ÔN HSG HÓA 11 CHUYÊN ĐỀ DUNG DỊCH

So sánh định tính - Nguyên tắc chung: Nguyên tử H càng linh động thì tính axit càng mạnh.. - Đối với các axit có oxi của cùng một nguyên tố: càng nhiều O tính axit càng mạnh.. HClO < HCl

ƠN THI HSG HĨA 11 CHUYÊN ĐỀ DUNG DỊCH

A PHẦN LÝ THUYẾT

I SỰ ĐIỆN LI

- Sự điện li là quá trình phân li các chất tan trong nước ra ion

- Chất điện li là những chất khi tan trong nước hoặc khi nĩng chảy phân li thành các ion;

- Axit, zazơ; muối là những chất điện li

- Chất khơng điện li

-Al2(SO4)3 → 2Al3+ + 3SO4

2-+ Chất điện li yếu: là chất khi tan trong nước chỉ cĩ một số phần tử hịa tan phân li ra ion,

phần tử cịn lại vẫn tồn tại dưới dạng phân tử trong dung dịch

+ Những chất điện li yếu:

- Các axit yếu: CH3COOH, HClO, HF, H2S, H2CO3, H2SO3, HNO2…;

- Các bazơ yếu: Mg(OH)2, Al(OH)3 ;

CH3COOH ¬ → CH3COO - + H+

- Độ điện li α của một chất điện li là tỉ số của số phân tử

II AXIT - BAZƠ - MUỐI

1 Axit

Axit nhiều nấc: phân li nhiều nấc ra ion H+: H2CO3, H2SO4, H3PO4

1

H3PO4 H+ + H2PO4–

H2PO4– H+ + HPO42–

HPO42– H+ + PO43–

- Theo Bronstet Axit gồm:

+ Các ion kim loại ở dạng hiđrat hóa (trừ các ion Na+, K+, Ba2+ và Ca2+): Al(H2O)33+, Cu(H2O)22+…

+ Các ion: H+, NH4 , H3O+, RNH3 , HSO4-

* So sánh tính axit của các axit

a So sánh định tính

- Nguyên tắc chung: Nguyên tử H càng linh động thì tính axit càng mạnh

- Đối với các axit có oxi của cùng một nguyên tố: càng nhiều O tính axit càng mạnh

HClO < HClO2 < HClO3 < HClO4

- Đối với axit của các nguyên tố trong cùng chu kì: nguyên tố trung tâm có tính phi kimcàng mạnh thì tính axit của axit càng mạnh (các nguyên tố đều ở mức hóa trị cao nhất)

H3PO4 < H2SO4 < HClO4

- Đối với axit của các nguyên tố trong cùng một nhóm A thì:

+ Axit có O: tính axit giảm dần từ trên xuống dưới:

- Với một cặp axit/bazơ liên hợp: tính axit càng mạnh thì bazơ liên hợp của nó càng yếu

+ NH3 và các amin: C6H5NH2, CH3NH2

* So sánh tính bazơ của các bazơ

a So sánh định tính

- Với oxit, hiđroxit của các kim loại trong cùng một chu kì: tính bazơ giảm dần từ trái

sang phải

- Với các nguyên tố thuộc cùng một nhóm A: tính bazơ của oxit, hidroxit tăng dần từ

trên xuống dưới

LiOH < NaOH < KOH < RbOH

- Trong một phản ứng bazơ mạnh đẩy bazơ yếu khỏi muối

- Axit càng mạnh thì bazơ liên hợp càng yếu và ngược lại

2 Haèng soá phaân li bazô :

3

- Chất lưỡng tính gồm:

+ H2O, oxit và hiđroxit lưỡng tính (ZnO, Zn(OH)2, Al2O3, Al(OH)3, Cr2O3,

Cr(OH)3 )

+ Aminoaxit, muối amoni của axit hữu cơ (R(COOH) x (NH 2 ) y , RCOONH 4 )

HPO42- )

