KHTN8-CD | Bài 6. Nồng độ dung dịch

MỤC TIÊU

• Nêu được dung dịch là hỗn hợp lỏng đồng nhất của các chất đã tan trong nhau.
• Nêu được định nghĩa độ tan của một chất trong nước, nồng độ phần trăm, nồng độ mol.
• Tính được độ tan, nồng độ phần trăm; nồng độ mol theo công thức.
• Tiến hành được thí nghiệm pha một dung dịch theo một nồng độ cho trước.

TÓM TẮT KIẾN THỨC

💡 Mở đầu
Khi hoà chất rắn vào nước, có chất tan nhiều, có chất tan ít, có chất không tan trong nước. Làm thế nào để so sánh khả năng hoà tan trong nước của các chất và xác định khối lượng chất tan có trong một dung dịch?

🌟 Phương pháp giải:
Dựa vào định nghĩa độ tan của một chất trong nước, nồng độ phần trăm, nồng độ mol.
🌟 Lời giải chi tiết:

- Để so sánh khả năng hoà tan trong nước của các chất ta dựa vào độ tan của từng chất trong nước.
- Để xác định khối lượng chất tan trong một dung dịch có nhiều cách, như:
+ Dựa vào khối lượng dung dịch và khối lượng dung môi:

\[{m_{ct}} = {m_{dd}} - {m_{dm}}\]

+ Dựa vào nồng độ phần trăm và khối lượng dung dịch:

\[{m_{ct}} = \frac{{{m_{dd}} \times C\% }}{{100}}\]

+ Dựa vào nồng độ mol, thể tích dung dịch và khối lượng mol chất tan.

\[n = {C_M} \times V(mol);m = n \times M(gam)\]

I. ĐỘ TAN CỦA MỘT CHẤT TRONG NƯỚC

- Khi cho một thìa muối ăn vào cốc nước và khuấy đều, ta được dung dịch muối ăn, trong đó các hạt muối ăn bị tan ra và phân bố đều trong nước tạo thành hỗn hợp đồng nhất.
- Trong quá trình này, muối ăn là chất tan, nước là dung môi và nước muối là dung dịch.

Dung dịch là hỗn hợp lỏng đồng nhất của chất tan và dung môi.

1. Định nghĩa

- Cho dần muối ăn vào cốc chứa 200 mL nước, khuấy đều cho đến khi muối ăn không thể hoà tan thêm được nữa, tách bỏ chất rắn không tan, ta thu được dung dịch bão hoà.
- Lượng muối ăn hoà tan tối đa trong 100 gam nước tạo thành dung dịch bão hoà ở 20 °C là 35,9 gam. Người ta nói độ tan của muối ăn là 35,9 gam trong 100 gam nước ở 20 °C.

Độ tan (kí hiệu là S) của một chất trong nước là số gam chất đó hoà tan trong 100 gam nước để tạo thành dung dịch bão hoà ở một nhiệt độ, áp suất xác định.

-Các chất khác nhau có độ tan khác nhau.
Ví dụ: Độ tan của NaCl trong nước ở 25 °C là 36 g/100g H₂O.

❓ Quan sát, trả lời câu hỏi hoặc thảo luận
1. Dung dịch bão hoà là gì?
2. Tính khối lượng sodium chloride cần hoà tan trong 200 gam nước ở 20 °C để thu được dung dịch muối ăn bão hoà.

🌟 Phương pháp giải:
Dựa vào kiến thức đã được học về dung dịch để trả lời câu hỏi.
🌟 Lời giải chi tiết:
1. Dung dịch không thể hoà tan thêm chất tan được nữa gọi là dung dịch bão hoà.
2. Độ tan của muối ăn là 35,9 gam trong 100 gam nước ở 20 °C.
Khối lượng sodium chloride cần là:

\[S = \frac{{{m_{ct}} \times 100}}{{{m_{{H_2}O}}}} \Rightarrow {m_{ct}} = \frac{{S \times {m_{{H_2}O}}}}{{100}} = \frac{{35,9 \times 200}}{{100}} = 71,8(g)\]

2. Cách tính độ tan của một chất trong nước

➲ Ví dụ
Tính độ tan của muối potassium chloride (KCl) ở 20 °C, biết 50 gam nước hoà tan tối đa 17 gam muối.
Ở 20 °C, 50 gam nước hoà tan tối đa 17 gam KCl.
Ở 20 °C, 100 gam nước hoà tan tối đa S gam KCl.

\[S = \frac{{17 \times 100}}{{50}} = 34(g/100g{H_2}O)\]

Vậy độ tan của potassium chloride trong nước ở 20 °C là 34 g/100 g H₂O.

