Phương trình điện li của HF và cách viết đúng

Trả lời nhanh

Phương trình điện li của HF là: HF ⇌ H⁺ + F⁻. HF là chất điện li yếu (axit yếu) nên chỉ một phần phân tử phân li thành ion, quá trình thuận nghịch và phải dùng mũi tên hai chiều ⇌, không dùng mũi tên một chiều →. Trong nước, H⁺ thực chất tồn tại dưới dạng H₃O⁺.

Phương trình điện li của HF

Hiđro florua tan trong nước tạo thành axit flohiđric. Khi đó chỉ một phần nhỏ phân tử HF tách thành ion, phần lớn vẫn tồn tại ở dạng phân tử. Ta viết:

Dạng thường dùng trong chương trình phổ thông: HF ⇌ H⁺ + F⁻
Dạng có nước tham gia (theo thuyết Bronsted – Lowry): HF + H₂O ⇌ H₃O⁺ + F⁻

Hai cách viết đều đúng. Khi làm bài kiểm tra lớp 11, bạn cứ dùng dạng thứ nhất, trừ khi đề yêu cầu viết theo thuyết Bronsted – Lowry.

Vì sao phải dùng mũi tên thuận nghịch ⇌?

Chất điện li mạnh (HCl, HNO₃, NaOH, muối tan…) phân li gần như hoàn toàn nên viết một chiều. HF thì khác: ở mọi thời điểm luôn có song song hai quá trình, phân tử HF phân li thành ion và ion H⁺, F⁻ kết hợp lại thành HF. Đến trạng thái cân bằng, nồng độ các chất không đổi nhưng phản ứng vẫn diễn ra theo cả hai chiều.

Lý do HF điện li yếu: liên kết H–F rất bền và phân tử HF còn tạo liên kết hiđro với nhau và với nước, nên khó tách H⁺ ra hơn hẳn HCl, HBr, HI. Mẹo nhớ: trong dãy hiđro halogenua, chỉ có HF là axit yếu, ba chất còn lại đều là axit mạnh.

Hằng số phân li axit K_a của HF

Với cân bằng HF ⇌ H⁺ + F⁻, hằng số phân li axit là:

K_a = [H⁺]·[F⁻] / [HF]

Ở 25 °C, K_a của HF cỡ 6,8·10⁻⁴ (các tài liệu có thể ghi lệch nhẹ). K_a càng nhỏ thì axit càng yếu. Giá trị này lớn hơn K_a của CH₃COOH (cỡ 1,8·10⁻⁵) nên HF là axit yếu nhưng mạnh hơn axit axetic.

Ví dụ tính pH dung dịch HF

Đề (ví dụ tự đặt): Tính pH và độ điện li α của dung dịch HF 0,1M, biết K_a = 6,8·10⁻⁴.

Gọi nồng độ HF phân li là x (M). Cân bằng:

	HF	H⁺	F⁻
Ban đầu	0,1	0	0
Phân li	x	x	x
Cân bằng	0,1 − x	x	x

Ta có x² / (0,1 − x) = 6,8·10⁻⁴, tức x² + 6,8·10⁻⁴x − 6,8·10⁻⁵ = 0. Giải ra x ≈ 7,9·10⁻³ M.

[H⁺] ≈ 7,9·10⁻³ M, suy ra pH = −lg(7,9·10⁻³) ≈ 2,10.
α = x / 0,1 ≈ 0,079, tức khoảng 7,9%.

Nếu HF điện li hoàn toàn như HCl thì pH sẽ bằng 1. Kết quả 2,10 cho thấy HF điện li yếu.

Ảnh hưởng của ion chung và độ loãng

Thêm NaF vào dung dịch HF: NaF → Na⁺ + F⁻ làm tăng [F⁻], cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch, α của HF giảm, pH tăng.
Thêm HCl: tăng [H⁺], cân bằng cũng chuyển theo chiều nghịch, α giảm.
Pha loãng: α tăng (cân bằng chuyển theo chiều thuận), dù nồng độ H⁺ tổng vẫn giảm.

Viết phương trình phản ứng có HF

Vì HF là chất điện li yếu nên khi viết phương trình ion, ta giữ nguyên dạng phân tử HF:

HF + NaOH → NaF + H₂O; ion thu gọn: HF + OH⁻ → F⁻ + H₂O
2HF + CaCO₃ → CaF₂ + CO₂↑ + H₂O (CaF₂ ít tan nên viết dạng kết tủa)
SiO₂ + 4HF → SiF₄↑ + 2H₂O (HF ăn mòn thuỷ tinh, dùng để khắc chữ lên thuỷ tinh, phải đựng trong bình nhựa)

Muối NaF là chất điện li mạnh: NaF → Na⁺ + F⁻ (một chiều).

Lỗi sai thường gặp

Viết HF → H⁺ + F⁻ bằng mũi tên một chiều: sai vì HF là axit yếu.
Cho rằng HF là axit mạnh vì flo có độ âm điện lớn nhất. Thực tế độ âm điện lớn làm liên kết H–F bền và phân cực mạnh, khó phân li hơn.
Quên cân bằng điện tích: tổng điện tích hai vế phải bằng nhau (0 = +1 − 1).
Khi tính pH, dùng [H⁺] = 0,1 mà bỏ qua độ điện li.

Bài luyện tập

Viết phương trình điện li của HF, HCl, NaF, rồi cho biết chất nào dùng mũi tên thuận nghịch.
Đáp án: HF ⇌ H⁺ + F⁻; HCl → H⁺ + Cl⁻; NaF → Na⁺ + F⁻. Chỉ HF dùng ⇌.
Dung dịch HF 0,1M có độ điện li 8%. Tính pH.
Đáp án: [H⁺] = 0,1 × 0,08 = 8·10⁻³ M, pH = −lg(8·10⁻³) ≈ 2,10.
Thêm một ít NaF rắn vào dung dịch HF thì pH thay đổi thế nào?
Đáp án: pH tăng, vì F⁻ từ NaF làm cân bằng chuyển theo chiều nghịch, [H⁺] giảm.

Cùng chuyên đề: Bài nằm trong mục lục Các phương trình hóa học thường gặp: tổng hợp hơn 300 phản ứng có cân bằng. Bài trước: Phương trình điện li của KOH và cách viết phương trình điện li.

Câu hỏi thường gặp

HF là chất điện li mạnh hay yếu?

HF là chất điện li yếu. Trong nước chỉ một phần phân tử HF phân li thành H⁺ và F⁻, phần lớn vẫn tồn tại dạng phân tử, nên dung dịch HF là axit yếu.

Vì sao phương trình điện li của HF dùng mũi tên hai chiều?

Vì quá trình phân li của HF là thuận nghịch: ion H⁺ và F⁻ vừa được tạo ra vừa kết hợp lại thành HF, đến cân bằng thì nồng độ các chất không đổi.

HF có mạnh hơn HCl không?

Không. HCl là axit mạnh, điện li gần như hoàn toàn. HF là axit yếu dù flo có độ âm điện lớn nhất, vì liên kết H–F rất bền và có liên kết hiđro.

Có thể viết HF + H2O ⇌ H3O⁺ + F⁻ không?

Có. Đây là cách viết theo thuyết Bronsted – Lowry, trong đó nước nhận proton tạo H3O⁺. Ở chương trình phổ thông thường dùng dạng gọn HF ⇌ H⁺ + F⁻.