skkn phương pháp giải toán ph của dung dịch thpt long thành

Do HĐKH Sở GD&ĐT ghi SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM PHƯƠNG PHÁP GIẢI TOÁN pH CỦA DUNG DỊCH Người thực hiện: Nguyễn Trí Ngẫn Có đính kèm: Các sản phẩm không thề hiện trong bản in SKKN các phim,

SƠ LƯỢC LÝ LỊCH KHOA HỌC

Đơn vị: Trường THPT Long Thành.

Mã số:

(Do HĐKH Sở GD&ĐT ghi)

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

PHƯƠNG PHÁP GIẢI TOÁN pH CỦA DUNG DỊCH

Người thực hiện: Nguyễn Trí Ngẫn

Có đính kèm: Các sản phẩm không thề hiện trong bản in SKKN

(các phim, ảnh, sản phẩm phần mềm)

Năm học: 2013 - 2014

SƠ LƯỢC LÝ LỊCH KHOA HỌC

9 Giảng dạy môn Hóa học lớp 12A3, 12B1 11A1, 11A5, 11A6; Bồi dưỡng

học sinh giỏi môn Hóa học lớp 12

10 Đơn vị công tác:Trường THPT Long Thành

II TRÌNH ĐỘ ĐÀO TẠO

III KINH NGHIỆM KHOA HỌC

Số năm có kinh nghiệm:17 năm

- Các sáng kiến kinh nghiệm đã có trong 5 năm gần đây:

“ Phân loại và phương pháp giải bài tập Hóa học 12 phần kim loại” năm 2011 “ Phân loại và phương pháp giải bài tập chương 5 và 6 Hóa học 12 ” năm

2012

Từ những lý do trên thôi thúc tôi chọn đề tài “ Phương pháp giải toán pH củadung dịch”

II CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN

-Thuyết axit-bazơ của Arrhenius

-Thuyết axit- bazơ của Bronsted-Lowry

- Hằng số phân ly axit ( Ka), bazơ (Kb)

- Định luật bảo toàn điện tích

- Tích số tan

III TỔ CHỨC THỰC HIỆN CÁC GIẢI PHÁP

1 Chất điện ly

Chất điện ly là chất khi tan trong nước phân ly ra ion

Axit, bazơ, muối là chất điện ly

2 Chất điện ly mạnh và yếu

2.1 Chất điện ly mạnh

Chất điện ly mạnh là chất khi tan trong nước các phân tử hòa tan đều phân ly raion

Phương trình điện ly chất điện ly mạnh là một chiều:

-CuSO4 →Cu2+ + SO4

2-2.2 Chất điện ly yếu

Chất điện ly yếu là chất khi tan trong nước chỉ có một phần phân ly ra ion phầncòn lại tồn tại dưới dạng phân tử trong dung dịch

Phương trình điện ly yếu là 2 chiều

Chất điện ky mạnh α =1 , chất điện ly yếu 0 < α< 1

4 Thuyết axit-bazơ của Arrhenius

HCl→H+ + Cl

-5 Thuyết axit bazơ của Bronted –Lowry

A: axit; B: bazơ, A/B : là cặp axit bazơ liên hợp

Số phân tử phân li ra ion

Số phân tử hòa tan

α =

6 Tích số ion của H 2 O

Nước điện ly rất yếu

Ví dụ 1 ( Đề thi TSĐH KB năm, 2007): Trộn 100 ml dung dịch gồm Ba(OH)2 0,1M

và NaOH 0,1M với 400 ml dung dịch gồm H2SO4 0,0375M và HCl 0,0125M, thu được dung dịch X Giá trị pH của dung dịch X là

03 , 0 035 , 0

Ví dụ 2 ( Đề thi TSĐH KA năm, 2008) : Trộn lẫn V ml dung dịch NaOH 0,01M với V

ml dung dịch HCl 0,03 M được 2V ml dung dịch Y Dung dịch Y có pH là

Giải

10 2

0 ).

