Bài 2. Trong các dãy chất dƣới đây, dãy chất nào gồm các chất đều tác dụng đƣợc với dung dịch HCl ? Viết PTHH xảy ra? a) Fe2O3 , KMnO4 , CO2 b) K , CuO , Ba(OH)2 57 c) CaCO3 , FeO , Cu d) BaSO4 , NaOH , Mg(OH)2 Bài 3. Trong các dãy chất dƣới đây, dãy chất nào gồm các chất đều tác dụng đƣợc với dung dịch NaOH ? Viết các PTHH xảy ra ? a) BaO , HCl , FeCl2 b) CO2 , HNO3 , FeCl3 c) AgCl , H2SO4 , SO2 d) KNO3 , HCl , Al2O3 Bài 4. Có những chất sau: Mg, Mg(OH)2, KOH, Fe(OH)3 , FeSO4 , KCl, HCl. Hãy chọn chất thích hợp điền vào mỗi sơ đồ phản ứng sau và lập PTHH. a) … 0t Fe2O3 + H2O b) H2SO4 + …  K2SO4 + H2O c) H2SO4 + …  MgSO4 + H2O d) NaOH + …  NaCl + H2O e) … + CO2  K2CO3 + H2O Bài 5. Có những chất: CuO, BaCl2, Zn, ZnO. Chất nào nói trên tác dụng với dung dịch HCl, dung dịch H2SO4 loãng sinh ra : a) Chất cháy đƣợc trong không khí? b) Dung dịch có màu xanh lam? c) Chất kết tủa màu trắng không tan trong nƣớc và axit? d) Dung dịch không màu và nƣớc? Viết các PTHH đã xảy ra. Bài 6. Hãy tìm CTHH của những axit có thành phần nguyên tố nhƣ sau: a) H : 2,12% ; N: 29,8 % ; O : 68,08% b) H : 3,7% ; P: 37,8% ; O : 58,5% 58 Bài 7. Có những bazơ: 2Cu(OH) , KOH , 3Fe(OH) , NaOH , 3Al(OH) , 2Mg(OH) , 2Ba(OH) , 2Zn(OH) . Hãy cho biết những bazơ nào : a) Tác dụng đƣợc với dung dịch HCl? b) Bị phân huỷ ở nhiệt độ cao? c) Tác dụng đƣợc với khí 2CO ? d) Tác dụng đƣợc với dung dịch 3FeCl ? e) Đổi màu quỳ tím thành xanh? Bài 8. Cho 23,2 gam hỗn hợp Fe, Cu tác dụng với HCl dƣ, thu đƣợc 6,72 lít khí 2H (đktc). Xác định khối lƣợng và nồng độ % theo khối lƣợng các kim loại trong hỗn hợp đầu. Bài 9. Cho một lƣợng bột sắt dƣ vào 50 ml dd axit sunfuric. Phản ứng xong, thu đƣợc 4,48 lít khí hiđro (đktc). a) Viết phƣơng trình hoá học. b) Tính khối lƣợng sắt đã tham gia phản ứng. c) Tính nồng độ mol của dung dịch axit đã dùng. Bài 10. Có ba lọ đựng ba dung dịch: HCl, 2 4H SO , 3KNO . Hãy nhận biết mỗi chất bằng phƣơng pháp hoá học. Bài 11. Từ các chất sau đây: Na, BaO, CaO. Hãy viết các phƣơng trình phản ứng điều chế các bazơ tƣơng ứng. Bài 12. Từ S, Oxi, nƣớc, muối ăn, và các chất xúc tác cần thiết, các dụng cụ thí nghiệm khác, viết các phƣơng trình phản ứng điều chế axit sunfuric và axit clohiđric. Bài 13. Nêu và giải thích các hiện tƣợng xảy ra (nếu có) khi cho: - Kim loại sắt vào axit sunfuric loãng. - Muối sắt (III) clorua tác dụng với dung dịch natri hiđroxit . - Kim loại đồng tác dụng với dung dịch axit clohiđric. 