Cho các dung dịch: Na2S, KCl, CH3COONa, NH4Cl, NaHSO4, K2SO3, AlCl3. Số dung dịc…
Đề bài yêu cầu chúng ta xác định số dung dịch có giá trị pH > 7 trong các dung dịch sau: Na2S, KCl, CH3COONa, NH4Cl, NaHSO4, K2SO3, AlCl3 và giải thích tại sao.
Các em nhớ lại, khi một chất tan trong nước, nó có thể phân li thành các ion. Tùy thuộc vào bản chất của cation và anion tạo thành, dung dịch có thể có tính axit, bazơ hoặc trung tính.
Chúng ta sẽ đi xem xét từng dung dịch một nhé:
1. Dung dịch Na2S:
– Na2S trong nước phân li hoàn toàn thành ion Na+ và ion S2-.
Na2S → 2Na+ + S2-
– Ion Na+ là ion của kim loại kiềm, không có khả năng phản ứng với nước (không bị thủy phân).
– Ion S2- là anion gốc axit yếu (từ H2S là một axit yếu). Ion S2- sẽ phản ứng với nước theo phương trình:
S2- + H2O ⇌ HS- + OH-
– Phản ứng này tạo ra ion OH-, làm cho dung dịch có tính bazơ.
– Do đó, dung dịch Na2S có pH > 7.
2. Dung dịch KCl:
– KCl trong nước phân li hoàn toàn thành ion K+ và ion Cl-.
KCl → K+ + Cl-
– Ion K+ là ion của kim loại kiềm, không bị thủy phân.
– Ion Cl- là anion gốc axit mạnh (từ HCl là một axit mạnh). Ion Cl- không phản ứng với nước.
– Vì cả cation và anion đều không bị thủy phân, dung dịch KCl có tính trung tính.
– Do đó, dung dịch KCl có pH ≈ 7.
3. Dung dịch CH3COONa:
– CH3COONa trong nước phân li hoàn toàn thành ion Na+ và ion CH3COO-.
CH3COONa → Na+ + CH3COO-
– Ion Na+ là ion của kim loại kiềm, không bị thủy phân.
– Ion CH3COO- là anion gốc axit yếu (từ CH3COOH là một axit yếu). Ion CH3COO- sẽ phản ứng với nước theo phương trình:
CH3COO- + H2O ⇌ CH3COOH + OH-
– Phản ứng này tạo ra ion OH-, làm cho dung dịch có tính bazơ.
– Do đó, dung dịch CH3COONa có pH > 7.
4. Dung dịch NH4Cl:
– NH4Cl trong nước phân li hoàn toàn thành ion NH4+ và ion Cl-.
NH4Cl → NH4+ + Cl-
– Ion Cl- là anion gốc axit mạnh, không bị thủy phân.
– Ion NH4+ là cation gốc bazơ yếu (từ NH3 là một bazơ yếu). Ion NH4+ sẽ phản ứng với nước theo phương trình:
NH4+ + H2O ⇌ NH3.H2O + H+
– Phản ứng này tạo ra ion H+, làm cho dung dịch có tính axit.
– Do đó, dung dịch NH4Cl có pH < 7.
5. Dung dịch NaHSO4:
– NaHSO4 trong nước phân li hoàn toàn thành ion Na+ và ion HSO4-.
NaHSO4 → Na+ + HSO4-
– Ion Na+ là ion của kim loại kiềm, không bị thủy phân.
– Ion HSO4- vừa có thể phân li ra H+, vừa có thể phản ứng với nước. Tuy nhiên, trong dung dịch nước, HSO4- đóng vai trò là một axit (do nó là muối của axit mạnh H2SO4, phân li theo hai nấc, nấc thứ hai là HSO4- ⇌ H+ + SO42- có tính axit).
– Do đó, dung dịch NaHSO4 có tính axit.
– Một cách giải thích chi tiết hơn dựa vào bản chất axit-bazơ theo Bronsted-Lowry: HSO4- vừa là axit vừa là bazơ liên hợp. Tuy nhiên, tính axit của HSO4- mạnh hơn tính bazơ của nó. Vì vậy, dung dịch sẽ có tính axit.
– Do đó, dung dịch NaHSO4 có pH < 7.
6. Dung dịch K2SO3:
– K2SO3 trong nước phân li hoàn toàn thành ion K+ và ion SO32-.
K2SO3 → 2K+ + SO32-
– Ion K+ là ion của kim loại kiềm, không bị thủy phân.
– Ion SO32- là anion gốc axit yếu (từ H2SO3 là một axit yếu). Ion SO32- sẽ phản ứng với nước theo phương trình:
SO32- + H2O ⇌ HSO3- + OH-
– Phản ứng này tạo ra ion OH-, làm cho dung dịch có tính bazơ.
– Do đó, dung dịch K2SO3 có pH > 7.
7. Dung dịch AlCl3:
– AlCl3 trong nước phân li hoàn toàn thành ion Al3+ và ion Cl-.
AlCl3 → Al3+ + 3Cl-
– Ion Cl- là anion gốc axit mạnh, không bị thủy phân.
– Ion Al3+ là cation kim loại có hóa trị cao, không phải kim loại kiềm hoặc kiềm thổ, có khả năng phản ứng với nước (bị thủy phân).
– Ion Al3+ sẽ phản ứng với nước theo phương trình:
Al3+ + 3H2O ⇌ Al(OH)3 + 3H+
(Hoặc viết chi tiết hơn là các dạng phức hydroxo, nhưng bản chất là tạo ra ion H+)
– Phản ứng này tạo ra ion H+, làm cho dung dịch có tính axit.
– Do đó, dung dịch AlCl3 có pH < 7.
Bây giờ, chúng ta tổng hợp lại các dung dịch có giá trị pH > 7:
– Na2S
– CH3COONa
– K2SO3
Vậy có 3 dung dịch có giá trị pH > 7.
Giải thích tóm tắt:
Các dung dịch có pH > 7 là các dung dịch có tính bazơ. Tính bazơ này sinh ra do sự thủy phân của anion gốc axit yếu.
– Na2S: anion S2- thủy phân tạo OH-.
– CH3COONa: anion CH3COO- thủy phân tạo OH-.
– K2SO3: anion SO32- thủy phân tạo OH-.
Các dung dịch còn lại:
– KCl: trung tính.
– NH4Cl: có tính axit do cation NH4+ thủy phân tạo H+.
– NaHSO4: có tính axit do ion HSO4- phân li ra H+.
– AlCl3: có tính axit do cation Al3+ thủy phân tạo H+.
Hy vọng qua bài tập này, các em đã nắm vững hơn về sự thủy phân của muối và cách xác định tính axit, bazơ của dung dịch. Có em nào có câu hỏi gì không?
Đáp án:
Số dung dịch \(pH>7: Na_2S,CH_3COONa,K_2SO_3\)
Giải thích các bước giải:
\(+Na_2S\): tạo từ cation kim loại mạnh và anion phi kim yếu
\(S^{2-}+H_2O \to HS^-+OH^-\)
Sinh ra \(OH^-\) nên \(pH>7\)
\(+KCl\): muối trung tính \(pH=7\)
\(+CH_3COONa\): tạo từ cation kim loại mạnh và anion axit yếu
\(CH_3COO^- +H_2O \to CH_3COOH+OH^-\)
Tạo \(OH^- \to pH>7\)
\(+NH_4Cl\): tạo từ cation yếu và anion phi kim mạnh
\(NH_4^+ +H_2O \to NH_3+H_3O^+\)
Tạo \(H_3O^+\) là môi trường axit \(\to pH<7\)
\(NaHSO_4\): \(HSO_4^-\) là gốc của axit mạnh
\(HSO_4^-+H_2O \to SO_4^{2-}+H_3O^+\)
Tạo \(H_3O^+\) là môi trường axit \(pH<7\)
\(K_2SO_3\):tạo từ cation kim loại mạnh và anion axit yếu nên \(pH>7\)
\(AlCl_3\): tạo từ cation kim loại trung bình và cation phi kim mạnh nên \(pH<7\)