TIỂU LUẬN-MỘT SỐ VẤN ĐỀ KHI TÍNH TOÁN TRONG DUNG DỊCH ĐƠN AXIT – ĐƠN BAZƠ

Niên khoá: 2014 - 2016TIỂU LUẬN HỌC PHẦN: HÓA HỌC PHÂN TÍCH NÂNG CAO MỘT SỐ VẤN ĐỀ KHI TÍNH TOÁN TRONG DUNG DỊCH ĐƠN AXIT – ĐƠN BAZƠ Giảng viên hướng dẫn Đề tài... Tính axit hay bazơ của

Niên khoá: 2014 - 2016

TIỂU LUẬN HỌC PHẦN: HÓA HỌC PHÂN TÍCH NÂNG CAO

MỘT SỐ VẤN ĐỀ KHI TÍNH TOÁN TRONG DUNG DỊCH ĐƠN AXIT – ĐƠN BAZƠ

Giảng viên hướng dẫn

Đề tài

MỞ ĐẦU

NỘI DUNG

I DUNG DỊCH RIÊNG ĐƠN AXIT – ĐƠN BAZƠ

KẾT LUẬN

III DUNG DỊCH BAZƠ MẠNH – BAZƠ YẾU ĐƠN CHỨC

IV DUNG DỊCH AXIT YẾU – BAZƠ YẾU LIÊN HỢP

II DUNG DỊCH AXIT MẠNH – AXIT YẾU ĐƠN CHỨC

V BÀI TÂÂP TỰ GIẢI

MỞ ĐẦU

Phản ứng axit – bazơ là phản ứng quan trọng thường xuyên xảy ra trong dung dịch Tính axit hay bazơ của dung dịch có ảnh hưởng rất lớn đến các quá trình xảy ra trong dung dịch như khả năng tạo phức của ion kim loại, phản ứng OXH - Khử, khả năng bị thuỷ phân của các ion kim loại …

Viê êc giải toán định lượng axit – bazơ là cần thiết trong hóa học nói chung và hóa phân tích nói riêng Nhưng để giải các bài toán này cần biết cách mô tả và tính cân bằng trong các hệ khác nhau như: axit mạnh, bazơ mạnh; đơn axit, đơn bazơ yếu; đa axit, đa bazơ; các chất lưỡng tính, các phức hiđroxo của ion kim loại

Trong bài tiểu luâ ên này chúng em xin được trình bày vấn đề: “Một số vấn đề khi tính toán trong dung dịch đơn axit

– đơn bazơ”

Nội dung vấn đề chia làm bốn phần chính:

+ Thứ nhất: Một số vấn đề khi tính toán trong dung dịch đơn axit – đơn bazơ

+ Thứ hai: Một số vấn đề khi tính toán trong dung dịch axit mạnh – axit yếu đơn chức

+ Thứ ba: Một số vấn đề khi tính toán trong dung dịch bazơ mạnh – bazơ yếu đơn chức

+ Thứ tư: Một số vấn đề khi tính toán trong dung dịch axit yếu – bazơ yếu liên hợp

I DUNG DỊCH RIÊNG ĐƠN AXIT – ĐƠN BAZƠ

I.1.1 Lý thuyết [3]

- Thành phần dung dịch: (HA, Ca ; H2O, W)

- Các quá trình xảy ra trong hệ:



2

a

h  W C h 0  Hay

Bài tâ Âp

Bài 1: [3] Tính [H+], [OH-], pH của dung dịch HNO3 0,10M

C  0,10 10 → bỏ qua sự điê ên li của H2O

3 HNO

Bài tâ Âp

Bài 2: [2] Trô ên 15,00 ml dung dịch HCl 0,001M với 25,00ml dung

dịch NaOH 0,0001M Tính [H+], [OH-], và pH của dung dịch

Bài 3: [2] Tính pH và nồng đô ê các cấu tử của dung dịch HCl 5.10-7 M

Bài tâ Âp

7 a

Bài 4: [2] Thêm 1ml dung dịch HCl C(M) vào 999ml dung dich NaNO3

thì thu được dung dịch có pH = 6,7 Tính C

+ Do h = [H+]=10-6,7 M 10-7 nên không thể bỏ qua sự điê ên li của H2O + Sau khi trô ên: 3

Bài tâ Âp

NaOH → H+ + NO3-

(1)

H2O  H+ + OH- W (2)

7 NaOH

C  0,02 10 → bỏ qua sự điê ên li của H2O

Bài 2: [2] Tính số gam KOH cần hòa tan trong 5,00 lít nước sao cho pH

của dung dịch thu được bằng 11,50 (coi thể tích thay đổi không đáng kể)

