Chuyen de phuong phap tinh ph cua mot so dung dich

Bài toán về tính pH của dung dịch là dạng bài toán cơ bản trong chương trình hoá học phổ thông, gặp nhiều trong các đề thi ĐHCĐ, đề thi HSG…Để làm tốt bài tập tính toán pH dung dịch học sinh phải nắm vững các lí thuyết liên quan về dung dịch, nồng độ và có kỹ năng tính toán về mặt toán học tốt. Với mục đích củng cố, nâng cao kiến thức, rèn luyện thêm kỹ năng tính toán giá trị pH của một số loại dung dịch quen thuộc trong nội dung các đề thi ĐHCĐ và mở rộng thêm các dạng bài tập cho đối tượng học sinh giỏi, tôi đã lựa chọn đề tài “Phương pháp tính giá trị pH của một số loại dung dịch”.

PHẦN I: MỞ ĐẦU

I Đặt vấn đề

Mục đích của việc dạy học ở trường phổ thông là trang bị cho học sinh hệ thống kiến thức phổ thông, cơ bản để trên cơ sở đó mà rèn luyện tư duy cho người học bởi lẽ kiến thức được coi là nguyên liệu của tư duy Việc rèn luyện các kỹ năng và kiến thức cơ bản là vô cùng cần thiết cho mỗi học sinh bởi lẽ đó chính là cơ sở tiền đề cho học sinh có thể tiếp cận những kiến thức mới hơn, đòi hỏi mức độ tư duy cao hơn Trong quá trình dạy học người giáo viên cần lựa chọn và khai thác những mảng kiến thức xung quanh một vấn đề nào đó nhằm giúp các em củng cố, khắc sâu kiến thức và rèn luyện được những kỹ năng của mình

Bài toán về tính pH của dung dịch là dạng bài toán cơ bản trong chương trình hoá học phổ thông, gặp nhiều trong các đề thi ĐH-CĐ, đề thi HSG…Để làm tốt bài tập tính toán pH dung dịch học sinh phải nắm vững các lí thuyết liên quan về dung dịch, nồng độ và có kỹ năng tính toán về mặt toán học tốt Với mục đích củng cố, nâng cao kiến thức, rèn luyện thêm kỹ năng tính toán giá trị pH của một số loại dung dịch quen thuộc trong nội dung các đề thi ĐH-CĐ và mở rộng thêm

các dạng bài tập cho đối tượng học sinh giỏi, tôi đã lựa chọn đề tài “Phương pháp tính giá trị pH

của một số loại dung dịch”.

II Đối t ư ợng nghiên cứu.

Phương pháp sử dụng các bài tập nhằm củng cố, khắc sâu, mở rộng kiến thức và rèn luyện kỹ năng cho học sinh trong dạy học hóa học phổ thông

Cách lựa chọn, xây dựng những bài tập phù hợp với yêu cầu dạy khối, phụ đạo cho học sinh

và bồi dưỡng học sinh giỏi hóa học

III Mục tiêu nghiên cứu.

Góp phần đổi mới xu hướng lựa chọn, sử dụng bài tập trong giảng dạy hóa học nhằm nâng cao chất lượng dạy học môn hóa học

PHẦN II: NỘI DUNG

I Cơ sở lý thuyết của đề tài

1 Các định nghĩa axit – bazơ

a Thuyết Arrhenius (cổ điển)

Axit là những chất khi tan trong nước điện li ra cation H+

Bazơ là những chất khi tan trong nước điện li ra anion OH

-Ví dụ 1: HCl   H+ + Cl

-CH3COOH   CH 3COO- + H+ Vậy HCl, CH3COOH là các axit

Ví dụ 2: NaOH   Na+ + OH

-KOH   K+ + OH -Vậy NaOH, KOH là các bazơ

Như vậy về cơ bản thuyết Arrhenius giải thích được tính chất axit, bazơ của một số chất Thực tế, ta gặp nhiều chất có tính axit, bazơ nhưng lí thuyết cổ điển hoàn toàn không giải thích được

Ví dụ: NH3 là một bazơ nhưng về mặt lí thuyết nếu dựa vào thuyết Arrhenius không thể giải thích được

