SỬ DỤNG CÁC DẠNG BÀI TẬP pH TRONG CÂN BẰNG AXIT – BAZƠ BỒI DƯỠNG HỌC SINH KHÁ GIỎI HÓA HỌC – THPT

LỜI MỞ ĐẦU

HÇu hÕt c¸c ph¶n øng ho¸ häc diÔn ra trong dung dÞch vµ m«i tr−êng cã ¶nh h−ëng rÊt nhiÒu tíi kh¶ n¨ng tham gia ph¶n øng cña c¸c chÊt. Lo¹i bµi tËp tÝnh pH lu«n lµ cÇn thiÕt trong viÖc x¸c ®Þnh ®Þnh l−îng axit, baz¬ cña dung dÞch. §©y lµ d¹ng bµi tËp khã, ®a d¹ng vµ häc sinh th−êng lóng tóng khi gÆp chóng. Trong c¸c ®Ò thi ®¹i häc cao ®¼ng, ®Æc biÖt lµ ®Ò thi häc sinh giái trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y, c¸c bµi tËp tÝnh pH trong c©n b»ng axit-baz¬ th−êng xuyªn xuÊt hiÖn. §Æc biÖt lµ ®Ò thi häc sinh giái gi¶i to¸n b»ng m¸y tÝnh cÇm tay m«n ho¸ häc lu«n xuÊt hiÖn c¸c bµi tËp vÒ pH trong c©n b»ng axit- baz¬.

ChÝnh v× vËy d¹ng bµi tËp nµy cÇn ®−îc ®−a thµnh mét chuyªn ®Ò «n luyÖn quan träng båi d−ìng cho häc sinh kh¸ giái. Gi¸o viªn båi d−ìng häc sinh cÇn ph¶i cã mét hÖ thèng c¸c kiÕn thøc c¬ b¶n vÒ phÇn pH, s−u tËp c¸c d¹ng bµi tËp phong phó phï hîp víi kiÕn thøc phæ th«ng .

T«i chän ®Ò tµi ‘Sö dông c¸c d¹ng bµi tËp pH trong c©n b»ng axÝt- baz¬ båi d−ìng häc sinh kh¸ giái’ ®Ó nghiªn cøu nh»m môc ®Ých lµm c¬ së cho b¶n th©n trong gi¶ng d¹y häc sinh vµ nâng cao hiệu quả dạy học, giúp học sinh hệ thống lại các dạng bài tập về pH để dễ dànghơntrongviệcgiảiloạibàitậpnày. Đồngthời,vớinhữngbàitậpnângcaovề pHthì đề tàinàychỉ chocác emthấycóthể đơngiảnhoácácphéptínhphứctạp đótronggiới hạncho phép để cácemgiải nhanh hơn.

Vìsángkiếnkinhnghiệmcủaem đượcthựchiệntrongthờigianngắn,kiếnthứccủa em còn hạn chế nên không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp, nhận xét của các thầycô, cácbạn đồng nghiệp và những ngườiquan tâm để sáng kiến kinh nghiệm được hoàn thiện hơn.

Em xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, tháng 01 năm 2015 Người thực hiện Nguyễn Thị Hà

CHỮ VIẾT TẮT

Định luậtbảotoàn nồng độ ban đầu: ĐLBTNĐ

Định luậtbảotoàn điện tích: ĐLBTĐT

Định luậttácdụng khối lượng: ĐLTDKL

Điềukiệnproton: ĐKP

Thànhphần giới hạn: TPGH

1. Lý do chọn đề tài

MÆc dï ®· xuÊt hiÖn nhiÒu trong c¸c ®Ò thi tuy nhiªn khi gÆp c¸c bµi tËp vÒ pH th× häc sinh th−êng lóng tóng kh«ng ®Þnh h×nh ®−îc c¸ch gi¶i. Häc sinh kh«ng ph©n lo¹i c¸c bµi tËp thuéc ®¹ng nµo vµ ph¶i ¸p dông nh÷ng kiÕn thøc vµ ®Þnh luËt nµo ®Ó gi¶i quyÕt vÊn ®Ò, ngoµi ra viÖc tù nghiªn cøu tµi liÖu vµ suy luËn cña häc sinh ®ang cßn h¹n chÕ.

Nh÷ng tån t¹i vµ h¹n chÕ trªn cña häc sinh lµ do sù tiÕp cËn c¸c vÊn ®Ò vÒ pH trong dung dÞch c¸c chÊt ®iÖn ly ch−a v÷ng vµ ch−a hîp lý kh«ng biÕt c¸c d¹ng bµi tËp m×nh ®ang xö lý thuéc d¹ng nµo. V× vËy häc sinh th−êng kh«ng biÕt ph¶i ¸p dông nh÷ng kiÕn thøc nµo ®Ó vËn dông.

Tõ nh÷ng vÊn ®Ò nªu trªn ®Ó c«ng t¸c gi¶ng d¹y ®¹t hiÖu qu¶ cao ®¸p øng xu h−íng ®æi míi cña gi¸o dôc trong thêi ®¹i ®æi míi. T«i m¹nh d¹n chọn đề tài “ Sö dông c¸c d¹ng bµi tËp pH trong c©n b»ng axÝt- ba z¬ båi d−ìng häc sinh kh¸ giái”.

2. Mục tiêu nghiên cứu

Th«ng qua c¸c lÝ thuyÕt ®−îc hÖ thèng, bµi tËp vÝ dô minh häc vµ c¸c c©u hái ®−îc s−u tÇm tõ c¸c ®Ò häc sinh giái lµm c¬ së cho b¶n th©n trong gi¶ng d¹y häc sinh vµ nângcaohiệu quả dạy học. Giúp học sinh hệ thống lại các dạng bài tập về pH để dễ dàng hơn trong việc giải loại bài tập này. Đồng thời, với những bài tập nâng cao về pH thì đề tài này chỉ cho các em thấy có thể đơn giản hoá các phép tính phức tạp đó trong giới hạn cho phép để các em giải nhanh hơn.

3. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu và nhiệm vụ nghiên cứu

1. Cáckiến thứcvề pH

ọcsinh giỏi các cấp.

3.Phântíchvàlàm rõlíthuyết về phầnpHtrongcânbằngaxit- bazơ. Giảimột số bài tậplàmví dụ minh họa. Sưutầmmột số

Hailà nghiên cứukĩ cácbài tậppH trong sách giáokhoa, trong các đề tuyển sinh cao đẳng đạihọcvà trongcác đề ônluyệnhọcsinh giỏi.

Ba là nghiêncứukhả năngtiếpthucủa học sinhtrườngTHPTVõ Nhai để cónhững cáchtrìnhbàythật dễ hiểu, phùhợpvới từng đốitượnghọc sinh. Bốnlàvậndụngphươngphápgiảibàitậpvàothựctiễngiảngdạycủamình,họctậpcủa họcsinh,cũngnhư thuthậpýkiếnphảnhồitừ họcsinhvà đồngnghiệp,rútkinhnghiệm sữachữa,bổ sung, hoànthiệnhơn.

5. Điểm mới của đề tài

Trongnội dung đề tài đã phânloại tương đối kĩ cácdạngbàitậptínhtoánpH. Đồngthời, vớimỗidạngcótừ 2-6 vídụ bài tậpminh họa với các điểmcần chúý để giảiquyết được bài tập. Với bàitoán pH pha trộn dungdịchphức tạphơn đã hướng dẫnhọc sinhtìmthành phầngiới hạnvàsuyluậngiải quyếtápdụng điềukiệnproton. Trongphần cuối sưutầmthêm các đề thihọcsinhgiỏi và lời giải để họcsinhtự làm và kiểm chứng.

PHẦN 2: NỘI

DUNG

CHƯƠNG I CƠ SỞ LÝ LUẬN

1. TRẠNG THÁI CỦA CHẤT ĐIỆN LI TRONG DUNG DỊCH

Chất điệnlilànhữngchấtkhitanvàodungmôithíchhợptạothànhdungdịchdẫn điện (bị phânli thànhcác ion).

Sự điệnli làsự phânli phântử chất điệnli thànhcácion.

Phươngtrình môtả sự điện ligọi làphương trình điệnli.

1.1. CHẤT ĐIỆN LI KHÔNG LIÊN HỢP

Chất điệnlikhôngliênhợptrongdungdịchtồntạidướidạngcácion(ion đơngiảnhoặc ionbị sonvat hoá).

Cácchất điệnli không liên hợpbaogồm:

–Các axit mạnh:HClO4,H2SO4, HNO3,HX(X là Cl, Br,I)...

–Cácbazơ mạnh:MOH(Mlàcáckimloạikiềm),Ba(OH)2,Ca(OH)2

–Các muối tan:Cácmuốinitrat, axetat, amoni, ... Trongphươngtrình điệnlicủacác chất điệnlikhôngliênhợpthìphảiviếtdấu“→” để mô tả các chất đó phân li hoàn toàn thành các ion và phải viết nồng độ của các ion nếu như biết nồng độ ban đầucủachất điện li khôngliênhợp. 1.2. CHẤT ĐIỆN LI LIÊN HỢP

Chất điệnliliênhợptrongdung dịchtồn tại ở cả dạngphântử và dạngion.

Cácchất điệnli liên hợpbaogồm:

–Các axityếu:H2S, HF, H2CO3, H3PO4...

–Các bazơ yếuvà bazơ íttan: NH3, các amin, Cu(OH)2, Al(OH)3

–Các muối íttan: PbCl2,Hg2Cl2, MgCO3...

Trongphươngtrình điệnlicủacácchất điệnli liênhợpthìphảiviếtdấu“ ” để môtả các chất điện li đó chỉ phân li một phần thành các ion và không được viết nồng độ của các ion (mặc dù biết nồng độ ban đầu của chất điện li liên hợp, vì khi đó đã có một phần các ion kết hợpvới nhau thành phântử chất điệnli liên hợp). 1.3. ĐỘ ĐIỆN LI α αα

chchất điệ

n= nc + nk:tổngsố phântử chất tantrongdungdịch.

