So sánh độ dẫn điện của HCl và CH3COOH

Dựa vào khả năng điện li của 2 axit và công thức tính pH để so sánh.

Câu 4: Sắp xếp các dung dịch sau theo khả năng dẫn điện tăng dần: [a] Các dung dịch HCl có nồng độ lần lượt là 0,005M; 0,01M;0,002M;0,02M b] Các dung dịch CH3COOH, HCl, H2SO4, C2H5OH có cùng nồng độ 0,1 M.

Bài 9: ĐỘ DẪN ĐIỆN CỦA DUNG DỊCH CHẤTĐIỆN LIĐiểmLời phê của giáo viên1. Số liệu thực nghiệm:a. Xác định hằng số bình điện cực:L [S]χ [S.cm-1], 310C1311.10-61580.10-61.205b. Đo độ dẫn L của dung dịch CH3COOH và HCl:Đối với dung dịch CH3COOH:C N [CH3COOH]L [S]1/321/161/8309.10-6438.10-6618.10-6880.10-6372,345.10-6527,79.10-6744,69.10-61060,4.10-623,8300816,8892811,915048,48321/64 Đối với dung dịch HCl:C N [HCl]0.0010.0020.0030.004L [S]548.10-61230.10-61920.10-62600.10-666,034.10-5148,215.10-5231,36.10-5313,3.10-5660,34741,075771,2783,252. Xử lý kết quả:a. Xác định độ dẫn điện đương lượng tới hạn λ 0 và hằng số điện ly K của chất điệnly yếu CH3COOH:Phương trình trên có dạng đường thẳng y= ax + b. Ta vẽ đồ thị 1/λ – λC:λC0.3723450.527790.744691.06041/λ0.041960.0592090.083930.11788Từ đồ thị suy ra:=> λ0= 1000110.1105 và0.0010 K0và K= 0.00905Hệ số phân ly ∞ của chất điện ly yếu CH3COOH: ∞= λ/λC N [CH3COOH]01/649.670848∞= λ/λ00.0328811/321/161/86.9446564.8489203.4704000.0236120.0164860.011799b. Xác định λ0 của chất điện ly mạnh HCl:Vẽ đồ thị0.0316230.0447210.0547720.063246660,34741,075771,2783,25Từ đồ thị suy ra: λ0= 548.913. Nhận xét: Khi xác định hằng số bình điện cực:phải lớn hơn 1 vì χ > L với χ là độdẫn điện riêng của dung dịch KCl 0.01N ở 31 0C [đã biết trước] và L là độ dẫn điện củadung dịch KCl được xác định bằng máy đo độ dẫn ứng với chiều dài 1cm [bao gồm cảđiện trở của máy đo và dây dẫn nên độ dẫn điện sẽ giảm xuống]. Kết quả ta thu được k= 1.205 > 1 là hợp lý. Dung dịch HCl có độ dẫn điện riêng lớn hơn dung dịch CH 3COOH rất nhiềuvì HCl là chất điện ly mạnh, hệ số phân ly ∞ gần bằng 1, trong khi đó CH 3COOH làchất điện ly yếu, hệ số phân ly ∞ rất bé. Khảo sát sự thay đổi của độ dẫn điện theo nồng độ ở chất điện ly manh HCl vàchất điện ly yếu CH3COOH ta rút ra một số nhận xét:o Kết quả thí nghiệm cho thấy khi nồng độ HCl tăng từ 0.001 đến 0.004 N vànồng độ CH3COOH tăng từ 1/64 đến 1/8 N thì độ dẫn điện ở cả hai dung dịch nàyđều tăng lên rất nhanh.o Trong khi đó, độ dẫn điện đương lượng λ lại giảm xuống. Đối với dungdịch HCl, khi nồng độ tăng thì λ giảm chậm theo quy tắc đường thẳng. Đối vớidung dịch CH3COOH, khi nồng độ tăng thì λ giảm rất nhanh, sau đó giảm chậmhơn.o Cần lưu ý là các dung dịch chúng ta khảo sát ở nồng độ rất loãng nên độdẫn điện ở cả 2 trường hợp đều tăng theo nồng độ. Tuy nhiên, nếu nồng độ dungdịch đặc hơn thì kết quả không còn như vậy nữa. Tra cứu tài liệu, chúng ta sẽ tìmđược biểu đồ sự phụ thuộc độ dẫn điện riêng của dung dịch HCl và CH 3COOHvào nồng độ. Đường biểu diễn sự phụ thuộc độ dẫn điện của dung dịch vào nồngđộ là đường cong có điểm cực đại. Có nghĩa là, ở điểm cực đại, nếu chúng ta tiếptục