Do đó yêu cầu là cần một lí thuyết cao hơn, tổng quát về axit-bazơ

b Thuyết Bronsted- Lowry

Axit là chất có khả năng nhường proton H+

Bazơ là chất có khả năng nhận proton H+

Ví dụ 1: CH3COOH + HOH   CH 3COO- + H3O+

NH4+ + HOH   NH 3 + H3O+ Vậy CH3COOH, ion NH4+ là các axit

Ví dụ 2: NH3 + HOH   NH 4+ + OH

-CH3COO- + HOH   CH 3COOH + H+ Vậy NH3, ion CH3COO- là các bazơ

2 Hằng số axit – bazơ Độ mạnh của axit – bazơ.

a Độ mạnh axit và hằng số axit Ka

Một axit HX, trong dung dịch: HX + H2O   H 3O+ + X-K =

] ].[

[

] ].[

[

2

3

O H HX

X O

H  

Vì trong dung dịch nồng độ của H2O gần như không đổi Khi đó đặt Ka = K.[H2O]

Ta có: Ka =

] [

] ][

[ 3

HX

X O

Thông thường quy ước: Ka =

] [

] ][

[

HX

X

H 

Trong đó: [H+], [X-], [HX] là nồng độ mol/lít của các ion H+, X- và HX lúc cân bằng

- Giá trị Ka là hằng số phân li của axit HX Ka chỉ phụ thuộc bản chất axit và nhiệt độ

- Giá trị Ka càng lớn lực axit càng mạnh, Ka càng bé lực axit càng yếu Các axit mạnh thông thường có giá trị Ka rất lớn (do sự điện li gần như hoàn toàn)

- Trong dung dịch axit yếu, gọi α là độ điện li của axit

HX   H + + X -Gọi C là nồng độ của axit HX Mối liên hệ giữa Ka, C và α là:

Ka =

)

1

(

.







C

nếu α rất bé thì Ka = α2.C

b Độ mạnh bazơ và hằng số bazơ Kb

Một bazơ B, trong dung dịch: B + H2O   BH + + OH- K =

] ].[

[

] ].[

[

2O H B

OH

Vì trong dung dịch nồng độ của H2O gần như không đổi Khi đó đặt Kb = K.[H2O]

Ta có: Kb =

] [

] ].[

[

B

OH

Trong đó: [BH+], [OH-], [B] là nồng độ mol/lít của các ion BH+, OH- và B lúc cân bằng

- Giá trị Kb là hằng số phân li của bazơ B Kb chỉ phụ thuộc bản chất bazơ và nhiệt độ

- Giá trị Kb càng lớn lực bazơ càng mạnh, Kb càng bé lực bazơ càng yếu Các bazơ mạnh thông thường

có giá trị Kb rất lớn (do sự điện li gần như hoàn toàn)

3 Tích số ion của nước Giá trị pH.

a Tích số ion của nước

Nước là một chất điện li rất yếu:

H2O   H + + OH- K =

] [

] ][

[

2O H

OH

Vì trong nước tinh khiết, nồng độ H2O có thể xem như là không đổi Khi đó đặt KH2O= K [H2O]

KH2O= [H+].[OH-], gọi là tích số ion của nước

Ở 25oC, bằng các dụng cụ có độ nhạy cao xác định được [H+] = [OH-] = 1,0.10-7 M

Giá trị tích số ion của nước ở 25oC là: KH2O= [H+].[OH-] = 1,0.10-14

Lưu ý: Giá trị KH2Ophụ thuộc vào nhiệt độ Trong các dung dịch loãng ở nhiệt độ khác nhau không nhiều thì chấp nhận giá trị KH2O= 1,0.10-14

b Giá trị pH

pH là đại lượng quy ước để xác định môi trường của dung dịch

Quy ước: [H+] = 10-pH

Về mặt toán học: pH = -lg[H+]

4 Phương trình trung hòa điện của dung dịch

Các dung dịch có sự trung hòa về điện, tức là tổng điện tích âm bằng tổng điện tích dương

