Hóa học Lớp 11. Biểu diễn cân bằng của Al³⁺, Fe³⁺, CO₃²⁻ với nước, dự đoán môi trường và giải thích dữ liệu hoặc hiện tượng thực tiễn.
Kiến thức cần nhớ
**1. Điện li và phản ứng của ion với nước là hai bước khác nhau**
Khi muối tan, nó điện li tạo ion. Sau đó một số ion có thể trao đổi proton hoặc tương tác thuận nghịch với nước, thường gọi là thủy phân ion. Ví dụ $Na_2CO_3$ điện li tạo $Na^+$ và $CO_3^{2-}$; chính $CO_3^{2-}$ tiếp tục tương tác với nước làm dung dịch có tính base.
**2. Ion carbonate làm môi trường base**
$CO_3^{2-}+H_2O\rightleftharpoons HCO_3^-+OH^-$
$CO_3^{2-}$ nhận proton từ nước nên là base Brønsted; nước cho proton. $OH^-$ được tạo ra làm pH tăng. Không phải nguyên tử O trong carbonate “tách ra” thành $OH^-$; đây là quá trình chuyển proton.
**3. Ion kim loại điện tích lớn làm môi trường acid**
Trong mô hình phổ thông, các ion như $Al^{3+}$, $Fe^{3+}$ tương tác với phân tử nước phối trí và làm nước dễ nhường proton, nên dung dịch có xu hướng acid. Có thể biểu diễn giản lược quá trình tạo $H^+$; bản chất không phải ion kim loại tự phân li ra $H^+$.
**4. Liên hệ với hydroxide ít tan**
Khi pH tăng, $Al^{3+}$ và $Fe^{3+}$ có thể tạo các hydroxide ít tan như $Al(OH)_3$, $Fe(OH)_3$. Các hạt hydroxide keo có thể cuốn theo tạp chất trong xử lí nước. Hiện tượng phụ thuộc pH và lượng chất; không được coi mọi ion kim loại đều kết tủa hoàn toàn trong mọi điều kiện.
**5. Dự đoán môi trường dung dịch muối**
1. Viết điện li của muối.
2. Xét từng ion có phản ứng đáng kể với nước hay không.
3. Ion tạo thêm $H^+$ → xu hướng acid; tạo thêm $OH^-$ → xu hướng base.
4. Nếu các ảnh hưởng rất yếu hoặc cân bằng nhau trong phạm vi xét → gần trung tính.
Không dự đoán chỉ dựa vào dấu điện tích: cation không phải lúc nào cũng làm acid và anion không phải lúc nào cũng làm base.
**6. Viết phương trình cân bằng ion–nước**
Phải bảo toàn nguyên tử và điện tích, dùng mũi tên thuận nghịch. Theo dõi proton giúp kiểm tra phương trình. Với carbonate, hai vế đều có điện tích $-2$: vế phải $-1+(-1)=-2$. Không viết mũi tên một chiều nếu đang mô tả một cân bằng yếu.
**7. Ứng dụng xử lí nước**
Muối aluminium hoặc iron(III) có thể được dùng làm chất keo tụ. Hiệu quả phụ thuộc liều lượng và pH: quá ít có thể không đủ keo tụ; quá nhiều có thể làm pH thay đổi và để lại ion dư. Khi đọc bảng dữ liệu, cần tìm vùng cho độ đục thấp nhưng các chỉ tiêu khác vẫn phù hợp, không chỉ chọn liều lớn nhất.
**8. Cách phân tích dữ liệu và hiện tượng**
- Xác định ion đang chi phối.
- Viết cân bằng tạo $H^+$ hoặc $OH^-$.
- Dự đoán chiều biến đổi pH.
- Đối chiếu với màu chỉ thị, kết tủa hoặc độ đục.
- Nêu giới hạn: dữ liệu cho tương quan hay đủ chứng minh nguyên nhân; có kiểm soát biến hay không.
ezonthi