Giải SBT Hóa 11 (Cánh diều) Bài 3: pH của dung dịch. Chuẩn độ acid – base

Giải SBT Hóa học 11 Bài 3: pH của dung dịch. Chuẩn độ acid – base

Bài 3.1 trang 10 SBT Hóa học 11: Điền thông tin thích hợp vào chỗ trống trong mỗi câu dưới đây

Ở 25^oC, [H⁺][OH^–] = …(1)… luôn đúng đối với các dung dịch nước. Khi [H⁺] …(2)… 1,0.10^–7 M thì dung dịch có tính acid; khi [H⁺] nhỏ hơn …(3)… thì dung dịch có tính base; khi [H⁺] = 1,0.10^–7 M, dung dịch …(4)… Dung dịch acid có …(5)… nhỏ hơn 1,0.10^–7 M, dung dịch base có [OH^–] lớn hơn …(6)… và dung dịch trung tính có [OH^–] = …(7)….

Lời giải:

(1) 1,0.10^-14; (2) lớn hơn; (3) 1,0.10^-7 M; (4) trung tính;

(5) [OH^–] ; (6) 1,0.10^-7 M; (7) 1,0.10^-7 M.

Bài 3.2 trang 10 SBT Hóa học 11: Những phát biểu nào dưới đây là đúng?

(a) Để so sánh mức độ acid giữa các dung dịch có thể dựa vào nồng độ: dung dịch acid nào có nồng độ lớn hơn sẽ có tính acid mạnh hơn.

(b) Trong các dung dịch có cùng nồng độ, dung dịch nào có tính acid mạnh hơn sẽ có nồng độ ion H⁺ lớn hơn và pH lớn hơn.

(c) Trong các dung dịch có cùng nồng độ, dung dịch nào có nồng độ ion OH^– lớn hơn và pH nhỏ hơn sẽ có tính base lớn hơn.

(d) Trong các dung dịch có cùng nồng độ, dung dịch nào có tính acid mạnh hơn sẽ có nồng độ ion H⁺ lớn hơn và pH nhỏ hơn.

(e) Trong các dung dịch có cùng nồng độ, dung dịch có nồng độ ion H⁺ nhỏ và pH cao sẽ có tính acid yếu hơn.

(g) Trong một dãy các dung dịch có cùng nồng độ được sắp xếp theo tính acid tăng dần thì nồng độ ion OH^– sẽ giảm dần và K_a tăng dần.

Lời giải:

Đáp án đúng là: (d), (e), (g).

Phát biểu (a) sai vì căn cứ so sánh là [H⁺] hoặc pH.

Phát biểu (b) sai vì pH càng nhỏ tính acid của dung dịch càng mạnh.

Phát biểu (c) sai vì pH càng lớn tính base của dung dịch càng mạnh.

Bài 3.3 trang 10 SBT Hóa học 11: Nối các đặc điểm ở cột A với chiều thay đổi tính acid, base tương ứng ở cột B cho phù hợp.

Đề xuất cách có thể thực hiện để làm tăng tính acid hoặc làm tăng tính base của dung dịch từ dung dịch trung tính. Bằng cách nào để có thể biết được tính acid hoặc tính base tăng lên?

Lời giải:

Đáp án đúng là: a, c, e – 1; b, d, g – 2.

Sử dụng acid mạnh thêm vào dung dịch trung tính đê làm tăng tính acid. Dùng giấy chỉ thị acid – base để thử thấy màu giấy vàng đậm dần rồi sang đỏ nếu môi trường acid rất mạnh.

Sử dụng base mạnh thêm vào dung dịch trung tính để làm tăng tính base. Dùng giấy chỉ thị acid – base để thử thấy màu giấy chỉ thị acid – base xanh đậm dần rồi chuyển tím nếu môi trường base rất mạnh.