Ví dụ 1: Trong dung dịch NaCl

NaCl   Na+ + Cl

-H2O   H + + OH-

Phương trình trung hòa điện: [Na+] + [H+] – [Cl-] – [OH-] = 0

Ví dụ 2: Trong dung dịch chứa BaCl2, HNO3

BaCl2   Ba2+ + 2Cl

-HNO3   H+ + NO3

-H2O   H + + OH-

Phương trình trung hòa điện: 2[Ba2+] + [H+] – [Cl-] – [NO3-] – [OH-]= 0

II Các dạng bài tập tính pH của dung dịch

1 Tính pH của các dung dịch axit mạnh

a Bài toán: Tính pH của dung dịch axit HX nồng độ Ca (mol/lít) Giả sử trong dung dịch HX điện li hoàn toàn

b Phương pháp giải:

Xét các quá trình trong dung dịch:

HX   H+ + X

-H2O   H + + OH- K H O

2 = 10-14

∆ Nếu Ca >> 10-7 M thì bỏ qua cân bằng điện li của H2O Khi đó [H+] = Ca (M) → pH = -lgCa

∆ Nếu Ca << 10-7 thì chấp nhận H+ chỉ do H2O điện li tạo ra, khi đó [H+] = 10-7 M → pH = 7

∆ Nếu Ca ≈ 10-7 M thì cần tính thêm sự điện li của H2O

Áp dụng phương trình trung hòa điện tích ta có:

[H+] - [X-] - [OH-] = 0  [H+] - Ca -

] [

2



H

K H O

= 0

 [H+]2 – Ca [H+] - K H O

Giải phương trình bậc hai (1-1) ta tìm được [H+], từ đó tính được pH = -lg[H+]

c Áp dụng

Câu 1.1: Tính pH của dung dịch axit HNO3 1,0.10-3 M Giả sử trong dung dịch HNO3 điện li hoàn toàn

Giải:

Trong dung dịch: HNO3   H+ + NO3

-H2O   H + + OH- K H O

2 = 10-14

Do Ca = 1,0.10-3 M >>10-7 nên bỏ qua sự điện li của H2O

Nên: [H+] = 1,0.10-3 M → pH = 3,0

Câu 1.2: Tính pH của dung dịch axit clohiđric nồng độ 3,00.10-7 M Giả sử trong dung dịch axit clohiđric điện li hoàn toàn

Giải:

Trong dung dịch: HCl   H+ + Cl

-H2O   H + + OH- K H O

2 = 10-14

Do Ca = 3,0.10-7 ≈ 10-7 M nên cần tính thêm sự điện li của H2O

Áp dụng phương trình (1-1) ta có: [H+] =3,30.10-7 M → pH = 6,48

2 Tính pH của các dung dịch axit yếu (đơn nấc)

a Bài toán: Cho dung dịch axit HX nồng độ Ca (mol/lít) Tính pH của dung dịch trên, biết hằng số phân li axit của HX là Ka

b Phương pháp giải:

Xét các quá trình trong dung dịch:

HX   H + + X- Ka =

] [

] ][

[

HX

X

H 

H2O   H + + OH- K H O

2 = 10-14

Áp dụng phương trình bảo toàn nồng độ đầu ta có:

Mặt khác theo phương trình trung hòa điện tích:

[H+] - [X-] - [OH-] = 0  [H+] - Ca -

] [

2



H

K H O

Từ (2-1) [X-] = Ca – [HX] với [HX] = [X-].

a

K

H ]

[

→ [X-] = Ca - [X-]

a

K

H ]

[ 

 [X-] =

] [



 H K

C K

a

a a

(2-3) Thay (2-3) vào phương trình (2-2) và biến đổi ta được:

[H+] -

] [



 H K

C K

a

a a

-

] [

2



H

K H O

∆ Nếu: Ka.Ca >> K H O

2 thì bỏ qua sự điện li của H2O Khi đó phương trình (2-4) sẽ được biến đổi là: [H+] -

] [



 H K

C K

a

a a

= 0  [H+]2 + Ka [H+] – Ka.Ca = 0 (2-5) Giải phương trình (2-5) tìm ra [H+]

Trường hợp [H+] << Ca thì có thể tính giá trị [H+] = K a C a Sau khi tính toán cần đối chiếu lại để kiểm chứng giả thiết [H+] << Ca có đúng hay không

∆ Nếu: Ka.Ca << K H O

2 thì có thể xem pH = 7

∆ Nếu: Ka.Ca ≈ K H O

2 thì phải giải phương trình (2-4)

c Áp dụng:

Câu 2.1: Tính pH của dung dịch axit fomic (HCOOH) nồng độ 0,010 M Cho biết hằng số phân li của axit

fomic là 10-3,75

Giải:

Xét các quá trình trong dung dịch:

HCOOH   H + + HCOO- Ka = 10-3,75

H2O   H + + OH- K H O

2 = 10-14

Vì Ka.Ca = 10-3,75.10-2 = 10-5,75 >> 10-14 nên bỏ qua sự điện li của H2O

Áp dụng phương trình (2-5) ta được: [H+] = 1,250.10-3 M → pH = 2,903

Câu 2.2: Tính pH của dung dịch NH4Cl nồng độ 0,1M Cho biết hằng số bazơ của NH3 là 10-4,76

Giải:

Xét các quá trình trong dung dịch:

NH4Cl  NH4+ + Cl

-NH4+   H + + NH3 Ka = 10-9,24

H2O   H + + OH- K H O

2 = 10-14

Vì NH4+ và NH3 là cặp axit-bazơ liên hợp nên hằng số axit của NH4+ được tính là:

24 , 9

14

10 10

3 4











NH

NH K

K

Do Ka.Ca = 10-10,24 >> 10-14 nên bỏ qua sự điện li của H2O

Ta có: [H+]2 – Ka [H+] – Ka.Ca = 0

Giả sử [H+] << Ca → [H+] = K a C a = 10-5,12 << 0,1 (giả sử ban đầu hợp lý)

Vậy pH = 5,12

3 Tính pH của các dung dịch axit yếu đa nấc

a Bài toán: Tính pH của dung dịch axit yếu HnA nồng độ Ca (mol/lít) Giả sử trong dung dịch HnA phân li theo n nấc

b Phương pháp giải:

Nếu axit HnA là một axit n nấc, trong dung dịch lần lượt:

HnA   H + + Hn-1A- Ka1

Hn-1A-   H + + Hn-2A2- Ka2

………

Trong thực tế các đa axit này luôn có Ka1 >> Ka2 >> Ka3 >>….Ka(n) Do đó ta chấp nhận rằng sự phân li từ nấc thứ hai là rất bé, nghĩa là lượng H+ tạo ra từ cân bằng điện li các nấc này có thể nói là không đáng kể

và có thể bỏ qua

Như vậy lúc đó bài toán của chúng ta được quy về tính pH của một axit yếu đơn nấc với hằng số axit bằng

Ka1 và nồng độ Ca (mol/lít)

c Áp dụng

Câu 3.1: Tính pH và nồng độ ion S2- trong dung dịch axit sunfuhiđric nồng độ 0,01M Cho biết axit sunfuhiđric có hằng số axit: Ka1 = 10-7,02 và Ka2 = 10-12,9

Giải:

Xét các quá trình trong dung dịch:

H2S   H + + HS- Ka1 = 10-7,02

HS-   H + + S2- Ka2 = 10-12,9

H2O   H + + OH- K H O

2 = 10-14

Vì Ka1 >> Ka2 nên chấp nhận bỏ qua sự điện li của nấc thứ hai khi tính toán giá trị pH của dung dịch Khi

đó xem như ta tính pH của dung dịch axit yếu đơn nấc với Ka = 10-7,02 và Ca = 0,01M

Do: Ka.Ca = 10-9,02 >> K H O

2 nên bỏ qua sự điện li của H2O

Áp dụng phương trình (2-5) ta có: [H+]2 – Ka [H+] – Ka.Ca = 0

Giả thiết [H+] << Ca, thì [H+] = K a C a = 10-4,51<< 0,01 (giả sử ban đầu hợp lý)

Vậy pH = 4,51

Như vậy: H2S   H + + HS

10-4,51M 10-4,51M

Để tính đến nồng độ ion S2- ta cần chú ý cân bằng phân li của nấc thứ hai

HS-   H + + S2- Ka2 = 10-12,9 Ban đầu: 10-4,51 10-4,51

Phân li: x x + 10-4,51 x

Cân bằng: 10-4,51 – x x + 10-4,51 x

Ta có: Ka2 =

] [

] ].[







HS

S H

=

x

x x







 51 , 4

51 , 4

10

)