59 - Dung dịch natri cacbonat tác dụng với dung dịch axit sunfuric loãng. - Dung dịch axit sunfuric loãng tác dụng với dung dịch natri hiđroxit. - Dung dịch axit sunfuric loãng tác dụng với dung dịch bari hiđroxit. Bài 14. Hoàn thành các quá trình biến đổi sau: 2 2 3 2 4Cl HCl BaCl Ba(NO ) BaSO    Bài 15. Trong số các phản ứng sau đây, phản ứng nào là phản ứng axit-bazơ? Tại sao? 2 3 2 2Na SO +2HCl 2NaCl+H O+SO  3 3 2KHCO + NaOH NaKCO +H O 2 2FeCl +2KOH Fe(OH) +2KCl 2 4 2 4 3 23H SO +2Al Al (SO ) +3H  Bài 16. Cho 11 gam hỗn hợp gồm Fe và Al tác dụng với axit sunfuric loãng dƣ thu đƣợc 8,96 lít khí hiđro (đktc). 1.Tính phần trăm khối lƣợng mỗi kim loại trong hỗn hợp đầu. 2. Tính thể tích dung dịch axit sunfuric 1M đã dùng biết đã dùng dƣ 12% so với lí thuyết. Bài 17. Trung hoà hoàn toàn 150 ml dung dịch axit 2 4H SO 1,2M bằng dung dịch 2Ba(OH) 1M. 1. Tính thể tích dung dịch 2Ba(OH) đã dùng cho phản ứng trên. 2. Tính khối lƣợng chất kết tủa thu đƣợc sau phản ứng. Bài 18. Hoà tan hết m gam sắt (II) sunfua trong dung dịch 2 4H SO loãng thu đƣợc x mol khí. Cũng hoà tan hết m gam muối đó trong dung dịch 2 4H SO đặc nóng thì sinh ra bao nhiêu mol khí? Bài 19. Cho 5,19 gam hỗn hợp X gồm các kim loại Al, Ag, Fe tác dụng với dung dịch 2 4H SO loãng, dƣ sinh ra 2,352 lít khí (đktc). Cũng cho 5,19 gam 60 hỗn hợp X trên tác dụng với dd 2 4H SO đặc, nóng dƣ thì thu đƣợc 2,912 lít khí 2SO (đktc). Tính hàm lƣợng phần trăm của các kim loại trong hỗn hợp X. Bài 20. Hoà tan hết 16 gam hỗn hợp X gồm Cu và CuS trong dung dịch 2 4H SO đặc nóng thu đƣợc 11,2 lít 2SO (đktc). 1. Viết PTHH của phản ứng đã xảy ra. 2. Tính khối lƣợng mỗi chất trong hỗn hợp X. b. Bài tập trắc nghiệm khách quan 1. Cho một lƣợng dƣ axit clohidric tác dụng với 6,54g kẽm (Zn = 65,47). Thể tích hiđro thu đƣợc (đo ở đktc) là bao nhiêu? A. 1,14 lít B. 2,24 lít C. 4,48 lít D. 3,36 lít 2. Nhỏ 100 cm3 dung dịch axit HCl có chứa 36,5g HCl trong 1 lít vào 1 lƣợng canxi cacbonat dƣ. Cho biết tên chất khí bay ra A. Clo B. Hiđro C. Cacbonic D. Cacbonat 3. Ngƣời ta cho axit clohiđric tác dụng với nhôm và đựoc 20 lít hiđro (ở đktc) (Al = 27; Cl = 35,5). Tính khối lƣợng Al bị axit clohiđric ăn mòn A. 16,1 g B. 161 g C. 265 g D. 26,5 g 4. Axit H2SO4 loãng tác dụng với Zn cho sản phẩm nào? A. Sunfat kẽm và khí hiđro B. Sunfua kẽm và khí hiđro C. Sunfat kẽm và khí sunfurơ D. Sunfua kẽm và khí sunfurơ 5. Cho 14,7g axit sunfuric loãng tác dụng với Fe dƣ (Fe=56). Tính thể tích khí bay ra và cho biết tên chất khí. A. 1,68 lít H2 B. 3,36 lít SO2 C. 3,36 lít H2 D. 1,68 lít SO2 6. Đổ axit sunfuric vừa đủ vào một dung dịch bari clorua chứa 52g muối này. Đun nóng cho nƣớc bay hơi, chất rắn còn lại đƣợc đem cân (Ba=137). Chất rắn này cân nặng bao nhiêu? A. 58,25g B. 121g C. 12,1g D. 582,5 g 61 7. Cho 8gam NaOH rắn tan vừa đủ trong dung dịch 2 4H SO 0,1 M thu đƣợc dung dịch A. a) Thể tích dung dịch axit đã dùng là : A. 1 lít. B. 0,1 lít C. 10 ml