Hóa học là một môn khoa học tự nhiên, nghiên cứu về thành phần, cấu trúc, tính chất và sự biến đổi của vật chất. Hóa học có vai trò rất quan trong trong mọi lĩnh vực của đời sống, sản xuất và có mối liên hệ với khoa học khác. Xuất phát từ lí do đó và bằng đúc kết của bản thân trong quá trịnh dạy và tự học. Tôi xin trình bày đề tài “ Một số vấn đề về giải bài tập phản ứng thủy phân este trong môi trường kiềm” để các em học sinh có thêm tài liệu để đọc và các đồng nghiệp tham khảo.
Trang 1I mở đầu.
Trong quá trình dạy học chơng 1- Sự điện li Tôi thấy học sinh thờng rất lúng túng và gặp khó khăn trong việc giải các bài tập cân bằng trong dung dịch các chất điện li đặc biệt
là bài tập về tính pH của các dung dịch Nguyên nhân chính
là do các em cha nắm vững hoặc cha nắm đợc phơng pháp làm các dạng bài tập đó
Xuất phát từ lí do đó, Tôi xin đợc trình bày một số kinh nghiệm giải bài toán tính pH của một số dung dịch Để giúp
đỡ một phần khó khăn của các em học sinh và có thêm tài liệu cho các bạn đồng nghiệp trong quá trình giảng dạy
II khái niệm cơ bản về ph của dung dịch
* Nếu biểu diễn nồng độ H+ của một dung dịch là 10-a thì giá trị của a đợc gọi là pH của dung dịch đó
* Về mặt toán học thì pH = - lg[H+]
* Khi biết giá trị pH của một dung dịch ta có thể biết đợc môi trờng của dung dịch đó là môi trờng gì
Môi trờng axit pH < 7 � [H+] > 10-7
Môi trờng trung tính pH = 7 � [H+] = 10-7
Môi trờng bazơ pH > 7 � [H+] < 10-7
III Phơng pháp tính ph của một số dung dịch.
1 Tớnh pH của dung dịch axit.
a Tớnh pH của dung dịch axit mạnh:
Cỏc axit mạnh điện li hoàn toàn trong dung dich nờn
HnX �n H+ + X-n
C nC
[H+] = nC � pH = -lgnC
b Tớnh pH của dung dịch axit yếu
Xột trường hợp axit HA, nồng độ C
Nếu axit HA khụng quỏ yếu và nồng độ axit trong dung dịch khụng quỏ bộ thỡ
ta cú thể bỏ qua sự điện li của H2O
HA + H2O � H3O+ + A-
[ ]0 C 0 0
[ ] C - [H3O+] [H3O+] [H3O+]
Trang 2Ta cú: Ka =
-3
[H ][A ] [HA]
O
=
2 3 3
[H ] [H ]
O
Nếu C >> [H3O+] � [H3O+] 2 = (ka.C)1/2
Do đú: pH = - 1
2lgka - 1
2lgC = -1
2pka - 1
2lgC
bằng 4,75
Giải: CH3COOH � CH3COO- + H+
[ ]0 0,1 0 0
[ ] 0,1 - [H3O+] [H3O+] [H3O+]
Ta cú: Ka =
2 3 3
[H ] 0,1 [H ]
O O
= 1,75.10—5
Nếu 0,1 >> [H3O+] � [H3O+] = 1,322.10-3
� pH = - lg[H+] = 2,875
= 10-9,23
Giải: Trong dung dịch NH4Cl phân li hoàn toàn
NH4Cl � NH4 + Cl
NH4
+ H2O � NH3 + H3O+
[ ]0 0,1 0 0
[ ] 0,1 - [H3O+] [H3O+] [H3O+]
Ka =
2 3 3
[H ]
0,1 [H ]
O O
= 10-9,23
Nếu 0,1 >> [H3O+] � [H3O+] =7,67.10-6
� pH = - lg[H+] = 5,11
nấc pKa1 = 6,96 và pKa2 = 15
Giải: H2S � HS- + H+ , pKa1 = 6,96
HS- � S2- + H+, pKa2 = 15
Ta thấy: 2
1
a a
K
K < 10-4 Nên H2S chủ yếu phân li theo nấc thứ nhất
Tơng tự ta tính đợc pH = 4,0
2 Tớnh pH của dung dịch bazơ.
a Tớnh pH của dung dịch bazơ mạnh M(OH) n
M(OH)n � Mn+ + nOH-
C nC
Trang 3[OH-] = nC � pH = 14 + lg[OH-] = 14 + lgnC.
b Tớnh pH của dung dịch bazơ yếu B.