10 (

= 10-12,9 Giả sử x << 10-12,9 khi đó thì: x = 10-12,9M << 10-4,51(giả sử ban là hợp lý)

Vậy nồng độ ion S2- trong dung dịch H2S 0,01M là 10-12,9 M

4 Tính pH của các dung dịch bazơ mạnh

a Bài toán: Tính pH của dung dịch bazơ MOH có nồng độ Cb (mol/lít) Giả sử trong dung dịch MOH phân li hoàn toàn

b Phương pháp giải:

Xét các quá trình trong dung dịch:

MOH   M+ + OH

-H2O   H + + OH- K H O

2 = 10-14

∆ Nếu Cb >> 10-7 M thì bỏ qua cân bằng điện li của H2O Khi đó [OH-] = Cb (M) → pH = 14 + lgCb

∆ Nếu Cb << 10-7 thì chấp nhận [H+] = [OH-] = 10-7 M → pH = 7

∆ Nếu Cb ≈ 10-7 M thì cần tính thêm sự điện li của H2O

Áp dụng phương trình trung hòa điện tích ta có:

[M+] + [H+] - [OH-] = 0  Cb + [H+] -

] [

2



H

K H O

= 0

 [H+]2 + Cb [H+] - K H O

Giải phương trình bậc hai (1-1) ta tìm được [H+], từ đó tính được pH = -lg[H+]

c Áp dụng

Câu 4.1: Tính pH của dung dịch KOH 1,0.10-4 M?

Giải:

Xét các quá trình trong dung dịch:

KOH   K+ + OH

-H2O   H + + OH- K H O

2 = 10-14

Vì Cb = 1,0.10-4 M >> 10-7 M nên bỏ qua sự điện li của nước Khi đó:

pH = 14 + lg(1,0.10-4) = 10 Câu 4.2: Tính pH của dung dịch NaOH 1,00.10-6 M?

Giải:

Xét các quá trình trong dung dịch:

NaOH   Na+ + OH

-H2O   H + + OH- K H O

2 = 10-14

Do Cb = 1,00.10-6 M ≈ 10-7 M nên cần tính đến sự điện li của nước

Áp dụng phương trình (4-1) ta có: [H+]2 + 1,00.10-6[H+] - 10-14 = 0

Giải phương trình ta có: [H+] = 9,90.10-9 M, suy ra: pH = 8,00

5 Tính pH của các dung dịch bazơ yếu đơn nấc

a Bài toán: Tính pH của dung dịch bazơ đơn nấc B, nồng độ Cb (mol/lít) Cho biết hằng số bazơ của B là

Kb

b Phương pháp giải:

Xét các quá trình trong dung dịch:

B + HOH   BH + + OH- Kb

H2O   H + + OH- K H O

2 = 10-14

Áp dụng phương trình trung hòa điện ta có: [BH+] + [H+] – [OH-] = 0 (5-1)

Với: [H+] =

] [

2



OH

K H O

và [BH+] =

] [ 

 OH K

C K

b

b b

Thay vào phương trình (5-1) ta được:

] [ 

 OH K

C K

b

b b

+

] [

2



OH

K H O

- [OH-] = 0 (5-2) Nếu Kb.Cb >> K H O

2 thì bỏ qua cân bằng điện li của nước, khi đó phương trình (5-2) được biến đổi là:

]

[ 

 OH

K

C

K

b

b

b

- [OH-] = 0  [OH-]2 + Kb[OH-] –KbCb = 0 (5-3)

Giải phương trình (5-3) tìm được giá trị [OH-], từ đó tính pH = 14 + lg[OH-]

c Vận dụng

Câu 5.1: Tính pH của dung dịch NH3 nồng độ 0,10 M Cho biết hằng số bazơ của NH3 là 10-4,76

Giải:

Xét các quá trình trong dung dịch:

NH3 + HOH   NH 4+ + OH- Kb = 10-4,76

H2O   H + + OH- K H O

2 = 10-14

Do Kb.Cb = 10-5,76 >> K H O

2 = 10-14 nên bỏ qua cân bằng điện li của nước

Áp dụng phương trình (5-3) ta có: [OH-]2 + 10-4,76[OH-] –10-5,76 = 0

Giải phương trình ta được [OH-] = 1,31.10-3 (M) → pH = 11,12

Câu 5.2: Tính pH của dung dịch NaCN 0,010 M Biết rằng hằng số axit của HCN là Ka = 10-9,35

Giải:

Xét các quá trình trong dung dịch:

NaCN   Na+ + CN

-CN-+ HOH   HCN + OH- Kb = 10-4,65

H2O   H + + OH- K H O

2 = 10-14

Do Kb.Cb = 10-6,65 >> K H O

2 = 10-14 nên bỏ qua cân bằng điện li của nước

Áp dụng phương trình (5-3) ta có: [OH-]2 + 10-4,65[OH-] –10-6,65 = 0

Giải phương trình ta được [OH-] = 4,620.10-4 (M) → pH = 10,660

Lưu ý: Nếu trong bài toán tính pH của các dung dịch bazơ yếu đa nấc có nồng độ Cb mà Kb1 >> Kb2 >> Kb3

>>… Kb(n) thì bài toán đó cũng được quy về tính pH của một dung dịch bazơ yếu đơn nấc với hằng số bazơ

là Kb1 và nồng độ Cb

6 Tính pH của các dung dịch hỗn hợp gồm: 1 axit mạnh và một axit yếu

a Bài toán: Một dung dịch A có chứa axit mạnh HX nồng độ C1 (mol/lít) và axit yếu HY nồng độ C2 (mol/lít) Cho hằng số axit của HY là Ka

b Phương pháp giải:

Đa số các trường hợp, do sự có mặt của hỗn hợp axit HX và HY với nồng độ đủ lớn thì sự điện li của nước gần như không đáng kể Vì vậy trong quá trình tính pH ta bỏ qua sự điện li của nước Khi đó ta xét hai cân bằng sau:

HX   H+ + X

-C1 C1

HY   H + + Y- Ka

C2 C1 Cân bằng: (C2 – x) (C1 + x) x

Ta có: (( ).)

2

1

x C

x x C





= Ka  x2 + (C1 + Ka)x – KaC2 = 0 (6-1) Giải phương trình (6-1) ta tìm được giá trị của x, từ đó tính được [H+] = (C1 + x) → pH = lg[H+]

∆ Nếu trường hợp Ka tương đối bé, các giá trị C1 và C2 không quá nhỏ có thể tính gần đúng bằng cách giả

thiết rằng x << C1, x << C2 khi đó: x = Ka

1

2

C C

c Áp dụng

Câu 6.1: Tính pH của dung dịch X có chứa HCl nồng độ 0,1 và CH3COOH 0,003M Cho biết hằng số axit của CH3COOH là 10-4,75

Giải:

Do CHCl >> 10-7 M nên bỏ qua sự điện li của nước

Xét các quá trình trong dung dịch:

HCl   H+ + Cl 0,1 0,1

CH3COOH   H + + CH3COO-Ka 0,003 0,1

Cân bằng: (0,003 – x) (0,1 + x) x

Ta có: ((00,003,1 x).x x)





= 10-4,75 Giả sử x << 0,003 khi đó: 00,,0031.x = 10-4,75→ x = 5,33.10-7 << 0,003 (giả sử đúng)

Vì x << 0,1 nên [H+] ≈ 0,1 M do đó pH = 1

7 Tính pH của hỗn hợp dung dịch gồm: 1 bazơ mạnh và 1 bazơ yếu.

a Bài toán: Cho dung dịch X gồm bazơ mạnh MOH nồng độ C1 (mol/lít) và bazơ yếu B có nồng độ C2 (mol/lít) Biết hằng số bazơ của B là Kb Tính pH của dung dịch X?

b Phương pháp giải:

Đa số các trường hợp, do sự có mặt của hỗn hợp bazơ gồm MOH và B với nồng độ đủ lớn thì sự điện li của nước gần như không đáng kể Vì vậy trong quá trình tính pH ta bỏ qua sự điện li của nước Khi đó ta xét hai cân bằng sau:

MOH   M+ + OH

C1 C1

B + HOH   BH + + OH- Kb

Cân bằng: (C2 - x) x (C1 + x)

B

BH OH







] [

] ].[

[

x C

x x C





 ) (

)