Phân li theo kiểu bazơ: Zn(OH)2 ¬ → Zn2+ + 2OH

-Phân li theo kiểu axit: Zn(OH)2 ¬ →

-Axit là những chất nhường proton H+

Bazơ là những chất nhận Proton H+

-Ax bz ax bz

Chất lưỡng tính : Là chất vừa có khả năng cho Proton vừa có

HCO3- + H2O D H3O+ + CO3

Kết luận :

Nước là chất lưỡng tính

Axit và bazơ có thể là phân tử hoặc ion

4 Chất trung tính:

- Chất trung tính gồm:

+ Anion của axit mạnh khơng cịn H: Cl-, SO42-, Br-, I-, NO3-

+ Muối trung hịa của axit mạnh, bazơ mạnh

+ Các oxit trung tính: CO; NO

3

HCO

Muối kép : NaCl.KCl , KCl.MgCl2.6H2O

NaCl.KCl → Na+ + K+ + 2Cl

-Muèi Phức chất :

[Cu(NH3)4 ]SO4 → [Cu(NH3)4]2+ + SO4

[Cu(NH3)4]2+ D Cu2+ + 4NH3

2 Sự điện li của muối trong nước :

- Hầu hết các muối phân li hoàn toàn

* Ý nghĩa tích số ion của nước :

Mơi trường trung tính : [H+ ] = [ OH- ] = 1,0 10-7 M

Mơi trường axit : [H+ ] > [ OH- ] hay [H+ ] > 1,0 10-7 M

Mơi trường bazơ : [H+ ] < [ OH- ] hay [H+ ] < 1,0 10-7 M

IV PH của dung dịch

* Ý nghĩa của giá trị pH :

Mơi trường trung tính : [H+ ] = [ OH- ] = 1,0 10-7 M hay pH= 7,00

Mơi trường axit : [H+ ] > [ OH- ] hay [H+ ] > 1,0 10-7 M hay pH < 7,00

Mơi trường bazơ : [H+ ] < [ OH- ] hay [H+ ] < 1,0 10-7 M hay pH > 7,00

* Cĩ thể đơn giản hố phép tính một cách gần đúng như sau:

5

- Nếu nồng độ axit Ca ≥ 10-6 M thì bỏ qua sự điện li của H2O

=>[H+ ] = Ca hay pH = - lg [H+ ] = - lgCa

- Nếu nồng độ axit 10-8 <Ca < 10-6 M thì giải phương trình bậc 2

- Nếu nồng độ axit Ca ≤10-8 M thì bỏ qua [H+ ] do axit phân li ra

* Có thể đơn giản hoá phép tính một cách gần đúng như sau:

- Nếu nồng độ axit Cb ≥ 10-6 M thì bỏ qua sự điện li của H2O

=>[OH- ] = Cb hay pOH = - lg [ OH- ] = - lgCb D pH = 14- pOH

- Nếu nồng độ axit 10-8 <Cb < 10-6 M thì giải phương trình bậc 2

- Nếu nồng độ axit Cb ≤10-8 M thì bỏ qua [OH- ] do axit phân li ra

* Có thể đơn giản hoá phép tính một cách gần đúng như sau:

Nếu Ka.Ca > 10-12 >>Kw = 10-14 Có thể coi H2O phân li không đáng kể

Nếu Kb.Cb > 10-12 >>Kw = 10-14 Có thể coi H2O phân li không đáng kể

[OH- ]2 = Kb.Cb D [OH- ] =

pOH = (pK b -lgC b ) Hay : pH = 14- pOH = 14 - (pK b -lgC b )

6 Tính pH của dung dịch đa axit yếu H n A C a (M) Hằng số K a1 ,K a2 ,K a3… ,K an (Dạng 5)

Ví dụ : H 3 A D H+ + H 2A- Ka1

H 2 A - D H+ + HA2- Ka2

HA 2- D H+ + A3- Ka3

H2OD H+ + OH- Kw = 1,0 10-14 ở 250C

Thông thường , đối với các đa axit thì : Ka1 >>Ka2 >>Ka3 >> >>Kan và Ca.Ka1>>Kw = 10-14