01 , 0 03 , 0 (

Đáp án B

Ví dụ 3 ( Đề thi TSĐH KB năm, 2008): Trộn 100 ml dung dịch có pH = 1 gồm HCl và

HNO3 với 100 ml dung dịch NaOH nồng độ a (mol/l) thu được 200 ml dung dịch có pH

= 12 Giá trị của a là (biết trong mọi dung dịch [H+][OH-] = 10-14)

Giải

pH  1    0 , 1

12 , 0 01

, 0 2

, 0

01 , 0 1 , 0 01 , 0 ] [ 2

pH

Đáp án D

Ví dụ 4 ( Đề thi TSĐH KA năm, 2009): Trộn 100 ml dung dịch hỗn hợp gồm H2SO4

0,1M thu được dung dịch X Dung dịch X có pH là

1 , 0 1 , 0 1 ,

0

02 , 0 04

Ví dụ 6 ( Đề thi TSCĐ năm, 2011): Cho a lít dung dịch KOH có pH = 12,0 vào 8,00

lít dung dịch HCl có pH = 3,0 thu được dung dịch Y có pH = 11,0 Giá trị của a là:

, 0 8

008 , 0 01 , 0 001 , 0 ] [ 3

pOH

pH

Đáp án C

7.1 Môi trường trung tính, axit, bazơ

Môi trường trung tính : [H+] = [OH-] = 1,0.10-7 ở 250C

Môi trường axit : [H+]>[OH-] hay [H+] > 1.0.10-7 hoặc pH< 7.00

Môi trường bazơ : [H+]< [OH-] hay [H+] < 1.0.10-7 hoặc pH >7.00

7.2 Hằng số phân ly axit K a

] [

] ][

[

3

3

COOH CH

H COO CH

]][

[

4

3 3

K a

-14 3

3 4

10 0 , 1 ] ][

[

.

] [

] ][

K

NH

OH NH

b 6,3.10-8 mol HNO3 trong 1,0 lít dung dịch

Giải:

a [H+] =[HCl] = 0 , 1 1

0 , 10

10 0 , 1 10 0 ,

a 0,80 gam NaOH trong 1,0 lít dung dịch

Giải :

0 , 40

80 , 0

0 , 40

10 8 ,

(7,0.10-7+ x) x = 1,0.10-14 x 10 , 1 10  8M





[OH-] = 7,0.10-8+10,1.10-8 = 17,1.10-8M pOH  6 , 8  pH  7 , 2

7.7 pH của dung dịch axit yếu một nấc

-] [

] ][

Cân-bằng 0,01-x x x

5 , 4 10

40 , 3 ] [ 10

75 , 1 10

5 5

10 5

10

5 5

0 , 1 10

x x

với điều kiện 0 < x < Ca

Ví dụ 3 ( Đề thi HSG tỉnh Đồng Nai vòng một, năm học 2013-2014):

a Tính pH của dung dịch HCOOH 0,1M (dung dịch X) biết HCOOH có Ka

=1,77.10-4

H2SO4 có hằng số axit đối với nấc phân ly thứ 2 là Ka2= 1,20.10-2, giả thiết khi phatrộn thể tích dung dịch mới thu được bằng tổng thể tích các dung dịch ban đầu.Giải

a

(1)Nồng độ ban đầu 0,1 0 0

10 2 , 1

] ][

[ ] [

10 2 , 1 ] [

] ][

[

] [

10 77 , 1 ] [

10 77 , 1 ] ][

2 4

2 4

4 4

HCOOH

HCOO H

Áp dụng định luật bảo toàn proton cho các quá trình (2,3,4)

[H+]=[HCOO-] + [HSO4-] + 2[SO42-] (****)