Giải:

KOH → Na+ + OH- (1)Nên bỏ qua sự điê ên li của H2O

- -2,50 KOH

-2,50 KOH

C  10

2

b

h  C h W 0 (1.4)  

Bài 3: [2] Thêm mô êt giọt NaOH (V = 0,03 ml) 0,001M vào 100ml

dung dịch NaCl 0,1M Tính pH, [OH-] của dung dịch thu được

7 NaOH

Cb = CNaOH = 3.10-7 10-7 → không bỏ qua sự điê ên li của H2O

Bài 4: [2] Tính số gam NaOH phải cho vào hỗn hợp thu được khi thêm

8,00 ml dung dịch HNO3 0,01M vào nước rồi pha loãng thành 500 ml để pH của dung dịch thu được bằng 7,50 (Coi thể tích thay đổi không đáng kể)

Bài tâ Âp

Giải

Gọi m là số gam NaOH cần tìm

0 NaOH

40.0,5 20 3

NaOH → Na+ + OH- (1)

H2O  H+ + OH- W (2)Các quá trình

1.3.1 Lý thuyết [3]

- Thành phần dung dịch: (HA, Ca , Ka ; H2O, W)

- Các quá trình xảy ra trong hệ:

HA  H+ + A- Ka (1)

H2O  H+ + OH- W (2)

- Áp dụng định luật bảo toàn proton ta có:

I.3 Dung dịch axit yếu

Bài 1: [2] Tính cân bằng, pH của các dung dịch axit axetic (kí hiê êu



Bài tâ Âp

Bài 2: [2] Tính số gam NH4Cl cần lấy để khi hòa tan vào 250ml nước thì dung dịch thu được có pH=5,00 Biết Ka = 10-9,244 (Xem thể tích không đổi trong quá trình hòa tan)

a

8 25

, 0 5 , 53

Bài 3: [2] Tính đô ê điê ên li của CH3COOH trong dung dịch CH3COOH 0,100 M khi có mă êt NaOH 0,005 M Biết Ka = 10-4,76

Giải theo phương pháp gần đúng liên tục Cách 2

Bài 4: [2] Tính nồng đô ê các cấu tử, pH của các dung dịch HCN 10-3 M Biết Ka = 10-9,35

Bài tâ Âp

Giải

HCN  H+ + CN- Ka(1)

H2O  H+ + OH- W (2)Các quá trình xảy ra:

Không thể bỏ qua cân bằng của H2O→ Áp dụng công

Cách 2: Giải theo phương pháp gần đúng liên tục

a

a a

Thay vào (a) ta được: h1  10 +1014 9,35.10 = 6,758.10 M-3 7

Thay h1vào (b) ta được

Ta có:

2 1

-7 1

Bài 5: [2] Tính cân bằng và pH trong dung dịch thu được khi trộn 20,00

ml dung dịch NH3 1,5.10-3 M, với 40,00ml dung dịch HCl 7,5.10-4M Cho biết Ka = 10-9,244

560

40.10.5,

7C

M10

560

20.10.5,

1C

4

4 0

HCl

4

3 0

Cách 2: Giải theo phương pháp gần đúng liên tục

Thay vào (a) ta được: h1  10 +1014 9,244.5.10 = 5,43.10 M-4 7

Thay h1vào (b) ta được

Ta có 2 1 -7 -7

-7 1

Bài 1: [2] Tính cân bằng và pH của dung dịch hidroxiylamin NH2OH 1,0.10-3 M Cho biết Ka = 10-5.98

Gọi số gam KCN cần lấy là a →

Giải:

M13

a

21

,0.65a

CKCN 

Giải theo phương pháp gần đúng liên tục Cách 2

-1 a

a b

a

W h

1+ K [B]

(1.10) K

Bài 3: [2] Tính cân bằng và pH của dung dịch hidroxiylamin NH2OH 1,0.10-5 M Cho biết Ka = 10-5.98

Giải:

Cân bằng: NH2OH + H2O  NH3OH+ + OH- Kb= 10-14/Ka=10-8,02 (1)

H2O  H+ + OH- W = 10-14 (2)

Bài tâ Âp

Ta có KbCb = 10-13,02 ≈ W → không thể bỏ qua sự phân ly của nước

Cách 2: Giải theo phương pháp gần đúng liên tục

a 1

K 10 10 [NH OH] C 9,7.10 M

Ta có 2 1 -8 -8

-8 1

Bài 4: [2] Thêm 15,00 ml dung dịch H2SO4 0,100M vào 10,00 ml dung dịch NaOH 0,300M Tính cân bằng và pH của dung dịch thu được? pKa2 =1,99