Khi α = 0: chất tan khôngphânli thành ion(chất không điệnli).

Khi α = 1: chất tan phânli hoàntoànthànhion.

Khi 0,3 ≤ α < 1:chất điệnli mạnh.

Khi 0,03 ≤ α < 0,3: chất điệnli trungbình.

Khi 0< α < 0,03: chất điệnliyếu.

Trong thực tế, chất tan phân li hoàn toàn (α = 1) là hầu như không có vì vậy các chất điện li mạnh và trung bình được coi là ch

ợp phản ứng(C0 mol/l)

*Nồng độ ban đầu:nồng độ chấttronghỗnhợptrướckhi xảyra phản ứng(C0 mol/l)

*Nồng độ cân bằng:nồng độ chất saukhi hệ đạt tới trạngthái cânbằng([i]).

* Nồng độ mol: biểu diễn số mol chất trong 1 lít dung dịch hoặc số mmol trong 1ml dung dịch(C mol/l)

*Nồng độ %:biểu diễnsố gam chấttan trong 100gamdungdịch.

2.2. ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN NỒNG ĐỘ(ĐLBTNĐ) BAN ĐẦU Nồng độ ban đầucủa mộtcấutử bằngtổngnồng độ cânbằngcủacácdạngtồntạicủacấu tử đókhicân bằng: Ci=∑[i] 2.3. ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐIỆN TÍCH(ĐLBTĐT) ∑[i]Zi=0 Z

Cách1:A + B C + D K1 C + D A+ B K=K1 -1

Cách2:A + B C +D K1 C + D E+ G K2 A + B E+ G K=K1K2

Cách 3: nA+ nB nC + nD K’ = (K1)n

3. CÂN BẰNG AXIT – BAZƠ

3.1. KHÁI NIỆM AXIT- BAZƠ

*Theo Bronstet, axit là những chất có khả năng nhường proton(H+), còn bazơ là những chất cókhả năng nhậnproton(H+). Các chấtlưỡngtínhvừacótínhaxit(choproton), vừacótínhbazơ( nhậnproton).

* Cặp axit- bazơ: Một axit khi cho proton thì biến thành bazơ tương ứng và một bazơ khi nhậnprotonthì biếnthànhmộtaxit tương ứng, nghĩa làbiến đổi thuận nghịch: A(axit) B(bazơ)+H+. Trongquátrình thuận nghịchnàyA vàB hợpthànhmộtcặp axit-bazơ liênhợp. Đối với cặpaxit-bazơ liênhợptaluôncó: Ka.Kb =Kw. 3.2. CÂN BẰNG AXIT- BAZƠ TRONG NƯỚC 3.2.1. Sự điện li của H2O : H2O H+ + OH- K= [H+][OH-] [H2O] Kw= [H+ ].[ OH- ] = 1,0. 10-14 ở 250C Ghi chú: Các iontrong nước đềubị sonvathoá, tuynhiên tác giả xin viết ở dạng đơngiản: vídụ : H+ thaycho H3O+ * Ý nghĩatíchsố ioncủa nước : Môi trườngtrungtính: [H+ ] = [ OH- ]= 1,0. 10-7 M Môitrườngaxit : [H+ ] > [OH- ] hay [H+ ] >1,0. 10-7 M Môitrườngbazơ : [H+ ] < [OH- ] hay [H+ ] < 1,0. 10-7 M

3.2.3. Điều kiện proton Định luật bảo toàn proton là một trường hợp riêng của định luật bảo toàn nồng độ áp dụngchocáchệ axit - bazơ. Nếutachọnmộttrạngtháinàocủadungdịchlàmtrạngtháichuẩn(trạngtháiquychiếu haymứckhông)thìtổngnồng độ protonmàcáccấutử ở mứckhônggiảiphóngrabằngtổng nồng độ protonmàcác cấutử ở mứckhôngthu vào để đạt đếntrạngthái cânbằng. Nóicáchkhác,nồng độ cân bằngcủa protontrongdungdịchbằnghiệugiữatổngnồng độ proton giảiphóngra và tổ

ử ở mức khôngnhận proton.

Ví dụ 1: Viếtbiểuthức điều kiệnprotoncủadungdịchHCl.

Mứckhông: HCl, H2O HCl → H+ + Cl–H2O H+ + OH–

Điều kiện proton: [H+] = [Cl–] + [OH–] chính là biểu thức của định luật bảo toàn điện tích.

Ví dụ 2: Viếtbiểuthức protoncủa dung dịch H3PO4.

–Mứckhông: H3PO4, H2O

H3PO4 H+ + H2PO 4 H3PO4 2H+ + HPO 2 4 H3PO4 3H+ + PO 3 4 H2O H+ + OH–

Điều kiện proton: [H+] = [H2PO4 –] + 2[HPO 2 4 ] + 3[PO 3 4 ] + [OH–], đây cũng chính là biểuthứccủa định luật bảotoàn điện tích.

–Mứckhông: H2PO 4 , H2O

H2PO 4 + H+ H3PO4 H2PO 4 H+ + HPO 2 4 H2PO 4 2H+ + PO 3 4

H2O H+ + OH–

Điềukiệnproton: [H+] =[HPO4 2–]+ 2[PO 3 4 ]+[OH–]–[H3PO4]

–Mứckhông: HPO 2 4 , H2O

HPO 2 4 + H+ H2PO 4

HPO 2 4 + 2H+ H3PO4 HPO 2 4 H+ + PO 3 4 H2O H+ + OH–

Điềukiệnproton: [H+] =[PO 3 4 ] +[OH–]–[H2PO 4 ]– 2[H3PO4]

–Nếuchọn mứckhông: PO 3 4 , H2O

PO 3 4 + H+ HPO 2 4

PO 3 4 + 2H+ H2PO 4

PO 3 4 + 3H+ H3PO4

H2O H+ + OH–

Điềukiệnproton: [H+] =[OH–]–[HPO 2 4 ] –2[H2PO 4 ]–3[H3PO4]

Việc lựa chọn mức không phụ thuộc vào trạng thái tồn tại của cấu tử trong dung dịch, cácphươngtrình điềukiệnprotonthu đượcmôtả trạngtháicânbằngcủahệ nêntương đương với nhau. Thông thường người ta lựa chọn mức không là trạng thái tồn tại chủ yếu của cấu tử.

3.2.4. Thành phần giới hạn

-Môtả đầy đủ cáccân bằngcóthể xảyra.

- Thiết lập các phương trình liên hệ giữa các cấu tử có mặt ( dựa vào các định luật cơ sở của hoá học).

- Tổ hợp một cách hợp lý các phương trình thu được và giải để tìm nghiệm (là nồng độ của một cấu tử nào đó) vàtừ đósuy ra thànhphần cânbằngcủadung dịch.

- Trong trường hợp đơn giản thường gặp khi hệ chỉ có 1 cân bằng duy nhất thì có thể t

 [H+ ] =Ca + Kw [H+]  [H+ ]2 - [H+ ].Ca -Kw =0 (1)

Biểuthức(1)là biểuthức tổngquát tính[H+ ] pH củamột dungdịch đơn axitmạnh bất kì.

* Có thể đơn giản hoá phép tính một cách gần đúng như sau:

-Nếunồng độ axit Ca ≥ 10-6 M thìbỏ quasự điệnlicủa H2O

=>[H+ ] =Ca hay pH = -lg[H+ ] = - lgCa

-Nếunồng độ axit 10-8 <Ca <10-6 Mthì giải phươngtrìnhbậc2 -Nếunồng độ axit Ca ≤10-8 Mthì bỏ qua [H+ ]doaxit phânlira

=>Coi[H+ ] = [OH- ]haypH= 7 • Nếu dung dịch có nhiều axit mạnh HX; HY; ... có nồng độ lần lượt là C1; C2; ...; Cn với tổng nồng độ C1+ C2 + ... + Cn không quá nhỏ thì [H+] của dung dịch sẽ bằng tổng [H+] dotất cả cácaxit phânlira. [H+] =C1 + C2 + ... +Cn và pH = –log[H+]

Nếu C1 + C2 + ... + Cn nhỏ thì phải xét cả cân bằng phân li của nước. Khi đó [H+] tính theocôngthức: [H+]2 – (C1+ C2 +... + Cn).[H+] – KW = 0

• Nếu dung dịch chứa axit mạnh HnX có nồng độ C không quá nhỏ thì [H+] của dung dịchsẽ bằng[H+]do axit phânli ra. [H+] = n.C vàpH =– log[H+] = –lgn.C

NếuC nhỏ thì phải xét cả cânbằng phânli của nước. Khi đó [H+]tính theo côngthức [H+]2 – n.C.[H+] – KW = 0 3.3.2. Tính pH của dung dịch đơn bazơ mạnh BOH Cb (M) BOH B+ + OHH2O H+ + OH- Kw =1,0. 10-14 ở 250C Ápdụng địnhluật bảo toàn điệntích : [OH- ] = [M+ ] + [H+ ] Với : [M+ ] = Ca và [ OH- ] = Kw [H+]  [H+ ]2 + [H+ ].Cb -Kw = 0 (2) Biểuth

• Nếudungdịchcónhiềubazơ mạnh MOH;NOH; ... cónồng độ lầnlượt là C1; C2; ...; Cn và nếu tổng nồng độ C1 + C2 + ... + Cn không quá nhỏ thì [OH–] của dung dịch sẽ bằng tổng[OH–] do tấtcả các bazơ phân lira.