B + H2O � OH- + BH+
[ ]0 C 0 0
[ ] C - [OH-] [OH-] [OH-]
Ta cú: Kb =
+
[ ][BH ] [B]
OH
=
2
OH
C OH
Nếu C >> [OH-] � [OH-] 2 = (kb.C)1/2
Do đú: pH = 14 - 1
2lgkb - 1
2lgC
Ví dụ 1: Tính pH của dung dịch NH3 0,01 M Cho pKNH4
= 9,23
NH3 + H2O � NH4 + OH-
[ ]0 0,01 0 0
[ ] 0,01 - [OH-] [OH-] [OH-]
Ta cú: Kb = [ ]2
0,01 [ ]
OH OH
= 10-4,77
Nếu 0,01 >> [OH-] � [OH-] = 4,12.10-4 � pH = 10,6
COOH = 4,75
Giải: Trong dung dịch CH3COONa thì
CH3COONa � CH3COO- + Na+
CH3COO- + H2O � CH3COOH + OH-
[ ]0 0,1 0 0
[ ] 0,1 - [OH-] [OH-] [OH-]
Ta cú: Kb =
2
[ ] 0,1 [ ]
OH OH
= 10-9,25
Nếu 0,1 >> [OH-] � [OH-] = 7,5.10-6 � pH = 8,9
3 Tớnh pH của dung dịch hỗn hợp ( dung dịch đệm).
Dung dịch đệm là dung dịch axit và bazơ liên hợp của
nó hoặc bazơ và axit liên hợp của nó.
a Dung dịch chứa đồng thời một axit yếu HA ( C a ) và bazơ liên hợp A - (C b )
HA + H2O � H3O+ + A-
[ ]0 Ca 0 Cb
Trang 4[ ] Ca - [H3O+] [H3O+] Cb+ [H3O+]
Ta có : Ka =
-3
[H ][A ] [HA]
O
= 3 b 3
3
[H ](C [ ])
[H ]
a
NÕu coi: Ca >> [H3O+] và Cb>> [H3O+] thì Ka = [H 3 ]C b
a
O C
Vậy [H3O+] = a. a
m
K C
C �pH = - lg[H3O+]
Ví dụ 1: Tính pH của dung dịch CH3COOH 0,1M và CH3COONa 0,1M Cho pKCH3COOH = 4,75
Giải: CH3COONa � CH3COO- + Na+
0,1 0,1
CH3COOH � CH3COO- + H+
[ ]0 0,1 0,1 0
[ ] 0,1 - [H3O+] [H3O+] + 0,1 [H3O+
Ta có: Ka = 3 3
3
[H ](0,1 [ ]) 0,1 [H ]
O
= 1,75.10—5
Nếu 0,1 >> [H3O+] � [H3O+] = 1,75.10-5
� pH = - lg[H+] = 4,75
các trường hợp sau:
a Thêm 0,01 mol HCl vào 1 lít dung dịch trên
b Thêm 0,01 mol NaOH vào 1 lít dung dịch đó
Cho pKCH3COOH = 4,75
Giải: a Thêm 0,01 mol HCl vào 1 lít dung dịch trên thì có phản ứng.