025

15.3,

0C

M06,

025

15.1,

0C

0 NaOH

0 SO

Cb  CSO   0,06M

Cách 2: Giải theo phương pháp gần đúng liên tục

Ta có 2 1 -8 -8

-8 1

Thay vào (a) ta được [SO ]2-4

- Thành phần dung dịch: (HB, C ; HA, Ca , Ka , H2O, W)

- Các quá trình xảy ra trong hệ:

T/H 1: BỎ QUA TÍCH SỐ ION CỦA NƯỚC

h pH, [HA], [B ]

W [OH ]

Bài 1: [2] Tính cân bằng và pH của dung dịch gồm HCl 0,1M và

CH3COOH 0,001M Cho biết Ka = 10-4,76

Giải:

Cân bằng: HCl → H+ + Cl

CH3COOH  CH3COO- + H+ Ka=10-4,76 (1)

H2O  H+ + OH- W = 10-14 (2)

Bài tâ Âp

Ta có C >> Ca , KaCa >> W → bỏ qua cân bằng (1), (2)

Vâ Ây: [H+]= 0,1 M ; pH =1 ; [OH-]= 10-13 M

a

K C[CH COO ] 1,74.10 M

K h



h pH, [HA], [B ]

W [OH ]

Bài 2: [3] Tính pH và nồng đô ê cân bằng của các cấu tử trong dung dịch

HNO3 0,02M và HNO2 0,01 M Biết Ka = 10-3,29

Giải: HNO3 → H+ + NO3-

HNO2  H+ + NO2- Ka = 10-3,29 (1)

H2O  H+ + OH- W (2)

Ta có: C ≈ Ca, KaCa >> W → có thể bỏ qua cân bằng (2)

Bài tâ Âp

K h



Bài 3: [3] Trô ên 20,00 ml HCl 0,02 M với 30,00 ml dung dịch

CH3COOH (HAx) 0,15M Tính pH và nồng đô ê các cấu tử trong hỗn hợp thu được Biết Ka=10-4,76

a

K C[CH COO ] 1,91.10 M

K h



T/H 2: KHÔNG BỎ QUA TÍCH SỐ ION CỦA NƯỚC

Bài 4: [2] Tính cân bằng và pH của hỗn hợp gồm HCl 2,00.10-7 M và

Bài tâ Âp

Ta có C ≈ Ca, KaCa ≈ W → không thể bỏ qua sự phân ly của nước

Bài 5: [2] Dung dịch HBr C mol/l và HCOOH 5.10-7 M có pH=5,82 Tính nồng độ C của HBr Biết Ka = 10-3,75

Bài 6: [2] Tính pH của hỗn hợp thu được khi trộn 10ml HClO4

0,01M với 990ml HF 1,011.10-3M (có kể đến quá trình tạo phức proton với HF)

Giải:

Cân bằng: HClO4 → H+ + ClO4

-HF  H+ + F- Ka = 10-3,17

H2O  H+ + OH- W2HF  H+ + HF2- Ka’ = 10-2,58

Áp dụng phương trình bảo toàn proton với mức không HF, HCLO4,

H2O: [H+] = [ClO4-] + [F-] + [OH-] + [HF2-]

Xem: [HF] = CHF , ta tính được: [H+] = 8,75.10-4 M → pH= 3,06

4

4 HClO

3

3 HF

III DUNG DỊCH BAZƠ MẠNH – BAZƠ YẾU ĐƠN CHỨC

Trong hệ xảy ra các quá trình sau:

T/H 1: BỎ QUA TÍCH SỐ ION CỦA NƯỚC

K [HA ]= C

K +h

pH, [A], [X ]

W [H ]

Bài 1: [2] Tính pH và cân bằng của hỗn hợp gồm KOH 0,01M và

Bài tâ Âp

Ta có C >> Cb , KbCb >> W → bỏ qua cân bằng (1), (2)

Lúc này ta có: [OH-] = C = 0,01 M

Vâ Ây: [OH-] = 0,01 M; [H+] = 10-12 M; pH = 12; [Na+] = 0,01M

K + h



 ; [CH3COO-] = 5,10-5 M

K [HA ]= C

K +h

pH, [A], [X ]

W [H ]

Bài 2: [2] Tính pH và cân bằng của hỗn hợp gồm KOH 1.10-3M và NaCN 2.10-3 M Biết Ka = 10-9,35

