Chuyên đề: Sự điện li
Phương pháp tính pH
Lý thuyết và Phương pháp giải
a. PH với axit, bazo mạnh
Phương pháp
Tính số mol H+/OHhoặc tổng số mol H+/OH
Tính nồng độ H+/OH
Áp dụng công thức tính pH: pH=-lg[H+]
Nếu là dung dịch bazo ta tính nồng độ OH pOH pH= 14 pOH
Bài tập vận dụng
Bài 1:Trộn 10g dung dịch HCl 7,3% với 20g dung dịch H2SO44,9% rồi thêm nước để được 100ml dung dịch A. Tính pH của dung dịch A.
Hướng dẫn:
Số mol HCl là nHCl= [10.7,3]/[100.36,5] = 0,02 mol
Số mol H2SO4là nH2SO4= [20.4,9]/[100.98] = 0,01 mol
Phương trình điện ly: HCl H++ Cl
0,02 0,02 mol
H2SO4 2H++ SO42-
0,01 0,02 mol
Tổng số mol H+là nH+= 0,02 + 0,02 = 0,04 mol
CM[H+]= 0,04/0,1 = 0,4 M pH = 0,4
Bài 2:Hoà tan 3,66 gam hỗn hợp Na, Ba vào nước dư thu được 800ml dung dịch A và 0,896 lít H2[đktc]. Tính pH của dung dịch A
Hướng dẫn:
nH2= 0,896/22,4 = 0,04 mol
Gọi số mol của Na và Ba lần lượt là x, y mol. Ta có: 23x + 137y = 3,66 [1]
Na + H2O NaOH + 1/2 H2
x x x/2 mol
Ba + 2H2O Ba[OH]2+ H2
y y y mol
x/2 + y = 0,04 [2]
Từ [1], [2] ta có: x = 0,04 và y = 0,02
Phương trình điện ly: NaOH Na++ OH
0,04 0,04 mol
Ba[OH]2 Ba2++ 2OH
0,02 0,04 mol
Tổng số mol OHlà: nOH= 0,08 mol
CM[OH]= 0,08/0,8 = 0,1 M pOH = 1 pH = 13
Bài 3:Hòa tan 4,9 mg H2SO4 vào nước thu dược 1 lít dd. pH của dd thu được là:
Hướng dẫn:
nH2SO4= 4,9/98 = 0,05 mol CM[H2SO4]= 5.10-5/1 = 5.10-5M
[H+] = 10-4M pH = -log[10-4] = 4
Bài 4:Cho 15 ml dung dịch HNO3có pH = 2 trung hòa hết 10 ml dung dịch Ba[OH]2có pH = a. Giá trị của a là:
Hướng dẫn:
nHNO3= 1,5.10-2.10-2 = 1,5.10-4 nBa[OH]2= 7,5.10-5 mol
CM[OH]= 1,5.10-4/10-2= 1,5.10-2 pOH = 1,8 pH = 12,2
Bài 5:Hoà tan m gam Zn vào 100 ml dung dịch H2SO40,4M thu được 0,784 lít khí hiđro và dung dịch X. Tính pH của dung dịch X?
Hướng dẫn:
nH2= 0,784/22,4 = 0,035 mol mol axitH2SO4phản ứng là 0,035 mol
Mol axit H2SO4dư = 0,04 0,035 = 0,005 mol [H+] = 0,1 pH = 1
Bài 6:A là dung dịch HNO30,01M ; B là dung dịch H2SO40,005M. Trộn các thể tích bằng nhau của A và B được dung dịch X. Tính pH của dung dịch X
Hướng dẫn:
Tổng mol H+là 0,02 mol [H+] = 0,01 pH = 2
b. PH với axit, bazo yếu
Phương pháp
Tương tự như axit mạnh.
