Trả lời nhanh
Trong dãy KBr, NO2, Ca(NO3)2, NaOH, CH4, chỉ có ba chất điện li mạnh: KBr → K+ + Br−; Ca(NO3)2 → Ca2+ + 2NO3−; NaOH → Na+ + OH−. CH4 không phải là chất điện li: đây là phân tử cộng hóa trị không phân cực, hầu như không tan và không phân li ra ion trong nước. NO2 cũng không phải chất điện li; dung dịch thu được khi sục NO2 vào nước dẫn điện là do NO2 đã phản ứng tạo axit.
Đề bài
Đây là bài OT1.9 trang 15 sách bài tập Hóa học 11 (Chân trời sáng tạo), phần ôn tập chương 1 Cân bằng hóa học. Đề yêu cầu viết phương trình điện li (nếu có) của các chất trong dung dịch: KBr, NO2, Ca(NO3)2, NaOH, CH4, Ba(OH)2, Fe2(SO4)3, Zn(NO3)2, KI, H2S, CH2=CH−COOH, CuO.
Chữ “nếu có” là gợi ý quan trọng: trong dãy có những chất không điện li, em cần nhận ra và không viết phương trình cho chúng.
Kiến thức cần nhớ về chất điện li
Chất điện li là chất khi tan trong nước phân li ra ion, nhờ đó dung dịch dẫn được điện. Có ba nhóm cần phân biệt:
| Nhóm | Gồm những chất nào | Cách viết phương trình |
|---|---|---|
| Chất điện li mạnh | Axit mạnh (HCl, HNO3, H2SO4…), bazơ mạnh (NaOH, KOH, Ba(OH)2, Ca(OH)2), hầu hết muối tan | Một mũi tên “→”, phân li hoàn toàn |
| Chất điện li yếu | Axit yếu (H2S, CH3COOH, HNO2, axit hữu cơ…), bazơ yếu (NH3…) | Hai nửa mũi tên ngược chiều “⇌”, phân li một phần |
| Chất không điện li | Phần lớn hợp chất hữu cơ không phải axit/bazơ/muối (CH4, C2H5OH, glucozơ, saccarozơ), oxit, chất không tan | Không viết phương trình điện li |
Khi viết phương trình điện li, em luôn kiểm tra hai điều: bảo toàn số nguyên tử của mỗi nhóm và tổng điện tích hai vế bằng 0. Chẳng hạn với Fe2(SO4)3: 2 ion Fe3+ mang +6, 3 ion SO42− mang −6, tổng bằng 0.
Lời giải chi tiết
Phân loại 12 chất
- Điện li mạnh: KBr, Ca(NO3)2, NaOH, Ba(OH)2, Fe2(SO4)3, Zn(NO3)2, KI.
- Điện li yếu: H2S, CH2=CH−COOH (axit acrylic).
- Không điện li: NO2, CH4, CuO.
Phương trình điện li
| Chất | Phương trình điện li | Ghi chú |
|---|---|---|
| KBr | KBr → K+ + Br− | Muối tan |
| Ca(NO3)2 | Ca(NO3)2 → Ca2+ + 2NO3− | Muối tan |
| NaOH | NaOH → Na+ + OH− | Bazơ mạnh |
| Ba(OH)2 | Ba(OH)2 → Ba2+ + 2OH− | Bazơ mạnh |
| Fe2(SO4)3 | Fe2(SO4)3 → 2Fe3+ + 3SO42− | Muối tan |
| Zn(NO3)2 | Zn(NO3)2 → Zn2+ + 2NO3− | Muối tan |
| KI | KI → K+ + I− | Muối tan |
| H2S | H2S ⇌ H+ + HS− HS− ⇌ H+ + S2− |
Axit yếu, phân li theo từng nấc |
| CH2=CH−COOH | CH2=CH−COOH ⇌ CH2=CH−COO− + H+ | Axit hữu cơ yếu |
| NO2, CH4, CuO | Không có | Không điện li |
Với H2S, nấc thứ nhất là chủ yếu; nhiều đề chỉ yêu cầu viết nấc thứ nhất, nhưng viết đủ hai nấc sẽ chặt chẽ hơn.
CH4 có phải là chất điện li không? Vì sao?
Không. CH4 (metan) là chất không điện li, vì ba lí do:
- Liên kết gần như không phân cực. Độ âm điện của C là 2,55, của H là 2,20; hiệu độ âm điện chỉ 0,35, nên liên kết C−H là liên kết cộng hóa trị gần như không phân cực, không có xu hướng tách thành ion.
- Phân tử đối xứng. Phân tử CH4 có cấu trúc tứ diện đều, các liên kết triệt tiêu nhau, nên cả phân tử không phân cực. Nước là dung môi phân cực, không “kéo” được phân tử metan tách ra ion.