[OH–]= C1 + C2 + ... + Cn  pOH hay pH = 14+ log [OH–] NếuC1 +C2 + ...+ Cn nhỏ thì[OH–] tínhtheo côngthức sau: [OH–]2 –(C1 + C2 + ... +Cn ).[OH–]– KW = 0

• Trường hợp dung dịch có bazơ mạnh M(OH)n có nồng độ C đủ lớn thì ta [OH–] tính theocôngthức:[OH–] = OH n.C • NếuC nhỏ thìphải xét cả cânbằngphânli củanước và [OH–]tínhtheocông thức: [OH–]2 – n.C.[OH–] – KW = 0 3.4.CÂNBẰNGTRONGDUNGDỊCH ĐƠNAXITYẾUHOẶCĐƠNBAZƠYẾU(Dạng2) 3.4.1 Tính pH của dung dịch đơn axit yếu HA Ca (M) Hằng số Ka HA H+ + A- Ka H2O H+ + OH- Kw =1,0. 10-14 ở 250C Ápdụng địnhluật bảo toàn điệntích : [H+ ] = [OH- ] + [A- ]  [A- ] = [H+ ] -[ OH- ] Theobảotoànnồng độ :Ca = [A- ] + [HA ] =>[HA ] = Ca -[H+ ] - [OH- ] HA H+ + A- Ka Biểuthức Ka : Ka = [H+].[A-] [HA]  [H+ ] = Ka [HA] [A-] Tacó: [H+ ] = Ka Ca-[H+]+[OH-] [H+]-[OH-] (3) Biểuthức(3)là

cvàthànhphầncủadungdịch đượctínhtheo ĐLTDKLchocânbằng (2),trong đócókể đến sự cómặt của nồng độ ionH+ doaxitmạnhphânli ra. HX H+ + X- Ka C C2 C1 [] C2-x C1+x x Ta có ( ) x C x x C K a + = 2

1 3.5.2. Hỗn hợp bazơ mạnh XOH C1 mol/l và các bazơ yếu Anồng độ C2 mol/l Tronghệ xảyracácquá trìnhsau: XOH→ X+ + OH- (1) H2O H+ +OH- Kw (2) A- + H2O HA+ OH- Kw.Ka -1 (3) Tương tự như trên do sự có mặt của bazơ mạnh XOH nên có thể coi quá trình phân li của nước là không đáng kể, do đó việc tính toán cân bằng dựa vào cân bằng (2) có kể đến nồng độ củaion OH- C1 mol/l do XOH phân lira: A- + H2O HA+ OH- Kw.Ka -1 C C2 C1

3.6. DUNGDỊCHCHỨA HỖNHỢP ĐƠN AXIT YẾU HOẶC ĐƠN BAZƠ YẾU (Dạng4) 3.6.1. Dung dịch chứa hỗn hợp đơn axit yếu Các cânbằng xảy ra : HA1 H+ +A1 - Ka1 (1) HA2 H+ +A2 - Ka2 (2) H2O H+ +OH- Kw (3) Nếu w a a K C K C K >> >> 2 1 . . 2 1 thìthànhphầncânbằngcủahệ cóthể đượctínhtheo(1)như đối vớidung dịchchứa đơnaxit HA1. Trong trường hợp các cân bằng xảy ra tương đương (tức là w a a K C K C K ≈ ≈ 2 1 . . 2 1 ) thì tiến hànhtínhlặpgần đúng theo ĐKP: [ ] [ ] [ ] [ ] + + + = = 2 1 A A OH H h (4) Saukhi tổ hợpcầnthiết ta có: [ ] [ ] w a a K HA K HA K h + + = 2 1 2 1 (5) Để tínhgần đúngbước 1(giá trị h1)chấp nhận [HAi]0= Ci thayh1 vào(6) để tínhlại [HAi]i: [] h K h C C HA ia i i i i + = = α (6) thay các giá trị [HAi]1 vừa tính được vào (5) để tính gần đúng bước 2( giá trị h2) và tiếp tục tính lặpcho đếnhội tụ. 3.6.2. Dung dịch chứa hỗn hợp đơn bazơ yếu Các quá trình: H2O H+ +OH- Kw (1) A1 - + H2O HA1 + OH1b K (2) A2 - + H2O HA2 + OH2b K (3) Việctính toáncânbằng đối với hỗnhợ

trình phânli của đaaxit tương ứng: An- + H2O HA(n-1)- + OH- 1 1 = na w b K K K (1) HAn-1 + H2O H2A(n-2)- +OH- 1 1 2 = na w b K K K (2) ..... ..... ..... ..... Hn-1A- + H2O HnA + OH- 1 1 . = a w b K K K n (3) *Nếu nb b b b K K K K >> >> >> >> ..... 3 2 1 , nghĩa là quá trình proton hoá nấc 1(1) chiếm ưu thế, khi đócóthể đánh giáthànhphầncânbằng của đabazơ như một đơn bazơ : An- + H2O HA(n-1)- + OH1b K [] C-x x x Ta có : x C x K b = 2 1 → x=[OH-], từ đó đánh giá đượcthànhphầncân bằngcủahệ. * Lưu ý: Đối với các đa axit và đa bazơ có các hằng số phân li kế tiếp gần nhau thì phải áp dụng ĐKP để tính lặp nồng độ [H+]cho đếnhộitụ.

Trong trường hợp Ca, Cb >>h, Kw/h và Ka, Kb không quá bé thì có thể tính gần đúng pH của hỗn hợp đơn axit(Ca) và bazơ liên hợp(Cb) (dung dịch khảo sát này được gọi là dung dịch đệm): a

b a C C pK pH lg + =

3.9. CHẤT LƯỠNG TÍNH (Dạng 7)

Cácchấtvừacótínhaxit(choproton)vừacótínhbazơ (thuproton) đượcgọilàcácchất lưỡngtính. Cácchất lưỡngtínhgồmcác hidroxit của1số kimloại (nhôm,kẽm, crom,thiếc, chì…)các aminoaxit,cácmuốiaxit, muối của axityếuvà bazơ yếu.

Xét dungdịchmuốiNaHA, trong dungdịchcócáccân bằng

NaHA → Na+ + HA.

H2O H+ +OH- Kw HA- H+ + A2- Ka2 HA- + H+ H2A Ka1 -1

Nếuchọn mức khônglà :HA-; H2O. Ta cóbiểuthức ĐKP: h= [H+] =[OH-]+ [A2-]-[H2A]

Saukhi tổ hợpcầnthiết ta có: h= ] .[ 1 ] .[ 1 1

2 + + HA K HA K K a

a w (1)

Trong đasố truờnghợp HA- phân liyếunêncóthể coigần đúng

2 + + -NếuKw <<Ka2.C; 1 1a K C>>1hayKa1 <<Cthìbiểuthứctrêntrở thànhbiểuthức đơn giản: h= 2 1 a a K K haypH = 2 2 1 a a pK pK + -NếuKw ≈ Ka2. C;Ka1 ≈ C thì khitính toán cânbằngcầnápdụng biểuthức (1). 3.10. DUNG DỊCH CHỨA ION KIM LOẠI (Dạng 8) Trongdungdịch,cácionkimloạitồntạidướidạ

a w . 1 1 1 ngcácionhiđrathoá.Cácionkimloại này là những axit vì chúng có khả năng nhận OH–của nước để giải phóng H+ (trừ kim loại kiềm và kim loại kiềm thổ vì chúng không có khả năng nhận OH–của nước), phản ứng ion kim loạinhậnOH–của nướctạothànhphứcchất hiđroxo vàion H+ . Mn+ + HOH M(OH)(n–1)+ + H+ Mn+ +2HOH M(OH) ( ) n2+ 2 + 2H+ .. . Mn+ + nHOH M(OH)n +nH+

Khi pH của dung dịch tăng lên các cân bằng trên chuyển dịch từ trái sang phải tạo ra các hiđroxit kếttủa hoặc muối bazơ khótanvà sau đó đến cácphức hiđroxobậccao hơn. Trong trường hợp tổng quát, ta phải thiết lập các phương trình dựa trên định luật tác dụng khối lượng, định luật trung hoà điện và định luật bảo toàn nồng độ ban đầu giống như các trườnghợptrên.

aaxitho

cbaz

chovàolàn

cós

chungc

acác ionnày.

phatr

chHNO

15Mtrong

c. b)TínhpH củadung dịchKOH 0,005M ? Giải: a) 4 ) ( 10.5,7 1000 05,0 3 = = HNO M C ;trongdungdịch nước cócác cânbằngsau: HNO3→ H+ + NO3 - (1) 7,5.10-4 7,5.10-4 H2O H+ +OH- Kw=10-14 (2) vì ) ( ) ( 2 3 O H H HNO H C C + + >> nên có thể bỏ qua sự phân li của nước, do đó tính H+ theo cân bằng (1): [ ] [ ] 125 lg 10.5,7 4 = =  = + + H pH H b)KOH K+ + OHH2O H+ + OH- Kw=10-14ở 250C CKOH = [OH-]= 5.10-3 >>10-7 => Bỏ quanồng độ [OH-]do H2O điệnli ra => [OH-] =5.10-3 M=>[H+ ] =2.10-12 => pH = 11,7 Loại 2: TínhpH của cácdungdịchcósự pha

pH = –lg[H+]= –lg0,2 = 0,699 Nếuxétcả cânbằngphânlicủanước,lậpluậntươngtự như vídụ 1tacóphươngtrình: [H+]2 –0,2.[H+]–10–14 = 0 Giảiphươngtrình được [H+]= 0,2  pH = –lg[H+]= –lg0,2 = 0,699

VÝ dô 3: TÝnh [H+], [OH–], pH cña dung dÞch thu ®−îc khi thªm 20,10ml dung dÞch NaOH 1,00 .10-3M vµo 80,00ml dung dÞch HCl 2,50 . 10-4M. Sau khi trén: M CNaOH 4 3 008 10010, 10, 00,1 = = M CHCl 4 4 998 ,1 10010, 50,2 = =