Bài tâ Âp

Ta có C ≈ Cb , KbCb >> W → bỏ qua cân bằng (2)

→ [H+] = 9,62.10-12 M; pH = 11,02; [Na+] = 0,001M

10 b

a

h[HCN] = C 8,59.10 M

T/H2: KHÔNG BỎ QUA TÍCH SỐ ION CỦA NƯỚC

K [HA ]= C

K +h

pH, [A], [X ]

W [H ]

Bài 3: [2] Tính pH của hỗn hợp gồm NaOH 2,00.10-7 M và CH3COONa 5,00.10-7 M Cho biết Ka = 10-4,76

Bài tâ Âp

Ta có C ≈ Cb, KbCb ≈ W→ không thể bỏ qua sự phân ly của nước

Bài 4: [2] Tính khối lượng NaOH phải cho vào 50 ml dung dịch

HCOONa 10-5 M để pH của dung dịch thu được là 7,9 (bỏ qua sự thay đổi thể tích trong quá trình hòa tan) Biết Ka = 10-3,75

Ta có pH = 7,9, KbCb ≈ W → không thể bỏ qua sự phân ly của nước

Bài 5: [2] Thêm 2 ml dung dịch NaOH 3.10-4M vào 998ml dung dịch

CH3COONa 5.10-4 M Tính pH của hỗn hợp thu được Biết pKa = 4,76

IV DUNG DỊCH AXIT YẾU – BAZƠ YẾU LIÊN HỢP

- Thành phần dung dịch: (HA, Ca, Ka; NaA, Cb, Kb; H2O, W)

- Các quá trình xảy ra trong hệ: NaA → Na+ + A

T/H1: BỎ QUA TÍCH SỐ ION CỦA NƯỚC TH1.1 Nếu K a C a >> K b C b >> W ([H+] >> [OH-]):

Bài 2 [2]: Tính số gam CH3COONa.3H2O phải cho vào 500 ml dung dịch CH3COOH 0,115M để thu được dung dịch có pH = 4

  1,36(g)

m

)mol(

01,0n

M02,0C

O 2 H 3 COONa 3

CH M

O 2 H 3 COONa 3

CH M O

2 H 3 COONa

Ta có KaCa >> KbCb >> W → dung dịch có môi trường axit, cân bằng (1)

là cân bằng chủ yếu trong dung dịch

b) Khi thêm bazơ mạnh nồng độ C thì: C’b = Cb + C; C’a = Ca - C

pH tăng một đơn vị tương ứng với [H+] giảm 10 lần:

2 b

1010

Ta có KbCb >> KaCa >> W → dung dịch có môi trường axit, cân bằng (1)

là cân bằng chủ yếu trong dung dịch

Bài 5: [2] Trộn 25 ml NH3 8.10-3M với 15 ml dung dịchHCl 1,046.10

10 3,92.10

  a a

b

K C h

C



TH1.3 Nếu C a và C b >> h, [OH - ]: (4.5)

Bài 6: [2]

a) Trộn 50 ml dung dịchHCl0,3Mvới 100 ml dung

dịchNH30,3Mthuđược dung dịch A Tính pH của dung dịch A

b) Thêm 0,15 mmolHClvào dung dịch A thì pH của dung

GiảsửCavàCb>> h, [OH-], ápdụngcôngthức:

(h bé, thỏamãnđk) → pH = 9,24

b)Thêm 0,15 mmolHClvào dung dịch A: CHCl = 0,15/150 = 10-3

Ca’ = Ca+10-3 = 0,1 + 10-3 = 0,101M; Cb’ = Cb–10-3 = 0,1 – 10-3 = 0,099MGiảsửCavàCb>> h, [OH-], ápdụngcôngthức:

(h bé, thỏamãnđk) → pH = 9,23

c)Thêm 0,15 mmolNaOHvào dung dịch A: CNaOH= 0,15/150 = 10-3

Ca’ = Ca-10-3= 0,1 - 10-3= 0,099M; Cb’ = Cb+10-3= 0,1 + 10-3= 0,101MGiảsửCavàCb>> h, [OH-], ápdụngcôngthức:

(h bé, thỏamãnđk) → pH = 9,25

Nhậnxét: Việcthêmmộtlượngítaxitmạnh hay bazomạnhvàohỗnhợpNH3, chỉlàmthayđổi pH tronggiớihạn0,01 đơnvịpH.Nhưvậy, hỗnhợplà dung dịchđệmcókhảnăngduytrì pH ban đầuhầunhưkhôngđổi

