Bài tập về Sự điện li của nước. pH. Chất chỉ thị axit – bazơ

Kiến thức cần nhớ

Nước là chất điện li rất yếu

1. Sự điện li của nước

- Nước là chất điện li rất yếu. Thực nghiệm đã xác định được ở nhiệt độ thường cứ 555 triệu phân tử nước chỉ có 1 phân tử phân li ra ion.

- Phương trình điện li:

${\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\rightleftarrows {\mathrm{H}}^{+}+{\mathrm{OH}}^{-}$

2. Tích số ion của nước

- Ở 25^oC, tích số ${\mathrm{K}}_{{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}}$= [H⁺].[OH^-] được gọi là tích số ion của nước. Tích số này là hằng số ở nhiệt độ xác định. Tuy nhiên, giá trị tích số ion của nước thường được dùng trong các phép tính, khi nhiệt độ không khác nhiều so với 25^oC.

${\mathrm{K}}_{{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}}$ = [H⁺].[OH^-] = 10^-14

⇒ [H⁺] = [OH^-] = 10^-7 M.

- Môi trường trung tính là môi trường trong đó:

[H⁺] = [OH^-] = 10^-7 M.

3. Ý nghĩa tích số ion của nước

a. Môi trường axit

- Là môi trường trong đó

[H⁺] > [OH^-] hay [H⁺] > 10^-7 M.

b. Môi trường kiềm

- Là môi trường trong đó

[H⁺] < [OH^-] hay [H⁺] < 10^-7 M.

Kết luận: Độ axit và độ kiềm của dung dịch có thể đánh giá bằng nồng độ H⁺.

+ Môi trường trung tính: [H⁺] = 10^-7 M.

+ Môi trường axit: [H⁺] > 10^-7 M.

+ Môi trường kiềm: [H⁺] < 10^-7 M.

Khái niệm về pH. Chất chỉ thị axit – bazơ

1. Khái niệm về pH

- pH được dùng để đánh giá độ axit và độ kiềm của dung dịch.

- Quy ước: $\left[{\mathrm{H}}^{+}\right]=1,0.{10}^{-\mathrm{pH}}\mathrm{M}$

Tức là: $\left[{\mathrm{H}}^{+}\right]=1,0.{10}^{-\mathrm{a}}\mathrm{M}$ thì pH = a.

Về mặt toán học:

- Thang pH thường dùng có giá trị từ 1 đến 14, trong đó:

+ pH < 7: môi trường axit.

+ pH > 7: môi trường bazơ.

+ pH = 7: môi trường trung tính.

- Giá trị của pH có ý nghĩa to lớn trong thực tế. Chẳng hạn, pH của máu người và động vật có giá trị gần như không đổi hay tốc độ ăn mòn kim mòn kim loại trong nước tự nhiên phụ thuộc rất nhiều vào giá trị pH của nước.

2. Chất chỉ thị axit – bazơ

- Là chất có màu biến đổi phụ thuộc vào giá trị pH của dung dịch.

Ví dụ: Quỳ tím, phenolphatalenin.

Hình 1: Màu của quỳ và phenolphtalein trong dung dịch ở các khoảng pH khác nhau

- Trộn lẫn một số chất chỉ thị có màu biến đổi kế tiếp nhau theo giá trị pH, ta được hỗn hợp chất chỉ thị vạn năng.

Hình 2: Màu của chất chỉ thị vạn năng (thuốc thử MERCK của Đức) ở các giá trị pH khác nhau

- Để xác định tương đối chính xác giá trị pH của dung dịch, người ta dùng máy đo pH.