Ph¶n øng HCl + NaOH → NaCl + H2O 1,998. 10-4 2,008.10-4 1,01.10-4

Thµnh phÇn giíi h¹n: NaOH 1,00.10-6 , H2O. C¸c qu¸ tr×nh: NaOH → Na+ + OH–1,00.106 H2O ⇌ H+ + OH– KW = 10-14 C 1.10-6 [] x 1.10-6 +x Theo ®Þnh luËt t¸c dông khèi l−îng: x (1.10-6 + x) = 10-14  x = 9,90 . 10-9 .  [H+] = 9,90.10-9 M; [OH–] = 1,01 . 10-6M; pH = 8,00. Ví dụ 4: Trộn 100 ml dung dịch HCl 0,10M v

0,05 0,05 [OH-] =0,05M→ [H+] = 10-14/ 0,05= 2.10-13→ pH = -lg(2.10-13)= 12,7 Lưu ý: Đối với dung dịch hỗn hợp gồm axit mạnh và muối của nó với bazơ mạnh hoặc hỗn hợp gồm bazơ mạnh và muối của nó với axit mạnh, thì khi tính pH của dung dịch ta tính theo axit mạnh hoặc bazơ mạnh, còn các muối của chúng không ảnh hưởng gì đến việc tính toán pH của dung dịch. Ví dụ 5: Trộn 10,00 mldung dịch hỗn hợp HClvà HNO3 có pH = 2 với 10,00 ml dungdịch Ba(OH)2 cópH= 12. TínhpH của dung dịchsauphản ứng.

Giải:

Bài toán này không cho nồng độ của các chất mà cho pH của các dung dịch tham gia phản ứng nên phải dựa vào pH để tìm nồng độ mol/l của các ion H+ và OH-, từ đó viết các phản ứng, rồitìmthànhphần giới hạn, thànhphần cânbằngvà tínhpH. - Nồng độ gốcC0: [H+]= 10-2 M [OH-]= 10-14/10-12=10-2 M - Nồng độ ban đầu C0:[H+]=(10-2.10)/ 20=5.10-3 M [OH-]= (10-2.10)/ 20= 5.10-3 M

Phản ứng: H+ + OH→ H2O 5.10-3 5.10-3 TPGH: Cl-, NO3 -, Ba2+, H2O Như vậy, trong dung dịch sau phản ứng chỉ chứa muối của axit mạnh và bazơ mạnh, đều là những chất trung tính nên pH của dung dịch sau phản ứng bằng 7. Ở đây TPGH cũng chính là thànhphần cânbằng. 1.2. TRƯỜNG HỢP 2 Nếunồng độ củaaxit vàbazơ quá nhỏ ) ( ) ( ) ( ) ( 2 2 O H OH bazo OH O H H axit H C hayC C C + + ≈ ≈ thì không bỏ qua cânbằngphân li của H2O trongdung

=0,1.10–4,76 >> KW =10–14), cóthể bỏ qua cânbằng  CH3COOH H+ + CH3COO– ; Ka  C 0,1 – –[] 0,1–x x x [] + 2 3 4,76 a 3

CHCOO.H x K= = =10 CHCOOH0,1 x   (3.4.11) Nếucoix<< 0,1 thì x2 = 10–4,76.0,1= 10–5,76  x= [H+]= -5,7610 =10–2,88 M  pH= 2,880(thỏa mãn điềukiện). Nếusử dụngphươngtrình(3.4.3), ta có: x2 +10–4,76.x–10–4,76.0,1 =0 Giảiphươngtrìnhsẽ được x= [H+]= 1,3096.10–3  pH = –lg[H+]= –lg1,3096.10–3 =2,883 Nếusử dụngphươngtrình(3.4.10) tacó: [H+]3 + 10–4,76.[H+]2 – (10–4,76.0,1+ 10–14).[H+]–10–4,76.10–14 = 0

Giảiphươngtrìnhta được x= [H+] = 1,31.10–3  pH= 2,883

Các kết quả giải gần đ

Coi đơn axit yếu HCN có nồng độ và hằng số phân li đủ lớn (Ka.CHCN = 10–5.10–9,35 =10–14,35 > KW = 10–14). Nếubỏ quacânbằng : HCN H+ + CN– ; Ka  C 10–5 – –[] 10–5 – x x x [] + 2 9,35 a 5

CN.H x K= = =10 HCN 10 x   (3.4.13) Nếu coi x << 10–5 thì x2 = 10–9,35.10–5 = 10–14,35  x = [H+] = 10–7,18 (không thỏa mãn điềukiện).

Theo(3.4.3), tacó: x2 + 10–9,35.x–10–9,35.10–5 = 0

Giảiphươngtrìnhbậc 2ta đượcx= [H+]= 6,66.10–8 (khôngthỏa mãn điềukiện).

Theo(3.4.10),tacó: [H+]3 + 10–9,35.[H+]2 – (10–9,35.10–5 + 10–14).[H+]– 10–9,35.10–14 = 0

Giảiphươngtrìnhta có: x= [H+] =1,20.10–7  pH= –lg[H+]= –lg1,20.10–7 = 6,921

Cáckếtquả giảigần đúngtheocôngthức(3.4.2)vàphươngtrìnhbậc2theo(3.4.3) đều khôngthỏa mãn điềukiện(loại). Kết quả giải chính xác theo phương trình (3.4.10) là đúng và có sự sai khác rất lớn so vớigiải gần đúng.

10 10 10 53 4 10 = a → a = 0,2324 gam 2.2. DUNG DỊCH ĐƠN BAZƠ YẾU Ví dụ 11: TínhpH của dungdị 2 76,4 46,2 08,4 0 10 10 10 10 + =  = =  = +  = H OH x x x x x Vậy : pH = 10,6 Ví dụ 12: TínhpH trongdung dịchpyriđin0,015Mbiết Kb = 10-8,8 ? Bài giải: C5H5N + H2O C5H5NH+ + OH- Kb = 10-8,8 H2O H+ + OH- Kw =1,0. 10-14 ở 250C

Ví dụ 14: Tính pH của dung dịch thu được khi trộn 10,00 ml dung dịch H2SO4 0,01 M với 40,00ml dungdịchHNO3 cópH=1,3. BiếtHSO4 - cóKa=10-2 . Giải: Dungdịch HNO3 cópH=1,3 → [H+]= 10-1,3=0,05M= C0(HNO3) Nồng độ các chấtsaukhi phatrộn: M C SO H 3 10.2 50 01,0 4 2 = = ; M C HNO 04,0 50 05,0 3 = =

Trongdungdịchcó các cân bằng: H2SO4 → H+ + HSO4HNO3 → H+ + NO3HSO4 - H+ + SO4 2- Ka = 10-2 (1) H2O H+ + OH- Kw = 10-14 (2) DoKa rất lớnnêncóthể bỏ quasự phânlicủa nước, tính toándựavàocânbằng(1). HSO4 - H+ + SO4 2- Ka = 10-2 C0 2.10-3 0,042 [] 2.10-3-x 0,042+x x ápdụng ĐLTDKL ta có: 4 5 2 2 82,3 0 10.2 052 002 ) 042 ,0( 10 =  = +  + = x x x x x x → [H+]= 0,042+3,82.10-4=0,0424 → pH = 1,37 3.2. HỖN HỢP BAZƠ MẠNH VÀ BAZƠ YẾU Ví dụ 15: TínhpH củadung dịch gồm NaOH 1,0.10-4 M vàNaNO2 0,10 M. BiếtHNO2 có Ka= 10-3,3 . Giải : Các quá trìnhxảyratrong dungdịch: NaNO2 → Na+ + NO2NaOH → Na+ + OHNO2 - + H2O HNO2 + OH- Kb = 10-10,7 C0 0,10 1,0.10-4

COO- Ka1 = 10-4,76 (2) NH4 + H+ + NH3 Ka2 = 10-9,24 (3) Vì: Ka1.C1=10-6,76>> Ka2.C2= 10-10,24> Kw nên một cách gần đúng ta chỉ tính toán cân bằng theo(2) CH3COOH H+ + CH3COO- Ka1 = 10-4,76

HCN H+ + CN– ; KHCN  H2O H+ + OH– ; KW 

H.CHCOO x K= = CHCOOH0,1x   =10–4,76 (3.5.13) Coix<<0,1  0,1 – x ≈ 0,1  x2 = 10–5,76  x= [H+] =10–2,88 Ví dụ 19: TínhpH của dungdịch HCOOH 0,1Mvà HNO2 0,1M, biết KHCOOH = 10–3,75 và 2HNOK = 10–3,29 Giải Trong dungdịchcó các cânbằngsau: HCOOH H+ + HCOO– ; KHCOOH  HNO2 H+ +NO 2 ; KHNO2  H2O H+ + OH– ; KW  Vì KHCOOH =10–3,75 ≈ KHNO2= 10–3,29 >>KW nêncóthể bỏ qua cânbằng  [H+] = x+ y = ( ) 2HCOOHHNOK +K.C 3,753,295 = (10 +10).0,1= 6,9.10 = 0,0083 pH = –lg[H+]= –lg0,0083= 2,08 Ví dụ 20: Tínhn

acácc

toán này yêu cầu học sinh phải biết phân tích và tìm được cân bằng chủ yếu. H2S H+ + HS- Ka1=10-7 (1) HS- H+ + S2- Ka2=10-12,92 (2) H2O H+ + OH- Kw= 10-14 (3) Ta có:Ka1>>Ka2>>Kw.nênbỏ qua cân bằng(2), (3), tínhtoándựavào cânbằng(1).