D. 100 ml b) Khối lƣợng chất rắn thu đƣợc sau khi cô cạn dung dịch A là: A. 1,42 gam B. 14,2 gam C. 142 gam D. 100 gam 8. Cho dung dịch 2Ba(OH) 0,2 M tác dụng với 200 ml dung dịch muối natri sunfat 0,1 M. a ) Thể tích dung dịch 2Ba(OH) đủ dùng để thu đƣợc kết tủa lớn nhất là: A. 1lít. B. 0,1 lít C. 10 ml D. 100 ml b) Khối lƣợng kết tủa thu đƣợc sau phản ứng là : A. 2,33 gam B. 4,66 gam C. 3,12 gam D. 31,2 gam 9. Kết tủa hoàn toàn 150 ml dung dịch 3FeCl 1M bằng một lƣợng dd NaOH vừa đủ. Sau đó nung kết tủa đến khối lƣợng không đổi, đƣợc chất rắn E. Khối lƣợng chất rắn E là: A. 36 gam B. 24 gam C. 12 gam D. 15 gam 10. Có các dung dịch sau đựng trong các ống nghiệm: HCl, 2Ba(OH) , 2 4H SO . Có thể nhận biết đƣợc các dung dịch trên bằng cách: A. Quỳ tím B. Phenolphtalein C. HCl D. Hóa chất khác 11. Trong phản ứng nào sau đây, axit chỉ đóng vai trò chất khử: A. 2 2Cl +2HBr 2HCl+Br B. 3 22Al+6HCl 2AlCl +3H C. 2 2 2 2Cu +O +4HCl 2CuCl +2H O D. 2 2 2 2MnO +4HCl MnCl +Cl +2H O 62 12. Cho 2 gam hỗn hợp A gồm Mg, Al, Fe, Zn tan hết trong dd HCl tạo ra 0,05 mol khí. Cũng cho 2 gam hỗn hợp A tác dụng với 2Cl (dƣ) tạo ra 5,763 gam hỗn hợp muối. Trong A, % về khối lƣợng của sắt là: A. 14 % B. 16,8 % C. 19,2 % D. 22,4 % 13. Khối lƣợng axit sunfuric có thể thu đƣợc từ 1,6 tấn quặng có chứa 60% 2FeS . Bết hiệu suất các phản ứng đều đạt 100%. A. 1568 kg B. 1,725 tấn C. 1200 kg D. 6320 kg 14. Hoà tan hoàn toàn 20g hỗn hợp Mg và Fe bằng dung dịch HCl dƣ,sau phản ứng thu đƣợc 11.2l khí (đktc) và dung dịch X. Cô cạn dung dịch X thì thu đƣợc bao nhiêu gam muối khan? A. 71,0 gam. B. 90,0 gam C. 91,0 gam D. 55,5 gam 15. Cho các chất sau: Na, 2H O , S, 2O . Số hợp chất vô cơ có thể điều chế đƣợc là: A. 3 B. 4 C. 5 D. 7 16. Một số ứng dụng của axit HCl là: A. Điều chế các muối clorua. B. Chế biến thực phẩm, dƣợc phẩm. C. Làm sạch bề mặt kim loại trƣớc khi hàn. D.Tẩy gỉ kim loại trƣớc khi sơn, tráng, mạ kim loại. E Tất cả các đáp án trên 17. Trong công nghiệp có thể sản xuất NaOH bằng cách: A. Điện phân dd NaCl có màng ngăn B. Cho 2Na O tác dụng với 2H O . C. Cho 2Ba(OH) td với 2 4Na SO . D. Cho Na tác dụng với 2H O 63 18. Chất nào trong số những thuốc thử sau đây có thể dùng để phân biệt dung dịch natri sunfat và dung dịch natri cacbonat: A. Dung dịch bari clorua B. Dung dịch axit clohiđric C. Dung dịch chì nitrat D. Dung dịch bạc nitơrat 19. Một hợp chất có thành phần theo khối lƣợng: 35,96% S; 62,92% O và 1,12 % H. Hợp chất này có công thức là: A. 2 3H SO B. 2 4H SO C. 2 2 7H S O D. 2 2 8H S O 20. Dãy axit nào sau đây đƣợc sắp xếp đúng theo thứ tự tính axit giảm dần? A. HCl, HBr, HF B. HBr, HI, HF, HCl C. HI, HBr, HCl, HF D. HF, HCl, HBr, HI 2.3.1.2 Bài tập hình thành khái niệm axit – bazơ lớp 11 a. Bài tập tự luận. Bài 21. Các kết luận sau đúng hay sai? Nếu sai hãy sửa lại cho đúng: 1. Có những bazơ lƣỡng tính. VD: ` 2Zn(OH) , 3Al(OH) . 