3. Bảng công thức pH trong các môi trường

Các dạng bài tập Sự điện li của nước. pH. Chất chỉ thị axit – bazơ

Dạng 1: Bài tâp lí thuyết định tính

Kiểu hỏi 1: Nhận biết dung dịch có tính axit, bazơ, trung tính 

Phương pháp giải

Ÿ Môi trường axit:  $\left\{\begin{array}{l}pH<7\\ \left[H^{+}\right]>{10}^{-7}M;\left[O{H}^{-}\right]<{10}^{-7}M\end{array}\right.$

Ÿ Môi trường bazơ:  $\left\{\begin{array}{l}pH>7\\ \left[H^{+}\right]<{10}^{-7}M;\left[O{H}^{-}\right]>{10}^{-7}M\end{array}\right.$

Ÿ Môi trường trung tính  $pH=7.$

Kiểu hỏi 2: So sánh pH của các dung dịch

Phương pháp giải

Ÿ Axit:  $pH<7$

Axit càng mạnh pH càng nhỏ.

Axit càng yếu pH càng lớn.

Ÿ Muối trung tính:  $pH=7$

Ÿ Bazơ:  $pH>7$

Bazơ càng mạnh pH càng lớn.

Bazơ càng yếu pH càng nhỏ.

Dạng 2: Tính pH của dung dịch axit mạnh, bazơ mạnh

Phương pháp giải

Bước 1: Tính số mol các chất ban đầu.

Bước 2: Viết phương trình điện li (hoặc phương trình phản ứng).

Bước 3: Từ số mol các chất ban đầu và dựa vào phương trình điện li, tính tổng số mol  $H^{+}\left(O{H}^{-}\right)$ , sau đó tính nồng độ $H^{+}\left(O{H}^{-}\right).$  

Chú ý: Tính lại thể tích dung dịch sau khi trộn (hoặc sau phản ứng).

Nếu đề bài đã cho thì bỏ qua bước này.

Bước 4: Tính pH của dung dịch theo công thức

 $pH=-lg\left[H^{+}\right]$

 $\left.\begin{array}{l}pOH=-lg\left[O{H}^{-}\right]\\ pH=14-pOH\end{array}\right\}pH=14+lg\left[O{H}^{-}\right]$

Dạng 3: Xác định pH của axit , bazo yếu

Phương pháp giải

- Viết phương trình điện li

- Dựa vào dữ kiện đề bài áp dụng công thức tính độ điện li và hằng số điện li axit, bazo Ka, Kb

Công thức tính độ điện li:

$\alpha =\frac{C}{C_o}$ C: nồng độ chất điện li; Co nồng độ chất tan

Ta có phương trình điện li của axit;

HA         $\rightleftharpoons$ A^-         +        H⁺   

$K_a=\frac{\left[H^{+}\right]\left[A^{-}\right]}{\left[HA\right]}$

=> Ka chỉ phụ thuộc vào bản chất của axit và nhiệt độ

Ta có phương trình điện li của bazo:

BOH $\rightleftharpoons$ B⁺ + OH^-  

$K_b=\frac{\left[B^{+}\right]\left[O{H}^{-}\right]}{\left[BOH\right]}$

=> Kb chỉ phụ thuộc vào bản chất của bazo và nhiệt độ.

Ngoài ra, ta có thể áp dụng được công thức tính nhanh như sau: $\alpha =\sqrt{\frac{K_{a/b}}{C_o}}$

Dạng 4: Nhận biết dung dịch bằng chỉ thị axit – bazơ

Dạng 5: Bài toán pha loãng dung dịch axit, bazo.

Phương pháp giải

- Viết phương trình điện li

- Từ dữ kiện đề bài, tính lại thể tích dung dịch lúc sau

=> Thể tích nước cần thêm vào để thỏa mãn đề bài

Ví dụ minh hoạ

Ví dụ 1:Trộn V₁ ml dung dịch NaOH có pH = 13 với V₂ ml dung dịch Ba(OH)₂ có pH = 11, thu được dung dịch mới có pH = 12. Tỉ số V₁ : V₂ có giá trị là

A. 1/1    B. 2/1    C. 1/10   D. 10/1

Đáp án: C

Ban đầu n_OH^- = 0,1. V₁ + 0,002. V₂

pH = 12 ⇒ 

⇒ V₁ : V₂ = 1/10

Ví dụ 2: Trộn V1 lít dung dịch H₂SO₄ có pH = 3 với 2 lít dung dịch NaOH có pH = 12, thu được dung dịch mới cố pH = 4. Tỉ số V1 : V2 có giá trị là