Công thức tính độ tan của một chất ở nhiệt độ xác định là:
\[S = \frac{{{m_{ct}} \times 100}}{{m{}_{{H_2}O}}} = 34(g/100g{H_2}O)\] Trong đó:
- m_ct là khối lượng của chất tan được hoà tan trong nước để tạo thành dung dịch bão hoà, có đơn vị là gam.
- m_nước là khối lượng của nước, có đơn vị là gam.

📝 Luyện tập
1. Tính độ tan của muối sodium nitrate (NaNO₃) ở 0 °C, biết để tạo ra dung dịch NaNO₃ bão hoà người ta cần hoà tan 14,2 gam muối trong 20 gam nước.

🌟 Phương pháp giải:
Dựa vào công thức tính độ tan của 1 chất ở nhiệt độ xác định.
🌟 Lời giải chi tiết:
Độ tan của muối sodium nitrate (NaNO₃) ở 0 °C là:

\[S = \frac{{{m_{ct}} \times 100}}{{{m_{{H_2}O}}}} = \frac{{14,2 \times 100}}{{20}} = 71,8(g/100g{H_2}O)\]

3. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ tan của chất rắn trong nước

• Khi tăng nhiệt độ, độ tan của hầu hết các chất rắn đều tăng.
Ví dụ: Độ tan của đường ăn trong nước ở 30 °C là 216,7 gam trong khi ở 60 °C là 288,8 gam.
• Có một số chất khi tăng nhiệt độ, độ tan lại giảm.

📝 Luyện tập
2.
a) Có thể hoà tan tối đa bao nhiêu gam đường ăn trong 250 gam nước ở 30 °C?
b) Có thể hoà tan tối đa bao nhiêu gam đường ăn trong 250 gam nước ở 60 °C?

🌟 Phương pháp giải:
Dựa vào công thức tính độ tan của 1 chất ở nhiệt độ xác định.
🌟 Lời giải chi tiết:
a) Độ tan của đường ăn trong nước ở 30 °C là 216,7 gam.
Khối lượng đường tối đa có thể hoà tan trong 250 gam nước ở 30 °C:

\[S = \frac{{{m_{ct}} \times 100}}{{{m_{{H_2}O}}}} \Rightarrow {m_{ct}} = \frac{{S \times {m_{{H_2}O}}}}{{100}} = \frac{{216,7 \times 250}}{{100}} = 541,75(g)\]

b) Độ tan của đường ăn trong nước ở 60 °C là 288,8 gam.
Khối lượng đường tối đa có thể hoà tan trong 250 gam nước ở 60 °C:

\[S = \frac{{{m_{ct}} \times 100}}{{{m_{{H_2}O}}}} \Rightarrow {m_{ct}} = \frac{{S \times {m_{{H_2}O}}}}{{100}} = \frac{{288,8 \times 250}}{{100}} = 722(g)\]

II. NỒNG ĐỘ DUNG DỊCH

- Để biểu thị lượng chất tan có trong một lượng dung môi hoặc lượng dung dịch cụ thể người ta dùng khái niệm nồng độ dung dịch.
- Có hai loại nồng độ dung dịch thường được sử dụng là nồng độ phần trăm và nồng độ mol.

1. Nồng độ phần trăm

- Nồng độ phần trăm (kí hiệu là C%) của một dung dịch là số gam chất tan có trong 100 gam dung dịch.
- Công thức tính nồng độ phần trăm của dung dịch là: \[C\% = \frac{{{m_{ct}} \times 100}}{{{m_{dd}}}}(\% )\]

Trong đó:
+ m_ct là khối lượng chất tan, có đơn vị là gam.
+ m_dd là khối lượng dung dịch, có đơn vị là gam.
Khối lượng dung dịch bằng tổng khối lượng chất tan và khối lượng dung môi.

➲ Ví dụ 1
Hoà tan 20 gam đường ăn trong 60 gam nước thu được dung dịch đường. Tính C% của dung dịch đường đó.
Khối lượng dung dịch đường là:

m_dd = m_đường + m_nước = 20 + 60 = 80 (g)

Nồng độ phần trăm của dung dịch là:

\[C\% = \frac{{{m_{ct}} \times 100}}{{{m_{dd}}}} = \frac{{20 \times 100}}{{80}} = 25(\% )\]

Nếu biết được nồng độ phần trăm của dung dịch thì ta có thể xác định được khối lượng chất tan và khối lượng dung dịch theo các biểu thức sau: \[{m_{ct}} = \frac{{{m_{dd}} \times C\% }}{{100}};{m_{dd}} = \frac{{{m_{ct}} \times 100}}{{C\% }}\]

➲ Ví dụ 2

Muốn pha 300 gam dung dịch muối CuSO₄ 10% cần dùng bao nhiêu gam muối và bao nhiêu gam nước?
Khối lượng chất tan cần dùng là:

\[{m_{ct}} = \frac{{{m_{dd}} \times C\% }}{{100}} = \frac{{300 \times 10}}{{100}} = 30(g)\]