2. Trong phân tử bazơ, luôn có nhóm (-OH) . 3. Phản ứng axit-bazơ là phản ứng giữa axit và bazơ 4. Chất điện li là những chất tan trong nƣớc và dẫn điện. 5. Axit là những chất mà phân tử có chứa nguyên tử H. 6. Bazơ là những chất có khả năng nhƣờng electron. 7. CuO là một bazơ . 8. Nói 3+Al là một axit. 9. 2H O là một chất không điện li. Bài 22. Các chất cho sau đây là axit, bazơ, lƣỡng tính hay trung tính? (theo thuyết axit-bazơ của Bronstet-Lauri). Hãy giải thích. 2- 3CO , 2 4H SO , - 3CH COO , NaOH, 3NH , + 4 NH . 64 Bài 23. Viết phƣơng trình điện li của các axit mạnh HI và 4HClO ; các axit yếu: 2HNO ; 2 3H SO ; các muối: 2 4Na SO , 2 3K HPO , 4KHSO , 3 2 2 4[Ag(NH ) ] SO Bài 24. Trong các phản ứng dƣới đây, các chất tham gia phản ứng nào đóng vai trò là axit, chất nào đóng vai trò là bazơ (theo Bronstet-Lauri) 1. CuO + 2HCl  2CuCl + 2H O 2. NH4Cl + NaOH  NaCl + 3NH + 2H O . 3. 2 3Fe(OH) + 3 2 4H SO  2 4 3Fe (SO ) + 6 2H O 4. 3CH COOH + 3NH  3 4CH COONH Bài 25. Viết PTHH chứng tỏ nhôm hiđroxit 3Al(OH) là chất lƣỡng tính. Bài 26.Hoàn thành các PTHH sau dạng phân tử và dạng ion thu gon. Nhận xét xem các phản ứng đó có phải là phản ứng axit – bazơ hay không? 1. Al + 3HNO  3 3Al(NO ) + NO + 2H O 2. HCl + CaCO3  2CaCl + 2CO + 2H O 3. 2Zn(OH) + 2NaOH  2 2Na ZnO + 2 2H O 4. 3 4Fe O + 4 2 4H SO  4FeSO + 2 4 3Fe (SO ) + 4 2H O Bài 27. Chỉ dùng quỳ tím, hãy phân biệt các dung dịch trong các ống nghiệm riêng biệt sau: 2 4H SO , HCl, NaOH, KCl, 2BaCl . Bài 28. Trộn lẫn 50 ml dung dịch NaOH 0,2 M với 150 ml dung dịch HCl đƣợc dung dịch A. 1.Tính nồng độ mol/l các ion trong dung dịch A . 2. Tính pH của dung dịch A. 65 Bài 29. Để hoà tan hoàn toàn 15 gam hỗn hợp A (gồm Mg và Fe) ngƣời ta phải dùng V ml dd 3HNO loãng 0,5M. Sau phản ứng thu đƣợc 8,4 lít khí NO duy nhất (đktc). 1. Tính % khối lƣợng mỗi kim loại trong A. 2. Xác định V. Bài 30. Trung hoà hoàn toàn 1000ml dung dịch X gồm HCl và 2 4H SO cần 500 ml dung dịch 2Ba(OH) 0,1M, thu đƣợc 5,825 gam kết tủa. 1. Tính nồng độ mol/l mỗi axit trong dung dịch X. 2. Tính pH của dung dịch X và của dung dịch 2Ba(OH) 3. Tính nồng độ mol/l của các ion trong dung dịch thu đƣợc sau khi trung hoà (thể tích dd thay đổi không đáng kể) Bài 31. Thêm 100ml dung dịch 2 4H SO 0,2M vào bình có chứa sẵn 100ml dung dịch X gồm NaOH 0,12 M và 2Ba(OH) 0,15 M. 1.Tính khối lƣợng kết tủa thu đƣợc 2. Tính pH của dung dịch thu đƣợc sau phản ứng Bài 32. Viết PTHH xảy ra dƣới dạng phân tử và ion: 1. 