tăng nồng độ của dung dịch thì độ dẫn điện sẽ không tăng lên mà nó sẽ giảmxuống. Có thể giải thích điều này như sau: Nếu xem rằng, trong các dung dịchloãng của chất điện ly mạnh như HCl, tốc độ chuyển vận của các ion hầu nhưkhông phụ thuộc nồng độ, độ dẫn điện tăng tỉ lệ thuận với số ion, nó tăng khinồng độ tăng. Trong các dung dịch đặc của chất điện ly mạnh, đám mây ion làmgiảm tốc độ chuyển vận của các ion và độ dẫn điện bị giảm xuống. Trong các chấtđiện ly yếu như CH3COOH, mật độ của mây ion nhỏ và tốc độ chuyển vận củacác ion ít phụ thuộc vào nồng độ, nhưng khi nồng độ dung dịch tăng sẽ làm giảmđáng kể độ phân ly, dẫn đến làm giảm độ dẫn điện. Trong thực tế các đường biểudiễn này được sử dụng để chọn chất điện ly và nồng độ tương ứng cho độ dẫnđiện cao nhất. Sử dụng nó cho phép tiết kiệm được điện năng. Chúng ta thấy rằng nước tinh khiết [nước cất] không dẫn điện nhưng nếu trongnước có lẫn tạp chất [chứa các ion dẫn điện] thì nó có khả năng dẫn điện. Độ dẫn điện của H+ và OH- cao hơn hẳn các ion khác là do tốc độ tuyệt đối[linh độ] của H+ và OH- đặc biệt lớn: voH+ = 36.3*10-4 và voOH- = 20.5*10-4 cm2/von.giây.Để giải thích sự khác biệt đó, trước kia người ta cho rằng, trong dung dịch các ion H +có tốc độ chuyển động lớn là do có bán kính ion nhỏ. Nhưng đã xác định được rằng,trong dung dịch nước không tồn tại ion H + độc lập mà là ion oxonium [H 3O+]. Các ionnày cũng như các ion OH- đều bị hydrat hóa và bán kính hiệu dụng hydrat hóa củachúng cũng có cùng bậc như bán kính của các ion khác. Vậy nếu di chuyển điện tíchcủa các ion này là bình thường thì linh độ của chúng không thể khác một cách đáng kểso với các ion khác. Từ lâu đã biết rõ, quá trình phân ly nước diễn ra theo sơ đồ sau:chuyển proton từ một phân tử nước này sang phân tử nước khác. Các ion H 3O+ đượctạo ra liên tục do sự trao đổi proton với các phân tử nước bao quanh, song diễn ra mộtcách vô trật tự. Nhưng dưới tác dụng của điện trường ngoài thì ngoài sự trao đổi vô trậttự trên còn diễn ra quá trình có xu hướng: một phần proton [H +] bắt đầu chuyển theotrường lực về phía catod, và do đó chuyển được điện tích. Vậy dòng điện được chuyểnkhông phải là do các ion H 3O+ [dù nó có tham gia vào quá trình], mà bởi các protonđược chuyển từ phân tử nước này đến phân tử nước khác bên cạnh theo trường lực.Nhờ sự chuyển proton mô tả như trên làm tăng độ dẫn điện của dung dịch, vì proton cóbán kính nhỏ, và đi qua không phải toàn đoạn đường đến catod, mà chỉ qua mộtkhoảng cách giữa các phân tử nước. Dạng như vậy của sự dẫn điện có thể gọi là sự dẫnđiện dây chuyền. Tương tự, có thể giải thích về độ dẫn điện lớn đặc biệt của các ionhydroxyl, song trong trường hợp này các proton được chuyển từ các phân tử nước đếncác ion hydroxyl, tức là tương ứng với sự chuyển các ion hydroxyl theo hướng về phíaanod. Mặt khác, vì trạng thái năng lượng của hydro trong phân tử nước tương ứng vớicực tiểu thế năng [hố thế năng] sâu hơn trong H 3O+. Điều đó giải thích vì sao linh độcủa ion OH- nhỏ hơn của H+.