CH3COONa + HCl � CH3COOH + NaCl
Ban đầu: 0,1 0,01 0,1
Phản ứng: 0,01 0,01 0,01
Sau: 0,09 0 0,11
Bài toán trở thành: Tính pH của dung dịch CH3COONa 0,09M và CH3COOH 0,11M
Tương tự trên ta tính được pH = 4,67
b Thêm 0,01 mol NaOH vào 1 lít dung dịch đó thì có phản ứng
CH3COOH + NaOH � CH3COONa + H2O
Ban đầu: 0,1 0,01 0,1
Phản ứng: 0,01 0,01 0,01
Sau: 0,09 0 0,11
Trang 5Bài toỏn trở thành: Tớnh pH của dung dịch CH3COOH 0,09M và CH3COONa 0,11M
Tương tự trờn ta tớnh được pH = 4,83
Nhận xột: Nếu thờm 1 lượng nhỏ axit hoặc bazơ vào một dung dịch đệm ta thấy
pH của dung dịch thay đổi rất nhỏ
a Dung dịch chứa đồng thời một bazơ yếu B ( C b ) và axit liên hợp BH + (C a )
B + H2O � OH- + BH+
[ ]0 Cb 0 Ca
[ ] Cb - [OH-] [OH-] Ca+ [OH-]
Ta có: Kb = [BH ][OH ]
-[B]
= a
-[OH ](C [ ])
[OH ]
b
OH C
Nếu coi: Ca >> [OH-] và Cb>> [OH-] thỡ Kb = [OH ]C a
b
C
Vậy [OH-] = b. b
a
K C
C �pH = 14 + lg[OH-]
Cho pKNH4
= 9,23
Giải:
NH4Cl � NH4 + Cl
0,1 0,1
NH3 + H2O � NH4 + OH-
[ ]0 0,1 0,1 0
[ ] 0,1 - [OH-] 0.1 + [OH-] [OH-]
Ta cú: Kb =
-[ ]( 0,1 + [OH ]) 0,1 [ ]
OH
OH
= 10-4,77
Nếu 0,1 >> [OH-] � [OH-] = 10-4,77 � pH = 9,23
4 Tớnh pH của dung dịch muối tạo bởi bazơ yếu và axir yếu.
Nếu một dung dịch chứa đồng thời axit yếu BH+ và bazơ yếu A-
Đối với cặp BH+/B
BH+ + H2O � B + H3O+ , Ka1 = 3
+
[H ][B]
[BH ]
O
Đối với cặp HA/A-+.
Trang 6HA + H2O � H3O+ + A-, Ka2 =
-3
[H ][A ] [HA]
O
Phản ứng xảy ra trong dung dịch là:
BH+ + A- = HA + B
Ta thấy: [BH+] = [A-] và [HA] = [B]
Ta có: Ka1.Ka2 = 3
+
[H ][B]
[BH ]
O
-3
[H ][A ] [HA]
O
= [H3O+]2 Vậy pH = -lg(Ka1.Ka2)
NH4 = 10-9,23 và HNO2 = 4,0.10-4
Giải: Ta có:
NH4 + H2O � NH3 + H3O+
+ 4
[H ][NH ] [NH ]
O
HNO2 + H2O � NO2 + H3O+, Ka2 =
2
[H ][NO ] [HNO ]
O
Phản ứng: HNO2 + NH3 = NH4 + NO2
0,1 0,1 0,1 0,1
Ta có: Ka1.Ka2 = 3 3
+ 4
[H ][NH ] [NH ]
O
2
[H ][NO ] [HNO ]
O
= [H3O+]2 Vậy pH = - lg[H3O+] = -lg 109,23 4,0.104 = 6,3
axit của NH4 = 10-9,23 và CH3COOH = 1,75.10-5
Giải:
Ta có: NH4
+ H2O � NH3 + H3O+
+ 4
[H ][NH ] [NH ]
O
CH3COOH + H2O � CH3COO- + H+ , Ka2 =
3
[H ][CH COO ] [CH COOH]
O
Phản ứng: CH3COOH + NH3 � CH3COO- + NH4
0,01 0,01 0,01 0,01
Ka1.Ka2 = 3 3
+ 4
[H ][NH ] [NH ]
O
3
[H ][CH COO ] [CH COOH]
O
= [H3O+]2 Vậy pH = - lg[H3O+] = -lg 10 9,23 1,75.10 5 = 6,99
Trang 7III TÀI LIỆU THAM KHẢO.
1 Lª Xu©n Träng (chñ biªn) Bµi tËp ho¸ häc 11 n©ng
cao-NXBGD n¨m 2007
2 Lª Xu©n Träng (chñ biªn) SGK ho¸ häc 11 n©ng cao-NXBGD n¨m 2007
3 Vũ Đăng Độ Cơ sở lí thuyết các quá trình hoá học – NXBGD năm 1994
4 Phạm Tuấn Hùng (chủ biên) Câu hỏi và đề kiểm tra hoá học 11 – NXBGD năm 2007
5 Ngô Ngọc An 350 bài tập hoá học chọn lọc và nâng cao lớp 11 – NXBGD năm 2007
6 Ngô Ngọc An Bài tập hoá học chọn lọc THPT nồng độ dung dịch và sự điện
li – NXBGD năm 2005
7 Ngô Ngọc An Hoá học 11 năng cao- NXB thành phố Hồ Chí Minh năm 2000
Duyệt của BGH Duyệt của tổ trưởng
chuyên môn
Người viết sáng kiến kinh nghiệm