4 2 4(NH ) SO + 2Ba(OH)  2. x yFe O + 2y HCl  3. NaOH + 3NaHCO  Bài 33. Tính thể tích dung dịch HCl 0,5M chứa số mol +H bằng số mol +H có trong 0,3 lít dung dịch 3HNO 0,2 M. Bài 34. Chia 19,8 gam 2Zn(OH) làm hai phần bằng nhau: 1. Đổ 150 ml dung dịch 2 4H SO 1M vào phần một. Tính khối lƣợng muối tạo thành. 66 2. Đổ 150 ml dung dịch NaOH 1M vào phần hai. Tính khối lƣợng muối tạo thành. Bài 35. Dự đoán hiện tƣợng và giải thích bằng các phản ứng hoá học khi: 1. Nhỏ từ từ từng giọt dung dịch NaOH (cho đến dƣ) vào dung dịch 3AlCl ? 2. Nhỏ từ từ từng giọt dung dịch 3AlCl (cho đến dƣ) vào dung dịch NaOH? 3. Nhỏ từ từ từng giọt dung dịch HCl vào bình chứa dung dịch 2 3Na CO và khuấy đều. 4. Nhỏ từ từ vài giọt dung dịch 2 3Na CO vào bình chứa dung dịch HCl Bài 36. Cho vài giọt quì tím vào dung dịch 4NH Cl , 3CH COONa , 2 4Na SO , KCl, 4NaHSO . Dung dịch chuyển màu gì? Tại sao? Bài 37. Viết PTHH dƣới dạng phân tử của các PTHH có phƣơng trình ion thu gọn nhƣ sau: 1. + - 3 2H O +OH H O 2. + 2+ 3 2 22H O +Mg(OH) Mg +4H O 3. + - 4 3 2NH +OH NH +H O 4. - - 2- 3 3 2HCO +OH CO +H O Bài 38. Có a gam hỗn hợp bột X gồm CuO và 2 3Al O . Ngƣời ta thực hiện các thí nghiệm sau: + Thí nghiệm 1: Cho X phản ứng hoàn toàn với dung dịch HCl, cô cạn dung dịch thì thu đƣợc 4,02 gam chất rắn khan. + Thí nghiệm 2: Cho X phản ứng vừa đủ với bột cacbon ở nhiệt độ cao thì thu đƣợc 0,112 lít khí (đktc). Tìm a Bài 39. Cho 500 ml dung dịch amoniac có hoà tan 4,48 lít khí 3NH (đktc) tác dụng với 450 ml dung dịch 2 4H SO 1M. 67 1. Viết các PTHH đã xảy ra. 2. Tính nồng độ mol/l của các ion trong dung dịch thu đƣợc. Coi các chất điện li hoàn toàn thành ion và bỏ qua sự thuỷ phân của ion + 4NH . Bài 40. Có các lọ không dán nhãn đựng riêng biệt từng dung dịch loãng của các chất: 3KNO , 3HNO , 2 4K SO , 2 4H SO , KCl, HCl. Hãy phân biệt mỗi chất trên bằng phƣơng pháp hoá học. b. Bài tập trắc nghiệm khách quan 21. Một dung dịch có [ -OH ]= -51,75.10 . Môi trƣờng của dung dịch này là: A. Axit C. Kiềm B. Trung tính D. Không xác định đƣợc. 22. Trong dung dịch HCl 0,1 M, tích số ion của nƣớc là: A. + -[H ].[OH ] > -141,0.10 A. + -[H ].[OH ] < -141,0.10 B. + -[H ].[OH ] = -141,0.10 D. Không xác định đƣợc. 23. Cho các phản ứng sau: A. HCl + 2H O -Cl + +3H O (1) B. 3NH + 2H O +4NH  -OH (2) C. 4CuSO + 5 2H O 4CuSO .5 2H O (3) D. - 3HSO + 2H O +3H O + 2-3SO (4) D. - 3HSO + 2H O 2 3H SO + -OH (5) Theo thuyết Bronstet-Lauri, 2H O đóng vai trò là axit trong các phản ứng: A. (1), (2) , (3) B. (2), ( 5) C. (2), (3), (4), (5) D. (1), (3), (4) 24. Theo Bronstet-Lauri, kết luận nào sau đây là đúng nhất? A. Axit là chất mà phân tử có chứa nguyên tử Hiđro B. Axit là chất điện li mạnh 68 C. Axit tác dụng đƣợc với mọi bazơ D. Axit là chất có khả năng cho proton. 