Khối lượng nước cần dùng là:

m_nước = m_dd - m_muối = 300 - 30 = 270 (g)

🔬 Thí nghiệm
Pha chế 100 gam dung dịch đường ăn (saccharose) 15%
- Chuẩn bị
+ Dụng cụ: Cân điện tử, cốc thuỷ tinh (loại 250 mL), đũa thuỷ tinh.
+ Hoá chất: Đường ăn, nước cất.
- Tiến hành
+ Bước 1: Cân chính xác 15 gam đường ăn cho vào cốc dung tích 250 mL.
+ Bước 2: Cần lấy 85 gam nước cất, rồi cho dần vào cốc và khuấy nhẹ cho tới khi đường tan hết, thu được 100 gam dung dịch đường nồng độ 15%.

⚙️ Vận dụng
Dung dịch D – glucose 5% được sử dụng trong y tế làm dịch truyền, nhằm cung cấp nước và năng lượng cho bệnh nhân bị suy nhược cơ thể hoặc sau phẫu thuật. Biết trong một chai dịch truyền có chứa 25 gam đường D – glucose. Tính lượng dung dịch và lượng nước có trong chai dịch truyền đó.

🌟 Phương pháp giải:
Dựa vào công thức tính nồng độ %.
🌟 Lời giải chi tiết:
- Khối lượng dung dịch có trong chai dịch truyền là:

\[C\% = \frac{{{m_{ct}} \times 100}}{{m{}_{dd}}} \Rightarrow {m_{dd}} = \frac{{{m_{ct}} \times 100}}{{C\% }} = \frac{{25 \times 100}}{5} = 500(g)\]

- Khối lượng nước có trong chai dịch truyền là:

\[{m_{{H_2}O}} = {m_{dd}} - {m_{ct}} = 500 - 25 = 475(g)\]

⚙️ Vận dụng
Từ sodium chloride, nước và những dụng cụ cần thiết, nêu cách pha 500 gam dung dịch sodium chloride 0,9%.

🌟 Phương pháp giải:
Dựa vào kiến thức đã được học về pha loãng dung dịch.
🌟 Lời giải chi tiết:
* Tính toán trước pha chế:
- Khối lượng NaCl cần dùng để pha chế là:

\[C\% = \frac{{{m_{ct}} \times 100}}{{m{}_{dd}}} \Rightarrow {m_{ct}} = \frac{{{m_{dd}} \times C\% }}{{100}} = \frac{{500 \times 0,9}}{{100}} = 4,5(g)\]

- Khối lượng nước cần dùng để pha chế là:
m_nước = m_{dung dịch} - m_{chất tan} = 500 – 4,5 = 495,5 (g)
* Cách pha chế:
- Chuẩn bị:
+ Dụng cụ: Cân điện tử, cốc thuỷ tinh (loại 1000 mL), đũa thuỷ tinh.
+ Hoá chất: Muối ăn (sodium chloride), nước cất.
- Tiến hành:
+ Bước 1: Cân chính xác 4,5 gam muối ăn cho vào cốc dung tích 1000 mL.
+ Bước 2: Cân lấy 495,5 gam nước cất, rồi cho dần vào cốc và khấy nhẹ cho tới khi thu được 500 gam dung dịch sodium chloride 0,9%.

2. Nồng độ mol của dung dịch

- Nồng độ mol (kí hiệu là C_m) của một dung dịch là số mol chất tan có trong 1 lít dung dịch. Đơn vị của nồng độ mol là mol/L và thường được kí hiệu là M.
- Công thức tính nồng độ mol của dung dịch: \[{C_M} = \frac{n}{V}\] - Trong đó:
+ n là số mol chất tan, có đơn vị là mol.
+ V là thể tích dung dịch, có đơn vị là lít.

➲ Ví dụ 3
Hoà tan hoàn toàn 4,2 gam sodium hydrogencarbonate (NaHCO₃) trong nước thu được 500 mL dung dịch. Tính nồng độ mol của dung dịch này.
Số mol của NaHCO₃ có trong dung dịch là:
\[{n_{NaHC{O_3}}} = \frac{{{m_{NaHC{O_3}}}}}{{{M_{NaHC{O_3}}}}} = \frac{{4,2}}{{84}} = 0,05(mol)\] Nồng độ mol của dung dịch NaHCO₃ là:
\[{C_M} = \frac{n}{V} = \frac{{0,05}}{{0,5}} = 0,1(M)\]

Nếu biết được nồng độ mol của dung dịch ta có thể xác định được số mol chất tan và thể tích dung dịch theo các biểu thức sau: \[n = {C_M} \times V;V = \frac{n}{{{C_M}}}\]

📝 Luyện tập
3.Tính số gam chất tan cần để pha chế 100 mL dung dịch CuSO₄ 0,1 M.

