Home / Môn khoa học tự nhiên / Hoá Học / Giải bài toán tính PH của dung dịch

Giải bài toán tính PH của dung dịch

B- NỘI DUNG ĐỀ TÀI

I- CƠ SỞ LÝ THUYẾT

I.1.Khái niệm axit – bazơ theo thuyết A-RÊ-NI-UT

     – Axit: Là chất khi tan trong nước phân li ra cation H+.

Ví dụ:                    HCl  H+  +  Cl

   .                                             CH3COOH D  H+  +  CH3COO

     – Bazơ: Là chất khi tan trong nước phân li ra ion OH.

Ví dụ :                      NaOH  Na+  +  OH

                         Ba(OH)2  Ba2+  +   2OH

I.2.Khái niệm axit – bazơ theo thuyết BRON-STÊT

  Axit là chất nhường proton (H+). Bazơ là chất nhận proton.

Axit  D  Bazơ   +    H+

Ví dụ :             CH3COOH + H2OD H3O+  + CH3COO

                           Axit                                         bazơ

                     NH3 + H2O D NH4+   +   OH

I.3.  pH và pOH

                  [H+] = 10-pH M   Hay  pH = -lg [H+]

      – tương tự ta có:

                         pOH = lg[OH] và  pK = lgK.

(Vì:  [H+][OH] = 10-14   nên  pH + pOH = 14)

I.4. Vn đề chung v cht đin li trong dung dch:

I.4.1. Đ đin li và hng s đin li.

I.4.1. 1. Đ đin li

t s gia s mol (n) ca cht đã đin li thành ion với tng s mol (n0) ca cht tan trong dung dch:

 (2.2)

Nếu chia c hai s hng ca biu thc (2.2) cho th ch V của dung dch thì:

            :  có các g tr giao động t 0 đến 1:

            = 0 đi vi cht không đin li.

             = 1 đi vi cht đin li hoàn toàn.

                                  0 <  < 1 : chất điện li yếu

I.4.1.2. Hng s đin li: aA + bB D cC + dD

                                            Kc  =        

đây, [i] ch nng đ ca cấu t i trong dung dch trng thái cân bng.

I.4.2.  Phân loi cht đin li:

      I.4.2.1. Chất điện li mạnh

 * Khái niệm : Là chất khi tan trong nứơc các phân tử hoà tan đều phân li ra ion

 * Độ điện li  = 1

 * Các chất điện li mạnh là :

   – Các Bazơ mạnh : , NaOH, KOH, RbOH, CsOH, FrOH, Ca(OH)2, Sr(OH)2, Ba(OH)2  (nc 1).

   – Các axit mạnh : HCl, HBr, HI, HSCN, HClO3, HBrO3, HNO3, H2SO4 (Nc1), HClO4.

            – Hầu hết các muối : NaNO3, NaCl, Al(NO3)3

 I.4.2.2. Chất điện li yếu

* Khái niệm : Là chất khi tan trong nước chỉ có một số phần tử số phân tử hoà tan phân li ra ion, phần còn lại vẫn tồn tại dưới dạng phân tử trong dung dch .

* Độ điện li  :  0 <  < 1

* Các chất điện li yếu là :

   – Các axit yếu : CH3COOH, HClO, H2S, HF, H2SO3

– Các bazơ yếu : Bi(OH)3, Mg(OH)2

* Cân bằng điện li

     – Sự điện li của chất điện li yếu là quá trình thuận nghịch. Cân bằng điện li là cân bằng động.

  Ví dụ :     CH3COOH  D CH3COO + H+

I-5. Nhng đnh lut cơ bn áp dụng

       I-5.1. Đnh lut bo toàn nng đ

Qui ưc biu din nng đ trong dung dch:

Trong dung dch các cht đin li, nng đ các cht thưng đưc biu din theo nng đ mol/lit. Sau đây mt s qui ưc v cách biu din nng đ:

+ Nng đ gc C0: nng đ các cht trưc khi đưa vào hn hp phn ng.

+ Nng đ ban đầu C0: nng đ các cht trong hn hp, trưc khi phn ng xy ra:

   (3.1)

+ Nng đ ban đu C: nng đ các cht sau khi phn ng xy ra hoàn toàn (nhưng h chưa đt đến trng thái n bng). Trong trưng hp không có phn ng xy ra thì C C0 ch là mt.

+ Nồng đ cân bằng [ ]: nng đ các cht khi h đt đến trng thái n bng.