9,24

9,24

a a b

Bài 7: [2] Hãy điều chế dung dịch đệm có pH = 5 đi từ dung dịch

CH3COOH 0,2M và muối CH3COONa rắn

Giải:

pH = 5 → [OH-] = 10-9 << Ca = 0,2 và Ka = 10-4,76 >> W Do đó, áp dụng công thức:

T/H 2: KHÔNG BỎ QUA TÍCH SỐ ION CỦA NƯỚC

Cách 1: Giải phương trình bậc 3 theo h để tìm h:

5 b

Bài 9: [2] Dung dịch NH3 C mol/l và NH4Cl 10-7 M có pH = 7,21 Tính nồng đô ê C của NH3 Biết Ka = 10-9,24

Thay h = 10-7,21, Cb = C, Ca = 10-7 vào (4)

→ C = 1,02.10-7 M

V BÀI TÂÂP TỰ GIẢI

Bài 5: [4] Cho 1 lít dung dịch axit axetic 0,1M, pKa = 4,75

Tính độ điện ly của axit axetic trong dung dịch này

Cần phải thêm bao nhiêu mol axit axetic vào dung dịch để độ điện ly giảm đi một nửa (thể tích dung dịch không thay đổi) Tính pH khi đó.Câu hỏi như trên nếu axit được thêm là HCl

Tính độ điện ly α của axit tại nồng độ đó

Khi thêm nước vào dung dịch A để thể tích dung dịch tăng lên gấp đôi,

pH của dung dịch là 3,05 Tính độ điện ly α’ của axit trong dung dịch sau khi pha loãng

Khi đổ 50 ml dung dịch HCl 0,001M vào 50 ml dung dịch A, pH của dung dịch hỗn hợp là 3,0 Tính độ điện ly α’’ của axit trong dung dịch hỗn hợp đó

So sánh các độ điện ly α, α’, α’’, phát biểu về sự chuyển dịch cân bằng điện ly của CH3COOH trong dung dịch

V BÀI TÂÂP TỰ GIẢI

Bài 7: [2] Tính số gam benzoat natri cần lấy để khi hòa tan vào 1 lit

nước thì pH của dung dịch thu được bằng 7,50

Bài 8: [4] Tính nồng độ % của dung dịch NaOH (d = 1,12 g/ml) để khi

trộn 20,00 ml dung dịch này với 180,00 ml dung dịch HNO3 có pH 2,0

sẽ thu được hỗn hợp có pH = 13,5

bé hơn giá trị tính được có kể đến hiệu ứng lực ion? Ka = 10-3,75

Ba(OH)2.8H2O vào 80ml nước Pha loãng dung dịch thu được bằng nước đến 100ml tại 25oC

a Tính pH của dung dịch (pKa(NH4+) = 9,24)

b Hãy tính nồng độ của tất cả các ion trong dung dịch

Bài 11 [2]: Trộn 40 ml dung dịch HCl 2,5.10-2 M với V ml dung dịch

CH3COOH 1,667.10-4 M thu được dung dịch có pH=2 Tính thể tích dung dịch CH3COOH cần lấy

Biết pKa của HCOOH và HCN lần lượt là 3,75 và 9,35

hơn hay bé hơn giá trị tính được có kể đến hiệu ứng lực ion?

Bài 14: [3] Thêm 0,03 ml dung dịch KOH 0,084M vào 100 ml dung

dịch HCOOH 2,45.10-5M Tính pH của dung dịch thu được (coi thể tích thay đổi không đánh kể) Biết pKa = 3,75

V BÀI TÂÂP TỰ GIẢI

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Nguyễn Tinh Dung (1981), Hóa học phân tích, phần I Lý thuyết cơ sở (Cân bằng ion), NXBGD, Hà Nội.

[2] Nguyễn Tinh Dung, Đào Thị Phương Diệp (2011), Hóa học phân tích, Câu hỏi và bài tập (Cân bằng ion trong dung dịch),

NXB ĐHSP

[3] Ngô Văn Tứ (2011), Hóa học phân tích, NXB ĐH Huế.

[4] Hồ Đình Sơn (2012), Xây dựng các dạng bài tâ âp phần cân bằng axit – bazơ dùng bồi dưỡng học sinh giỏi hóa học ở các trường trung học phổ thông, Luận văn Thạc sỹ Khoa học giáo dục,

Trường đại học Vinh

[5]

https://vi.scribd.com/fullscreen/148161143access_key=key-1j7by411t1gin5obla4m

[6] http://dhsptn.edu.vn/uploads/news/2011_01/hoaphantich1.PDF

Cám ơn quý thầy cô và các bạn đã lắng nghe.