Tính pH của dung dịch đa axit này tương tự đơn axit yếu

Tính pH của dung dịch đa bazơ này tương tự đơn bazơ yếu

pOH = (pK b1 -lgC b ) Hay : pH = 14- pOH = 14 - (pK b1 -lgC b )

8 Tính pH của dung dịch muối (Dạng 7)

8.1 Tính pH của dung dịch muối trung hoà :

8.1.a Tính pH của dd muối trung hoà tạo bởi axit mạnh và bazơ mạnh

Các ion trong dung dịch không bị thuỷ phân D Môi trường trung tính pH = 7

8.1.b Tính pH của dd muối trung hoà tạo bởi axit mạnh và bazơ yếu

Ví dụ : NH4ClD NH4+ + Cl

-+ Về mặt định tính :

+ Về mặt định lượng :

Tương tự như tính pH của dung dịch đơn hoặc đa axit yếu

8.1.c Tính pH của dd muối trung hoà tạo bởi axit yếu và bazơ mạnh

Ví dụ : CH3COONa D CH3COO + Na+

+ Về mặt định tính :

+ Về mặt định lượng :

Tương tự như tính pH của dung dịch đơn hoặc đa bazơ yếu

8.1.d Tính pH của dd muối trung hoà AB nồng độ C M tạo bởi axit yếu HA Ka1 và bazơ yếu BOH Kb2

+ Về mặt định tính :

7

Nếu Ka 1 ≈ Kb2 D Môi trường gần như trung tínhNếu Ka 1> Kb2 D Môi trường axit

Nếu Ka1 < Kb2 D Môi trường bazơ

[B+] + [H+] = [A-] + [OH-]Suy ra :

[A-] = [B+] + [H+] - [OH-][HA] = C- [A-] = C- [B+] - [H+] + [OH-] [BOH] = C - [B+]

8.2 Tính pH của dd muối axit :

8.2.a Tính pH của dd muối axit tạo bởi axit mạnh và bazơ mạnh

Ví dụ : NaHSO4 DNa+ + HSO4

-+ Về mặt định tính :

+ Về mặt định lượng :

Tương tự như tính pH của dung dịch đơn hoặc đa axit yếu

NaHSO4 DNa+ + HSO4

HSO4- DH+ + SO42- Ka = 10-2

H2O D H+ + OH- Kw = 1,0 10-14

Ta có : KaC >> Kw =>bỏ qua cân bằng của H2O

HSO4- D H+ + SO42- Ka = 10-2

0,01 0 0

x x x

0,01-x x x

Ka = = 10-2 Vì Kalớn hay < 400 nên không thể coi 0,01-x ≈ 0,01

=> Giải phương trình bậc hai, ta có : x = 6,18.10-3 => pH = -lg[H+ ] = 2,21

8.2.b Tính pH của dd muối axit tạo bởi axit yếu H 2 A và bazơ mạnh MOH

.Cân bằng trong dung dịch muối :

2HA - D H 2 A + A 2- K a2 K a1 -1

C 0 02x x xC- 2x x x

Ka2.Ka1-1= Mặt khác : Ka2 =  [H+] = Ka2

Bảo toàn nồng độ : [HA] + [A-] = Ca + Cb

Bảo toàn điện tích : [Na+] + [H+] = [OH-] + [A-]

9

Từ các biểu thức trên, suy ra : [H + ] = K a So sánh [H+] ≈ Ka với [H+] của nước nguyên chất

= 1,0.10-7 M

+Trường hợp 1:

Nếu [H+] ≈ Ka > 1,0.10-7 D Môi trường axit

Có thể bỏ qua nồng độ [OH-] trong biểu thức trên Vậy : [H + ] = K a

+Trường hợp 2:

Nếu [H+] ≈ Ka < 1,0.10-7 D Môi trường bazơ

Có thể bỏ qua nồng độ [H+] trong biểu thức trên Vậy : [H + ] = K a

Trường hợp 3: Ca , Cb >> [H+], [OH-] (hay gặp trong thực tế)

Vậy : [H + ] = K a D pH = pK a - lg

Vậy phạm vi áp dụng của công thức tính pH trên là:

KaCa , KbCb >> Kwvà [H+], [OH-] << Ca , Cb

V Tích số tan:

Xét chất kết tủa hòa tan : MmAn ¬ → mM + nA

- Tích số [M]m[A]n gọi là tích số tan, kí hiệu T hay Ksp pT = -logT

- Để đơn giản, không ghi dấu điện tích

- Trong dung dịch bão hòa, ở một nhiệt độ xác định, tích nồng độ M và A là một hằng số

- Khi dung dịch không chứa ion nào khác ngoài ion kết tủa, xem như nồng độ bằng hoạt độ

Ở đây chỉ xét đến khái niệm nồng độ, xem như hoạt độ bằng nồng độ

a/ [M] m [A] n < T

b/ [M] m [A] n = T

cũng không tan vào dung dịch

=m n

m n

T S

Phân tích những mệnh đề dưới đây (đúng hay sai):

a- Dung dịch có môi trường trung tính luôn có pH=7

Trả lời :

a- Mệnh đề không chính xác vì hằng số Kw phụ thuộc vào nhiệt độ

ở 250C Kw= 10-14 , môi trường trung tính : [H+]=[OH-]= 10-7M=> pH=7

ở t0≠ 250C Kw≠ 10-14 , môi trường trung tính : [H+]=[OH-]≠ 10-7M=> pH≠7

[H+]<[CH3COOH]= 10-2 M => pH > 2

c- Mệnh đề này đúng, vì HCl là axit mạnh phân li hoàn toàn, có nồng độ đủ lớn

[H+]=[HCl] = 10-3M >> [H+]= 10-7M(do nước điện li)

do H2O điện li là rất đáng kể

dịch axit mà có môi trường bazơ

Dạng 2 Tính pH của dung dịch đơn bazơ mạnh BOH C b (M)

Bài 1) Tính pH của dung dịch KOH 0,005M ?

CKOH = [OH-] = 1,2.10-7 ≈ 10-7 => Không thể bỏ qua nồng độ [OH-] do H2O điện li ra

Giải phương trình bậc hai : [H+ ]2 + [H+ ].Cb - Kw = 0 hay [H+ ]2 + 1,2.10-7 [H+ ] - 10-14

= 0

=> [H+ ] = 5,68.10-8 => pH = 7,25

Dạng 3 Tính pH của dung dịch đơn axit yếu HA C a (M) Hằng số Ka

Bài 1) Tính pH của dung dịch CH3COOH 0,1M ?

Ka.Ca ≥ 0,1 1,8.10-5 = 1,8.10-6 >>Kw = 10-14 D có thể bỏ qua H+ do nước điện li

= 5555,6 > 400 D Có thể coi [HA] ≈ Ca = 0,1M

Vậy [H+ ]2 = Ka.Ca D [H+ ] = = 10-2,87M => pH = 2,87

Bài 2) Cho hằng số Ka các axit HCOOH, CH3COOH, HCN, HOCN, HF lần lượt là : 1,78.10-4 ;1,8.10-5 ;10-9,21 ; 3,3.10-4 ; 6,6.10-4

Hãy cho biết dung dịch 0,1M của axit nào có pH = 2,87

-5 Vậy axit đó là CH3COOH

Bài 3) Tính nồng độ các ion H+ , HSO4- , SO42- trong dung dịch H2SO4 0,1M Cho K2 = 1,2.10-2

Bài giải :Trong dung dịch H2SO4 : H2SO4 D H+ + HSO4-

Bài 4) Tính pH của dung dịch HNO2 10-1,7M biết Ka = 10-3,29

Dạng 4 Tính pH của dung dịch đơn bazơ yếu BOH C b (M) Hằng số K b =

Bài 1) Tính pH của dung dịch NH3 10-2M biết Kb = 1,8.10-5 ?

Kb = = 1,8.10-5 = 10-2 1,8.10-5 ≈ 400 => Không nên xem x << 0,01

=> Giải phương trình bậc hai, ta có : x = 4,15.10-4 => pOH = 3,38 => pH = 10,62

Bài 2) Tính pH trong dung dịch pyriđin 0,015M biết Kb = 10-8,8 ?

Bài giải :

Dạng 5 Tính pH của dung dịch đa axit yếu Hn A C a (M) Hằng số K a1 ,K a2 ,K a3… ,K an

Bài 1) Tính nồng độ ion H+, HCO3- ,CO32- và pH trong dung dịch H2CO3

0,025M Biết H2CO3 có Ka1 = 4,2.10-7 , Ka2 = 4,8.10-11

H2CO3 D H+ + HCO3- Ka1 = 4,2.10-7

HCO3- D H+ + CO32- Ka2 = 4,8.10-11

H2O D H+ + OH- Kw = 1,0 10-14 ở 250CNhận xét :

Ka1 = 4,2.10-7 >> Ka2 = 4,8.10-11 và Ca.Ka1>>Kw nên có thể bỏ qua [H+ ] do nấc thứ 2 của axit và H2O phân li

Giải phương trình bậc hai, ta có : x = 2,15.10-2 => pH = 1,67

Dạng 6 Tính pH của dung dịch đa bazơ yếu :

Bài 1) Tính pH của dung dịch Na2CO3 0,1M Biết H2CO3 có Ka1 = 4,2.10-7 , Ka2 = 4,8.10-11

Bài giải :

Na2CO3 D Na+ + CO3

Kb1 = 10-3,68 ; Kb2 = 10-7,62

CO32- + H2O D HCO3- + OH- Kb1 = 10-3,68

HCO3- + H2O D H2CO3 + OH- Kb2 = 10-7,62

H2O D H+ + OH- Kw = 1,0 10-14 ở 250C

Ta có :

Kb1 >> Kb2 và Cb Kb1 = 0,1.10-3,68 = 10-4,68 >> Kw Nên có thể coi [OH-] được quyết định bởi

CO32- + H2O D HCO3- + OH- Kb1 = 10-3,68

Ban đầu : 0,1M 0 0

Phản ứng : x x x

Cân bằng : 0,1- x x x

Kb1 = = 10-3,68

= 0,1 10-3,68 ≈ 400 Nên không thể coi x << 0,1 => Gỉải phương trình bậc hai ta có : x = [OH- ] = 4,47.10-3 => pOH = 2,35 => pH = 11,65 Dạng 7 Tính pH của dung dịch muối : 7.1 Tính pH của dung dịch muối trung hoà : 7.1.a Tính pH của dd muối trung hoà tạo bởi axit mạnh và bazơ mạnh Bài 1) Tính pH của dung dịch muối NaCl 0,01M , NaNO3 0,05M Bài giải : NaCl D Na+ + Cl H2O D H+ + OH- Kw = 1,0 10-14 ở 250C Các ion Na+ , Cl- đều là ion trung tính không bị thuỷ phân nên môi trường trung tính pH = 7

NaNO3 D Na+ + NO3-

H2O D H+ + OH- Kw = 1,0 10-14 ở 250C Các ion Na+ , NO3- đều là ion trung tính không bị thuỷ phân nên môi trường trung tính pH = 7

7.1.b Tính pH của dd muối trung hoà tạo bởi axit mạnh và bazơ yếu

Bài 1) Câu 6.1- Đề thi HSG tỉnh lớp 12- Hà Tĩnh năm học 2008-2009

Fe3+ + H2O D Fe(OH)2+ + H+ K = 4,0.10-3

Bài giải :