25. Theo Bronstet-Lauri, kết luận nào sau đây không đúng? A. Axit hoặc bazơ có thể là phân tử hoặc ion B. Trong thành phần của axit có thể không có hiđro C. Trong thành phần của bazơ phải có nhóm (-OH). D. Trong thành phần của bazơ có thể không có nhóm (-OH). 26. Thể tích dung dịch HCl 0,3 M cần để trung hoà 100 ml dung dịch A gồm NaOH 0,1 M và 2Ba(OH) 0,1 M là: A. 100 ml B. 250 ml C. 200 ml D. 150 ml 27. Trộn 100 ml dung dịch HCl 1,0 M với 400 ml dung dịch NaOH 0,375 M đƣợc dung dịch có pH là: A. 11 B. 12 C. 12,7 D. 13 28. Hãy chọn câu trả lời đúng trong số các câu sau: A. Axit mà một phân tử phân li nhiều H+ là axit nhiều nấc. B. Axit mà phân tử có bao nhiêu nguyên tử H thì phân li ra bấy nhiêu H+. C. H3PO4 là axit ba nấc . D. A và C đúng 29. Dãy các chất nào sau đây vừa tác dụng với dung dịch HCl vừa tác dụng với dung dịch NaOH? A. Pb(OH)2, ZnO, Fe2O3 B. Al(OH)3, Al2O3, Na2CO3 C. Na2SO4, HNO3, Al2O3 D. Na2HPO4, ZnO, Zn(OH)2 30. Hãy chọn câu đúng nhất trong các định nghĩa sau đây về phản ứng axit - bazơ theo quan điểm của lí thuyết Bronstet. Phản ứng axit - bazơ là phản ứng: A. Do axit tác dụng với bazơ. B. Do oxit axit tác dụng với oxit bazơ. 69 C. Do có sự nhƣờng, nhận proton. D. Do có sự dịch chuyển electron từ chất này sang chất khác. 31. Theo Bronstet-Lauri, dung dịch 4NH Cl là một axit vì: A. Tác dụng đƣợc với axit cho muối và nƣớc. B. Tác dụng với muối cho muối mới và bazơ mới. C. Chứa ion + 4NH có khả năng cho proton. D. Cả A, B, C đều đúng 32. Theo Bronstet-Lauri : A. Dung dịch 3NH là một dung dịch có tính bazơ . B. - 3HCO là một axit trong môi trƣờng kiềm. C. 3CH COONa là một axit. D. A và B 33. Điều khẳng định nào sau đây đúng nhất: A. 2Zn(OH) là một chất lƣỡng tính. B. 2Zn(OH) là một bazơ mạnh. C. 2Zn(OH) là một bazơ lƣỡng tính. D. 2Zn(OH) là hiđroxit lƣỡng tính 34. Dung dịch muối nào sau đây có tính axit: A. NaCl, 2 4K SO , 2 3Na CO . B. 2ZnCl , 4NH Cl , 3CH COONa C. 2ZnCl , 4NH Cl . D. 2 3Na CO , 3CH COONa 35. Những ion nào sau đây vừa là axit, vừa là bazơ? A. - 3HCO B. 2- 3SO C. -CN D. 3- 4PO 36. Cho các chất sau: Amoniac, khí cacbonic, axit HCl, kali hiđroxit . 1. Có thể dùng chất nào để kết tủa nhôm hiđroxit từ nhôm clorua ? A. Amoniac B. Kali hiđroxit C. Khí cacbonic D. Cả A và B 70 2. Có thể dùng chất nào để kết tủa nhôm hiđroxit từ natri aluminat ? A. Axit HCl B. Kali hiđroxit C. Khí cacbonic D. Cả A và C. 37. Muối nào sau đây không phải là muối axit? A. 3NaHCO B. 2 4NaH PO C. 4NH Cl D. 3NaHSO 38. Dung dịch các muối nào sau đây có tính bazơ ? A. 2 3Na CO , 2K S , 3CH COONa B. 2 3Na CO , 3NaNO C. NaCl, 2 4K SO , 2K S D. 2K S , 3CH COONa , 2 4K SO 39. Để phân biệt hai chất rắn 