CÁCH TÍNH ĐỘ pH
1. Lý thuyết
pH là chỉ số đo độ hoạt động (hoạt độ) của các ion H3O⁺ (H⁺) trong dung dịch và vì vậy là độ axit hay bazơ của nó.
Nếu hàm lượng ion H⁺ trong dung dịch nhiều và hoạt động mạnh thì dung dịch đó mang tính Axit, ngược lại nếu lượng ion H⁺ thấp thì dung dịch đó có tính Bazơ. Trường hợp lượng hydro (H⁺) cân bằng với lượng hydroxit (OH–) thì dung dịch đó trung tính, độ pH khi đó xấp xỉ 7.
2. Công thức tính pH
pH = -log [H+] hay [H+][OH−] = 10-14
Trong đó:
- H+ biểu thị hoạt độ của các ion H+ (ion hidronium) được đo theo đơn vị là mol/l.
- 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
Công thức tính pH đối với axit
Dung dịch axit mạnh: pH = -log(Ca) trong đó Ca là nồng độ của axit.
Dung dịch axit yếu: pH = -1⁄2.logKa – 1⁄2.logCa , với Ka là hằng số điện ly của axit (axit yếu chỉ bị điện ly 1 phần).
Công thức tính pH đối với bazo
Đối với bazơ mạnh: pH = 14 + log(Cb) ; Cb là nồng độ bazo.
Bazơ yếu: pH = 14 + 1⁄2logKb + 1⁄2.log(Cb) ; Kb là hằng số điện ly bazo.
Cách tính pH đối với muối
Đối với dung dịch muối: pH = -1⁄2.logKa – 1⁄2.log(Cm).
Đặc biệt, dung dịch muối tạo ra từ bazo mạnh hoặc axit yếu thì tính theo công thức:
pH= 14 + 1⁄2.logKb + 1⁄2.log(Cm).
Cách tính pH của dung dịch đệm
pH= pKa – lg Ca/Cb
Trong đó:
Ka là hằng số điện ly của axit;
Ca là nồng độ của axit;
Cb là nồng độ bazơ.
3. 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 + ½ 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: 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
4. Bài tập vận dụng
Câu 1: Cho m gam Ba vào 100 ml dung dịch H2SO4 0,1M thu được dung dịch X. Pha loãng dung dịch X 10 lần được dung dịch Y có pH = 12. Khối lượng Ba đã dùng là bao nhiêu?
Lời giải
nH2SO4 = 0,1.0,1 = 0,01 mol
pH = 12 ⇒ sau phản ứng OH– dư
Pha loãng dung dịch 10 lần ⇒VY= 100.10 = 1000 ml = 1 lít
⇒ nOH- = 0,01.1 = 0,01 mol ⇒ nBa(OH)2 dư = 0,01 mol
Ba + 2H2O → Ba(OH)2 + H2
Ba(OH)2 + H2SO4 → BaSO4 + 2H2O
0,01 ← 0,01
⇒ ∑nBa(OH)2 = 0,01 + 0,01= 0,02 mol
⇒ mBa = 0,02.137 = 2,74 gam
Câu 2: 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.
Câu 3: Trộn 200 ml dung dịch H2SO4 0,05M với 300 ml dung dịch NaOH 0,06M. pH của dung dịch thu được là bao nhiêu?
Lời giải
nH2SO4 = 0,01 (mol);
nNaOH = 0,018 (mol)
nH+= 2.0,01 = 0,02 (mol)
H2SO4 + 2NaOH → Na2SO4+ H2O
Ban đầu 0,01 mol 0,018 mol
Phản ứng 0,009 mol 0,018 mol
Sau 0,001 mol
nH2SO4d = 0,001 (mol)
⇒ nH+ = 2nH2SO4d = 0,002 (mol)
⇒ [H+] = 0,002/(200 +300).10−3= 4.10−3 (M)
Vậy pH = −log([H+ ]) = 2,4
Câu 4: 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
Câu 5: 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
Xem thêm cách làm các dạng bài tập hóa học hay khác:
30 Bài tập về tính độ pH (2024) có đáp án chi tiết nhất
30 Bài tập nhận biết các chất bằng quỳ tím (2024) có đáp án
Cách tính nồng độ đương lượng (2024) chính xác, có đáp án