A. 8/1    B. 101/9   C. 10/1   D. 4/1

Đáp án: B

Ban đầu n_H⁺ = 0,001.V1; n_OH^- = 0,01.V2

Dung dịch sau có: pH = 4 ⇒ 

⇒ V1 : V2 = 101/9

Ví dụ 3: Trộn hai dung dịch Ba(HCO₃)₂ và NaHSO₄ có cùng nồng độ mol với nhau theo tỉ lệ thể tích 1 : 1 thu được kết tủa và dung dịch và dung dịch . Bỏ qua sự thủy phân của các ion và sự điện li của nước, các ion cos mặt trong dung dịch Y là

A. Na⁺ và SO₄^2-      B. Ba²⁺ ,HCO₃^2- và Na⁺

C. Na⁺ , HCO₃^2-   D. Na⁺ , HCO₃^2- và SO₄^2-

Đáp án: C

Ví dụ 4: Cho các dung dịch HCl, H₂SO₄ và CH₃COOH có cùng giá trị pH. Sự sqps xếp nào sau đây đúng với giá trị nồng độ mol của các dung dịch trên ?

A. HCl < H₂SO₄ < CH₃COOH

B. H₂SO₄ < HCl < CH₃COOH

C. H₂SO₄ < CH₃COOH < HCl

D. CH₃COOH < HCl < H₂SO₄

Đáp án: B

Ví dụ 5: Chỉ dùng quỳ tím , có thể nhận biết ba dung dịch riêng biệt nào sau đây ?

A. HCl, NaNO₃, Ba(OH)₂   B. H₂SO₄, HCl,KOH.

C. H₂SO₄, NaOH, KOH   D. Ba(OH)₂, NaCl, H₂SO₄

Đáp án: A

Bài tập tự luyện

Bài 1: Dung dịch có pH = 7 là:

A. NH₄Cl.           B. CH₃COONa.

C. C₆H₅ONa.           D. KClO₃.

Đáp án: D

Bài 2: Khi hòa tan trong nước, chất nào sau đây làm cho quỳ tím chuyển màu xanh ?

A. NaCl.           B. NH₄Cl.

C. Na₂CO₃.           D. FeCl₃.

Đáp án: C

Bài 3: Hãy cho biết dãy các dung dịch nào sau đây có khả năng đổi màu quỳ tím sang đỏ (hồng) ?

A. CH₃COOH, HCl và BaCl₂.

B. NaOH, Na₂CO₃ và Na₂SO₃.

C. H₂SO₄, NaHCO₃ và AlCl₃.

D. NaHSO₄, HCl và AlCl₃.

Đáp án: D

Bài 4: Cho các dung dịch muối: Na₂CO₃ (1), NaNO₃ (2), NaNO₂ (3), NaCl (4), Na₂SO₄ (5), CH₃COONa (6), NH₄HSO₄ (7), Na₂S (8). Những dung dịch muối làm quỳ hoá xanh là :

A. (1), (2), (3), (4).           B. (1), (3), (5), (6).

C. (1), (3), (6), (8).           D. (2), (5), (6), (7).

Đáp án: C

(2) (4) (5): trung tính

(7): axit

Bài 5: Cho các muối sau đây: NaNO₃; K₂CO₃; CuSO₄; FeCl₃; AlCl₃; KCl. Các dung dịch có pH = 7 là :

A. NaNO₃; KCl.

B. K₂CO₃; CuSO₄; KCl.

C. CuSO₄; FeCl₃; AlCl₃.

D. NaNO₃; K₂CO₃; CuSO₄.

Đáp án: A

K₂CO₃: Bazơ

CuSO₄, FeCl₃, FeCl₂: Axit

Bài 6: Chọn câu trả lời đúng, khi nói về muối axit :

A. Dung dịch muối có pH < 7.

B. Muối cố khả năng phản ứng với bazơ.

C. Muối vẫn còn hiđro trong phân tử.

D. Muối mà gốc axit vẫn còn hiđro có khả năng phân li tạo proton trong nước.

Đáp án: D

Bài 7: Cho 10 ml dung dịch X chứa HCl 1M và H₂SO₄ 0,5M. thể tích dung dịch NaOH 1M cần đẻ trung hòa dung dịch X là

A. 10 ml.   B. 15 ml.   C. 20 ml.   D. 25 ml.

Đáp án: C

H⁺ + OH^- → H₂O

Ta có: ⇒ V = 20 ml.