Sử dụng kết hợp công thức tính độ điện ly α, hằng số điện ly axit, bazo: Ka, Kb
-Độ điện li α của chất điện li là tỉ số giữa số phân tử phân li ra ion [n] và tổng số phân tử hòa tan [no]
-Hằng số phân li axit: HA H++ A
-Hằng số phân li bazo: BOH B++ OH
Bài tập vận dụng
Bài 1:Hoà tan 1,07g NH4Cl vào nước được 2 lít dung dịch X.
a.Tính pH của dung dịch X biết hằng số phân li bazơ của NH3là 1,8.10-5.
b.Nếu thêm vào dung dịch X 100 ml dd HCl 0,01M được dd Y. Tính pH của dd Y?
Hướng dẫn:
a.nNH4Cl= 1,07/53,5 = 0,02 CM[NH4Cl]= 0,02/2 = 0,01 M
Phương trình điện ly:
NH4Cl NH4++ Cl
0,01 0,01
NH4++ H2O NH3+ H3O+
Ban đầu: 0,01
Điện ly: x ..xx
Sau điện ly : 0,01-xx. x
Kb = x2/[0,01-x] = 1,8.10-5 x = 4,24.10-4 pH = 3,37
b.Phương trình điện ly:
HCl H++ Cl
0,001 0,001
NH4++ H2O NH3+ H3O+
Ban đầu: 0,01.0,001
Điện ly: x.xx
Sau điện ly: 0,01-x xx+0,001
Kb = x[x+0,001]/[0,01-x] = 1,8.10-5 x = 3,69.10-4 pH = 3,43
Bài 2:Dung dịch A chứa NH30,1M và NaOH 0,1M. Tính pH của dung dịch biết Kb của NH3= 1,75.10-5.
Hướng dẫn:
NaOH Na++ OH
0,1 0,1
NH3+ H2O NH4++ OH
Ban đầu: 0,1 0,1
Điện ly: x x x
Sau điện ly: 0,1- x x x+0,1
Kb = x[0,1+x]/[0,1-x] = 1,75.10-5 x = 1,75.10-3 pOH = 4,76 pH = 9,24
Bài 3:Tính pH của dd NH30,1M, biết Kb của NH3= 1,8.10-5và bỏ qua sự phân li của nước
Hướng dẫn:
Kb = x2/[0,1-x] = 1,8.10-5 x = 1,34.10-3 pOH = 2,87
pH = 11,13
Bài 4:Tính pH của dd CH3COONa 0,5M; biết Kb của CH3COO= 5,71.10-10và bỏ qua sự phân li của nước
Hướng dẫn:
Ka = x2/[0,5-x] = 5,71.10-10 x = 1,68.10-5 pOH = 4,77
pH = 9,23
Bài 5:Cho dd hh X gồm HCl 0,01 M và CH3COOH 0,1M. Biết Ka của CH3COOH = 1,75.10-5và bỏ qua sự phân li của nước. Giá trị pH của dd X là:
Hướng dẫn:
Ka = x[0,01+x]/[0,1-x] = 1,75.10-5 x = 1,75.10-5 pH = 1,99
Bài 6:Cho dd hh X gồm CH3COOH 0,1M và CH3COONa 0,1M. Biết Ka của CH3COOH = 1,75.10-5và bỏ qua sự phân li của nước. Giá trị pH của dd X là:
Hướng dẫn:
Ka = x[0,1+x]/[0,1-x] = 1,75.10-5 x = 1,75.10-5 pH = 4,76
c. Bài toán về pha loãng, pha trộn dung dịch các chất điện ly để đạt được pH định trước.
Phương pháp
-Tính số mol axit, bazo
-Viết phương trình điện li
-Tính tổng số mol H+, OH
-Viết phương trình phản ứng trung hòa
-Xác định môi trường của dung dịch dựa vào pH Xem xét mol axit hay bazơ dư tìm các giá trị mà bài toán yêu cầu.
