Phần 1: Chất điện li và chất không điện li

Chúng ta cần xác định tính đúng sai của các phát biểu sau:

1. Chất điện li là chất khi tan trong nước phân li thành các ion. Chất không điện li là chất khi tan trong nước không phân li thành các ion.

Đây là định nghĩa cơ bản về chất điện li và chất không điện li.

a. Hầu hết oxide, acid, base và muối thuộc loại chất điện li.
Chúng ta hãy xem xét từng loại:
– Oxide: Oxide có hai loại là oxide axit và oxide bazơ. Trong đó, một số oxide axit như SO3, P2O5 khi tác dụng với nước tạo ra axit, và các axit này là chất điện li. Một số oxide bazơ như CaO khi tác dụng với nước tạo ra bazơ (Ca(OH)2), và bazơ này là chất điện li. Tuy nhiên, không phải tất cả các oxide đều là chất điện li. Ví dụ như CO2, N2O5 khi tan trong nước tạo thành axit tương ứng, các axit này điện li. Nhưng bản thân các oxide này không trực tiếp điện li. Tuy nhiên, nếu hiểu theo nghĩa rộng là những chất có thể tạo ra ion trong dung dịch nước, thì phát biểu này có thể xem là đúng trong nhiều trường hợp quan trọng. Theo Sách giáo khoa, các chất điện li chủ yếu là axit, bazơ, muối.
– Acid: Các axit mạnh như HCl, H2SO4, HNO3 đều điện li hoàn toàn. Các axit yếu như CH3COOH, H2CO3 điện li một phần. Vậy, axit là chất điện li.
– Base: Các bazơ mạnh (kiềm) như NaOH, KOH, Ca(OH)2 đều điện li hoàn toàn. Các bazơ yếu như Al(OH)3, Cu(OH)2 không điện li hoặc điện li rất yếu. Tuy nhiên, một số bazơ mạnh thì chắc chắn là chất điện li.
– Muối: Hầu hết các muối khi tan trong nước đều phân li thành ion.

Xét theo phạm vi các chất điện li thông thường mà chúng ta học, các axit, bazơ, muối là những loại chất chính. Với cách diễn đạt “hầu hết”, phát biểu này là đúng.
Kết luận: a. Đúng

b. Nhiều chất hữu cơ như đường saccharose \((C_{12}H_{22}O_{11})\), ethanol \((C_2H_5OH)\), benzene \((C_6H_6),\)…là những chất không điện li.
Chúng ta cần nhớ rằng các chất hữu cơ phân cực mạnh, đặc biệt là có nhóm OH gắn vào gốc hydrocarbon no, có khả năng tạo liên kết hydrogen với nước, dẫn đến tan trong nước. Tuy nhiên, sự tan này không phải do phân li thành ion.
– Saccharose \((C_{12}H_{22}O_{11})\) là một loại đường, khi tan trong nước chỉ hòa tan chứ không phân li thành ion.
– Ethanol \((C_2H_5OH)\) là ancol, khi tan trong nước cũng chỉ hòa tan chứ không phân li thành ion.
– Benzene \((C_6H_6)\) là hiđrocacbon không phân cực, hầu như không tan trong nước. Nhưng nếu xét các chất hữu cơ tan trong nước mà không điện li, thì phát biểu này là đúng.

Theo định nghĩa, chất không điện li là chất khi tan trong nước không phân li thành ion. Các chất hữu cơ kể trên đều thuộc loại này.
Kết luận: b. Đúng

c. Trong quá trình điện li các chất tan trong nước thì nước đóng vai trò là dung môi không phân cực.
Quá trình điện li xảy ra trong dung dịch nước. Nước là một phân tử phân cực mạnh do có độ âm điện khác nhau giữa O và H, cùng với cấu trúc góc. Chính tính phân cực của nước giúp solvat hóa các ion, làm chúng tách rời nhau và phân tán trong dung dịch. Dung môi phân cực không thể hòa tan các chất không phân cực và ngược lại. Nếu nước là dung môi không phân cực, nó sẽ không thể giúp các chất điện li phân li thành ion.
Kết luận: c. Sai (Nước là dung môi phân cực)

d. Chỉ có hợp chất ion mới có thể điện li được trong nước.
Hợp chất ion như NaCl khi tan trong nước phân li thành ion Na+ và Cl-. Tuy nhiên, các axit như HCl (là hợp chất cộng hóa trị có cực) khi tan trong nước cũng phân li thành ion H+ và Cl- do phản ứng với nước. Axit là chất cộng hóa trị có cực, không phải hợp chất ion. Do đó, không chỉ hợp chất ion mới điện li.
Kết luận: d. Sai

Phần 2: So sánh tính dẫn điện của các dung dịch

Chúng ta có ba cốc dung dịch và sẽ quan sát bóng đèn nối với nguồn điện.

2. Chuẩn bị ba cốc: cốc (1) đựng dung dịch HCl 0,1M, cốc (2) đựng dung dịch CH3COOH 0,1M , cốc (3) đựng nước nguyên chất và lắp bộ dụng cụ Nối các đầu dây dẫn điện với cùng một nguồn điện.

Tính dẫn điện của dung dịch phụ thuộc vào nồng độ ion có trong dung dịch đó. Nồng độ ion càng cao, khả năng dẫn điện càng tốt, bóng đèn càng sáng.

a. Bóng đèn ở cốc (1) và cốc (2) sáng như nhau do nồng độ ion có trong dung dịch HCl bằng nồng độ ion trong dung dịch CH3COOH.
– Dung dịch HCl là dung dịch axit mạnh, điện li hoàn toàn trong nước: \(HCl \rightarrow H^+ + Cl^-\). Với nồng độ 0,1M, nồng độ ion H+ và Cl- đều là 0,1M.
– Dung dịch CH3COOH là dung dịch axit yếu, điện li một phần trong nước: \(CH_3COOH \rightleftharpoons CH_3COO^- + H^+\). Với nồng độ 0,1M, nồng độ các ion CH3COO- và H+ sẽ nhỏ hơn 0,1M.
Vì HCl điện li hoàn toàn còn CH3COOH điện li một phần, nên trong hai dung dịch có cùng nồng độ ban đầu là 0,1M, dung dịch HCl sẽ có nồng độ ion tổng cộng cao hơn dung dịch CH3COOH. Do đó, bóng đèn ở cốc (1) sẽ sáng mạnh hơn bóng đèn ở cốc (2).
Kết luận: a. Sai

b. Bóng đèn ở cốc (3) sáng yếu nhất trong ba cốc vì nước nguyên chất là chất điện li yếu.
– Cốc (1) đựng dung dịch HCl 0,1M (axit mạnh, điện li hoàn toàn).
– Cốc (2) đựng dung dịch CH3COOH 0,1M (axit yếu, điện li một phần).
– Cốc (3) đựng nước nguyên chất. Nước nguyên chất có khả năng tự ion hóa rất yếu, chỉ một lượng rất nhỏ phân tử nước phân li thành ion H+ và OH-. Do đó, nồng độ ion trong nước nguyên chất rất thấp.

So sánh khả năng dẫn điện:
Nước nguyên chất (cốc 3) có nồng độ ion rất thấp, nên bóng đèn sáng yếu nhất.
Dung dịch CH3COOH 0,1M (cốc 2) có nồng độ ion cao hơn nước nguyên chất do CH3COOH điện li.
Dung dịch HCl 0,1M (cốc 1) có nồng độ ion cao nhất do HCl điện li hoàn toàn.
Vì vậy, bóng đèn ở cốc (3) sáng yếu nhất là đúng. Phát biểu nước nguyên chất là chất điện li yếu cũng đúng.
Kết luận: b. Đúng

c. Quá trình phân li của HCl được biểu như sau: \(HCl \rightarrow H^+ + Cl^-\)
Đây là phương trình điện li của axit HCl, một axit mạnh, điện li hoàn toàn trong nước. Mũi tên một chiều chỉ sự phân li hoàn toàn.
Kết luận: c. Đúng

d. Quá trình phân li của CH3COOH được biểu như sau: \(CH_3COOh \rightarrow CH_3COO^- + H^+\)
Phương trình trên biểu diễn sự điện li của CH3COOH. Tuy nhiên, CH3COOH là một axit yếu, nó chỉ điện li một phần. Do đó, mũi tên trong phương trình điện li phải là mũi tên hai chiều, biểu thị cân bằng điện li.
Phương trình đúng phải là: \(CH_3COOH \rightleftharpoons CH_3COO^- + H^+\)
Vì vậy, phát biểu này là sai.
Kết luận: d. Sai

Hy vọng các em đã hiểu rõ từng câu trả lời. Nếu có thắc mắc gì, các em cứ hỏi nhé.