Bài 8: Dung dịch A có chứa 5 ion :Mg²⁺ ,Ba²⁺ ,Ca²⁺ và 0,1 mol Cl^- và 0,2 mol NO₃ . Thêm dần V ml dung dịch K₂CO₃ 1M vào dung dịch A đến khi thu được lượng kết tủa lớn nhất. V có giá trị là

A. 150 ml.   B. 300 ml.   C. 200 ml.   D. 250 ml.

Đáp án: A

Khi thêm K₂CO₃ vào dung dịch A, khi lượng kết tủa thu được là lớn nhất tức là toàn bộ Mg²⁺, Ba²⁺, Ca²⁺ đã kết tủa, trong dung dịch còn lại KCl và KNO₃

⇒ n_K⁺ = n_Cl^- + n_NO3^- = 0,3 mol

⇒ n_K2CO₃ = 0,15 mol

⇒ V_K2CO₃ = 150 ml

Bài 9: Trộn 200 ml dung dịch gồm HCl 0,1M vá H₂SO₄ 0,15M với 300 ml dung dịch

Ba(OH)₂ nồng độ aM, thu được m gam kết tủa và 500 ml dung dịch có pH = 1. Giá trị của a và m lần lượt là

A. 0,15 và 2,330   B. 0,10 và 6,990.

C.0,10 và 4,660   D. 0.05 và 3,495

Đáp án: D

Sau phản ứng trung hòa pH = 1 ⇒ H⁺ dư

H⁺ + OH^- → H₂O

n_H⁺bd = 0,08 mol; sau phản ứng pH = 1

⇒ n_H⁺ sau p/ư = 0,05 mol

n_H⁺p/ư = n_OH^- = 0,03 mol

⇒ n_Ba(OH)2 = 0,015 mol

⇒ C_{M Ba(HCO3})₂ = 0,05 (mol/l)

n_BaSO4 = n_Ba(OH)2 = 0,015 mol (H₂SO₄ dư) ⇒ m_BaSO4 = 3,495g

Bài 10: Cho 300 ml dung dịch chứa H₂SO₄ 0,1M, HNO₃ 0,2M và HCl 0,3M tác dụng với V ml dung dịch NaOH 0,2 M và KOH 0,29M thu được dung dịch có pH = 2. Giá trị của V là

A. 134.   B. 147.   C. 114.   D. 169.

Đáp án: A

Coi 300 ml dung dịch A gồm 100 ml H₂SO₄ 0,1M 100 ml HNO₃ 0,2M và 100 ml HCl 0,3M trộn lại với nhau. Vậy:

Phản ứng của dung dịch A và B là: H⁺ + OH^- → H₂O

n_H⁺ p/ư = n_OH^- = 0,049.0,001V ⇒ n_H⁺ p/ư = 0,01 (0,3 + 0,001V)

⇒ 0,07 = 0,49.0,001V + 0,010,3 + 0,001V) ⇒ V = 134 ml

Xem thêm các dạng câu hỏi và bài tập liên quan khác:

30 Bài tập về Cân bằng trong dung dịch nước (2024) có đáp án chi tiết nhất

30 Bài tập về Nitrogen (2024) có đáp án chi tiết nhất

30 Bài tập về Khái niệm về cân bằng hoá học (2024) có đáp án chi tiết nhất

30 bài tập về Ammonia. Muối ammonium (2024) có đáp án chi tiết nhất

30 bài tập về Andehit (2024) có đáp án chi tiết nhất