Chú ý: Vdd sau khi trộn= Vaxit+ Vbazo
Bài tập vận dụng
Bài 1:Trộn 3 dung dịch H2SO40,1M ; HNO30,2M ; HCl 0,3M với thể tích bằng nhau thu được dung dịch A. Lấy 300 ml dung dịch A tác dụng với dung dịch B gồm NaOH 0,2M và Ba[OH]20,1M. Tính thể tích dung dịch B cần dùng để sau khi phản ứng kết thúc thu được dung dịch có pH = 1. Coi Ba[OH]2và H2SO4phân li hoàn toàn ở 2 nấc.
Hướng dẫn:
Sau khi trộn 3 dung dịch axit có thể tích bằng nhau ta thu được nồng độ mới của 3 axit là: CM[HCl]= 0,1 M; CM[HNO3]= 0,2/3; CM[H2SO4]= 0,1/3. Trong 300 ml dung dịch A: nHCl= 0,03 mol; nH2SO4= 0,01 mol; nHNO3= 0,02 mol
Phương trình điện ly:
H2SO4 2H++ SO42-
0,01. 0,02
HNO3 H++ NO3
0,02 .. 0,02
HCl H++ Cl
0,03 0,03
Tổng mol H+là nH+= 0,07 mol
Gọi x là thể tích của dung dịch B cần dung.
nNaOH= 0,2x; nBa[OH]2= 0,1x
Phương trình điện ly:
NaOH Na++ OH
0,2x..0,2x
Ba[OH]2 Ba2++ 2OH
0,1x.0,2x
Tổng số mol OHlà: nOH= 0,4x
Ta có: H++ OH H2O [Sau phản ứng pH =1 dư axit]
Ban đầu 0,070,4x
Pư 0,4x0,4x
Sau pư 0,07-0,4x.0
[0,07-0,4x]/[x+0,3] = 0,1 x= 0,08 lít
Bài 2:Trộn 100 ml dung dịch có pH =1 gồm HCl và HNO3với 100 ml dung dịch NaOH nồng độ a[mol/l] thu được 200 ml dung dịch A có pH = 12.
a. Tính a
b. Pha loãng dung dịch A bao nhiêu lần để thu được pH = 11
Hướng dẫn:
a. nH+= 0,01 mol; nOH= 0,1a mol
Ta có: H++ OH H2O [Sau phản ứng pH =12 dư bazo]
Ban đầu 0,010,1a
Pư 0,010,01
Sau pư 0..0,01-0,1a
[0,01-0,1a]/[0,1+0,1] = 0,01 a= 0,08 lít
b. số mol NaOH dư : nOH= 0,002 mol
Gọi x là thể tích nước thêm vào.
Dung dịch sau pha loãng có pH = 10 0,002/[0,2+x] = 0,001 x = 1,8
Vậy cần phải pha loãng 10 lần.
Bài 3:Tính tỷ lệ thể tích khi dung dịch HCl có pH = 1 và dung dịch HCl pH = 4 cần dùng để pha trộn thành dung dịch có pH = 3.
Hướng dẫn:
Đáp án: 1/110
Bài 4:Cho 100 ml dd hh gồm Ba[OH]20,1M và NaOH 0,1M với V ml dd hh gồm H2SO40,0375M và HCl 0,0125M thu được dd có pH = 2 . Giá trị V là:
Hướng dẫn:
nOH-= 0,03 mol; nH+= 0,0875 V
Dung dịch sau khi trộn pH = 2 môi trường axit .
[0,0875V-0,03]/[0,1+V] = 10-2 V = 0,4 lit
Bài 5:Trộn 300 ml dd hh gồm H2SO40,1M và HCl 0,15M với V ml dd hh gồm NaOH 0,3M và Ba[OH]20,1M, thu được dd X có pH = 12. Giá trị của V là:
Hướng dẫn:
nOH-= 0,5.V mol; nH+= 0,0645 V
Dung dịch sau khi trộn pH = 12 môi trường bazo.
[0,5V 0,0645]/[0,3+V] = 10-2 V = 0,15 lit