Đang tải bài học…

AP Chemistry

hỗn hợp

mixture

Còn gọi: mixtures · hỗn hợp chất

Hỗn hợp là tập hợp hai hay nhiều chất trộn lẫn với nhau nhưng mỗi chất vẫn giữ nguyên tính chất hóa học riêng.

Hỗn hợp (mixture) là tập hợp hai hay nhiều chất trộn lẫn với nhau, trong đó mỗi chất vẫn giữ nguyên bản chất hóa học ban đầu. Khác với chất tinh khiết có thành phần cố định, hỗn hợp có thể thay đổi tỉ lệ các chất mà không làm mất đi tính chất riêng của từng thành phần. Ví dụ, ta có thể pha nước muối với nồng độ từ loãng đến đậm đặc mà muối và nước vẫn là muối và nước. Thành phần của hỗn hợp thường được biểu diễn qua phần khối lượng $w_i = \frac{m_i}{m_{\text{total}}}$ , trong đó $m_i$ là khối lượng chất $i$ và $m_{\text{total}}$ là tổng khối lượng tất cả các chất; công thức này cho biết mỗi chất chiếm bao nhiêu phần trong toàn bộ hỗn hợp.

Do đó, tùy vào mức độ phân bố đồng đều hay không, hỗn hợp được chia thành hai loại. Hỗn hợp đồng nhất có thành phần phân bố đều khắp, như không khí hay nước đường. Ngược lại, hỗn hợp không đồng nhất (heterogeneous mixture) chứa các vùng có thành phần khác nhau, như cát trộn trong nước hay dầu nổi trên mặt nước. Nhờ sự khác biệt này, ta có thể dùng mắt thường hoặc kính hiển vi để nhận biết hỗn hợp không đồng nhất.

Hơn nữa, vì không có liên kết hóa học mới hình thành giữa các chất, hỗn hợp có thể tách ra bằng các phương pháp vật lý như lọc, chưng cất, hay sắc kí. Mỗi chất trong hỗn hợp giữ nguyên nhiệt độ sôi (boiling point) và nhiệt độ nóng chảy (melting point) của mình, nên ta có thể lợi dụng những tính chất vật lý đó để tách chúng ra mà không cần phản ứng hóa học (chemical reactions). Điều này giải thích vì sao chưng cất nước biển lại thu được nước ngọt và muối ăn riêng biệt.

Trực giác: Hỗn hợp giống như một tô salad trộn, trong đó cà chua, dưa chuột và rau diếp vẫn giữ nguyên hình dạng và hương vị riêng dù nằm chung một bát.

Hay hiểu sai

Trạng thái rắn hay khí không quyết định hỗn hợp là đồng nhất hay không.

Hỗn hợp không phải hợp chất, dù trộn kỹ đến mức nào.

Sau phản ứng kết tủa, các ion không tham gia vẫn nằm rời rạc trong dung dịch.

Thêm nước vào dung dịch bão hòa còn dư chất rắn không làm loãng nồng độ ion.

Ví dụ có lời giải

1Ví dụ 1/2

Một kỹ thuật viên phòng thí nghiệm ghi nhãn sáu lọ mẫu như sau: (I) nước cất; (II) không khí khô đã lọc sạch bụi; (III) cát trộn đều với mạt sắt; (IV) dầu ăn lắc mạnh với nước rồi để yên hai phút; (V) đồng thau (hợp kim của copper và zinc, nóng chảy rồi để nguội); (VI) nước đường đã khuấy đến khi tan hoàn toàn. Tất cả các mẫu đều được quan sát ở 298 K.

aXếp mỗi mẫu vào một trong ba nhóm: chất tinh khiết, hỗn hợp đồng nhất, hỗn hợp không đồng nhất. Giải thích ngắn gọn tiêu chí đã dùng.
bĐề xuất một phương pháp vật lý để tách riêng các thành phần của mẫu (III) và của mẫu (IV), và giải thích tính chất nào làm cho phép tách đó khả thi.

1Bước 1: Trước hết cần nhắc lại tiêu chí phân loại. Chất tinh khiết có thành phần cố định và không tách được bằng phương pháp vật lý, còn hỗn hợp là tập hợp hai hay nhiều chất giữ nguyên bản chất riêng và có thể trộn theo tỉ lệ tùy ý. Trong nhóm hỗn hợp, câu hỏi quyết định là: ở mức nhìn thấy được, mọi phần của mẫu có tính chất giống hệt nhau hay không? Nếu có thì đó là hỗn hợp đồng nhất (homogeneous mixture); nếu mẫu tách thành nhiều pha phân biệt được thì đó là hỗn hợp không đồng nhất (heterogeneous mixture).

