Bài tập tính pH của dung dịch
1. Lí thuyết và phương pháp giải
1. 1 Khái niệm
Để đánh giá độ axitv và độ kiềm của dung dịch bằng nồng độ H+. Nhưng dung dịch thường dùng có nồng độ H+ nhỏ. Để tránh ghi nồng độ H+ với số mũ âm, người ta dùng giá trị pH với quy ước như sau:
[H+] = 10-pH M.
Nếu [H+] = 10-a M => pH = a
Ví dụ:
[H+] = 1,0.10-2M => pH = 2: môi trường axit
[H+] = 1,0.10-7M => pH = 7: môi trường trung tính
[H+] = 1,0.10-10M => pH = 10: môi trường kiềm
Thang pH thường có giá trị từ 1 đến 14
Độ pH thường được dùng để nhằm phân biệt các loại dung dịch hoặc đặc tính của từng loại dung dịch đó.
1.2 Công thức tính pH
Công thức chung dùng để tính pH là:
pH = -log [H+]
Công thức cần ghi nhớ thêm:
[H+][OH−] = 10-14
H+ biểu thị hoạt độ của các ion H+ (ion hidronium) được đo theo đơn vị là mol/l.
Trong các dung dịch loãng như nước sông, hồ, nước máy, nước bể bơi thì chỉ số sẽ có giá trị sấp xỉ bằng nồng độ của ion H+
OH- là biểu thị hoạt độ của ion OH- (ion hydroxit) được đo theo đơn vị là mol/l.
-Log là logarit cơ số 10
1.3 Phương pháp giải
- Tính số mol H+/OH- hoặc tổng số mol H+/OH-
- Tính nồng độ H+/OH-
- Áp dụng công thức tính pH: pH=-lg[H+]
- Nếu là dung dịch bazo ta tính nồng độ OH- ⇒ pOH ⇒ pH= 14 – pOH
2. Ví dụ minh họa
Ví dụ 1: Trộn 10g dung dịch HCl 7,3% với 20g dung dịch H2SO4 4,9% rồi thêm nước để được 100ml dung dịch A. Tính pH của dung dịch A.
Lời giải:
Số mol HCl là nHCl = (10.7,3)/(100.36,5) = 0,02 mol
Số mol H2SO4 là nH2SO4 = (20.4,9)/(100.98) = 0,01 mol
Phương trình điện ly: HCl → H+ + Cl-
0,02 → 0,02 mol
H2SO4 → 2H+ + SO42-
0,01 → 0,02 mol
Tổng số mol H+ là nH+ = 0,02 + 0,02 = 0,04 mol
CM(H+) = 0,04/0,1 = 0,4 M ⇒ pH = 0,4
Ví dụ 2: Hoà tan 3,66 gam hỗn hợp Na, Ba vào nước dư thu được 800ml dung dịch A và 0,896 lít H2 (đktc). Tính pH của dung dịch A
Lời giải:
nH2 = 0,896/22,4 = 0,04 mol
Gọi số mol của Na và Ba lần lượt là x, y mol. Ta có: 23x + 137y = 3,66 (1)
Na + H2O → NaOH + 1/2 H2
x → x → x/2 mol
Ba + 2H2O → Ba(OH)2 + H2
y → y → y mol
⇒ x/2 + y = 0,04 (2)
Từ (1), (2) ta có: x = 0,04 và y = 0,02
Phương trình điện ly: NaOH → Na+ + OH-
0,04 0,04 mol
Ba(OH)2 → Ba2+ + 2OH-
0,02 0,04 mol
Tổng số mol OH- là: nOH- = 0,08 mol
CM(OH-) = 0,08/0,8 = 0,1 M ⇒ pOH = 1 ⇒ pH = 13
Ví dụ 3: Hòa tan 4,9 mg H2SO4 vào nước thu dược 1 lít dd. pH của dd thu được là:
Lời giải:
nH2SO4 = 4,9/98 = 0,05 mol ⇒ CM(H2SO4) = 5.10-5/1 = 5.10-5 M
⇒ [H+] = 10-4 M ⇒ pH = -log(10-4) = 4
Ví dụ 4: Cho 15 ml dung dịch HNO3 có pH = 2 trung hòa hết 10 ml dung dịch Ba(OH)2 có pH = a. Giá trị của a là:
Lời giải:
nHNO3 = 1,5.10-2.10-2 = 1,5.10-4 ⇒ nBa(OH)2 = 7,5.10-5 mol
⇒ CM(OH-) = 1,5.10-4/10-2 = 1,5.10-2 ⇒ pOH = 1,8 ⇒ pH = 12,2
3. Bài tập vận dụng
Bài 1: Hoà tan m gam Zn vào 100 ml dung dịch H2SO4 0,4M thu được 0,784 lít khí hiđro và dung dịch X. Tính pH của dung dịch X?