M SO

3 4

3 2

10 6809 , 2 ] [

10 2171 , 3 ] [

M x

HSO SO

chỉ xét cân bằng bazơ yếu

, 3 10

24 , 1 ] [ 10

8 , 1 10

4 5

, 2 10

42 , 0 ] [ 10

8 , 1 10

3 5

Ví dụ 3 ( Đề thi TSCĐ năm, 2012) : Biết ở 250C, hằng số phân li bazơ của NH3 là

2 26

,

9

10 0 , 1

10  x 2 , 5 107  [H3O]  pH  6 , 6

7.10 pH của dung dịch muối chứa anion bazơ yếu

7.11 pH của của dung dịch axit nhiều nấc

M H

x x

Cân bằng 2,15 10-2 -y 2,15.10-2 + y y

M HPO

y y

y

4 21

, 7 2

2

10 ] [

10 10

z z

z

4 32

, 12 21

,

7

2

10 37 , 1 ] [ 10

10

) 10

] [ 10

, 7 2

x

x

Ví dụ 2:

] [ 10

, 7 2

y y

z K

K z

z

z

a a

92 , 15 2

92 , 12 7 2

1

2

10 ] [ 10

10

Ví dụ 3( Đề thi học sinh giỏi tỉnh Đồng Nai lớp 12 vòng 1 năm học 2010-2011):

a Trộn 200 ml dung dịch HCl C mol/l với 300 ml dung dịch NaOH có pH bằng 13 thuđược 500 ml dung dịch A Dung dịch A hòa tan vừa đủ 0,27 gam Al Tìm giá trị của C

mol/l, Tính pH dung dịch thu được

Tổng số mol HCl = 0,03 + 0,03 = 0,06 mol 0 , 2C 0 , 06  C 0 , 3M

Trường hợp 2: NaOH dư

0,2C 0,2C

0,01 0,01

0,0008 0,0016 0,0008

01 , 0 01 , 0

0008 , 0

0016 0 00164 , 0

] lg[

10 07 , 6 10

, 6

x x

x x

7.12 pH của dung dịch bazơ nhiều nấc

Ban đầu 0,1 0 0

Cân bằng 0,1-x x x

M HCO

OH x

x

3 67

, 3 2

10 52 , 4 ] [

] [ 10

, 1 058

, 0 ] [ 10

OH x

x

3 67

, 3 2

10 36 , 1 ] [

] [ 10

C C

C K

Ví dụ 1: Tính độ điện ly của dung dịch CH3COOH 0,10M, Ka= 1,75

2

,



?Giải

C 0,40

0065 , 0 1

) 0065 , 0 ( 10

3 , 1 1

10 , 0 ).

10 3 , 1 ( 10 65 , 0 2

2 ,

2

10 8 , 1 0095 , 0 2 2

) 0095 , 0 2 ( )





α =

22 , 2 10 6 lg 10

6 10 3 2 , 0 ]

[

% 3 10 3 2 , 0

10 8 , 1

3 3

2

2 4

C H

C

K

a a

a



Vậy khi pha loãng axit độ điện ly tăng

7.14 Tích số tan của chất điện ly ít tan

KC= [Mn+][Am-]

là tích số tan của MmAn và thường kí hiệu là Ks

Ví dụ 1: Cation Al3+ có tính axit với hằng số điện ly nấc thứ nhất Ka = 5.10-3 Bỏ

[ 10 5 10

3 14

Ví dụ 2:Người ta dự định làm kết tủa một dung dịch có chứa Cd2+ và Zn2+ có nồng

bằng 0,1M) Xác định pH để làm kết tủa CdS mà không làm kết tủa ZnS

Cho biết Ks của CdS =10-28, Ks của ZnS =10-22, H2S có K1=10-7 và K2 =1,3.10-13

Giải

H2S 2 H+ + S2- K = K1.K 2= 1,3.10-20 (1)

s s

s

K

M K

M S H K H

K S

M

S H

S H

] [

1 , 0 10 3 , 1 ] ].[

[ ] [ )

[

) 1 ( 10 3 1 ] [

] [ ]

[

2 20

2 2

2

2 2

20 2

2 2

6 , 2 ]

s s

K pH

1 10

3 , 1 ]

