Chất nào không dẫn điện? Đáp án đúng và giải thích chi tiết

Câu hỏi: Chất nào sau đây không dẫn điện?

• A. KCl rắn, khan.
• B. CaCl₂ nóng chảy.
• C. NaOH nóng chảy.
• D. HBr hòa tan trong nước.

Đáp án đúng là A. KCl rắn, khan. Ở trạng thái rắn và khan, các ion K⁺ và Cl⁻ bị giữ cố định trong mạng tinh thể nên không có hạt mang điện tự do chuyển động, vì vậy chất này không dẫn điện. Ba phương án còn lại đều ở trạng thái nóng chảy hoặc tan trong nước nên có ion tự do.

Câu hỏi: Theo thuyết A-rê-ni-ut, chất nào dưới đây là acid?

• A. Cr(NO₃)₂.
• B. HCl.
• C. NaOH.
• D. H₂SO₄.

Đáp án đúng là B. HCl. HCl khi tan trong nước phân li ra ion H⁺ và Cl⁻, đúng định nghĩa acid của A-rê-ni-ut. Cr(NO₃)₂ là muối, còn NaOH phân li ra OH⁻ nên là base.

Vì sao KCl rắn, khan không dẫn điện

Điều kiện để một chất dẫn được điện là trong chất đó phải có các hạt mang điện chuyển động tự do. Ở kim loại, hạt tải điện là electron tự do; ở dung dịch và chất nóng chảy, hạt tải điện là các ion. KCl rắn, khan thuộc nhóm hợp chất ion: tinh thể được dựng từ các ion K⁺ và Cl⁻ sắp xếp luân phiên, mỗi ion bị lực hút tĩnh điện của các ion trái dấu xung quanh giữ chặt tại nút mạng.

Ở nhiệt độ thường, dao động nhiệt của các ion không đủ lớn để tách chúng khỏi vị trí cân bằng, nên ion chỉ dao động tại chỗ chứ không di chuyển thành dòng. Không có hạt tải điện chuyển động → không có dòng điện → KCl rắn, khan không dẫn điện. Đây chính là lý do câu hỏi chất nào sau đây không dẫn điện chọn phương án A: bản chất hợp chất ion không đồng nghĩa với dẫn điện, mà trạng thái tồn tại mới quyết định.

Vì sao CaCl₂, NaOH nóng chảy và dung dịch HBr dẫn điện

Cả ba phương án còn lại đều tạo ra ion chuyển động tự do, nên đều dẫn điện.

• CaCl₂ nóng chảy: nhiệt độ cao phá vỡ mạng tinh thể, các ion tách khỏi nút mạng và chuyển động tự do. Quá trình phân li: CaCl₂ → Ca²⁺ + 2Cl⁻.
• NaOH nóng chảy: tương tự, thu được các ion Na⁺ và OH⁻ tự do chuyển động. Quá trình phân li: NaOH → Na⁺ + OH⁻.
• HBr hòa tan trong nước: HBr là acid mạnh, phân li gần như hoàn toàn trong nước tạo H⁺ (thực tế tồn tại dạng H₃O⁺) và Br⁻. Quá trình phân li: HBr → H⁺ + Br⁻.

Điểm chung của ba trường hợp này là mạng tinh thể ion hoặc phân tử đã bị phá vỡ, ion được giải phóng khỏi vị trí cố định. So sánh trực tiếp KCl rắn với KCl nóng chảy là cách thấy rõ nhất: cùng một chất, chỉ khác trạng thái mà tính dẫn điện khác hẳn.

Theo thuyết A-rê-ni-ut, HCl là acid vì phân li ra H⁺

Thuyết A-rê-ni-ut định nghĩa: acid là chất khi tan trong nước phân li ra ion H⁺; base là chất khi tan trong nước phân li ra ion OH⁻; muối là chất khi tan trong nước phân li ra cation kim loại (hoặc NH₄⁺) và anion gốc acid. Tiêu chí xét là ion tạo thành khi tan trong nước, không phải thành phần nguyên tố trong công thức.

Với HCl, phương trình phân li là HCl → H⁺ + Cl⁻. Ion H⁺ xuất hiện đúng như định nghĩa acid, và HCl là acid mạnh nên phân li hoàn toàn trong nước. Vì vậy HCl thỏa mãn yêu cầu của câu hỏi một cách rõ ràng nhất.

Vì sao Cr(NO₃)₂ và NaOH không phải acid

Cr(NO₃)₂ là muối của kim loại crom với gốc nitrate. Khi tan trong nước, nó phân li thành Cr²⁺ và NO₃⁻, không sinh ra H⁺ nên không mang tính acid theo A-rê-ni-ut. NaOH khi tan phân li thành Na⁺ và OH⁻; sự có mặt của OH⁻ làm nó là base, không phải acid. Hai phương án này dễ bị nhầm vì đều là hợp chất ion tan tốt trong nước, nhưng tiêu chí xét là loại ion tạo ra chứ không phải khả năng tan.

Cần lưu ý thêm về phương án D: H₂SO₄ thực tế cũng là acid theo A-rê-ni-ut, phân li ra H⁺ và SO₄²⁻. Nếu đề gốc xuất hiện đồng thời cả HCl và H₂SO₄ thì nhiều khả năng phương án D đã bị chép sai khi sao lại đề. Căn cứ vào nội dung phân tích của nguồn, đáp án được chọn là B.

Hệ thống kiến thức liên quan

• Ba nhóm chất dẫn điện thường gặp: kim loại và than chì (electron tự do); dung dịch chất điện li (ion tự do); hợp chất ion ở trạng thái nóng chảy (ion tự do).
• Chất không dẫn điện: hợp chất ion ở dạng rắn khan; chất phân tử không phân li khi tan như đường saccarozơ, rượu etylic nguyên chất; nước nguyên chất dẫn điện rất kém.
• Thuyết A-rê-ni-ut phân loại acid – base – muối dựa trên ion sinh ra khi tan trong nước, áp dụng chủ yếu cho dung dịch nước.
• Một chất có thể dẫn điện ở trạng thái này nhưng không dẫn điện ở trạng thái khác; tính dẫn điện phụ thuộc trạng thái và môi trường, không chỉ phụ thuộc bản chất chất tan.

Mẹo ghi nhớ và cách nhận diện nhanh

Với câu hỏi về khả năng dẫn điện, hãy kiểm tra trạng thái trước tiên: gặp cụm “rắn, khan” thì gần như chắc chắn là không dẫn điện, còn “nóng chảy” hoặc “dung dịch” thì có ion tự do nên dẫn điện. Câu chốt để nhớ: rắn khan thì ion bị nhốt, nóng chảy hay tan trong nước thì ion được thả.

Với câu hỏi phân loại acid – base, viết nhanh ion tạo thành khi tan trong nước: có H⁺ đứng đầu thì là acid, có OH⁻ thì là base, còn cation kim loại đi với anion gốc acid thì là muối. Cách làm này nhanh hơn nhiều so với việc đọc tên chất, và giúp tránh bẫy nhầm giữa muối tan tốt với acid.