2 5,1 23,2 =  = x x . Vậynồng độ ban đầucủaH3PO4 là0,2014 M. Loại 2: Hỗnhợp đa axitvà axitmạnh. Ví dụ 28: TínhpH và nồng độ cânbằngcủacáccấu tử trong hệ gồm HCl 0,010 Mvà H2S 0,10M. Biết H2S cóKa1= 10-7;Ka2=10-12,9 Giải: Vì đâylà môi trường axitnên sự phânli củanước làkhông đángkể.. Các cânbằng xảy ra trong hệ: HCl → H+ + Cl0,010 0,010 H2S H+ + HS- Ka1 = 10-7 (1) HS- H+ + S2- Ka2 = 10-12,9 (2) VìKa1 >> Ka2 nêncânbằng(1)là chủ yếu. H2S H+ + HS- Ka1 = 10-7 C0 0,10 0,010 [] 0,10-x 0,010+x x 10. 1,0 ) 01,0( 7 = + x x x Giả sử x<< 0,01→ x= 9,55.10-7 << 0,01(thoả mãn) Vậy[HS-]=x= 9,55.10-7 ;[H2S]=0,10-x ≈ 0,10M [H+]= 0,010+x ≈ 0,010 M → pH = 2,00; M 17 7 12 7 10.2,1 01,0 55,9. 10 10 = = [S2-]<< [HS-], vậycáchgiải trênhoàntoànthoả mãn.

d

[ ] [ ] + = 4 4 3 1 HSO K PO H K h a a (5) - Bước1: vìC=0,010 ≈ Ka ≈ Ka1 → Chọn[H3PO4]0 = [HSO4 -]0 = C/2=0,005 M vàthay vào (5) để tính h1: 3 99,1 15,2 1 10.3,9 0050 ,0. 10 0050 ,0. 10 = + = h

3 68,5 10 10.3,9 10.3,9 01,0 1

3 15,2 3

= + = + [HSO4 -]1 = M h K h C a

3 99,1 3 C0 10-2 [] 10-2-x x x ápdụng ĐLTDKL ta có: 0 10 10 10 10 08,3 08,1 2 2

3 67,4 10 10.3,9 10.3,9 01,0 = + = + - Bước2: Thay giátrị [H3PO4]1và [HSO4 -]1 vào(5) để tínhh2: 1 3 3 99,1 3 15,2 2 10.4,9 76,4. 10 68,5. 10 h h ≈ = + = Vậykết quả tínhlặpgần đúng. Vậy pH = -lgh2 = 2,03. 5.2. CÂN BẰNG TRONG DUNG DICH ĐA BAZƠ Loại 1: Dungdịch chứa một đabazơ Ví dụ 30: TínhpH của dungdịch Na2S0,010 M. Biết H2S có Ka1= 10-7;Ka2=10-12,92 Các quá trình xảyra trong dung dịch: Na2S → 2Na+ + S2S2- + H2O HS- + OH- Kb1 =10-14/10-12,92= 10-1,08 (1) HS- + H2O H2S + OH- Kb2 =10-14/10-7= 10-7 (2) H2O H+ + OH- Kw= 10-14 (3) VìKb1>>Kb2>>Kw nêntrongdung dịchcânbằng(1)xảyra làchủ yếu. S2- + H 2 08,1 = +  = x x x x x= 9.10-3 = [HS-]= [OH-] → [H+] =1,1.10-12 → pH = 11,95. Ví dụ 31:TínhpHcủadungdịchNa2CO3 0,1M,biết 1aK =10–6,35 , 2aK =10–10,33 Giải Na2CO3 → 2Na+ + CO 2 3 0,2 0,1 Cáccânbằngnhậnproton của anionCO 2 3 : CO 2 3 + HOH HCO 3 +OH– ; K1 = KW. 2 1 aK  HCO 3 + HOH H2CO3 + OH– ; K2 = KW. 1 1 aK  H2O H+ + OH– ; KW 

2O HS- + OH- Kb1= 10-1,08

Loại 2: Hỗnhợp đa bazơ và bazơ mạnh Ví dụ 33: Trộn10,00 ml dungdịch NaOH 8,00.10-3 M với 30,00 ml dungdịch H2S 1,00.103 M.Tính pH củadung dịchthu được. Biết H2S cóKa1= 10-7;Ka2=10-12,92 . Giải: Đâylàbài toánpha trộngiữa đaaxit (H2S)vớibazơ mạnhnêncó phản ứng xảy ra,chúngta cần xác định thành phầngiới hạn, từ đómô tả cáccân bằng xảyra trongdungdịchvàtính pH. -Nồng độ ban đầu của cácchất trong dung dịch: M C NaOH 3 3 10.2 40 10.8 = = M C S H 3 3 75,0 40 10.1 2 = = NaOH + H2S → NaHS + H2O 0,75.10-3 0,75.10-3 0,75.10-3 NaOH + NaHS → Na2S + H2O 0,75.10-3 0,75.10-3 0,75.10-3 TPGH gồm: Na2S 0,75.10-3 M; NaOH dư 0,5.10-3 M. Vậydung dịchlàhỗnhợp đabazơ (S2-) và bazơ mạnh, nênta có các cânbằngxảyra: S2- + H2O HS- + OH- Kb1= 10-1,08 (1) HS- + H2O H2S + OH- Kb2= 10-7 (2) H2O H+ + OH- Kw= 10-14 (3) VìKb1>>Kb2>>Kw nêntrongdung dịchcânbằng(1)xảyra làchủ yếu. S2-

a a C C K nêndungdịchcóphản ứngaxit, tínhpH củahệ theo cân bằng(1). HCOOH HCOO- + H+ Ka=10-3,75 C0 0,20 0,50 [] 0,20-x 0,50+x x ápdụng ĐLTDKL ta có: 0 10.2 ) 10 5,0( 2,0 ) 5,0( 10 75,4 75,3 2 75,3 = + +  + = x x x x x → x= 7,11.10-5 = [H+] → pH = 4,15 Cách2: Tínhgần đúng theo côngthứctính pH củadung dịch đệm: a

b a C C pK pH lg + = =3,75+lg(0,5/0,2) = 4,15 [H+]= 10-4,15 << Ca, Cb , vậygiátrị pHtính được là đúng Ví dụ 24: Tính pH của dung dịch gồm NH3 9,8.10-4 M và NH4Cl 1,00.10-3 M. Biết NH4 + có Ka=10-9,24 . Giải: Cách1: Các cânbằng xảyratrong hệ: NH4Cl → NH4 + + Cl1,00.10-3 1,00.10-3 NH4 + NH3 + H+ Ka = 10-9,24 (1) NH3 + H2O NH4 + + OH- Kb= 10-4,76 (2) Vì 7 10 4

3 24,9 10 87,5 10.8,9 00,1 . 10 . < = = b 76,4 = + +  + = x x x x x → x= 1,65.10-5 → pH =9,22. Cách2: Tínhgần đúng theocôngthức tínhpH của dungdịch đệm: a

a a C C K nêndungdịchcóphản ứngbazơ,tínhpHtheo cân bằng(2). NH3 + H2O NH4 + + OH- Kb= 10-4,76 C 9,8.10-4 1,00.10-3 [] 9,8.10-4-x 1,00.10-3+x x b a C C pK pH lg + = = 9,24 +lg(9,8.10-4/ 10-3)= 9,24-0,0088=9,22 [H+]= 10-9,22 << Ca,Cb , vậygiá trị pH tính đượclà đúng. Ví dụ 25: Tính pH của hỗn hợp gồm HCN 1,00.10-3 M và KCN 0,100 M. Biết HCN có Ka=10-9,35 . Giải: KCN → K+ + CN0,100 0,100=Cb

→ 0 10.8,9 ) 10 10.8,9 ) 10( 10 76,8 76,4 3 2 4 3

dungdịch: NaHCO3 → Na+ + HCO3HCO3 - H+ + CO3 2- Ka2= 10-10,33 (1) HCO3 - + H2O H2CO3 + OH- Kb2= 10-7,65 (2) H2O H+ + OH- Kw= 10-14 (3) VìKb2>Ka2 nêndungdịchcóphản ứngbazơ.

Kiểmtra các điều kiện gần đúngta có: Kw << Ka2.C(10-10,33); Ka1(10-6,35)<<C(1M)

Vìvậycóthể ápdụng côngthức: 34,8 2 10 35,6 2 2 1 = + = + = a a pK pK pH

Ví dụ 35: TínhpH

a a a cânbằngcủa các ion trongdung dịchCH3COONH4 (NH4

a Nếuápdụngcôngthứctínhgần đúngthì pH= 4,49,sai khác nhau quá nhiều. Ví dụ 36: TínhpH của dungdịch NaHS 10-2 M. BiếtH2S cóKa1=10-7,02;Ka2=10-12,9 . Giải: Các cânbằng xảyratrongdungdịch: NaHS → Na+ + HSHS- H+ + S2- Ka2= 10-12,9 (1) HS- + H2O H2S + OH- Kb2=10-6,98 (2) H2O H+ + OH- Kw= 10-14 (3) Đối với bàitoánnàycó Ka2.C ≈ Kw vàKa1<<C nênchúngta sử dụngcôngthức tínhnhư sau:[H+]= 48,9 28,3 1 10 1 1 1 0,1 M. Biết CH3COOH có Ka=10-4,76; NH4 + cóKa=10-9,24 . Giải: Các quá trình xảyratrongdungdịch: NH4Ax→ NH4 + + AxH2O H+ + OH- K

2 =  = + = + + pH M C K C K K C K C K K a Ax- + H+ HAx Ka2 -1= 10

2 1 NH4 + NH3 + H+ K

w=10-14 (1)

a1= 10-9,24 (2)

4,76

a w a (3) VìKw << Ka1.C(10-9,24.0,1=10-10,24), nên cóthể bỏ quacân bằng(1) Tổ hợp(2) và (3)tacó: NH4 + + Ax- NH3 + HAx K=10-4,48 C0 0,1 0,1 [] 0,1-x 0,1-x x x ápdụng ĐLTDKL tacó: 2

Ax)

a w Nếuápdụngcôngthứcgần đúngthì pH= 9,96 ,sai khác nhau nhiều. 7.2. DUNG DỊCH MUỐI CỦA AXIT YẾU VÀ BAZƠ YẾU Ví dụ 37: Tínhnồng độ 2 48,4 ) 1,0( 10 x x = vớix<<0,1 → x= 10-3,34=[NH3]=[HAx]; [NH4 +]=[Ax-]=0,1M. Dựavào cânbằng (2): [H+]=10-7→ [OH-]= 10-7 Hiệu[H+]-[OH -]= 0,nghĩalàvôcùngbé sovớinồng độ của NH3 vàHAxnêncáchgiải gần đúng làchấpnhận được.