Fe3+ + H2OD Fe(OH)2+ + H+ K = 4,0.10-3

H2O D H+ + OH- Kw = 1,0 10-14 ở 250C

Ta có : K.C = 0,05.4.10-3 = 2.10-4 >> Kw => Bỏ qua nồng độ H+ do H2O điện li

Giải phương trình bậc hai, ta có : x = [H+] = 0,0123 => pH = 1,19

=> [H+] = 7,6 10-2 => pH = 1,12

7.1.c Tính pH của dd muối trung hoà tạo bởi axit yếu và bazơ mạnh

Bài 1) Tính pH của dung dịch Na2SO3 0,01M biết Ka1= 10-1,92 ; Ka2= 10-7,18

Bài 2) Tính pH của dung dịch CH3COONH2(CH3)2 0,4M và dung dịch NH4NO2 0,01M Biết Kb NH3 = 1,6.10-5 ; Kb NO2- = 2.10-11 ; Ka CH3COOH = 1,8.10-5 ; Kb (CH3)2NH= 5,9.10-4

Bài giải :Lập luận như trên , tính gần đúng :

[H+ ] = 1,75.10-8 => pH = 7,76

-Dung dịch NH4NO2 0,01M : [H+ ] = = 5,59.10-7=> pH ≈ 6,25

7.2 Tính pH của dd muối axit :

7.2.a Tính pH của dd muối axit tạo bởi axit mạnh và bazơ mạnh

Bài 1) Tính pH của dung dịch muối NaHSO4 0,01M Biết K HSO4- =1,2 -10-2

7.2.b Tính pH của dd muối axit tạo bởi axit yếu H 2 A và bazơ mạnh MOH

Bài 1) Câu 3b- Đề thi HSG tỉnh lớp 11 Hà Tĩnh năm 2007-2008

Ở 250C Các axit : H2CO3 , H2SO3 , H2S có hằng số phân li axit như sau :

là muối axit có gốc axit lưỡng tính

Kí hiệu chung : MHA

-HA- D H+ + A- Ka2

HA- + H+ D H2A K1-1

Nếu K2 càng lớn và K1 càng lớn (K1-1 càng bé ) thì nồng độ H+ càng lớn => pH càng nhỏ Như vậy ta có pH của các dung dịch tăng theo thứ tự :

pH : NaHSO3 < NaHCO3 < NaHS

Định lượng kiểm tra lại trật tự trên :

b- Thêm 0,001mol HCl vào 1lít dung dịch A , thì pH của dung dịch sẽ bằng bao nhiêu ?c- Thêm 0,001mol NaOH vào 1lít dung dịch A , thì pH của dung dịch sẽ bằng bao nhiêu ?Rút ra nhận xét

pH hầu như không thay đổi khi thêm HCl và NaOH vào

C MỘT SỐ BÀI TẬP TỔNG HỢP PHẦN DUNG DỊCH LUYỆN KĨ NĂNG

Câu 1 Hòa tan 1,0 gam NH4Cl và 1,0 gam Ba(OH)2.8H2O vào một lượng nước vừa đủ thì

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

b Tính nồng độ mol/lít của tất cả các ion trong dung dịch X.

c Tính pH của dung dịch thu được sau khi thêm 10 ml dung dịch HCl 1,0M vào dung dịch

X

Giải:

a

- Nhiệt độ sôi của hiđro clorua và hiđro florua

2 Hòa tan 0,42 gam KOH vào 100 ml dung dịch hỗn hợp CH3COOH 0,1M và HNO3

nên ở trạng thái khí AO trống này có khuynh hướng nhận thêm 1 cặp e ghép đôi của nguyên

tử Cl ở phân tử kia để có cấu hình bát tử

b/- t0

giữa các phân tử hiđro florua có liên kết hiđro liên phân tử còn hiđro clorua không có khảnăng đó

của N bé hơn => các liên kết N-H phân cực hơn các liên kết P-H