(

2

1

 x2 + (Kb + C1)x – Kb.C2 = 0 (7-1) Giải phương trình (7-1) tìm được giá trị của x, từ đó tính pH = [14 + lg (C1 + x)]

∆ Nếu trường hợp Kb tương đối bé, các giá trị C1 và C2 không quá nhỏ, có thể tính gần đúng bằng cách giả

thiết rằng x << C1, x << C2 khi đó: x = Kb

1

2

C C

c Áp dụng

Câu 7.1: Tính pH của dung dịch hỗn hợp gồm: NaOH 1,00.10-5 và CH3COONa 0,10 M Biết rằng hằng số axit của CH3COOH là 10-4,75

Giải:

Bỏ qua sự điện li của nước, xét các quá trình điện li sau trong dung dịch:

NaOH   M+ + OH

-CH3COONa  CH3COO- + Na+

CH3COO- + HOH   CH 3COOH + OH- Kb = 10-9,25

Ta có: K b

x C

x x C







) (

)

(

2

1

10 , 0

).

10 00 , 1









x

x x

Giả thiết rằng, x << 0,1 khi đó ta tính được x = 1,92.10-5 << 0,1 (giả thiết đúng)

pH = 14 + lg (1,00.10-5 + 1,92.10-5) = 9,47

8 Tính pH của dung dịch hỗn hợp gồm hai axit yếu đơn nấc

a Bài toán: Cho dung dịch X chứa hai axit yếu: axit HA1 nồng độ C1, hằng số axit Ka1 và axit HA2 nồng

độ C2, hằng số axit Ka2 Tính pH của dung dịch X?

b Phương pháp giải:

Xét các quá trình trong dung dịch:

(1) HA1   H + + A1- Ka1

(2) HA2   H + + A2- Ka2

(3) H2O   H + OH

-O H K

2 = 10-14

Áp dụng phương trình bảo toàn điện tích ta có

[H+] – [OH-] – [A1-] – [A2-] = 0

 [H+] -

] [

2



H

K H O

-1

1 1 ] [

Ka H

C Ka



2

2 2 ] [H Ka

C Ka



Nếu giả sử Ka1.C1, Ka2C2 >> K H O

2 thì ta bỏ qua phương trình điện li của nước

∆ Nếu: Ka1.C1 >> Ka2.C2 thì chấp nhận bỏ qua sự điện li của HA2, phương trình (8-1) sẽ được biến đổi là:

[H+] -

1

1 1 ] [

Ka H

C Ka



Như vậy bài toán quy về tính pH của dung dịch axit yếu đơn nấc HA1

∆ Nếu: Ka1.C1 ≈ Ka2.C2

Áp dụng bảo toàn proton ta được: [H+] = [A1-] + [A2-]  [H+] = [H1.[] 1]

HA Ka

+ [H2.[] 2]

HA Ka

Rút ra được: [H+] = Ka1.[HA1] Ka2.[HA2] (8-2)

Lần 1: với [HA1] = C1, [HA2] = C2 → [H+] = Ka1 C1 Ka2 C2 (8-3)

Lần 2: Từ giá trị [H+] vừa có ta tính lại [HA1] và [HA2]

[HA1] = C1

1

] [

] [

Ka H

H







và [HA2] = C2

2

] [

] [

Ka H

H







Thay các giá trị này vào (8-2) ta tìm được giá trị [H+]

Đến đây so sánh với giá trị tính được ở lần 1 nếu có sự khác nhau không quá lớn thì chấp nhận giá trị [H+] vừa tính được và suy ra pH Nếu còn sự khác nhau lớn thì tiếp tục tính lặp lại đến khi sự khác biệt giữa giá trị thứ n và (n-1) là không nhiều thì ta lấy giá trị ở lần thứ n làm giá trị cuối cùng

c Áp dụng

Câu 8.1: Tính pH của dung dịch chứa CH3COOH 0,010M và NH4Cl 0,100M Cho biết Kb (NH3) = 10-4,76

và Ka (CH3COOH) = 10-4,76

Giải:

Dung dịch trên chứa hai axit yếu là: CH3COOH 0,010M và NH4+ 0,100M

Xét các quá trình trong dung dịch:

(1) CH3COOH   H + + CH3COO- Ka1 = 10-4,76