Bài 3.4 trang 11 SBT Hóa học 11: Một dung dịch có pH = 11,7. Nồng độ ion hydrogen (H⁺) của dung dịch là

A. 2,3 M.              B. 11,7 M.

C. 5,0.10^-3 M.       D. 2,0.10^-12 M.

Lời giải:

Đáp án đúng là: D

Ta tính được nồng độ H⁺ theo công thức [H⁺] = 10^–pH.

Bài 3.5 trang 11 SBT Hóa học 11: Giá trị pH của một dung dịch tăng từ 3 lên 5. Những nhận định nào sau đây là sai?

(a) Nồng độ ion H⁺ của dung dịch giảm 20 lần.

(b) Nồng độ ion OH^– của dung dịch khi pH = 5 là 10^-9 M.

(c) Nồng độ ion H⁺ của dung dịch khi pH = 3 là 10^-3 M.

(d) Dung dịch ban đầu là một acid có nồng độ 0,001 M.

(e) Dung dịch ban đầu là một base có nồng độ 0,001 M.

Lời giải:

Đáp án đúng là: (a), (e).

Phát biểu (a) sai vì nồng độ ion H⁺ của dung dịch giảm 100 lần.

Phát biểu (e) sai vì dung dịch ban đầu là một acid có nồng độ 0,001 M.

Bài 3.6 trang 11 SBT Hóa học 11: Calcium hydroxide rắn được hoà tan trong nước cho tới khi pH của dung dịch đạt 10,94. Nồng độ của ion hydroxide (OH^–) trong dung dịch là

A. 1,1.10^-11 M.                                  B. 3,06 M.

C. 8,7.10^-4 M.                                    D. 1,0.10^-14 M.

Lời giải:

Đáp án đúng là: C

Ta tính được nồng độ OH^– theo công thức [OH^–] = 10^–pOH (pH + pOH = 14).

Bài 3.7 trang 11 SBT Hóa học 11: Bảng dưới đây là kết quả đo pH của các dung dịch bằng máy đo pH. Xác định tính acid, base hay trung tính và màu của giấy chỉ thị pH khi dùng để thử vào hai cột còn trống trong bảng dưới đây.

Lời giải:

Bài 3.8 trang 11 SBT Hóa học 11: Một dung dịch X thu được bằng cách thêm 50,0 mL dung dịch HBr 0,050 M vào 150,0 mL dung dịch HI 0,100 M. Tính nồng độ H⁺ và pH của dung dịch X. Biết HBr và HI đều được coi là acid mạnh.

Lời giải:

Số mol H⁺ trong 50 mL HBr là: 0,05.0,050 = 2,5.10^-3 (mol).

Số mol H⁺ trong 150 mL HI là: 0,15.0,100 = 1,5.10^-2 (mol).

Nồng độ H⁺ của dung địch X là:

[H⁺] = $\frac{2,{5.10}^{-3}+1,{5.10}^{-2}}{0,05+0,15}$  = 0,0875 (M);

pH = –lg(0,0875) = 1,06.

Bài 3.9 trang 11 SBT Hóa học 11: Xác định pH của dung dịch thu được sau khi thêm 25,0 mL dung dịch NaOH 0,1 M vào 50,0 mL dung dịch HCl 0,1 M.

Lời giải:

Số mol NaOH thêm vào là 2,5.10^-3 mol; số mol HCl ban đầu là 5.10^-3 mol.

Dựa vào phương trình: H⁺ + OH^– ⟶ H₂O, tính được số mol H⁺ trong dung dịch thu được sau khi thêm NaOH là 2,5.10^-3 mol.

Vậy pH = $-lg\left(\frac{255.{10}^3}{0,025+0,05}\right)$  = 1,48.

Bài 3.10 trang 11 SBT Hóa học 11: Ở 25^oC, pH của một dung dịch Ba(OH)₂ là 10,66. Nồng độ ion hydroxide (OH–) trong dung dịch là bao nhiêu? Để thu được 125 mL dung dịch Ba(OH)₂ trên thì khối lượng Ba(OH)₂ cần phải hoà tan là bao nhiêu (bỏ qua sự thay đổi thể tích nếu có)?