2 3Na CO và 2 3Na SiO có thể dùng thuốc thử nào sau đây? A. Dung dịch NaOH B. Dung dịch HCl C. Dung dịch NaCl D. Dung dịch 3KNO 40. Có các dung dịch sau không dán nhãn: HCl, 2 3Na CO , 3KNO , 2Ba(OH) , NaOH. Chỉ dùng quì tím, có thể nhận biết đƣợc : A. 3 dung dịch B. 4 dung dịch C. 5 dung dịch D. 2 dung dịch 2.3.1.3. Bài tập hình thành khái niệm axit-bazơ lớp 12. a. Bài tập tự luận Bài 41. Cho 6,72 gam Fe vào 400 ml dung dịch 3HNO 1M cho đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu đƣợc khí NO (sản phẩm khử duy nhất) và dung dịch X. 1.Tính khối lƣợng Cu tối đa có thể bị hoà tan trong dung dịch X. 2.Nếu cô cạn dung dịch X thì thu đƣợc bao nhêu gam muối khan mỗi loại? 71 Bài 42. Có năm dung dịch đựng riêng biệt trong năm ống nghiệm: 4 2 4(NH ) SO , 2FeCl , 3 3Cr(NO ) , 2 3K CO , 3 3Al(NO ) . Cho dung dịch 2Ba(OH) đến dƣ vào năm dung dịch trên. Tìm số ống nghiệm có kết tủa sau khi phản ứng kết thúc và giải thích bằng các PTHH. Bài 43. Cho 1,8 gam kim loại K tác dụng với 50,9 gam nƣớc. Tính nồng độ mol/l và nồng độ phần trăm của chất trong dung dịch thu đƣợc. Biết khối lƣợng riêng của dung dịch đó là 1,056. Bài 44. Cho 6,2 gam hỗn hợp hai kim loại kiềm ở hai chu kì liên tiếp trong bảng tuần hoàn tác dụng hết với nƣớc thu đƣợc dung dịch kiềm và 2,24 lít khí H2 (đktc). 1.Xác định tên hai kim loại kiềm và tính phần trăm khối lƣợng mỗi kim loại trong hỗn hợp. 2. Tính thể tích dung dịch HCl 2M cần dùng để trung hoà dung dịch kiềm trên và khối lƣợng hỗn hợp muối clorua thu đƣợc. Bài 45. Nung 2,42 gam hỗn hợp 3NaHCO và 3KHCO đến phản ứng hoàn toàn thu đƣợc 0,28 lít 2CO (đktc). Xác định khối lƣợng của mỗi muối trong hỗn hợp trƣớc và sau khi nung. Bài 46. Dẫn khí 2CO điều chế đƣợc bằng cách cho 10 gam 3CaCO tác dụng với dung dịch HCl dƣ, đi qua dung dịch có chứa 6 gam NaOH. Tính khối lƣợng muối natri điều chế đƣợc Bài 47. Nung nóng 50 gam hỗn hợp gồm 3NaHCO và 2 3Na CO cho đến khi khối lƣợng của hỗn hợp không đổi, đƣợc 34,5 gam chất rắn. Tính phần trăm theo khối lƣợng của mỗi chất trong hỗn hợp đầu. Bài 48. Hoà tan hoàn toàn hợp kim Al-Mg bằng dung dịch HCl, thu đƣợc 8,96 lít khí hiđro (đktc). Nếu cho một lƣợng hợp kim nhƣ trên tác dụng với dung dịch NaOH, giải phóng 6,72 lít khí hiđro (đktc). 72 1.Viết các phƣơng trình hoá học đã xảy ra. 2.Xác định phần trăm của mỗi kim loại trong hợp kim. Bài 49. Hoà tan 13,6 gam hỗn hợp Fe và FeO trong dung dịch 2 4H SO loãng, sau đó làm bay hơi dung dịch ngƣời ta thu đƣợc 55,6 gam chất rắn 4FeSO .7 2H O . Hãy xác định thành phần phần trăm của mỗi chất trong hỗn hợp đầu. Bài 50. Có 100 ml dung dịch hỗn hợp 2 axit 2 4H SO và HCl có nồng độ tƣơng ứng là 0,8M và 1,2M. Thêm vào đó 10 gam bột hỗn