- Hầu như không tan trong nước. Lượng rất nhỏ hòa tan được vẫn tồn tại ở dạng phân tử CH4, không tạo ion tự do, nên dung dịch không dẫn điện.
Các chất không điện li khác hay gặp trong đề: ethanol C2H5OH, glucozơ C6H12O6, saccarozơ C12H22O11, benzen C6H6, glixerol. Chúng tan được (trừ benzen) nhưng vẫn ở dạng phân tử.
Vì sao NO2 và CuO cũng không có phương trình điện li?
NO2 là oxit phi kim, bản thân phân tử NO2 không phân li ra ion. Khi sục NO2 vào nước, nó phản ứng hóa học với nước:
- 2NO2 + H2O → HNO3 + HNO2
- hoặc 3NO2 + H2O → 2HNO3 + NO (khi có dư nước, đun nóng)
Dung dịch thu được dẫn điện là nhờ HNO3 (điện li mạnh) và HNO2 (điện li yếu) sinh ra, chứ không phải nhờ NO2. Đây là điểm dễ nhầm: một chất có thể tạo ra dung dịch dẫn điện nhưng bản thân nó không phải chất điện li. CO2, SO2, SO3 cũng thuộc trường hợp này.
CuO là oxit bazơ không tan trong nước, nên trong nước không có ion Cu2+ hay O2− tự do. Vì đề hỏi “trong dung dịch”, CuO không có phương trình điện li.
Lỗi thường gặp khi viết phương trình điện li
- Gộp sai nhóm nguyên tử: viết Ca(NO3)2 → Ca2+ + (NO3)22−. Đúng phải là 2NO3−, hệ số đặt phía trước ion.
- Sai điện tích: viết Ba(OH)2 → Ba+ + 2OH−. Tổng điện tích vế phải là −1, không cân bằng; Ba có hóa trị II nên ion là Ba2+.
- Dùng mũi tên một chiều cho axit yếu: H2S, CH3COOH, axit acrylic phải dùng “⇌”.
- Viết phương trình cho chất không điện li: CH4 → C4− + 4H+ là hoàn toàn sai.
- Tách ion của gốc axit: SO42−, NO3− là ion nhiều nguyên tử, giữ nguyên, không tách thành S, O hay N.
Bài tập vận dụng có đáp án
Bài 1. Viết phương trình điện li (nếu có): HCl, Al2(SO4)3, CH3COOH, KOH, C2H5OH.
Đáp án: HCl → H+ + Cl−; Al2(SO4)3 → 2Al3+ + 3SO42−; CH3COOH ⇌ CH3COO− + H+; KOH → K+ + OH−; C2H5OH không điện li.
Bài 2. Dãy nào sau đây gồm toàn chất điện li mạnh?
- A. KBr, NaOH, CH4
- B. Ca(NO3)2, KI, Ba(OH)2
- C. H2S, KI, NaOH
- D. NO2, Zn(NO3)2, KBr
Đáp án: B. A có CH4 không điện li, C có H2S điện li yếu, D có NO2 không điện li.
Bài 3. Tính nồng độ mol các ion trong dung dịch Ca(NO3)2 0,1 M và dung dịch Fe2(SO4)3 0,05 M.
Đáp án: Ca(NO3)2 0,1 M cho [Ca2+] = 0,1 M, [NO3−] = 2 × 0,1 = 0,2 M. Fe2(SO4)3 0,05 M cho [Fe3+] = 2 × 0,05 = 0,1 M, [SO42−] = 3 × 0,05 = 0,15 M.
Câu hỏi thường gặp
CH4 có phải là chất điện li không?
Không. CH4 là phân tử cộng hóa trị không phân cực, hầu như không tan trong nước và không phân li ra ion, nên là chất không điện li.
NO2 có phải chất điện li không?
Không. NO2 không tự phân li ra ion; nó phản ứng với nước tạo HNO3 và HNO2, chính hai axit này mới là chất điện li.
Phương trình điện li của Ca(NO3)2 viết thế nào?
Ca(NO3)2 → Ca2+ + 2NO3−. Đây là muối tan, điện li mạnh nên dùng một mũi tên.
Khi nào dùng mũi tên hai chiều trong phương trình điện li?
Dùng mũi tên hai chiều (⇌) cho chất điện li yếu như axit yếu H2S, CH3COOH, HNO2 hoặc bazơ yếu NH3, vì chúng chỉ phân li một phần.
Chất điện li mạnh gồm những chất nào?
Gồm axit mạnh (HCl, HNO3, H2SO4), bazơ mạnh (NaOH, KOH, Ba(OH)2) và hầu hết các muối tan như KBr, KI, Ca(NO3)2.