Lời giải:

Nồng độ OH^– là:  $\frac{{10}^{-14}}{{10}^{-10,66}}$ $=4,57.10-4$ (M).

Nồng độ của Ba(OH)₂ tương ứng là: 2,285.10^-4 (M).

Để thu được 125 mL dung dịch Ba(OH)₂ thì khối lượng Ba(OH)₂ cần hoà tan là:

2,285.10^-4.125.10^-3.171 = 4,884.10^-3 (g).

Bài 3.11 trang 12 SBT Hóa học 11: Cho ba dung dịch có cùng nồng độ: hydrochloric acid (HCl), ethanoic acid (acetic acid, CH₃COOH) và sodium hydroxide (NaOH). Khi chuẩn độ riêng một thể tích như nhau của dung dịch HCl và dung dịch CH₃COOH bằng dung dịch NaOH, phát biểu nào sau đây là đúng?

A. Trước khi chuẩn độ, pH của hai acid bằng nhau.

B. Tại các điểm tương đương, dung dịch của cả hai phép chuẩn độ đều có giá trị pH bằng 7.

C. Cần cùng một thể tích sodium hydroxide để đạt đến điểm tương đương.

D. Giá trị pH của hai acid tăng như nhau cho đến khi đạt điểm tương đương.

Lời giải:

Đáp án đúng là: C

Cả hydrochloric acid và ethanoic acid (acetic acid) đều là acid đơn chức nên khi các thể tích và nồng độ bằng nhau của các acid này được chuẩn độ bằng sodium hydroxide thì cần cùng một thể tích base để đạt đến điểm tương đương.

Bài 3.12 trang 12 SBT Hóa học 11: a) Cốc A chứa 50 mL dung dịch KOH 0,10 M được chuẩn độ với dung dịch HNO₃ 0,10 M. Sau khi thêm 52 mL dung dịch HNO₃ vào, pH của dung dịch trong cốc A là

A. 2,80.                B. 2,71.                C. 2,40.                D. 3,00.

b) Chuẩn độ 100,0 mL dung dịch NaOH 0,1 M bằng dung dịch HCl 1,0 M. Thể tích dung dịch HCl cần thêm để dung dịch thu được có pH = 12 là

A. 8,91 mL.          B. 8,52 mL.           C. 9,01 mL.           D. 8,72 mL.

Lời giải:

a) Đáp án đúng là: B

Số mol OH^– trong 50 mL KOH là: 0,10.0,050 = 5.10^-3 (mol).

Số mol H⁺ trong 52 mL HNO₃ là: 0,10.0,052 = 5,2.10^-3 (mol).

Nồng độ H⁺ trong cốc A là:

[H⁺] = $\frac{5,{2.10}^{-3}-{5.10}^{-3}}{0,05+0,052}=1,96.10-3$ (M); pH = -lg(1,96.10^-3) = 2,71.

b) Đáp án đúng là: A

Số mol OH^– trong 100 mL NaOH là: 0,10.0,1 = 0,01 (mol).

Ta có pH = 12 ⇒ [H⁺] = 10^-12 M ⇒ [OH^–] = 10-2 M.

Gọi số mol H⁺ trong dung dịch HCl 1,0 M là x (x > 0)

Nồng độ OH^– sau khi chuẩn độ là:

[OH^–] = $\frac{0,01-x}{1.x+0,1}=0,01$⇒ x = 8,91.10^-3 (mol)

Vậy thể tích dung dịch HCl cần thêm vào dung dịch là 8,91 mL.

Bài 3.13 trang 12 SBT Hóa học 11: Một mẫu dung dịch H₂SO₄ (gọi là mẫu A) được phân tích bằng cách thêm 50,0 mL dung dịch NaOH 0,213 M vào 100 mL dung dịch mẫu A rồi lắc đều. Sau khi phản ứng xảy ra, người ta thấy trong hỗn hợp dung dịch còn dư ion OH^–. Phần ion dư này cần 13,21 mL HCl 0,103 M để trung hoà. Tính nồng độ mol L^–1 của mẫu A.

Lời giải:

Phương trình hoá học của các phản ứng xảy ra như sau:

2NaOH + H₂SO₄ ⟶ Na₂SO₄ + 2H₂O

HCl + NaOH ⟶ NaCl + H₂O

Số mol NaOH thêm vào 100 mL dung dịch H₂SO₄ là: 0,05.0,213 = 1,065.10^-2 (mol). Số mol NaOH được trung hoà bởi HCl là: 0,01321.0,103 = 1,361.10^-3 (mol).

Số mol NaOH được trung hoà bởi 100 mL dung dịch H₂SO₄ là:

1,065.10^-2 – 1,361.10^-3 = 9,289.10^-3 (mol).

Vậy nồng độ H₂SO₄ trong mẫu phân tích là:

Bài 3.14 trang 12 SBT Hóa học 11: a) Lan thực hiện phép chuẩn độ 50,00 mL dung dịch acid nồng độ 0,10 M bằng dung dịch NaOH cùng nồng độ (0,10 M), Lan rất ngạc nhiên khi thấy phải cần 100 mL dung dịch NaOH để đạt tới điểm tương đương. Em hãy giải thích thắc mắc cho Lan.

b) Trong một thí nghiệm khác, Lan thực hiện chuẩn độ 10,00 mL HCl 0,020 M. Một lần nữa, Lan rất ngạc nhiên khi chỉ cần 5,00 mL một base mạnh cùng nồng độ 0,020 M để phản ứng hoàn toàn với 10,00 mL HCl đó. Em hãy giải thích cho Lan vì sao không cần một lượng tương đương là 10,00 mL base mà chỉ cần 5,00 mL?

Lời giải:

a) Acid đó là acid hai lần acid.

b) Base có khả năng nhận 2 proton (chứa hai nhóm –OH). Ví dụ Ca(OH)₂, Ba(OH)₂.

Bài 3.15 trang 13 SBT Hóa học 11: a) 10 mL dung dịch sulfuric acid 5.10^-3 M được cho vào một bình định mức dung tích 100 mL.

a1) Tính pH của dung dịch sulfuric acid (cho rằng H₂SO₄ là acid mạnh phân li trong nước hoàn toàn cả hai proton H⁺).

a2) Thêm nước vào đến vạch của bình định mức thu được 100 mL dung dịch. Xác định pH của dung dịch đã pha loãng.

b) Viết phưong trình hoá học của phản ứng giữa sulfuric acid với dung dịch sodium hydroxide.

c) Dung dịch pha loãng ở phần a2 được dùng để chuẩn độ 25,0 mL dung dịch sodium hydroxide 1,00.10^-4 M.

c1) Dự đoán hiện tượng quan sát được khi chuẩn độ đạt đến điểm tương   đương nếu dùng phenolphthalein làm chất chỉ thị cho phép chuẩn độ trên.

c2) Xác định thể tích acid cần dùng khi phép chuẩn độ kết thúc.