27 2

s s

K pH

Ví dụ 3:(Đề thi Học sinh giỏi tỉnh Đồng Nai lớp 12 vòng 1 năm học 2012-2013)

dịch khi cân bằng được thiết lập ổn định ( Coi dung dịch khi trộn có thể tích khôngđổi), tích số ion của H2O = 1,0.10-14

14

10 10

0,001 0,002 0,001

1 , 0

001 , 0 ] [

; 19 , 0 1

, 0

001 , 0 02 ,

7.15 Quan hệ giữa tích số tan và độ hòa tan

Ví dụ 1: Tính tích số tan trong dung dịch bão hòa AgCl, biết rằng độ tan của AgCl

[Ag+] = [Cl] = s

Vậy tích số tan của AgCl là

KS = [Ag+][Cl-]= (1.001.10-5)2 = 1,002.10-10

bảo hòa BaSO4, biết rằng KS(BaSO4) = 10.-9,96

s = [Pb2+] + [PbOH+] = [Pb2+] (1+1,0.10-1,8)

8 , 1

2

10 1

7.16 Điều kiện kết tủa của chất điện ly ít tan

Điều kiện để kết tủa chất điện ly ít tam MmAn là

[Mn+]m [Am-]n> KS(MmAn)

[Mn+] và [Am-] nồng độ trước khi xảy ra kết tủa

Ví dụ 1: Trôn 1,0 ml dung dịch HI 0,30 M với 1,0 ml dung dịch Pb(NO3)2 0,010M.Hỏi có kết tủa không ? Tích số tan của PbI2 là 1,38 10-8 và KS của Pb2+ là 10-7,8

Giải

[Pb2+][I-]2 = (5,0.10-3)(1,5.10-1)2 =1,1.10-4> KS (PbI2)

Vậy có sự rạo thành kết tủa

môi trường axit HI, thật vậy





 3

x x

7.17.Điều kiện hòa tan kết tủa của chất điện ly ít tan

Quá trình hòa tan này ngược với quá trình tạo kết tủa Muốn quá trình này xảy ra,cần làm giảm tích số ion của chất điện ly ít tan xuống đại lượng nhỏ hơn tích số tancủa nó

Ví dụ, cần nồng độ HCl tối thiểu là bao nhiêu để hòa tan hoàn toàn 0,010 mol CdS.Cho biết KS(CdS) = 10-26,1 (K1.K2)a của H2S là 10-19,92 và Cd2+ + 2Cl- CdCl2  2

C 0 , 02 ) 0,72(

) 01 , 0 (

2 69

7.18.Sự thủy phân muối

Đa số các muối khi hòa tan trong nước xảy ra phản ứng trao đổi ion của muối vớinước làm pH của nước biền đổi Phản ứng như thế gọi là phản ứng thủy phân

Ví dụ: khi hòa tan CH3COONa trong nước, trước tiên xảy ra sự điện ly của muối

 Muối trung hòa chứa cation của bazơ mạnh và anion của axit yếu ví

chẳng hạn NH4Cl, FeCl3, Cu(NO3)2 Dung dịch các muối này cópH<7, vì các cation bị thủy phân, giài phóng ra ion H+, ví dụ

đề bị thủy phân Giá trị của pH của loại muối này phụ thuốc vào sựthủy phân của cation và anion

HPO42-, H2PO4- là lưỡng tính Giá trị pH của các dung dịch muối nàyphụ thuộc vào bản chất gốc axit

7.18.1 Dung dịch đệm

Dung dịch đệm là những dung dịch giữ được giá trị pH của mình thay đổi khôngđáng kể khi ta cho vào dung dịch đó một lượng nhỏ axit hoặc bazơ mạnh hoặc khi phaloãng ( không quá loãng) dung dịch Các dung dịch đệm thường là hỗn hợp axit yếu vàmuối của nó với bazơ mạnh hoặc bazơ yếu và muối của nó với axit mạnh

7.18.2 pH của dung dịch đệm của axit yếu và muối của nó với bazơ mạnh

Ví dụ: Dung dịch chứa đồng thời CH3COOH Ca mol/l và CH3COONa Cm mol/l

m

a a a

a

m

C

C K

pH C

C K x H x K x C

x x C

lglg

.]