hợp Fe, Mg, Zn. Sau khi phản ứng xong, lấy 1 / 2 lƣợng khí sinh ra cho đi qua ống sứ đựng a gam CuO nung nóng. Sau phản ứng xong hoàn toàn, trong ống còn 14,08 gam chất rắn. Tính a. Bài 51. Cho 1,53 gam hỗn hợp Mg, Cu, Zn vào dung dịch HCl dƣ thấy thoát ra 448 ml khí (đktc). Cô cạn hỗn hợp sau phản ứng rồi nung khan trong chân không sẽ thu đƣợc một chất rắn có khối lƣợng là bao nhiêu gam? Bài 52. Một mảnh kim loại X đƣợc chia làm hai phần bằng nhau. Phần một tác dụng với muối clo, ta thu đƣợc muối B. Phần hai tác dụng với dung dịch HCl ta thu đƣợc muối C. Cho kim loại tác dụng với muối B ta lại thu đƣợc muối C. Tìm xem X là kim loại gì? Bài 53. Hoà tan 7,8 gam hỗn hợp gồm Al và Mg bằng dung dịch HCl dƣ, sau phản ứng, khối lƣợng dung dịch axit tăng thêm 7 gam. Tính khối lƣợng mỗi kim loại trong hỗn hợp đầu. Bài 54. Nung 11,2 gam Fe và 26 gam Zn với một lƣợng S có dƣ. Sản phẩm của phản ứng cho hoà tan hoàn toàn trong dung dịch axit HCl. Khí sinh ra đƣợc dẫn vào dung dịch muối đồng sunfat 10% (d=1,1 g/ml). Tính thể tích dung dịch đồng sunfat cần phải lấy để hấp thụ hết khí sinh ra. 73 Bài 55. Hoà tan 9,14 gam hợp kim Cu, Mg, Al bằng axit HCl dƣ thu đƣợc khí A và 2,54 gam chất rắn B. Biết trong hợp kim này khối lƣợng Al gấp 4,5 lần khối lƣợng Mg. Tính thể tích khí A. Bài 56. Cho axit 2 4H SO loãng dƣ tác dụng với 6,659 gam hỗn hợp hai kim loại X và Y đều có hoá trị II, thu đƣợc 0,1 mol khí đồng thời khối lƣợng hỗn hợp giảm 6,5 gam. Hoà tan phần còn lại bằng dung dịch 2 4H SO đặc nóng thu đƣợc 0,16 gam khí sunfurơ . Tìm các kim loại X và Y. Bài 57. Hoà tan hoàn toàn 12,1 gam hỗn hợp X gồm Fe và kim loại M hoá trị II trong dung dịch 2 4H SO loãng thì thu đƣợc 4,48 lít khí hiđro (đktc). Cũng cho lƣợng hỗn hợp trên hoà tan hoàn toàn vào 2 4H SO đặc nóng dƣ thu đƣợc 5,6 lít khí 2SO (đktc). Tìm tên kim loại M. Bài 58. Cho m gam hỗn hợp A gồm Fe và Cu tác dụng với 200 ml HCl 2,5 M sinh ra 4,48 lít khí X. Cũng m gam hỗn hợp A đó tác dụng với 250 ml dung dịch 3HNO 8M tạo ra 4,48 lít khí 2NO . Thể tích các khí đều đo ở đktc. Tìm giá trị của m. b. Bài tập trắc nghiệm khách quan 41. Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp Ba-Na vào nƣớc thu đƣợc dung dịch A và 6,72 lít khí 2H (đktc).Cần dùng bao nhiêu ml dung dịch HCl 1M để trung hoà hoàn toàn 1/10 dung dịch A? A. 60 ml B.600 ml C. 750 ml D. kết quả khác 42. Cho rất chậm từng giọt dung dịch HCl vào dung dịch Na2CO3. Ta nhận thấy: A. Có hiện tƣợng sủi bọt khí CO2 ngay, cho đến khi hết Na2CO3. Vì HCl là một axit mạnh nó đẩy đƣợc CO2 ra khỏi muối cacbonat là muối của axit rất yếu H2CO3. 74 B.Không có xuất hiện bọt khí vì cho từ từ dung dịch HCl nên chỉ tạo muối axit NaHCO3. C. Lúc đầu