Lời giải:
nH2 = 0,784/22,4 = 0,035 mol ⇒ mol axit H2SO4 phản ứng là 0,035 mol
Mol axit H2SO4 dư = 0,04 - 0,035 = 0,005 mol ⇒ [H+] = 0,1 ⇒ pH = 1
Bài 2: A là dung dịch HNO3 0,01M ; B là dung dịch H2SO4 0,005M. Trộn các thể tích bằng nhau của A và B được dung dịch X. Tính pH của dung dịch X
Lời giải:
Tổng mol H+ là 0,02 mol ⇒ [H+] = 0,01 ⇒ pH = 2
Bài 3: Hoà tan 1,07g NH4Cl vào nước được 2 lít dung dịch X.
a. Tính pH của dung dịch X biết hằng số phân li bazơ của NH3 là 1,8.10-5.
b. Nếu thêm vào dung dịch X 100 ml dd HCl 0,01M được dd Y. Tính pH của dd Y?
Lời giải:
a. nNH4Cl= 1,07/53,5 = 0,02 ⇒ CM(NH4Cl) = 0,02/2 = 0,01 M
Phương trình điện ly:
NH4Cl → NH4+ + Cl-
0,01 …… 0,01
NH4+ + H2O ⇔ NH3 + H3O+
Ban đầu: 0,01
Điện ly: x …………………..x………x
Sau điện ly : 0,01-x……………x………. x
Kb = x2/(0,01-x) = 1,8.10-5 ⇒ x = 4,24.10-4 ⇒ pH = 3,37
b. Phương trình điện ly:
HCl → H+ + Cl-
0,001 0,001
NH4+ + H2O ⇔ NH3 + H3O+
Ban đầu: 0,01……………………….0,001
Điện ly: x………………….x………x
Sau điện ly: 0,01-x…………… x………x+0,001
Kb = x(x+0,001)/(0,01-x) = 1,8.10-5 ⇒ x = 3,69.10-4 ⇒ pH = 3,43
Bài 4: Dung dịch A chứa NH3 0,1M và NaOH 0,1M. Tính pH của dung dịch biết Kb của NH3 = 1,75.10-5.
Lời giải:
NaOH → Na+ + OH-
0,1 0,1
NH3 + H2O ⇔ NH4+ + OH-
Ban đầu: 0,1 0,1
Điện ly: x x x
Sau điện ly: 0,1- x x x+0,1
Kb = x(0,1+x)/(0,1-x) = 1,75.10-5 ⇒ x = 1,75.10-3 ⇒ pOH = 4,76 ⇒ pH = 9,24
Bài 5: Tính pH của dd NH3 0,1M, biết Kb của NH3 = 1,8.10-5 và bỏ qua sự phân li của nước
Lời giải:
Kb = x2/(0,1-x) = 1,8.10-5 ⇒ x = 1,34.10-3 ⇒ pOH = 2,87
⇒ pH = 11,13
Bài 6: Tính pH của dd CH3COONa 0,5M; biết Kb của CH3COO- = 5,71.10-10 và bỏ qua sự phân li của nước
Lời giải:
Ka = x2/(0,5-x) = 5,71.10-10 ⇒ x = 1,68.10-5 ⇒ pOH = 4,77
⇒ pH = 9,23
Bài 7: Cho dd hh X gồm HCl 0,01 M và CH3COOH 0,1M. Biết Ka của CH3COOH = 1,75.10-5 và bỏ qua sự phân li của nước. Giá trị pH của dd X là:
Lời giải:
Ka = x(0,01+x)/(0,1-x) = 1,75.10-5 ⇒ x = 1,75.10-5 ⇒ pH = 1,99
Bài 8: Cho dd hh X gồm CH3COOH 0,1M và CH3COONa 0,1M. Biết Ka của CH3COOH = 1,75.10-5 và bỏ qua sự phân li của nước. Giá trị pH của dd X là:
Lời giải:
Ka = x(0,1+x)/(0,1-x) = 1,75.10-5 ⇒ x = 1,75.10-5 ⇒ pH = 4,76
Bài 9: Trộn 3 dung dịch H2SO4 0,1M ; HNO3 0,2M ; HCl 0,3M với thể tích bằng nhau thu được dung dịch A. Lấy 300 ml dung dịch A tác dụng với dung dịch B gồm NaOH 0,2M và Ba(OH)2 0,1M. Tính thể tích dung dịch B cần dùng để sau khi phản ứng kết thúc thu được dung dịch có pH = 1. Coi Ba(OH)2 và H2SO4 phân li hoàn toàn ở 2 nấc.