Sau đótatínhlặp một vòngvà được kết quả hội t

tại giá trị pH= 5,49. Đối với dungdịchthu được khi trộn hỗnhợp Na2SO4 0,2M vàNH4NO3 0,4 Mvới thể tích bằngnhauthìtính cũng tươngtự trênvì nồng độ NH4 + và SO4 2- khôngthay đổi so vớibài toántrên, còncác ion NO3 - vàNa+ khônggây ảnhhưởng đến giátrị pH củadungdịch.

8. CÂN BẰNG TRONG DUNG DỊCH CHỨA ION KIM LOẠI Câu 6.1- Đề thi HSG tỉnh lớp 12- Hà Tĩnh năm học 2008-2009 Muối Fe3+ bị thuỷ phântheophươngtrình phản ứngsau: Fe3+ + H2O Fe(OH)2+ + H+ K =4,0.10-3 a- TínhpH của dungdịchFeCl3 0,05M b-TínhpH màdung dịchphải có để 95% muối Fe3+ khôngbị thuỷ phân Bài giải: Fe3+ + H2O Fe(OH)2+ + H+ K = 4,0.10-3 H2O H+ + OH- Kw = 1,0. 10-14 ở 250C Ta có: K.C = 0,05.4.10-3 = 2.10-4 >> Kw => Bỏ qua nồng độ H+ do H2O điệnli a- Fe3+ + H2O Fe(OH)2+ + H+ K =4,0.10-3

b-Khi 95% muối Fe3+ khôngbị thuỷ phân, ta cótỉ lệ :

Mặtkhác: 2 1 3

H.FeOH K = Fe

++ +

   

=>[H+]= 7,6. 10-2 => pH= 1,12

=>K = [H+] 5 95 = 4,0.10-3

ƯƠNG III KẾT QUẢ CỦA ĐỀ TÀI

Mặc dù các em học sinh trước khi bước vào kì thi chọn học sinh giỏi tỉnh lớp 11 và lớp 12 và kì thi tuyển sinh cao đẳng, đại học đã được học một chương ( chương 1Sự điệnli-lớp11-12tiết)nhưngcácemvẫncònrấtlúngtúngvớidạngbàitậpyêucầu tínhgiátrị pHtrongdungdịch. Lo¹i bµi tËp tÝnh pH lu«n lµ cÇn thiÕt trong viÖc x¸c ®Þnh ®Þnh l−îng axit, baz¬ cña dung dÞch. §©y lµ d¹ng bµi tËp khã, ®a d¹ng vµ häc sinh th−êng lóng tóng khi gÆp chóng. Trong c¸c ®Ò thi ®¹i häc cao ®¼ng, ®Æc biÖt lµ ®Ò thi häc sinh giái trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y, c¸c bµi tËp tÝnh pH trong c©n b»ng axit-baz¬ th−êng xuyªn xuÊt hiÖn. §Æc biÖt lµ ®Ò thi häc sinh giái gi¶i to¸n b»ng m¸y tÝnh cÇm tay m«n ho¸ häc lu«n xuÊt hiÖn c¸c bµi tËp vÒ pH trong c©n b»ng axit- baz¬. Đã có nhiều em bỏ qua dạng bài tập này. Đây là số liệu thu tập được trong quá trình tôi được tham gia vào ôn luyện cho học sinh khá giỏi môn hóa học lớp 11 và lớp 12( nămhọc 2014-2015)trướckhi thực nghiệm.

Số em không làm được

Số em làm được bài tập đơn axit, bazơ mạnh

Số em làm được bài tập dung dịch đệm

Số em làm được bài tập pha trộn dung dịch Số lượng

20 12 8 0 Tỷ lệ 50% 30% 20%

Saukhi áp dụng đề tài vàogiảngdạy cho học sinh, tôi thấyhọc sinh đã biết vận dụnglý thuyếtvào để giảibài tập.Từ bài tập đơn giản của đơn axitmạnh, đơnbazơ mạnh đếncác bài tậpkhó hơnnhư bài tậpdung dịch đệmvà bài toánpha trộndung dịch. Cácem đã chủ động nhận di

KẾT LUẬN

BàitậptínhpHtrongcânbằngaxit-bazơ làmộtloạibàitậptương đốikhóvàkháphổ biến trong các kì thi, đặc biệt là kì thi chọn học sinh giỏi. Qua những dạng bài tập này, học sinh có điềukiệnkhắcsâukiếnthứcvề phản ứngxảyratrongdungdịch;rènluyệntư duylogic,ápdụng các địnhluậthóahọc để giảicácbàitập.Trongnộidungcủasángkiếnkinhnghiệmnàytôimới đề cập được một phần nhỏ đến các dạng lí thuyết và bài toán về tính giá trị pH trong cân bằng axit-bazơ. Trongthờigianthựchiện đề tàivà ápdụng vàogiảngdạytôi đãthu đượcmột số kếtquả sau: 1,Về phíahọcsinh: - Củng cố kiến thứcvề cânbằngaxit-bazơ trongdungdịch

-Biếtvậndụngkiếnthức,vậndụngcác địnhluậthóahọc để giảiquyếtbàitậptínhgiátrị pHtrongcânbằngaxit-bazơ.

- Đasố họcsinhcóhứngthúvớimônhọc,nắm đượckiếnthứcmộtcáchcóhệ thống.

-Họcsinhthamgiavàokìthichọnhọcsinhgiỏitỉnh đạtkếtquả tốt(cógiảinhì,giảiba,..)

2, Về phía giáoviên

- Khi nghiên cứu đề tài, bản thân tôi đã phải đọc nhiều tài liệu, tham khảo ý kiến các đồngnghiệp,tìmcáchgiảiquyếtcácbàitậptheohướngngắngọn,dễ hiểu; đồngthời, phân loại các bài tập giúp bản thân nắm kiến thức một cách hệ thống. Từ đó, giúp tôi nângcao được trình độ chuyênmôn,tạosự saymêtrong nghề nghiệp.

- Rèn luyện cho giáo viên có kỹ năng, phương pháp giải bài tập ngắn gọn, dễ hiểu, thuyếtphục đượchọc sinh.

Vìsángkiếnkinhnghiệmcủaem đượcthựchiệntrongthờigianngắn,kiếnthứccủa em còn hạn chế nên không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp, nhận xét của các thầycô, cácbạn đồng nghiệp và những ngườiquan tâm để sáng kiến kinh nghiệm được hoàn thiện hơn.

Em xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, tháng 01 năm 2015 Người thực hiện Nguyễn Thị Hà

tµi liÖu tham kh¶o

1. NguyÔn Tinh Dung (1982), Bµi tËp hãa häc ph©n tÝch, NXB Gi¸o dôc Hµ Néi.

2. NguyÔn Tinh Dung - §µo ThÞ Ph−¬ng DiÖp (2007), C©u hái vµ bµi tËp C©n b»ng ion trong dung dÞch, NXB §¹i häc s− ph¹m.

3. NguyÔn Tinh Dung (2000), Hãa häc ph©n tÝch – c©n b»ng ion trong dung dÞch, NXB Gi¸o dôc Hµ Néi.

4. NguyÔn Tinh Dung (2007), Ho¸ häc ph©n tÝch – c©n b»ng ion trong dung dÞch, NXB §¹i häc s− ph¹m.

5. Mai Xu©n Tr−êng (2010), C¬ Së lý thuyÕt hãa häc ph©n tÝch; §Ò c−¬ng bµi gi¶ng Mai Xu©n Tr−êng §HSP - §HTN.

6. Dương Thị Lương (2013), Chuyên đề bồi dưỡng giáo viên tháng 8 năm 2013- Sở giáo dục và đào tạo Thái Nguyên.

7. Nguyễn Xuân Trường (2013) , Các chuyên đề bồi dưỡng học sinh giỏi hóa học 11, NXB Đại Học Quốc Gia Hà Nội.

1

MỘT SỐ BÀI TẬP THAM KHẢO TRONG ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI TỈNH CÁC NĂM Câu 1 (Chọn HSG dự thi QG Thái nguyên 2014-2015): Một dungdịchX chứa HClO40,005M ; Fe(ClO4)0,03M và MgCl20,01M . a, TínhpH củadungdịch X. b, Cho100ml dungdịch NH3 0,1M vào100ml dungdịch X thì thu được kếttủa Avà dung dịch B. Xác định A vàpH của dungdịchB. ChobiếtNH+ 4 , pKa = 9,24 11 ; 37 2 3 ) ( ) ( = = OH Mg s OH Fe s pK pK Fe3+ + H2O Fe(OH)2+ + H+ (1) K1 = 10-2,17 Mg2+ + H2O Mg(OH)+ + H+ (2) K2 = 10-12,8

Bài

giải : a, TínhpH HClO4 → H+ + ClO4 5.10-3 5.10-3 Fe(ClO4)3 → Fe3+ + 3ClO43.10-2 3.10-2 MgCl2 → Mg2+ + 2Cl10-2 10-2

Fe3+ + H2O Fe(OH)2+ + H+ (1) K1 = 10-2,17 Mg2+ + H2O Mg(OH)+ + H+ (2) K2 = 10-12,8 Ta có: K1. +3Fe C = 3.10-4,17>> K2 . + 2 Mg C = 10-14,8 =>Cânbằng(1)trộihơnrấtnhiềusovớicânbằng(2)vàcânbằng(1)làcânbằngchính(Môi trườngaxit, bỏ quasự phânlycủa nước). Fe3+ + H2O Fe(OH)2+ + H+ K1 = 10-2,17

2NH3 + 2H2O + Mg2+ Mg(OH)2¯ + 2NH+ 4 (4)K4= 101,48 NH3 + H+ NH+ 4 (5) K5 = 109,24 Nhận xét : K5,K3 rất lớn, phản ứngxảyrahoàntoàn.

