Trả lời nhanh
Trong phản ứng H2SO4(aq) + H2O → HSO4–(aq) + H3O+(aq) có hai cặp acid-base liên hợp: H2SO4/HSO4– và H3O+/H2O. H2SO4 nhường proton cho H2O, nên H2SO4 là acid, HSO4– là base liên hợp của nó; H2O nhận proton thành H3O+.
Nhắc lại thuyết Brønsted–Lowry
- Acid là chất nhường proton (H+).
- Base là chất nhận proton.
- Một cặp acid-base liên hợp gồm hai chất hơn kém nhau đúng một proton: acid = base + H+.
Mỗi phản ứng acid-base theo Brønsted–Lowry luôn có hai cặp liên hợp, vì có một chất nhường và một chất nhận proton.
Phân tích phản ứng H2SO4 + H2O
Phương trình: H2SO4(aq) + H2O(l) → HSO4–(aq) + H3O+(aq)
| Chất | Vai trò | Giải thích |
|---|---|---|
| H2SO4 | Acid | Mất 1 H+ thành HSO4– |
| H2O | Base | Nhận 1 H+ thành H3O+ |
| HSO4– | Base liên hợp | Sinh ra khi H2SO4 nhường proton |
| H3O+ | Acid liên hợp | Sinh ra khi H2O nhận proton |
Vậy hai cặp liên hợp là:
- H2SO4 (acid) / HSO4– (base liên hợp)
- H3O+ (acid liên hợp) / H2O (base)
Mẹo xác định nhanh
- Viết phản ứng, tìm chất mất H (acid) và chất được thêm H (base).
- Ghép chất ở vế trái với chất ở vế phải chỉ khác nhau một H+. H2SO4 ghép với HSO4–, H2O ghép với H3O+.
- Kiểm tra điện tích: acid hơn base liên hợp đúng 1 đơn vị điện tích dương (0 so với –1; +1 so với 0).
Vì sao các cách ghép khác là sai?
Nếu đề cho dạng trắc nghiệm, em hãy loại trừ theo quy tắc “hơn kém đúng một proton”:
- H2SO4 và H2O: hai chất này là hai chất phản ứng, không hơn kém nhau một H+ (H2SO4 hơn H2O tận 2 H và 1 S, 3 O). Không phải cặp liên hợp.
- H2SO4 và H3O+: hai chất đều là acid, không phải acid và base của nhau.
- HSO4– và H3O+: một là base liên hợp, một là acid liên hợp, thuộc hai cặp khác nhau.
- H2SO4 và HSO4–, H3O+ và H2O: đúng, vì mỗi cặp hơn kém một H+.
Lỗi sai thường gặp
- Cho rằng nước chỉ là dung môi. Trong phản ứng này nước nhận proton nên đóng vai trò base.
- Ghép hai chất cùng vế. Cặp liên hợp luôn gồm một chất ở vế trái và một chất ở vế phải.
- Nhầm “H+” với “H3O+”. Trong nước, proton tồn tại dưới dạng H3O+; hai cách viết biểu diễn cùng một ion.
Mở rộng: nấc phân li thứ hai của H2SO4
Ion HSO4– vừa tạo ra còn có thể nhường proton cho nước:
HSO4–(aq) + H2O(l) ⇌ SO42–(aq) + H3O+(aq)
Lúc này xuất hiện cặp HSO4–/SO42–. Như vậy HSO4– là chất lưỡng tính theo Brønsted–Lowry: là base trong cặp H2SO4/HSO4– và là acid trong cặp HSO4–/SO42–.
Bài luyện tập
Bài 1. Xác định các cặp acid-base liên hợp trong phản ứng: NH3 + H2O ⇌ NH4+ + OH–.
Đáp án: NH4+/NH3 (acid/base) và H2O/OH– (acid/base). Ở đây nước nhường proton nên là acid.
Bài 2. Trong phản ứng CH3COOH + H2O ⇌ CH3COO– + H3O+, chất nào là base liên hợp của CH3COOH?
Đáp án: CH3COO–, vì nó hơn kém CH3COOH đúng một H+.
Bài 3. Viết phản ứng của HCl với nước và chỉ ra hai cặp liên hợp.
Đáp án: HCl + H2O → Cl– + H3O+; hai cặp là HCl/Cl– và H3O+/H2O.
Câu hỏi thường gặp
Cặp acid-base liên hợp trong phản ứng H2SO4 + H2O là gì?
Gồm hai cặp: H2SO4/HSO4- (acid/base liên hợp) và H3O+/H2O (acid liên hợp/base).
Trong phản ứng H2SO4 + H2O, nước đóng vai trò gì?
Nước là base vì nhận proton H+ từ H2SO4 để tạo thành ion H3O+.
Làm sao nhận biết hai chất là cặp acid-base liên hợp?
Hai chất đó phải hơn kém nhau đúng một proton H+, một chất ở vế trái và chất kia ở vế phải của phương trình.
HSO4- là acid hay base?
HSO4- là chất lưỡng tính theo Brønsted–Lowry: là base liên hợp của H2SO4 và có thể nhường proton cho nước tạo SO4(2-).