Bạn nắm chắc chưa?

Quiz câu thật từ ngân hàng đề

Vài câu thật gắn đúng khái niệm này, chấm ngay kèm giải thích từng đáp án — hệ thống ghi nhớ bạn nắm tới đâu.

Tạo tài khoản miễn phí

Học tiếp từ đây

Bài học chứa thuật ngữ nàyCấu trúc & tính chất nguyên tử · bài “Thành phần của hỗn hợp” — khoá AP Chemistry

Dẫn tớisự chưng cất phân đoạn (sắp có)

Hay nhầm với

Thuật ngữKhác nhau ở đâuHay nhầm khi

hợp chất (compound)compound

Khác nhau ở đâuHỗn hợp gồm các chất giữ nguyên tính chất riêng và tách bằng phương pháp vật lí. Hợp chất có tính chất mới, khác nguyên tố ban đầu, và chỉ tách bằng phản ứng hóa học.

Hay nhầm khikhi đề cho thành phần mẫu và hỏi đó là hỗn hợp hay hợp chất

Nguồn tham khảo

[1]Chemistry The Central Science in SI Units 15th Expanded Global Edition. tr. 13, 16, 25.

Mẹo phòng thi

Với câu phân loại hỗn hợp, hãy tự hỏi: lấy hai mẫu ở hai chỗ khác nhau có giống nhau không?

Thuộc hai quy tắc tan quan trọng nhất thì hầu hết câu kết tủa giải được trong mười giây.

Luôn ghi trạng thái (aq), (s), (l), (g) cho mọi chất trong phương trình phần tự luận.

Tần suất trong đề AP ChemistryThường xuyên

2Bước 2: Áp dụng tiêu chí trên cho từng lọ. Nước cất chỉ chứa các phân tử

\text{H}_2\text{O}

nên là chất tinh khiết, dù nó là hợp chất chứ không phải nguyên tố. Không khí khô là hỗn hợp khí trộn ở mức phân tử nên đồng nhất; đồng thau tuy là chất rắn nhưng các nguyên tử copper và zinc phân bố đều trong toàn khối, vì vậy nó cũng đồng nhất và được gọi là dung dịch rắn. Nước đường sau khi tan hoàn toàn không còn tinh thể nào lơ lửng, do đó cũng thuộc nhóm đồng nhất.

3Bước 3: Hai mẫu còn lại rơi vào nhóm không đồng nhất, nhưng vì hai lý do khác nhau. Cát trộn mạt sắt gồm hai loại hạt rắn riêng biệt mà mắt thường hoặc kính lúp phân biệt được, nên mỗi vùng của mẫu có thành phần khác nhau. Dầu ăn và nước, sau khi ngừng lắc, tự tách thành hai lớp chất lỏng do dầu không phân cực trong khi nước phân cực; ranh giới giữa hai lớp chính là ranh giới pha.

4Bước 4: Với câu (b), phép tách phải dựa trên một tính chất vật lý mà hai thành phần khác nhau rõ rệt. Ở mẫu (III), sắt bị nam châm hút còn cát thì không, nên chỉ cần đưa nam châm lướt trên hỗn hợp là mạt sắt tách ra. Ở mẫu (IV), dầu có khối lượng riêng nhỏ hơn nước và không tan trong nước, vì vậy ta rót hỗn hợp vào phễu chiết, để yên cho hai lớp phân tách rồi mở khóa lấy lớp nước ở dưới. Cả hai cách đều không làm thay đổi bản chất hóa học của các chất, đúng với đặc trưng của hỗn hợp.

Nước cất là chất tinh khiết; không khí khô, đồng thau và nước đường là hỗn hợp đồng nhất; cát trộn mạt sắt và hệ dầu — nước là hỗn hợp không đồng nhất vì mỗi mẫu tồn tại hai pha phân biệt được. Mạt sắt được tách khỏi cát bằng nam châm nhờ tính nhiễm từ, còn dầu được tách khỏi nước bằng phễu chiết nhờ chênh lệch khối lượng riêng và tính không tan lẫn.

2Ví dụ 2/2

Trộn 50.0 mL dung dịch

\text{NaCl}

0.20 M với 50.0 mL dung dịch

\text{AgNO}_3

0.10 M ở 298 K. Phản ứng tạo kết tủa

\text{AgCl}

màu trắng xảy ra hoàn toàn; biết

K_{sp}

của

\text{AgCl}

bằng

1.8 \times 10^{-10}

và thể tích được xem là cộng tính.

aViết phương trình ion thu gọn và xác định chất phản ứng hết.
bTính nồng độ mol của mọi ion còn lại đáng kể trong dung dịch sau phản ứng, rồi cho biết tỉ lệ số hạt cần vẽ trong sơ đồ biểu diễn hỗn hợp sau phản ứng.
cHỗn hợp thu được là đồng nhất hay không đồng nhất? Giải thích.