[)

080 , 0

) = - (log1,75 10-5 + log00,,11 ) = 4,74

Ví dụ 3: Dung dịch X chứa đồng thời HF 0,10M và NaF 0,10M, biết Ka của HF =6,8.10-4

Ví dụ 4 ( Đề thi TSĐH KA năm, 2009): Cho dung dịch X chứa hỗn hợp gồm

Ví dụ 5 ( Đề thi TSĐH KA năm, 2011): Dung dịch X gồm CH3COOH 1M (Ka =

Ví dụ 6 ( Đề thi TSĐH KA năm, 2012): Dung dịch X gồm CH3COOH 0,03 M và

Ví dụ 7 (Đề thi HSG tỉnh Đồng Nai vòng 1, năm học 2008-2009): Cho 10 ml dung

M HCOONa

10 20

10 ]

[ , 0045 , 0 10

18 , 6 ]

[ 10

H x x

x x

Ban đầu 5.10-3 x 5.10-4

Cân bằng 5.10-3- x x 5.10-4 + x

93 , 2 ) 10 63 , 6 10 5 lg(

10 63 , 6 ]

[

10 10

4

75 , 3 3

H x

x

x x

Ví dụ 8 (Đề thi học sinh giỏi tỉnh Đồng Nai lớp 12 vòng 1 năm 2011-2012):

Trong 1 lít dung dịch X có hòa tan 0,004 (mg) NaOH Tính pH dung dịch X ở

Ka = 10-3,29

Giải :

04 ,

3 2

3

2 , 0

009 , 0 ] [

, 10 5 2 , 0

001 , 0 ]

56 , 5 10 78 , 2 lg

10 78 , 2 ]

[ 10

, 3 3

x x

Ví dụ 9 (Đề thi học sinh giỏi tỉnh Đồng Nai lớp 12 vòng 1 năm học 2009-2010)

dịch NaF 0,1M vào 1 lít dung dịch HF 0,1M thu được 2 lít dung dịch X Tính pHdung dịch X

8 , 6 10

8 , 6 05

7.18.3 pH của dung dịch đệm của bazơ yếu và muối của nó với axit mạnh

Ví dụ: Dung dịch chứa đồng thời NH3 Cb mol/l và NH4Cl Cm mol/l

m

b b b

b

m

C

C K

pOH C

C K x NH x K x

.]

[)

Ví dụ 1: Dung dịch chứa đồng thời NH3 0,01 mol/l và NH4Cl 0,01 mol/l biết Kb

của NH3 là 1,89.10-5

Giải

01 , 0

2 , 1 ] [ 10

8 ,

OH x

8 , 1

NH ] 0 , 1

NH4Cl→ NH4+ + Cl

0,1 0,1

NH4+ + H2O → NH3 + H3O+

Ban đầu 0,1 0 0

Cân bằng 0,1-x x x

13 , 5 10 41 , 7 lg 10

41 , 7 ] [ 10

1

,

0

6 6

3 25

, 9 2

8 , 1

M Cl

NH

30

1 ] [

; 12

1 ]

Cân bằng 121 -x x x +301

48 , 1 30

1 lg 30

1 ] [ 10

, 9

So sánh kết quả học tập của HS lớp 11 năm học 2012-2013 và năm học 2013-2014(Dựa vào điểm kiểm tra 15 phút) như sau:

V ĐỀ XUẤT, KHUYẾN NGHỊ KHẢ NĂNG ÁP DỤNG

Sáng kiến kinh nghiệm này đã được sử dụng ở trường THPT Long Thành và đãđem lại hiệu quả cao Do vậy chúng tôi mong rằng sáng kiến kinh nghiệm này nênđược phổ biến rộng rải trong toàn tỉnh để giáo viên có nguồn tư liệu để tham khảo, họcsinh có tư liệu để học tập nhằm góp phần nâng cao hiệu quả dạy học