🌟 Phương pháp giải:
Dựa vào công thức tính nồng độ mol dung dịch.
🌟 Lời giải chi tiết:
- Đổi 100 mL = 0,1 L.
- Số mol chất tan có trong dung dịch là:

n_CuSO4 = C_M x V = 0,1 x 0,1 = 0,01 (mol/L)

- Khối lượng chất tan cần dùng để pha chế là:

m_CuSO4 = n x M = 0,01 x (64 + 32 + 16 x 4) = 1,6 (g)

🕵️‍♀️ Em có biết
Có nhiều cách khác nhau để biểu thị nồng độ dung dịch. Để thuận tiện cho việc nghiên cứu, ngoài việc sử dụng nồng độ phần trăm và nồng độ mol, các nhà khoa học còn sử dụng thêm các loại nồng độ khác như nồng độ đương lượng và nồng do molan.

🔬 Thí nghiệm
Pha chế dung dịch sodium bicarbonate 0,2 M
- Sodium bicarbonate (hay còn gọi là sodium hydrogencarbonate, NaHCO₃) là thành phần chính của thuốc muối được sử dụng nhiều trong chế biến thực phẩm, y tế, vệ sinh vật dụng trong gia đình,... Để pha chế 100 mL dung dịch sodium bicarbonate 0,2 M có thể thực hiện theo thí nghiệm sau:
- Chuẩn bị
+ Dụng cụ: Cân điện tử, phễu thuỷ tinh, ống đong, bình tam giác (loại 250 mL).
+ Hoá chất: NaHCO₃, nước cất.
- Tiến hành
+ Bước 1: Cân chính xác 1,68 gam muối NaHCO₃ cho vào bình tam giác.
+ Bước 2: Thêm 100 mL nước cất vào bình tam giác, khuấy đều cho muối tan hết, thu được dung dich NaHCO₃ 0,2 M*.
(*) Một cách gần đúng, có thể coi thể tích dung dịch muối NaHCO₃ là 100 mL.

🧑‍💻 Tìm hiểu thêm
Glucose được tạo ra từ các quá trình chuyển hoá thực phẩm và là một trong các nguồn cung cấp năng lượng chính cho cơ thể chúng ta. Với người bình thường, nồng độ glucose trong máu luôn được duy trì ổn định. Em hãy tìm hiểu và cho biết chỉ số nồng độ glucose trong máu của người bình thường nằm trong khoảng nào. Nếu chỉ số nồng độ glucose trong máu của một người lớn hơn mức bình thường thì người đó có nguy cơ mắc bệnh gì?

🌟 Phương pháp giải:
Dựa vào nồng độ mol của dung dịch.
🌟 Lời giải chi tiết:
- Chỉ số glucose trong máu ở mức trung bình từ: 3,9 – 6,4 mmol/L là bình thường.
Khi chỉ số này nằm ngoài giới hạn cho phép tức là thấp hơn hoặc cao hơn mức bình thường, sẽ biểu lộ những dấu hiệu bất ổn về lượng đường trong máu.
- Nếu chỉ số nồng độ glucose trong máu của một người lớn hơn mức bình thường thì người đó có nguy cơ mắc các bệnh sau: Bệnh tiểu đường, viêm tụy cấp hay mạn tính, các bệnh về tuyến yên hay tuyến thượng thận, viêm màng não, tình trạng stress…
Tuy nhiên lượng glucose trong máu tăng cao thường hay gặp phổ biến nhất ở bệnh nhân mắc bệnh tiểu đường. Đây cũng là một trong số những chỉ số quan trọng mà các bác sĩ căn cứ để đánh giá tình hàm lượng đường trong máu của bệnh nhân mắc bệnh tiểu đường.
Chú ý: milimol/ lít có kí hiệu là mmol/ L.

🔑 Kiến thức cốt lõi
• Dung dịch là hỗn hợp lỏng đồng nhất của chất tan và dung môi.
• Độ tan (kí hiệu là S) của một chất trong nước là số gam chất đó hoà tan trong 100 gam nước để tạo thành dung dịch bão hoà ở một nhiệt độ, áp suất xác định.
• Nồng độ phần trăm (kí hiệu là C%) của một dung dịch là số gam chất tan có trong 100 gam dung dịch.
\[C\% = \frac{{{m_{ct}} \times 100}}{{{m_{dd}}}}(\% )\] • Nồng độ mol (kí hiệu là C_M) của một dung dịch là số mol chất tan có trong 1 lít dung dịch. \[{C_M} = \frac{n}{V}\]

BÀI TẬP

Đang cập nhật

SÁCH HỌC SINH (bản in thử)