1Bước 1: Tính số mol từng chất tan trước khi trộn theo

n = MV

. Với muối ăn,

n(\text{NaCl}) = (0.20)(0.0500) = 0.010

mol, nên có 0.010 mol

\text{Na}^+

và 0.010 mol

\text{Cl}^-

. Với bạc nitrate,

n(\text{AgNO}_3) = (0.10)(0.0500) = 0.0050

mol, tương ứng 0.0050 mol

\text{Ag}^+

và 0.0050 mol

\text{NO}_3^-

. Ngay lúc này hỗn hợp mới chỉ là bốn loại ion cùng chung một thể tích nước.

2Bước 2: Chỉ có

\text{Ag}^+

và

\text{Cl}^-

kết hợp được thành chất rắn, nên phương trình ion thu gọn là

\text{Ag}^+(aq) + \text{Cl}^-(aq) \rightarrow \text{AgCl}(s)

. Tỉ lệ phản ứng là 1:1 mà lượng

\text{Ag}^+

chỉ bằng một nửa lượng

\text{Cl}^-

, do đó

\text{Ag}^+

là chất hết trước và

0.0050

mol

\text{AgCl}

được tạo thành. Phần

\text{Cl}^-

còn dư bằng

0.010 - 0.0050 = 0.0050

mol.

3Bước 3: Tổng thể tích sau khi trộn là

50.0 + 50.0 = 100.0

mL, tức 0.1000 L, và mọi ion tan đều bị pha loãng vào thể tích này. Ta có

[\text{Na}^+] = 0.010/0.1000 = 0.10

[\text{NO}_3^-] = 0.0050/0.1000 = 0.050

M và

[\text{Cl}^-] = 0.0050/0.1000 = 0.050

M. Hai ion đầu không tham gia phản ứng nên được gọi là ion khán giả (spectator ion), còn ion chloride dư là phần thừa của chất phản ứng.

4Bước 4: Cần kiểm tra xem

\text{Ag}^+

có còn đáng kể trong dung dịch hay không, vì kết tủa vẫn cân bằng với dung dịch bão hòa. Từ biểu thức tích số tan (solubility-product constant)

K_{sp} = [\text{Ag}^+][\text{Cl}^-]

ta suy ra

[\text{Ag}^+] = \dfrac{1.8 \times 10^{-10}}{0.050} = 3.6 \times 10^{-9}

M. Giá trị này nhỏ hơn các nồng độ kia khoảng bảy bậc, vì vậy trong sơ đồ hạt không cần vẽ ion

\text{Ag}^+

tự do nào.

5Bước 5: Chuyển các nồng độ thành tỉ lệ số hạt bằng cách chia cho giá trị nhỏ nhất:

0.10 : 0.050 : 0.050

rút gọn thành

\text{Na}^+ : \text{NO}_3^- : \text{Cl}^- = 2 : 1 : 1

. Do đó sơ đồ đúng phải cho thấy chẳng hạn 4 hạt

\text{Na}^+

, 2 hạt

\text{NO}_3^-

và 2 hạt

\text{Cl}^-

phân tán trong dung dịch, kèm một khối rắn

\text{AgCl}

nằm ở đáy. Sơ đồ nào vẽ

\text{AgCl}

thành các cặp ion rời rạc trong nước, hoặc còn sót

\text{Ag}^+

tự do, đều sai.

Bạc ion là chất hết trước, tạo 0.0050 mol $\text{AgCl}(s)$ ; dung dịch còn lại chứa $[\text{Na}^+] = 0.10$ M, $[\text{NO}_3^-] = 0.050$ M và $[\text{Cl}^-] = 0.050$ M, ứng với tỉ lệ hạt 2 : 1 : 1, còn $[\text{Ag}^+] = 3.6 \times 10^{-9}$ M nên bỏ qua được. Vì trong bình đồng thời tồn tại pha rắn $\text{AgCl}$ và pha dung dịch, hỗn hợp sau phản ứng là hỗn hợp không đồng nhất, dù riêng phần dung dịch phía trên vẫn hoàn toàn đồng nhất.

hỗn hợp không đồng nhất (sắp có)

Mục tiêu và lộ trình unit xem miễn phí — làm bài tập và lưu tiến độ cần tài khoản 0đ.