VI TÀI LIỆU THAM KHẢO

2007-2013

SỞ GD&ĐT ĐỒNG NAI CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Đơn vị : Trường THPT Long

Thành

–––––––––––

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc ––––––––––––––––––––––––

Long Thành , ngày 17 tháng 5 năm 2014

PHIẾU NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

Năm học: 2013-2014

–––––––––––––––––

Tên sáng kiến kinh nghiệm: PHƯƠNG PHÁP GIẢI TOÁN pH CỦA DUNG DỊCH

Họ và tên tác giả: Nguyễn Trí Ngẫn Chức vụ: giáo viên

Đơn vị: Trường THPT Long Thành

Lĩnh vực: (Đánh dấu X vào các ô tương ứng, ghi rõ tên bộ môn hoặc lĩnh vực khác)

- Quản lý giáo dục - Phương pháp dạy học bộ môn: Hóa học 

- Phương pháp giáo dục  Lĩnh vực khác: 

Sáng kiến kinh nghiệm đã được triển khai áp dụng: Tại đơn vị  Trong Ngành 

1.Tính mới (Đánh dấu X vào 1 trong 3 ô dưới đây)

- Đề ra giải pháp thay thế hoàn toàn mới, bảo đảm tính khoa học, đúng đắn 

- Đề ra giải pháp thay thế một phần giải pháp đã có, bảo đảm tính khoa học, đúngđắn 

- Giải pháp mới gần đây đã áp dụng ở đơn vị khác nhưng chưa từng áp dụng ởđơn vị mình, nay tác giả tổ chức thực hiện và có hiệu quả cho đơn vị 

2.Hiệu quả (Đánh dấu X vào 1 trong 5 ô dưới đây)

- Giải pháp thay thế hoàn toàn mới, đã được thực hiện trong toàn ngành có hiệuquả cao 

- Giải pháp thay thế một phần giải pháp đã có, đã được thực hiện trong toànngành có hiệu quả cao 

- Giải pháp thay thế hoàn toàn mới, đã được thực hiện tại đơn vị có hiệu quả cao

- Giải pháp thay thế một phần giải pháp đã có, đã được thực hiện tại đơn vị cóhiệu quả 

- Giải pháp mới gần đây đã áp dụng ở đơn vị khác nhưng chưa từng áp dụng ởđơn vị mình, nay tác giả tổ chức thực hiện và có hiệu quả cho đơn vị 

3.Khả năng áp dụng (Đánh dấu X vào 1 trong 3 ô mỗi dòng dưới đây)

- Cung cấp được các luận cứ khoa học cho việc hoạch định đường lối, chínhsách:

Trong Tổ/Phòng/Ban  Trong cơ quan, đơn vị, cơ sở GD&ĐT  Trongngành 

- Đưa ra các giải pháp khuyến nghị có khả năng ứng dụng thực tiễn, dễ thực hiện và dễ

đi vào cuộc sống: Trong Tổ/Phòng/Ban  Trong cơ quan, đơn vị, cơ sở GD&ĐT

 Trong ngành 

- Đã được áp dụng trong thực tế đạt hiệu quả hoặc có khả năng áp dụng đạt hiệu quả trongphạm vi rộng: Trong Tổ/Phòng/Ban  Trong cơ quan, đơn vị, cơ sở GD&ĐT 

Trong ngành  Tôi xin cam kết và chịu trách nhiệm không sao chép tài liệu của người khác hoặcsao chép lại nội dung sáng kiến kinh nghiệm cũ của mình

NGƯỜI THỰC HIỆN SKKN

Nguyễn Trí Ngẫn

XÁC NHẬN CỦA TỔ CHUYÊN MÔN

Nguyễn Thị Tuyết Lan

THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ

Nguyễn Trần Quốc Việt