Lời giải:

a)

a1) [H⁺] = 2.5.10^-3 = 10^-2 (M); pH = –lg(10^-2) = 2.

a2) pH = 3 vì dung dịch được pha loãng 10 lần.

b) Phương trình hoá học của phản ứng xảy ra:

H₂SO₄ + 2NaOH ⟶ Na₂SO₄ + 2H₂O

c)

c1) Nhỏ 1 giọt phenolphthalein vào dung dịch NaOH, dung dịch có màu hồng. Chuẩn độ bằng dung dịch H₂SO₄, màu hồng sẽ nhạt dần, khi đạt tới điểm tương đương sẽ mất màu.

c2) Thể tích dung dịch acid cần dùng là:

Bài 3.16 trang 13 SBT Hóa học 11: Nồng độ carbon dioxide (CO₂) trong khí quyển đã tăng khoảng 20% trong thế kỉ qua. Giả sử các đại dương của Trái Đất tiếp xúc với khí CO₂ trong khí quyển, lượng CO₂ tăng lên có thể có ảnh hưởng gì đến pH của các đại dương trên thế giới? Sự thay đổi này có thể ảnh hưởng gì đến cấu trúc đá vôi (chủ yếu là CaCO₃) của các rạn san hô và vỏ sò biển?

Lời giải:

Khí carbon dioxide tan trong nước theo phương trình hoá học sau:

Neu con người tiếp tục phát thải CO₂, các cân bằng trên chuyển dịch tạo ra nhiều [H⁺] hơn, làm pH của nước biển giảm, tức là nước biển càng bị acid hoá. Điều này ảnh hưởng đến môi trường sinh sống của các sinh vật biển. Nếu pH của nước biển càng thấp có thể dẫn đến sự hoà tan của các rạn san hô, vỏ sò, vỏ hàu,…

Bài 3.17 trang 13 SBT Hóa học 11: Oxygen được dẫn truyền trong cơ thể là do khả năng liên kết của oxygen với hồng cầu trong máu theo cân bằng sau:

HbH⁺(aq) + O₂(aq) ⇌ HbO₂(aq) + H⁺(aq)

Độ pH của máu người bình thường được kiểm soát chặt chẽ trong khoảng 7,35 – 7,45. Dựa vào cân bằng trên, giải thích vì sao việc kiểm soát pH của máu người lại quan trọng. Điều gì sẽ xảy ra với khả năng vận chuyển oxygen của hồng cầu nếu máu trở nên quá acid (một tình trạng nguy hiểm được gọi là nhiễm toan hay nhiễm độc acid)?

Lời giải:

Oxygen được dẫn truyền trong cơ thể là do khả năng liên kết của oxygen với hồng cầu trong máu theo cân bằng sau:

HbH⁺(aq) + O₂(aq) ⇌ HbO₂(aq) + H⁺(aq) (1)

Theo nguyên lí chuyển dịch cân bằng Le Chatelier, néu nồng độ H⁺ tăng, cân bằng (1) sẽ chuyển dịch sang trái; nếu nồng độ H⁺ giảm, cân bằng (1) sẽ chuyển dịch sang phải. Vì vậy, nếu pH của máu quá thấp (nồng độ H⁺ cao), cân bằng sẽ chuyển dịch sang trái. Điều này khiến trong máu có ít HbO₂, nên khả năng vận chuyển oxygen của hồng cầu sẽ giảm.

Bài 3.18 trang 13 SBT Hóa học 11: Acetic acid (CH₃COOH) là một acid yếu.

a) Thế nào là một acid yếu? Viết phương trình hoá học của phản ứng giữa acetic acid với nước.

b) Giải thích vì sao giấm ăn (thành phần chính là acetic acid) thường được dùng để làm sạch cặn bám ở đáy ấm đun nước hoặc phích nước được dùng để chứa nước sôi.

Lời giải:

a) Acid yếu không phân li hoàn toàn;

CH₃COOH + H₂O ⇌ CH₃COO^– + H₃O⁺

b) Giấm ăn là CH₃COOH có nồng độ 2 – 5%, do đó có thể tác dụng với lớp cặn (thường là MgCO₃, CaCO₃) để tạo thành muối tan, dễ bị rửa trôi.

2CH₃COOH + MgCO₃ → (CH₃COO)₂Mg + CO₂ + H₂O.

2CH₃COOH + CaCO₃ ⟶ (CH₃COO)₂Ca + CO₂ + H₂O.