23 [H][HPO] [HPO] +− = 7.10-7 → pH= -lg 7.10-7 = 6,15490196 Câu 3 (MTCT HOÁ12-Thái Nguyên 2014-2015)(vòng 1)

0,01

3

2 3

= 10 6,35 x = 7,05.10 6 << 1,9. 10 3 [H+] = 1,9.10 3

Vậy pH = lg 1,9. 10 3 = 2,72

3. C = 0,0781/2 = 0,03905 ≅ 0,0391 CaSO4 Ca2+ + SO4 2 ; KS1 = 10 5,04 x x x = (KS1)0,5 = 10 2,52 CCa 2+ = (10-2,52/2) = 10 2,82 CO3 2 + H2O HCO3 + OH ; 10 3,67 (do Kb1 >> Kb2) C 0,0391 [ ] 0,0391 x x x 3 67,3 2 89,2 10 0391 =  = x x x C = 0,0391 2,89.10 3 = 0,0362 M C . CCa 2+ = 0,0362 ×10 2,82 = 5,47.10 5 > 10 8,35 Kết luận: có kết tủa CaCO3 Câu 5:(Đề Olypic THPT Chợ Gạo Tiền Giang)

1/ Mô tả dạng hình học của PCl3, PCl5, P4 ?

2/ Tính pH của dung dịch tạo thành khi hoà tan 0,1 mol PCl3 vào nước?

3/ Tính pH của dung dịch tạo thành khi hoà tan 0,1 mol PCl3 vào 450 ml dung dịch NaOH 1M?

Biết H3PO3 có Ka1 = 1,6.102- và Ka2 = 7.10-7 .

Bài giải :

1/Tứ diện đều, tháp tam giác(chóp), lưỡng tháp tam giác 2/pH=0,52 3/pH=6,15 (Lời gi

Câu 7:(Chọn Đội Tuyển HSG Thái Nguyên 2010-2011- Lớp 12)

1. Hòa tan 0,01mol NH3 vào nước được 1 lít dung dịch A. Độ điện li của NH3 trong nước là 4,15% (ở điều kiện đang xét).

a) Tính pH của dung dịch A. b) Tính hằng số bazơ của NH3

c) Hấp thụ hoàn toàn 201,6 ml khí HCl (ở đktc) vào 1 lít dung dịch A. Tính pH dung dịch thu được. (Các trường hợp trên được tính toán trong điều kiện nhiệt độ không thay đổi).

2. Muối sắt (III) bị thuỷ phân theo phương trình hoá học sau: Fe3+ + H2O → Fe(OH)2+ + H+ K = 4.10-3 a) Tính pH dung dịch FeCl3 0,003M. b) Tính pH mà dung dịch phải có để 85% muối sắt (III) không bị thuỷ phân.

Bài giải : 1. a) NH3 + H2O →NH4 + + OHBan đầu 0,01 0 0 (M) Điện li 0,01α 0,01α 0,01α (M) Cân bằng 0,01 - 0,01α 0,1α 0,1α (M) (0,25) [OH-]= 0,01.0,0415 = 4,15.10-4 (M) (0,25) 14 11 4 10 2,41.10 4,15.10 +  ==  H (M) (0,25)  pH = 10,62. (0,25) b) Kb(NH3) = [] 427 4 5 3

 pH = 8,3 (0,25) 2.

Ta có Ka(Fe3+) = 4.10-3 >> 14-14 nên bỏ qua sự phân li của nước. FeCl3 → Fe3+ + Cl 0,03 0,03 Fe3+ + H2O ⇌ Fe(OH)2+ + H+ K = 4.10-3

[ ]đầu 0,003 0 0 [ ] (0,003 - x) x x

Ta cã: K = 2 0,003 x x = 4.10-3  x=2.10-3  pH = 2,7.

b) 85% muối sắt (III) không bị phân huỷ, nghĩa là có 15% muối bị thuỷ phân Fe3+ + H2O ⇌ Fe(OH)2+ + H+ K = 4.10-3

[ ]đầu 0,003 0 0 [ ] (0,003 - 15.0,003 100 ) 4,5.10-4

Ta cã: K = 4 3 .4,5.10 2,55.10 H +−  = 4.10-3  [H+] = 10-1,64  pH = 1,64

Vậy pH mà dung dịch phải có để 85% muối sắt (III) không bị phân huỷ là 1,64. Câu 8:(Olympic Hùng Vương 2012) Một dung dịch X chứa HClO4 0,005M ; Fe(ClO4) 0,03M và MgCl2 0,01M . a, Tính pH của dung dịch X. b, Cho 100ml dung dịch NH3 0,1M vào 100ml dung dịch X thì thu được kết tủa A và dung dịch B. Xác định A và pH của dung dịch B. Cho biết NH+ 4 , pKa = 9,24 11 ; 37 2 3 ) ( ) ( = = OH Mg s OH Fe s pK pK Fe3+ + H2O Fe(OH)2+ + H+ (1) K1 = 10-2,17 Mg2+ + H2O Mg(OH)+ + H+ (2) K2 = 10-12,8 Bài giải : a, Tính pH

5,1 4 2 2. Ta có pH = 7,26 = pK2 của H3PO4, vậy H3PO4 và HCl bị trung hoà hết, H2PO4 - bị trung hoà 1/2. Các phản ứng xảy ra: H+ + OH→ H2O 10-1,5 10-1,5 H3PO4 + OH→ H2PO4C0 0,0139 3,33.10-3 C - 0,0172 H2PO4 - + OH→ HPO4 2C0 0,0172 C 8,6.10-3 8,6.10-3 → 1,0 ).100 013910.6,8 3 5,1 + + = ddNaOHV = 54,123(ml) 3. ở pH = 4, xét các cân bằng sau đây: H3PO4 H+ + H2PO4[ ] [] [ ] 017 10 10 23,2

4 3 = = = + a K H PO H PO H Như vậy dạng tồn tại chủ yếu là H3PO4 và H2PO4Các phản ứng xảy ra: PO4 3- + H+ → HPO4 2x x x HPO4 2- + H+ → H2PO4x x x H2PO4 - + H+ H3PO4 x. 17,5 17,4 x. 17,5 17,4 x. 17,5 17,4 Tổng nồng độ H+ phản ứng là: 2,807x → [H+] dư = 0,08-2,807x → x= 0,01723 Vậy trong 50ml dung dịch ban đầu thì ) 0517( 3 ) ( 4 3 M x C PO Na M = = 4 1 4 2

4 3 = = = + K H PO H PO H H2PO4 - H+ + HPO4[ ] [] [ ] 1819 10 10 26,7

4 2 2 4

4 2 = = = + K H HPO PO H H2O + CO2 H+ + HCO3 - K1 = 10-6,35

[ ] [] [ ] 223 10 10 35,6

4 3 3

3 2 = = = + K H HCO CO H

Như vậy thành phần chủ yếu của dung dịch thu được là H2PO4 - và H2O, CO2.

Các phản ứng xảy ra: CO3 2- + H+ → HCO3CO3 2- + H3PO4 HCO3 - + H2PO4HCO3 - + H+ → H2O + CO2 HCO3 - + H3PO4 H2O + CO2 + H2PO4 -

Câu 10: (Đề thi HSGQG năm 2002-2003)

Dung dịch bão hòa H2S có nồng độ 0,100 M. Hằng số axit của H2S:K1= 1,0.10-7; K2 = 1,3.1013 .

H2S

2 2 10.3,1 + = = S H S H K ; [S2 ]=1,3.10 20 . [ ] []2 2 + H S H =1,3.10 20 . 2 2

a) Tính nồng độ ion sunfua trong dung dịch H2S 0,100 M khi điều chỉnh pH = 2,0. Giải: a) Tính nồng độ ion S2 trong dung dịch H2S 0,100 M; pH = 2,0. C = [H2S] = 0,1 M ; [H2S] = 10 1; [H+] = 10 2 H2S (k) H2S (aq) H2S (aq) H+ + HS K1 = 1,0.10-7 HS H+ + S2 K2 = 1,3.10-13 H2S (aq) 2H+ + S2 K =K1.K2 =1,3 ×10 20 [ ] [ ] [] 20 2

1 ) 10( 10 =1,3.10 17 (M)

PHỤ LỤC 2

Ví dụ 1:

Tính pH của dung dịch đệm gồm CH3COOH 0,050 M và CH3COONa 0,050 M. Biết CH3COOH có Ka=10-4,76 . Giải: Đây là bài toán về dung dịch đệm tạo bởi axit yếu và bazơ liên hợp của nó, có Ka=104,76 >> Kb=10-9,24>>Kw nên cân bằng trong dung dịch chủ yếu là cân bằng phân li của dạng axit.