Lời giải:
Sau khi trộn 3 dung dịch axit có thể tích bằng nhau ta thu được nồng độ mới của 3 axit là: CM(HCl) = 0,1 M; CM(HNO3) = 0,2/3; CM(H2SO4) = 0,1/3. Trong 300 ml dung dịch A: nHCl = 0,03 mol; nH2SO4 = 0,01 mol; nHNO3 = 0,02 mol
Phương trình điện ly:
H2SO4 → 2H+ + SO42-
0,01……. 0,02
HNO3 → H+ + NO3-
0,02 ….. 0,02
HCl → H+ + Cl-
0,03… 0,03
Tổng mol H+ là nH+ = 0,07 mol
Gọi x là thể tích của dung dịch B cần dung.
nNaOH = 0,2x; nBa(OH)2 = 0,1x
Phương trình điện ly:
NaOH → Na+ + OH-
0,2x……………..0,2x
Ba(OH)2 → Ba2+ + 2OH-
0,1x……………….0,2x
Tổng số mol OH- là: nOH- = 0,4x
Ta có: H+ + OH- → H2O (Sau phản ứng pH =1 ⇒ dư axit)
Ban đầu 0,07……0,4x
Pư 0,4x……0,4x
Sau pư 0,07-0,4x….0
(0,07-0,4x)/(x+0,3) = 0,1 ⇒ x= 0,08 lít
Bài 10: 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 A có pH = 12.
a. Tính a
b. Pha loãng dung dịch A bao nhiêu lần để thu được pH = 11
Lời giải:
a. nH+ = 0,01 mol; nOH- = 0,1a mol
Ta có: H+ + OH- → H2O (Sau phản ứng pH =12 ⇒ dư bazo)
Ban đầu 0,01……0,1a
Pư 0,01……0,01
Sau pư 0....….0,01-0,1a
(0,01-0,1a)/(0,1+0,1) = 0,01 ⇒ a= 0,08 lít
b. số mol NaOH dư : nOH- = 0,002 mol
Gọi x là thể tích nước thêm vào.
Dung dịch sau pha loãng có pH = 10 ⇒ 0,002/(0,2+x) = 0,001 ⇒ x = 1,8
Vậy cần phải pha loãng 10 lần.
Bài 11: Tính tỷ lệ thể tích khi dung dịch HCl có pH = 1 và dung dịch HCl pH = 4 cần dùng để pha trộn thành dung dịch có pH = 3.
Lời giải:
Đáp án: 1/110
Bài 12: Cho 100 ml dd hh gồm Ba(OH)2 0,1M và NaOH 0,1M với V ml dd hh gồm H2SO4 0,0375M và HCl 0,0125M thu được dd có pH = 2 . Giá trị V là:
Lời giải:
nOH- = 0,03 mol; nH+ = 0,0875 V
Dung dịch sau khi trộn pH = 2 → môi trường axit .
(0,0875V-0,03)/(0,1+V) = 10-2 → V = 0,4 lit
Bài 13: Trộn 300 ml dd hh gồm H2SO4 0,1M và HCl 0,15M với V ml dd hh gồm NaOH 0,3M và Ba(OH)2 0,1M, thu được dd X có pH = 12. Giá trị của V là:
Lời giải:
nOH- = 0,5.V mol; nH+ = 0,0645 V
Dung dịch sau khi trộn pH = 12 → môi trường bazo.
(0,5V - 0,0645)/(0,3+V) = 10-2 → V = 0,15 lít
Xem thêm các dạng bài tập Hóa học hay khác:
30 Bài tập tính phần trăm khối lượng (2024) có đáp án
30 Bài tập tính phân tử khối (2024) có đáp án
30 Bài tập tính số mol (2024) có đáp án
