Lí thuyết về thang pH
1. Lí thuyết
1.1 Khái niệm
Thang pH là một tập hợp các con số có giá trị từ 1 – 14 được sử dụng để đánh giá độ acid – base của dung dịch. Các dung dịch acid có giá trị pH nhỏ hơn 7, các dung dịch kiềm có giá trị pH lớn hơn 7 và các dung dịch trung tính có giá trị pH bằng 7.
Ngoài ra, giá trị pH còn được sử dụng để so sánh độ mạnh của các acid có cùng nồng độ hoặc các base có cùng nồng độ.
Ví dụ: Hydrochloric acid HCl 0,1M có pH = 1; acetic acid CH3COOH 0,1M có pH = 3 nên hydrochloric acid mạnh hơn acetic acid.
1.2 Cách xác định pH
pH của một dung dịch có thể được xác định bằng chất chỉ thị màu vạn năng. Chất chỉ thị màu vạn năng là hỗn hợp các chất màu (ở dạng dung dịch hoặc giấy pH). Mỗi màu của chất chỉ thị ứng với một khoảng giá trị pH.
Khi cần xác định giá trị pH với độ chính xác cao, người ta sử dụng các thiết bị đo pH như: máy đo pH, bút đo pH, …
2. 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:
Lí thuyết về kim loại (2024) chi tiết nhất
Lí thuyết về muối (2024) chi tiết và đầy đủ nhất
Lí thuyết đồng phân hình học (2024) chi tiết nhất