b a C C pK pH Ta có [H+] = 10-4,76 << 0,05 và Kw<< Ka.Ca nên kết quả tính theo công thức gần đúng trên chấp nhận được. Vậy pH của dung dịch là 4,76. Ví dụ 2: Tính pH của dung dịch đệm gồm NH3 0,100M và NH4Cl 5,00.10-3 M. Biết NH4 + có Ka=10-9,24 . Giải: Bài toán này là trường hợp dung dịch đệm của bazơ yếu và axit liên hợp, có Kb>>Ka>>Kw nên cân bằng của dạng bazơ chiếm ưu thế. Cách 1: NH3 + H2O NH4 + + OH-Kb= 10-4,76 C0 0,1 0,005 [ ] 0,1-x 0,005+x x [ ] [ ] 10 08,3 25,3 10 1,0 ) 005 ,0( 11 4 76,4 =  =  = =  = + =

+ pH H OH x x x x K b Cách 2: Tính gần đúng: 10 005 1,0 lg 24,9 lg = + = + = a b a C C pK pH Ta có [H+]=10-10,54<< Ca, Cb; [OH-]=10-3,46 không nhỏ hơn nhiều Ca và Kw<< Kb.Cb nên kết quả

a) Dung dịch A là dung dịch đệm gồm axit yếu và bazơ liên hợp, có Ka=10-4,76 >> Kb=109,24 >> Kw nên cân bằng ở dạng axit chiếm ưu thế. áp dụng công thức tính gần đúng ta có: 76,4 1,0 lg1,0 76,4 lg = + = + = a

b a C C pK pH Vậy ta có [H+]=10-4,76 << Ca, Cb và Kw << Ka.Ca nên giá trị gần đúng trên chấp nhận được.

b) Thêm HCl vào dung dịch, phản ứng xảy ra là: CH3COONa + HCl → CH3COOH + NaCl 0,10 0,001 0,1-0,001 - 0,001

TPGH: CH3COOH 0,101 M; CH3COONa 0,099 M

Cân bằng xảy ra là: CH3COONa → CH3COO- + Na+ 0,099 CH3COOH CH3COO- + H+ Ka = 10-4,76 C0 0,101 0,099 [ ] 0,101-x 0,099+x x 76,4 10 101 ) 099 ,0( = + x x x với x << 0,099 ta có: x= 1,02.10-4,76 << 0,099 Vậy [H+] = 1,02.10-4,76 → pH = 4,75

c) Thêm NaOH vào dung dịch phản ứng xảy ra là: CH3COOH + NaOH → CH3COONa + H2O 0,10 0,001 0,10-0,001 - 0,001 TPGH: CH3COOH 0,099 M ; CH3COONa 0,101 M Cân bằng xảy ra: CH3COONa → CH3COO- + Na+ 0,101 CH3COOH CH3COO- + H+ Ka = 10-4,76 C0 0,099 0,101 [ ] 0,099-x 0,101+x x 76,4 10 099 ) 101 ,0( = + x

Giải: Dung dịch có pH = 5 nên [H+]=10-5→[OH-]=10-9<< Ca=0,20 và Ka=10-4,76 >>Kw, do đó áp dụng công thức tính gần đúng: M C C pK pH b b a 348 lg2,0 =  + =

Giả sử thể tích dung dịch đệm là 1 lít thì gam m COONa CH 28 348 3 = =

Vậy cách điều chế là: Cân 28,50 gam CH3COONa và hoà tan vào dung dịch dung dịch CH3COOH 0,20 M thành 1 lít.

Ví dụ 5: Dung dịch A gồm CH3COOH 0,01M và HCl có pHA = 2.

1/ Tính thể tích dd NaOH 0,02M cần để trung hòa 25 ml dd A? 2/ Tính pH của dd sau khi trung hòa? Cho pKa của CH3COOH = 4,76 Bài giải : 1/ Gọi x là nồng độ ban đầu của HCl ta có: CH3COOH → ← CH3COO- + H+ . Cbđ: 0,01 0 x Cpli: y y y Ccb: 0,01-y y x+y => 4,76 () 10 0,01 a yxy K y + == . Vì pH = 2 nên [H+] = x + y = 10-2. Do đó: 2 4,76 .10 10 0,01 a y K y == => y = 1,7.10-5. => x + 1,7.10-5 = 10-2. => x ≈ 0,01. + Trong 25 ml A có: CH3COOH = 0,00025 mol; HCl = 0,00025 mol. Do đó CH3COOH + NaOH → CH3COONa + H2O Mol: 2,5.10-4. 2,5.10-4 2,5.10-4 HCl + NaOH → NaCl + H2O Mol: 2,5.10-4. 2,5.10-4 2,5.10-4  số mol NaOH = 5.10-4 => V = 0,025 lít = 25 ml.

1/ Nêu hiện tượng và viết pư xảy ra khi a/ Cho dd KHSO4 vào dd hỗn hợp NaAlO2; Na2CO3 đến dư b/ Nhỏ từ từ dd NH3 có lẫn NH4Cl vào dd CuSO4

2/ Tính pH của dd chứa 0,01 mol NH4NO3 và 0,02 mol NH3 trong 100 ml dd. 3/ Tính nồng độ NH4Cl cần thiết để ngăn cản sự kết tủa Mg(OH)2 trong 1 lít dd chưa 0,01 mol NH3 và 0,001 mol Mg2+ biết rằng Kb của NH3 = 1,8.10-5 và T của Mg(OH)2 = 7,1.10-12 .

Bài gi

ải :

1/ a/ Có khí bay ra, có kết tủa rồi kết tủa tan. b/ Không có kết tủa tạo ra ngay dd màu xanh thẫm do chỉ có pư: Cu2+ + 4NH3 → [Cu(NH3)4]2+.(không tạo kết tủa vì nồng độ OH- thấp) 2/ Đây là dd đệm có pH = 9,56 3/ Để không có kết tủa thì phải có: [Mg2+].[OH-]2<7,1.10-12 hay 0,001.[OH-]2 < 7,1.10-12 =>[OH-] < 8,43.10-5M. Gọi a là nồng độ của NH4Cl ta có: NH3 + H2O → ← NH4 + + OHCbđ: 0,01 a 0 Cpli: x x x Ccb: 0,01-x a+x x => () 0,01 b xax K x + = 0,01 xa ≈ (do x rất nhỏ so với a và 0,01) => x = [OH-] = 0,01. bK a <8,43.10-5 => a > 2,14.10-3 M Ví dụ 7:

1/ Tính pH của các dd sau: a/ Dd H2SO4 0,1M. Biết pKa = 2 b/ Dd CH3COONa 0,4M. Biết Ka(CH3COOH) = 1,8.10-5 . 2/ Độ điện li của axit HA 2M là 0,95% a/ Tính hằng số phân li của HA. b/ Nếu pha loãng 10ml dd axit trên thành 100ml thì độ điện li của HA là bao nhiêu? Tính pH củ

b/ Ta có: CH3COO- + H2O → ← CH3COOH + OH- có Kb = 10-14/Ka = 5,55.10-10 .

Mol/l bđ: 0,4 0 0

Mol/l pli: x x x Mol/l cb:0,4-x x x => Kb = 2 0,4 x x = 5,55.10-10 => x = 1,5.10-5 = [OH-] => [H+] = 6,67.10-10 => pH = 9,176

2/ a/ ta có: nồng độ HA phân li bằng = 2.0,95/100 = 0,019 mol/l HA → ← H+ + A-

Mol/l bđ: 2 0 0

Mol/l pli: 0,019 0,019 0,019 Mol/l cb: 1,981 0,019 0,019  Ka = 0,019.0,019 1,981 = 1,82.10-4

b/ Nếu pha loãng 10 ml thành 100 ml thì nồng độ ban đầu giảm 10 lần và = 0,2 M. Do đó: HA → ← H+ + A.

Mol/l bđ: 0,2 0 0 Mol/l pli: x x x Mol/l cb: 0,2 –x x x  Ka = . 0,2 xx x = 1,82.10-4 => x = 5,943.10-3 => .100%2,9715% 0,2 x α ==

 pH = -lgx= 2,226. + NX: khi pha loãng thì độ điện li của tất cả các chất đều tăng

BÀI TẬP TỰ GIẢI

1) Tính pH của các dung dịch : HNO3 10-2M ; HNO3 1,2.10-7M ; HNO3 10-9M

2) Tính pH của các dung dịch : Ba(OH)2 10-2M , KOH 10-7M ; NaOH 10-9M

3) Tính pH của các dung dịch : HCOOH 10-2M Ka = 10-3,75 ; HCN 10-2M Ka = 10-9,35 HBrO 10-2M Ka = 10-8,6

4) Tính pH của các dung dịch : Metylamin 10-1M Ka = 10-10,6 ; dimetylamin 1,5.10-2M Ka = 10-10,87

5) Tính pH của các dung dịch : H2C2O4 10-2M K1 = 10-1,25 K2 = 10-4,27 ; H2S 10-2M Ka1 = 10-7 Ka2 = 10-12,92

6) Tính pH của các dung dịch muối : KNO3 0,5M ; Na2SO4 0,1M

7) Tính pH của các dung dịch muối : C6H5COONa 10-2M Ka = 10-4,2 ; NaClO 10-2M Ka = 10-7,53

8) Tính pH của các dung dịch muối : CH3NH3Cl 0,1M Kb = 10-3,4 Al(NO3)3 0,01M Ka1 = 10-5 (coi trong dung dịch chỉ tồn tại phức hiđroxo Al(OH)2+ )

9) Trộn 25,00ml dung dịch NH3 8,0.10-3 M với 15,00ml dung dịch HCl 1,046,10-3M . Tính pH của dung dịch thu được . Biết Ka NH4 + = 10-9,24

10) Tính pH của dung dịch A gồm HF 0,1M và NaF 0,1M Tính pH của 1lít dung dịch A trên trong 2 trường hợp :

a) Thêm 0,01mol HCl vào

b) Thêm 0,01 mol NaOH vào Biết Ka = 6,8.10-4