Đnh lut bo toàn nng đ (ĐLBTNĐ) ban đu: Phát biu đnh lut: Nng đ ban đu ca mt cu t bng tng nng đ cân bằng ca các dng tn ti ca cu t đó có mt trong dung dch.

Ví d : Cho dung dch KH2PO4  nng đ C mol/l. Viết biu thc bo toàn nng đ ban đu.

Các quá trình đin li xy ra trong dung dch:

                            

                            

                              

                              

                              

Biu thc ĐLBTNĐ đối vi H2 PO4 :

I-5.2.Đnh lut bo toàn đin tích:( ĐLBTĐT)

ĐLBTĐT đưc phát biu da trên nguyên tc các dung dch có nh trung hòa vđin: Tổng đin tích âm ca các anion phi bng  tng đin ch dương ca các cation.

Trong đó,   [i] : nồng đ ca ion i lúc cân bng

                 Zi : đin ch ca ion i

Ví d : Viết biu thc ĐLBTĐT cho dung dch KH2PO4  nồng đ C mol/l

Trong dung dịch có các ion: K+, H+, H2PO4, HPO42-, PO43-, OH

Biểu thức ĐLBTĐT:

I-5.3. Đnh lut tác dng khi lưng

Phát biu đnh lut: trng ti cân bằng t s gia ch ca nng đ các cht to thành sau phn ng vi s mũ thích hp bằng h s t lưng ca , trên ch nồng đ ca các cht phn ng với lũy tha thích hp là mt hng s nhit đ và áp sut đã cho.

Biu din ĐLTDKL đi vi cân bng axitbazơ:

                    +  Cân bng phân li ca axit:

Ka hng s phân li axit (hay gi tt hng s axit).

             + Cân bng phân li ca bazơ:

Kb  hng s phân li bazơ (hay gi tt hng s bazơ).

  Tng hợp cân bng:

Trong thc tế, chúng ta thưng gp nhng n bng phc tp từ nhng cân bng riêng l. Sau đây mt s dụ tng hp cân bng:

+ Biu din cân bằng theo chiu nghch:

Quá trình thuận:      

Quá trình nghịch:    

áp dụng ĐLTDKL:

Như vy, hằng s cân bằng nghch bng giá tr nghch đo ca hng s cân bằng thun.

+ Cộng cân bng:

Cho:                 

                        

Tính hng s n bng:

Cân bng (3.4) là cân bng tng ca hai n bng (3.2) và (3.3)

 

 

 

 

 

 

Hng s cân bằng t hợp khi cng các cân bằng với nhau bằng ch các cân hằng s ca các cân bng riêng l.

+ Nn cân bằng với mt tha s n ( n= -2, -1, 1, 2, …)

Khi nhân n bng vi mt tha s n bt kì s tương đương vi vic cng n ln ca n bng đó. Do đó, hng s ca cân bng t hp (hng s ca n bng khi nhân vi tha s n) bng hng s ca n bng gốc lũy tha n ln.

Ví d :  Khi nhân cân bng (3.2) vi tha s n, ta đưc n bng t hp:

Hằng số cân bằng kn = K1n.

I-5.4. Đnh lut bo tn proton (điu kin proton)

Đây là trưng hp riêng ca ĐLBTNĐ và ĐLBTĐT áp dng cho các h axitbazơ:

Phát biu đnh lut:

Nồng đproton trong dung dch lúc cân bng bng hiu gia tng nồng đ proton gii phóng ra và tng nng đ proton thu vào mức không.

Đ thun tin cho vic nh toán, ngưi ta thưng chọn mức không là trng thái đó nng đ ca các cấu t chiếm ưu thế.

Ví d : Viết biu thc ĐKP cho dung dch KH2PO4  nng đ C mol/l

Chọn mức không: H2PO4 và H2O

II-Dạng 1 : Tính pH của dung dịch axít mạnh, dung dịch bazơ mạnh

II.1.Tính pH của dung dịch axít mạnh

Trong dung dịch axít mạnh có các quá trình điện li :

       HA  H+ + A

                                                          2O H+ + OH

Theo định luật bảo toàn điện tích ta có :

                                        (1) [H+]  = [OH] + [A]

      Trường hợp 1 : [A] >>[OH]   => [H+]   [A]      (II.1)

      Trường hợp 2 : Dung dịch Axít rất loãng [A] nhỏ

                      [H+] 2 = [H+] .[A] + 10-14

                             <=> [H+] 2 – [H+] .[A] – 10-14  = 0

                             <=> [H+] 2 – [H+] .C0– 10-14  = 0                            (II.2)

                       Giải phương trình bậc 2 trên ta được giá trị của [H+] .

   Khi nào dung dịch axít được xem là rất loãng ?

Phép gần đúng :

Nếu ta có : a + b và a + b   a khi b << a

           Thông thường với sự sai số nhỏ  ở đây tôi  đưa ra với  b < 0,05a thì có thể xem là b << a .Với các bài tập thông thường đây là sự sai số không đáng kể.Nếu bài toán có yêu cầu về độ chính xác cụ thể,có thể thay số và biến đổi tương tự.

Như vậy :       [H+]  = [OH] + [A] = Ca + [OH]  Ca  nếu [OH] << Ca

 Khi [OH] < 0,05 Ca  ta có :

               * [OH] . [H+]  < 0,05.Ca.[H+] 

               * [H+]    Ca

ð  10-14 < 0,05.Ca2

ð  Ca > 4,47.10-7

Từ đó: với dung dịch axít mạnh:

·      Nếu Ca > 4,47.10-7 thì [H+]   Ca   => pH = -lgCa        (II.3)

·      Nếu Ca < 4,47.10-7 thì dung dịch axít là rất loãng và tính đến sự phân li của H2O.Giải phương trình bậc 2 với [H+]  (II.2) và tìm được giá trị pH.

Ví dụ 1 : Tính pH của dung dịch (dd)

a. dd HCl 0,01M                                          b. dd HCl 2.10-7M

Hướng dẫn :

    a. Ca = 0,01 > 4,47.10-7  nên có thể xem sự phân li của H2O không đáng kể .

[H+]  = Ca = 0,01              => pH = – lg[H+]  = 2

b.    Ca = 2.10-7  <  4,47.10-7 ( không thể bỏ qua sự phân li của H2O ) .

áp dụng phương trình (II.2) ta có :

[H+] 2 – [H+] .[A] – 10-14  = 0

=> [H+] = 2,414.10-7  hoặc [H+] = -4,142.10-8 ( loại )  

    => pH = -lg[H+] =   -lg(2.414.10-7  )  = 6,617

      II.2.Tính pH của dung dịch bazơ mạnh :

Trong dung dịch bazơ mạnh xảy ra các quá trình điện li :

      BOH  B+ + OH

                                                        2O H+ + OH

      Ta có : [OH]  = [H+] + [B+]

Gọi Cb là nồng độ ban đầu ­­ của bazơ mạnh BOH

Biến đổi tương tự với bài toán của axit mạnh ta cũng có :

·      Khi Cb lớn (Cb > 4,47.10-7 ) thì có thể xem phân li của H2O không đáng kể

=> [OH]    Cb   và pH = 14 +lgCb                       (II.4)

·      Khi Cb nhỏ (Cb < 4,47.10-7 ) dung dịch bazơ rất loãng nên kể đến cả sự phân li của H2O 

                                     => [OH]  = [H+] + [B+]

=> [OH]2  – [B+].[OH]- 10-14  = 0

           => [OH]2  – Cb .[OH] – 10-14  = 0    (II.5)

Giải phương trình bậc 2 trên để có giá trị của  [OH]

ð  pH = 14 + lg[OH]

Ví dụ 2 : Tính pH của các dung dịch bazơ

a. Dung dịch Ba(OH)2 0,01M ; b. Dung dịch KOH 2,5.10-7M

c. Dung dịch NaOH 10-8M

Hướng dẫn :

     a.                   Ba(OH)2    Ba2+ + 2OH

                             0,01                          0,02      

ð           pH = 14 + lg[OH] = 14 + lg(0,02) = 12,3

b.    Cb =  2,5.10-7 < 4,47.10-7  không thể bỏ qua sự phân li của H2O

áp dụng phương trình (II.5) ta có:

                      [OH]2  -2,5.10-7 .[OH] – 10-14  = 0

=> [OH]  = 2,85. 10-7 

ð           pH = 14 + lg[OH] = 14 + lg(2,85. 10-7 ) = 7,455

c. tương tự câu b :              [OH]2  -10-8 .[OH] – 10-14  = 0

=> [OH]  = 1,0512. 10-7 

ð           pH = 14 + lg[OH] = 14 + lg(1,0512. 10-7) = 7,022

Loading...

Check Also

so-do-tu-duy-dao-dong-co

Sơ đồ tư duy học dao động cơ lớp 12

Tìm phương pháp học môn vật lý để đạt được hiệu quả cao nhất không …

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *