MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 4 PHẦN I MỞ ĐẦU 5 1 Lý do chọn chuyên đề 5 2 Mục đích nghiên cứu 5 3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 5 4 Nhiệm vụ nghiên cứu 5 5 Phương pháp nghiên cứu 6 6 Phương pháp tiến hành 6 P.
MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU PHẦN I: MỞ ĐẦU Lý chọn chuyên đề Mục đích nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu 5 Phương pháp nghiên cứu 6 Phương pháp tiến hành PHẦN 2: NỘI DUNG TRẠNG THÁI CỦA CHẤT ĐIỆN LI TRONG DUNG DỊCH 1.1 CHẤT ĐIỆN LI KHÔNG LIÊN HỢP 1.2 CHẤT ĐIỆN LI LIÊN HỢP .7 1.3 ĐỘ ĐIỆN LI .8 CÁC ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN CỦA HOÁ HỌC ÁP DỤNG CHO CÁC HỆ TRONG DUNG DỊCH CHẤT ĐIỆN LI .8 2.1 QUY ƯỚC BIỂU DIỄN NỒNG ĐỘ 2.2 ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN NỒNG ĐỘ(ĐLBTNĐ) BAN ĐẦU 2.3 ĐỊNH LUẬT BẢO TỒN ĐIỆN TÍCH(ĐLBTĐT) .9 2.4 ĐỊNH LUẬT TÁC DỤNG KHỐI LƯỢNG(ĐLTDKL): CÂN BẰNG AXIT – BAZƠ 10 3.1 KHÁI NIỆM AXIT- BAZƠ 10 3.2 CÂN BẰNG AXIT- BAZƠ TRONG NƯỚC 10 3.2.1 Sự điện li H2O : 10 3.2.2 Khái niệm pH : 10 3.2.3 Điều kiện proton .11 3.2.4 Thành phần giới hạn 13 3.3 CÂN BẰNG TRONG ĐƠN AXIT MẠNH VÀ ĐƠN BAZƠ MẠNH (Dạng 1) 13 3.3.1.Tính pH dung dịch đơn axit mạnh HA Ca (M) 13 3.3.2 Tính pH dung dịch đơn bazơ mạnh BOH Cb (M) .14 3.4 CÂN BẰNG TRONG DUNG DỊCH ĐƠN AXIT YẾU HOẶC ĐƠN BAZƠ YẾU (Dạng 2) 15 3.4.1 Tính pH dung dịch đơn axit yếu HA Ca (M) Hằng số Ka .15 3.4.2 Tính pH dung dịch đơn bazơ yếu BOH Cb (M) 15 3.5 DUNG DỊCH CHỨA HỖN HỢP ĐƠN AXIT MẠNH VÀ ĐƠN AXIT YẾU (HOẶC HỖN HỢP ĐƠN BAZƠ MẠNH VÀ ĐƠN BAZƠ YẾU) (Dạng 3) .16 3.5.1 Hỗn hợp axit mạnh HY C1 mol/l axit yếu HX nồng độ C2 mol/l 16 3.5.2 Hỗn hợp bazơ mạnh XOH C1 mol/l bazơ yếu A- nồng độ C2 mol/l 16 3.6 DUNG DỊCH CHỨA HỖN HỢP ĐƠN AXIT YẾU HOẶC ĐƠN BAZƠ YẾU (Dạng 4) 17 3.6.1 Dung dịch chứa hỗn hợp đơn axit yếu .17 3.6.2 Dung dịch chứa hỗn hợp đơn bazơ yếu 17 3.7 DUNG DỊCH CHỨA ĐA AXIT HOẶC ĐA BAZƠ (Dạng 5) 18 3.7.1 Đa axit:(HnA) 18 3.7.2 Đa bazơ 18 3.8 DUNG DỊCH ĐỆM (Dạng 6) 19 3.9 CHẤT LƯỠNG TÍNH (Dạng 7) .19 3.10 DUNG DỊCH CHỨA ION KIM LOẠI (Dạng 8) 20 PHẦN 3: CÁC DẠNG BÀI TOÁN MINH HỌA PHẢN ỨNG AXIT- BAZƠ TRONG DUNG DỊCH 21 CÂN BẰNG TRONG ĐƠN AXIT MẠNH VÀ ĐƠN BAZƠ MẠNH (Dạng 1) 21 1.1 TRƯỜNG HỢP 21 1.2 TRƯỜNG HỢP 24 CÂN BẰNG TRONG DUNG DỊCH ĐƠN AXIT YẾU HOẶC ĐƠN BAZƠ YẾU (Dạng 2) .25 2.1 DUNG DỊCH ĐƠN AXIT YẾU 25 2.2 DUNG DỊCH ĐƠN BAZƠ YẾU .28 DUNG DỊCH CHỨA HỖN HỢP ĐƠN AXIT MẠNH VÀ ĐƠN AXIT YẾU (HOẶC HỖN HỢP ĐƠN BAZƠ MẠNH VÀ ĐƠN BAZƠ YẾU) (Dạng 3) 29 3.1 HỖN HỢP AXIT MẠNH VÀ AXIT YẾU .29 3.2 HỖN HỢP BAZƠ MẠNH VÀ BAZƠ YẾU .30 DUNG DỊCH CHỨA HỖN HỢP ĐƠN AXIT YẾU HOẶC ĐƠN BAZƠ YẾU (Dạng 4) 31 4.1 HỖN HỢP CÁC ĐƠN AXIT YẾU 31 4.2 HỖN HỢP CÁC ĐƠN BAZƠ YẾU 33 DUNG DỊCH CHỨA ĐA AXIT HOẶC ĐA BAZƠ (Dạng 5) 35 5.1 CÂN BẰNG TRONG DUNG DỊCH CHỨA ĐA AXIT 35 5.2 CÂN BẰNG TRONG DUNG DICH ĐA BAZƠ 37 DUNG DỊCH ĐỆM (Dạng 6) .40 CÂN BẰNG TRONG DUNG DỊCH CÁC CHẤT LƯỠNG TÍNH (Dạng 7) 42 7.1 MUỐI AXIT TẠO BỞI BAZƠ MẠNH VÀ AXIT YẾU 42 7.2 DUNG DỊCH MUỐI CỦA AXIT YẾU VÀ BAZƠ YẾU .43 CÂN BẰNG TRONG DUNG DỊCH CHỨA ION KIM LOẠI 45 PHẦN 4: MỘT SỐ BÀI TẬP THAM KHẢO TRONG ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI TỈNH CÁC NĂM 46 KẾT LUẬN 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 PHỤ LỤC .58 BÀI TẬP TỰ GIẢI 64 LI M U Hầu hết phản ứng hoá học diễn dung dịch môi trờng có ảnh hởng nhiều tới khả tham gia phản ứng chất Loại tập tính pH cần thiết việc xác định định lợng axit, bazơ dung dịch Đây dạng tập khó, đa dạng học sinh thờng lúng túng gặp chúng Trong đề thi đại học cao đẳng, đặc biệt đề thi học sinh giỏi năm gần đây, tập tính pH cân axit-bazơ thờng xuyên xuất Đặc biệt đề thi học sinh giỏi giải toán máy tính cầm tay môn hoá học xuất tập pH cân axit- bazơ Chính dạng tập cần đợc đa thành chuyên ®Ị «n lun quan träng båi dìng cho häc sinh giỏi Giáo viên bồi dỡng học sinh cần phải có hệ thống kiến thức phần pH, s u tập dạng tập phong phú phù hợp với kiến thức phổ thông Tôi chọn đề tài Sử dụng dạng tập pH cân axít- bazơ bồi dỡng học sinh giỏi để nghiên cứu nhằm mục đích làm sở cho thân giảng dạy học sinh nõng cao hiệu dạy học, giúp học sinh hệ thống lại dạng tập pH để dễ dàng việc giải loại tập Đồng thời, với tập nâng cao pH đề tài cho em thấy đơn giản hố phép tính phức tạp giới hạn cho phép để em giải nhanh Vì sáng kiến kinh nghiệm em thực thời gian ngắn, kiến thức em hạn chế nên khơng tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận ý kiến đóng góp, nhận xét thầy cô, bạn đồng nghiệp người quan tâm để sáng kiến kinh nghiệm hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, tháng 01 năm 2015 Người thực Nguyễn Thị Hà CHỮ VIẾT TẮT Định luật bảo toàn nồng độ ban đầu: ĐLBTNĐ Định luật bảo tồn điện tích: ĐLBTĐT Định luật tác dụng khối lượng: ĐLTDKL Điều kiện proton: ĐKP Thành phần giới hạn: TPGH PHẦN I: MỞ ĐẦU Lý chn ti Mặc dù đà xuất nhiều đề thi nhiên gặp tập pH học sinh thờng lúng túng không định hình đợc cách giải Học sinh không phân loại tập thuộc đạng phải áp dụng kiến thức định luật để giải vấn đề, việc tự nghiên cứu tài liệu suy luận học sinh hạn chế Những tồn hạn chế học sinh tiếp cận vấn đề pH dung dịch chất điện ly cha vững cha hợp lý dạng tập xử lý thuộc dạng Vì học sinh thờng phải áp dụng kiến thức để vận dụng Từ vấn đề nêu để công tác giảng dạy đạt hiệu cao ®¸p øng xu híng ®ỉi míi cđa gi¸o dơc thời đại đổi Tôi mạnh dạn chn ti Sử dụng dạng tập pH cân axítba zơ bồi dỡng học sinh giỏi Mc tiờu nghiờn cu Thông qua lí thuyết đợc hệ thống, tập ví dụ minh học câu hỏi đợc su tầm từ đề học sinh giỏi làm sở cho thân giảng dạy häc sinh vµ nâng cao hiệu dạy học Giúp học sinh hệ thống lại dạng tập pH để dễ dàng việc giải loại tập Đồng thời, với tập nâng cao pH đề tài cho em thấy đơn giản hố phép tính phức tạp giới hạn cho phép để em giải nhanh Đối tượng, phạm vi nghiên cứu nhiệm vụ nghiên cứu Các kiến thức pH cân axit- bazơ Hệ thống tập áp dụng dành cho học sinh nâng dần mức độ lực học sinh đến tập bồi dưỡng học sinh giỏi cấp Phân tích làm rõ lí thuyết phần pH cân axit- bazơ Giải số tập làm ví dụ minh họa Sưu tầm số tập đề học sinh giỏi Phương pháp nghiên cứu Trong trình học tập, giảng dạy nghiên cứu kiến thức tập trung giải vấn đề sau: Một nghiên cứu lí thuyết tập pH cân axit- bazơ giáo trình dành cho sinh viên đại học, cao đẳng chuyên ngành hóa tài liệu bồi dưỡng kiến thức cho học sinh chuyên Hóa Hai nghiên cứu kĩ tập pH sách giáo khoa, đề tuyển sinh cao đẳng đại học đề ôn luyện học sinh giỏi Ba nghiên cứu khả tiếp thu học sinh trường THPT Võ Nhai để có cách trình bày thật dễ hiểu, phù hợp với đối tượng học sinh Bốn vận dụng phương pháp giải tập vào thực tiễn giảng dạy mình, học tập học sinh, thu thập ý kiến phản hồi từ học sinh đồng nghiệp, rút kinh nghiệm sữa chữa, bổ sung, hoàn thiện Điểm đề tài Trong nội dung đề tài phân loại tương đối kĩ dạng tập tính tốn pH Đồng thời, với dạng có từ 2-6 ví dụ tập minh họa với điểm cần ý để giải tập Với toán pH pha trộn dung dịch phức tạp hướng dẫn học sinh tìm thành phần giới hạn suy luận giải áp dụng điều kiện proton Trong phần cuối sưu tầm thêm đề thi học sinh giỏi lời giải để học sinh tự làm kiểm chứng PHẦN 2: NỘI DUNG CHƯƠNG I CƠ SỞ LÝ LUẬN TRẠNG THÁI CỦA CHẤT ĐIỆN LI TRONG DUNG DỊCH Chất điện li chất tan vào dung mơi thích hợp tạo thành dung dịch dẫn điện (bị phân li thành ion) Sự điện li phân li phân tử chất điện li thành ion Phương trình mơ tả điện li gọi phương trình điện li 1.1 CHẤT ĐIỆN LI KHƠNG LIÊN HỢP Chất điện li không liên hợp dung dịch tồn dạng ion (ion đơn giản ion bị sonvat hố) Các chất điện li khơng liên hợp bao gồm: – Các axit mạnh: HClO4, H2SO4, HNO3, HX (X Cl, Br, I) – Các bazơ mạnh: MOH (M kim loại kiềm), Ba(OH)2, Ca(OH)2 – Các muối tan: Các muối nitrat, axetat, amoni, Trong phương trình điện li chất điện li khơng liên hợp phải viết dấu “” để mơ tả chất phân li hồn tồn thành ion phải viết nồng độ ion biết nồng độ ban đầu chất điện li không liên hợp 1.2 CHẤT ĐIỆN LI LIÊN HỢP Chất điện li liên hợp dung dịch tồn dạng phân tử dạng ion Các chất điện li liên hợp bao gồm: – Các axit yếu: H2S, HF, H2CO3, H3PO4 – Các bazơ yếu bazơ tan: NH3, amin, Cu(OH)2, Al(OH)3 – Các muối tan: PbCl2, Hg2Cl2, MgCO3 Trong phương trình điện li chất điện li liên hợp phải viết dấu “ € ” để mơ tả chất điện li phân li phần thành ion không viết nồng độ ion (mặc dù biết nồng độ ban đầu chất điện li liên hợp, có phần ion kết hợp với thành phân tử chất điện li liên hợp) 1.3 ĐỘ ĐIỆN LI Trong dung dịch chất điện li liên hợp, có số phân tử chất điện li bị phân li thành ion Đặc trưng cho mức độ phân li thành ion chất điện li độ điện li Tỉ số số phân tử chất tan bị phân li thành ion tổng số phân tử chất tan dung dịch gọi độ điện li (kí hiệu ) α= nc nc + n k = nc n với nc: số phân tử chất tan phân li thành ion nk: số phân tử chất tan không phân li thành ion n = nc + nk: tổng số phân tử chất tan dung dịch Khi = 0: chất tan không phân li thành ion (chất không điện li) Khi = 1: chất tan phân li hoàn toàn thành ion Khi 0,3 < 1: chất điện li mạnh Khi 0,03 < 0,3: chất điện li trung bình Khi < < 0,03: chất điện li yếu Trong thực tế, chất tan phân li hồn tồn ( = 1) khơng có chất điện li mạnh trung bình coi chất điện li khơng liên hợp, chất điện li yếu coi chất điện li liên hợp CÁC ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN CỦA HOÁ HỌC ÁP DỤNG CHO CÁC HỆ TRONG DUNG DỊCH CHẤT ĐIỆN LI 2.1 QUY ƯỚC BIỂU DIỄN NỒNG ĐỘ * Nồng độ gốc: nồng độ chất trước đưa vào hỗn hợp phản ứng(C mol/l) * Nồng độ ban đầu: nồng độ chất hỗn hợp trước xảy phản ứng (C0 mol/l) * Nồng độ cân bằng: nồng độ chất sau hệ đạt tới trạng thái cân bằng([i]) * Nồng độ mol: biểu diễn số mol chất lít dung dịch số mmol 1ml dung dịch(C mol/l) * Nồng độ %: biểu diễn số gam chất tan 100 gam dung dịch 2.2 ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN NỒNG ĐỘ(ĐLBTNĐ) BAN ĐẦU Nồng độ ban đầu cấu tử tổng nồng độ cân dạng tồn cấu tử cân bằng: Ci=∑[i] 2.3 ĐỊNH LUẬT BẢO TỒN ĐIỆN TÍCH(ĐLBTĐT) ∑[i]Zi=0 Zi điện tích (âm dương) cấu tử i có nồng độ cân [i] 2.4 ĐỊNH LUẬT TÁC DỤNG KHỐI LƯỢNG(ĐLTDKL): * Đối với cân bằng: aA +bB cC + dD (i): hoạt độ chất i ; K(a) số cân nhiệt động; với (i)=[i].fi ; fi hệ số hoạt độ i *Đối với phép tính gần đúng, coi giá trị hệ số hoạt độ số cân nhiệt động K(a) coi số cân Kc: *Có thể đánh giá số cân trình phức tạp cách tổ hợp cân đơn giản biết: Cách 1: A + B C+D A+ B C + D K1 K=K1-1 Cách 2: A + B C + D K1 C+D E+G K2 A+ B E+G K=K1K2 Cách 3: nA + nB nC + nD K’ = (K1)n CÂN BẰNG AXIT – BAZƠ 3.1 KHÁI NIỆM AXIT- BAZƠ *Theo Bronstet, axit chất có khả nhường proton(H+), cịn bazơ chất có khả nhận proton(H+) Các chất lưỡng tính vừa có tính axit( cho proton), vừa có tính bazơ( nhận proton) * Cặp axit- bazơ: Một axit cho proton biến thành bazơ tương ứng bazơ nhận proton biến thành axit tương ứng, nghĩa biến đổi thuận nghịch: A( axit) B( bazơ) + H+ Trong trình thuận nghịch A B hợp thành cặp axit- bazơ liên hợp Đối với cặp axit- bazơ liên hợp ta ln có: Ka.Kb = Kw 3.2 CÂN BẰNG AXIT- BAZƠ TRONG NƯỚC 3.2.1 Sự điện li H2O : H2O H+ + OH- K = \f([H+][OH-],[H2O] Kw = [H+ ].[ OH- ] = 1,0 10-14 250C Ghi : Các ion nước bị sonvat hoá, nhiên tác giả xin viết dạng đơn giản : vídụ : H+ thay cho H3O+ * Ý nghĩa tích số ion nước : Mơi trường trung tính : [H+ ] = [ OH- ] = 1,0 10-7 M Môi trường axit : [H+ ] > [ OH- ] hay [H+ ] > 1,0 10-7 M Môi trường bazơ : [H+ ] < [ OH- ] hay [H+ ] < 1,0 10-7 M 3.2.2 Khái niệm pH : Có thể coi pH đại lượng biểu thị nồng độ H+ [H+ ] = 1,0 10- pH M Nếu [H+ ] = 1,0 10- a M pH = a pH khơng có thứ ngun (khơng có đơn vị) Về mặt toán học: pH = - lg [H+ ] * Ý nghĩa giá trị pH : Môi trường trung tính : [H+ ] = [ OH- ] = 1,0 10-7 M hay pH= 7,00 Môi trường axit : [H+ ] > [ OH- ] hay [H+ ] > 1,0 10-7 M hay pH < 7,00 Môi trường bazơ : [H+ ] < [ OH- ] hay [H+ ] < 1,0 10-7 M hay pH > 7,00 Ngoài ra, người ta sử dụng giá trị pOH: pOH = - lg [OH- ] pH + pOH = 14 10 0,5 2,52 x = (KS1) = 10 CO32 + H2O Kb2) C 0,0391 [] 0,0391 x CCa 2+ x x -2,52 = (10 /2) = 102,82 HCO3 + OH ; x 103,67 (do Kb1 >> x CCO32 = 0,0391 2,89.103 = 0,0362 M C CCa2+ = 0,0362 102,82 = 5,47.105 > 108,35 CO32 Kết luận: có kết tủa CaCO3 Câu 5:(Đề Olypic THPT Chợ Gạo Tiền Giang) 1/ Mơ tả dạng hình học PCl3, PCl5, P4 ? 2/ Tính pH dung dịch tạo thành hoà tan 0,1 mol PCl3 vào nước? 3/ Tính pH dung dịch tạo thành hồ tan 0,1 mol PCl vào 450 ml dung dịch NaOH 1M? Biết H3PO3 có Ka1 = 1,6.102- Ka2 = 7.10-7 Bài giải : 1/Tứ diện đều, tháp tam giác(chóp), lưỡng tháp tam giác 2/pH=0,52 3/pH=6,15 (Lời giải tương tự đề hsg Thái Nguyên) Câu 6:(HSG Đà Nẵng-Lớp 11) Tính pH dung dịch thu thổi hết 224 mL khí CO vào 200 mL dung dịch NaOH 0,05M, biết axit cacbonic có , Bài giải : Vì số mol CO2 NaOH nên hệ chứa NaHCO Có thể tính pH hệ lưỡng tính cơng thức: Câu 7:(Chọn Đội Tuyển HSG Thái Nguyên 2010-2011- Lớp 12) Hòa tan 0,01mol NH3 vào nước lít dung dịch A Độ điện li NH nước 4,15% (ở điều kiện xét) a) Tính pH dung dịch A b) Tính số bazơ NH3 c) Hấp thụ hồn tồn 201,6 ml khí HCl (ở đktc) vào lít dung dịch A Tính pH dung dịch thu (Các trường hợp tính tốn điều kiện nhiệt độ không thay đổi) Muối sắt (III) bị thuỷ phân theo phương trình hố học sau: Fe3+ + H2O → Fe(OH)2+ + H+ K = 4.10-3 44 a) Tính pH dung dịch FeCl3 0,003M b) Tính pH mà dung dịch phải có để 85% muối sắt (III) không bị thuỷ phân Bài giải : a) NH3 + H2O →NH4+ + OHBan đầu 0,01 0 (M) Điện li 0,01α 0,01α 0,01α (M) Cân 0,01 - 0,01α 0,1α 0,1α (M) [OH-]= 0,01.0,0415 = 4,15.10-4 (M) 1014 H 2, 41.1011 4 4,15.10 (M) (0,25) (0,25) (0,25) (0,25) pH = 10,62 NH 4 OH (4,15.104 ) 1, 72.107 1, 79.105 NH 0, 01 0, 01 0, 01.0,9585 3 b) Kb(NH3) = c) HCl + NH3 → NH4Cl 0,009 0,009 0,009 (mol) Số mol NH3 dư = 0,001 (mol) NH3 + H2O →NH4+ + OHBan đầu 0,001 0,009 (M) Điện li x x x (M) Cân 0,001-x 0,009+x 0,1α (M) (0,5) (0,25) (0,25) NH OH (0,009 x) x 1, 79.105 NH 0, 001 x 3 Kb = Giả sử x Cân (1) trội nhiều so với cân (2) cân (1) cân (Mơi trường axit, bỏ qua phân ly nước) Fe3+ + H2O Fe(OH)2+ + H+ K1 = 10-2,17 C 3.10-2 5.10-3 [] 3.10-2 - x x 5.10-3 + x => K1 = Giải phương trình ta có : x = 1,53 10-3 => [H+] = 5.10-3 + 1,53.10-3 = 6,53.10-3 (M) => pH = 2,185 b, 46 Phản ứng : 3NH3 + 3H2O + Fe3+ Fe(OH)3¯+ 3NH+4 (3) K3= 1022,72 2NH3 + 2H2O + Mg2+ Mg(OH)2¯ + 2NH+4 (4) K4= 101,48 NH3 + H+ NH+4 (5) K5 = 109,24 Nhận xét : K5, K3 lớn, phản ứng xảy hoàn toàn NH3 + H+ NH+4 2,5.10-3 2,5.10-3 2,5.10-3 3NH3 + 3H2O + Fe3+ Fe(OH)3 + 3NH+4 4,75.10-2 1,5.10-2 2,5.10-3 4,5.10-2 Kiểm tra kết tủa Mg(OH)2 Ta có :[H+] = Ka => [OH-] = 10-6,04(M) => => Kết tủa có Fe(OH)3 pH = 7,96(M) Câu 9:( Đề thi chọn học sinh tham dự olympic hoá học quốc tế năm 2002) Hỗn hợp B gồm 100,00 ml dung dịch HCl 0,120M 50,00ml dung dịch Na3PO4 Tính CM Na3PO4 Biết pH dung dịch B 1,50 Biết H3PO4 có pK1 =2,23; pK2 =7,26; pK3 = 12,32 Tính V dung dịch NaOH 0,1M cần để trung hoà 100 ml hỗn hợp B đến pH= 7,26 Thêm Na2CO3 vào dung dịch B pH = Cho biết thành phần chủ yếu dung dịch thu được, viết phương trình phản ứng xảy Biết H2CO3 có pK1=6,35; pK2=10,33 Giải: 1.Trong 150 ml dung dịch B có HCl 0,08 M Na3PO4 x M Dung dịch B có pH = 1,5 → [H+] = 10-1,5 = 0,0316(M) Xét cân sau: H3PO4 H+ + H2PO4- K1= 10-2,23 Như dạng tồn chủ yếu H3PO4 H2PO4- Các phản ứng xảy ra: PO43- + H+ → HPO42x x x HPO42- + H+ → H2PO4x x x H2PO4- + H+ H3PO4 x x x + Tổng nồng độ H phản ứng là: 2,807x → [H+] dư = 0,08-2,807x → x= 0,01723 47 Vậy 50ml dung dịch ban đầu Ta có pH = 7,26 = pK2 H3PO4, H3PO4 HCl bị trung hoà hết, H2PO4- bị trung hoà 1/2 Các phản ứng xảy ra: H+ + OH- → H2O 10-1,5 10-1,5 H3PO4 + OH- → H2PO4C0 0,0139 3,33.10-3 C 0,0172 H2PO4 + OH → HPO42C0 0,0172 C 8,6.10-3 8,6.10-3 → = 54,123(ml) pH = 4, xét cân sau đây: H3PO4 H+ + H2PO4H2PO4H2O + CO2 H+ + HPO4H+ + HCO3- K1 = 10-6,35 Như thành phần chủ yếu dung dịch thu H2PO4- H2O, CO2 Các phản ứng xảy ra: CO32- + H+ → HCO3CO32- + H3PO4 HCO3- + H2PO4HCO3- + H+ → H2O + CO2 HCO3- + H3PO4 H2O + CO2 + H2PO4Câu 10: (Đề thi HSGQG năm 2002-2003) Dung dịch bão hịa H2S có nồng độ 0,100 M Hằng số axit H2S:K1= 1,0.10-7; K2 = 1,3.10-13 a) Tính nồng độ ion sunfua dung dịch H2S 0,100 M điều chỉnh pH = 2,0 Giải: a) Tính nồng độ ion S2 dung dịch H2S 0,100 M; pH = 2,0 H2S = H S = 0,1 M ; H S = 101; H+ = 102 C 2 H2S (k) H2S (aq) H2S (aq) H+ + HS K1 = 1,0.10-7 HS H+ + S2 K2 = 1,3.10-13 H2S (aq) 2H+ + S2 K =K1.K2 =1,3 1020 ; S2 =1,3.1020 =1,3.1020.=1,3.1017 (M) 48 49 PHỤ LỤC Ví dụ 1: Tính pH dung dịch đệm gồm CH3COOH 0,050 M CH3COONa 0,050 M Biết CH3COOH có Ka=10-4,76 Giải: Đây toán dung dịch đệm tạo axit yếu bazơ liên hợp nó, có Ka=104,76 >> Kb=10-9,24>>Kw nên cân dung dịch chủ yếu cân phân li dạng axit Cách 1: Xét cân xảy dung dịch: CH3COOH CH3COO- + H+ Ka= 10-4,76 C0 0,05 0,05 [] 0,05-x 0,05+x x áp dụng ĐLTDKL ta có : x=10-4,76 =[H+]→ pH= 4,76 Cách 2: Áp dụng cơng thức tính gần đúng: Ta có [H+] = 10-4,76 Ka>>Kw nên cân dạng bazơ chiếm ưu Cách 1: NH3 + H2O NH4+ + OH- Kb= 10-4,76 C0 0,1 0,005 [] 0,1-x 0,005+x x Cách 2: Tính gần đúng: Ta có [H+]=10-10,54 Kb=10-9,24 >> Kw nên cân dạng axit chiếm ưu áp dụng cơng thức tính gần ta có: 50 Vậy ta có [H+]=10-4,76 V = 0,025 lít = 25 ml 2/ Dung dịch sau trung hịa có: V = 25 + 25 = 50 ml 0,00025 mol CH3COONa(khơng kể đến NaCl không ảnh hưởng đến pH) => nồng độ ban đầu CH 3COONa = 0,005M CH3COONa → CH3COO- + Na+ C: 0,005 0,005 Cbđ: Cpli: Ccb: CH3COO- + H2O CH3COOH + OH- 0,005 0 z z z 0,005-z z z Kb 1014 5, 75.1010 K a Kb = z.z 5, 75.10 10 0, 005 z => z = [OH-] = 1,7.10-6 => pH = 8,23 => Ví dụ 6: 1/ Nêu tượng viết pư xảy a/ Cho dd KHSO4 vào dd hỗn hợp NaAlO2; Na2CO3 đến dư b/ Nhỏ từ từ dd NH3 có lẫn NH4Cl vào dd CuSO4 2/ Tính pH dd chứa 0,01 mol NH4NO3 0,02 mol NH3 100 ml dd 3/ Tính nồng độ NH4Cl cần thiết để ngăn cản kết tủa Mg(OH)2 lít dd chưa 0,01 mol NH3 0,001 mol Mg2+ biết Kb NH3 = 1,8.10-5 T Mg(OH)2 = 7,1.10-12 Bài giải : 1/ a/ Có khí bay ra, có kết tủa kết tủa tan 52 b/ Khơng có kết tủa tạo dd màu xanh thẫm có pư: Cu2+ + 4NH3 → [Cu(NH3)4]2+.(khơng tạo kết tủa nồng độ OH- thấp) 2/ Đây dd đệm có pH = 9,56 3/ Để khơng có kết tủa phải có: [Mg2+].[OH-]2[OH-] < 8,43.10-5M Gọi a nồng độ NH4Cl ta có: NH3 + H2O NH4+ + OH- Cbđ: 0,01 a Cpli: x x x Ccb: 0,01-x a+x x => Kb x (a x ) x.a 0, 01 x 0, 01 (do x nhỏ so với a 0,01) 0, 01.K b a => x = [OH-] = a > 2,14.10-3 M Ví dụ 7: 1/ Tính pH dd sau: a/ Dd H2SO4 0,1M Biết pKa = b/ Dd CH3COONa 0,4M Biết Ka(CH3COOH) = 1,8.10-5 2/ Độ điện li axit HA 2M 0,95% a/ Tính số phân li HA b/ Nếu pha loãng 10ml dd axit thành 100ml độ điện li HA bao nhiêu? Tính pH dd lúc này? Có nhận xét độ điện li pha loãng axit này? Bài giải : + - 1/ a/ Ta có: H2SO4 → H + HSO4 Mol/l: 0,1 0,1 0,1 + HSO4- H + SO42- Mol/l bđ: 0,1 0,1 Mol/l pư: x x x Mol/l cb: 0,1-x 0,1+x x x (0,1 x ) => Ka = 0,1 x = 10-2 => x = 0,00844 => [H+] = 0,1 + x = 0,10844 => pH = 0,965 -14 -10 b/ Ta có: CH3COO + H2O Mol/l bđ: 0,4 Mol/l pli: x Mol/l cb:0,4-x CH3COOH + OH có Kb = 10 /Ka = 5,55.10 0 x x x x x2 => Kb = 0, x = 5,55.10-10 => x = 1,5.10-5 = [OH-] => [H+] = 6,67.10-10 => pH = 9,176 2/ a/ ta có: nồng độ HA phân li = 2.0,95/100 = 0,019 mol/l 53 + HA H + A - Mol/l bđ: 0 Mol/l pli: 0,019 0,019 0,019 Mol/l cb: 1,981 0,019 0,019 0, 019.0, 019 1,981 Ka = = 1,82.10-4 b/ Nếu pha lỗng 10 ml thành 100 ml nồng độ ban đầu giảm 10 lần = 0,2 M Do đó: H + + A - HA Mol/l bđ: 0,2 0 Mol/l pli: x x x Mol/l cb: 0,2 –x x x x.x x 100% 2,9715% 0, Ka = 0, x = 1,82.10-4 => x = 5,943.10-3 => pH = -lgx= 2,226 + NX: pha lỗng độ điện li tất chất tăng 54 BÀI TẬP TỰ GIẢI 1) Tính pH dung dịch : HNO3 10-2M ; HNO3 1,2.10-7M ; HNO3 10-9M 2) Tính pH dung dịch : Ba(OH)2 10-2M , KOH 10-7M ; NaOH 10-9M 3) Tính pH dung dịch : HCOOH 10-2M Ka = 10-3,75 ; HCN 10-2M Ka = 10-9,35 HBrO 10-2M Ka = 10-8,6 4) Tính pH dung dịch : Metylamin 10-1M Ka = 10-10,6 ; dimetylamin 1,5.10-2M Ka = 10-10,87 5) Tính pH dung dịch : H2C2O4 10-2M K1 = 10-1,25 K2 = 10-4,27 ; H2S 10-2M Ka1 = 10-7 Ka2 = 10-12,92 6) Tính pH dung dịch muối : KNO3 0,5M ; Na2SO4 0,1M 7) Tính pH dung dịch muối : C6H5COONa 10-2M Ka = 10-4,2 ; NaClO 10-2M Ka = 10-7,53 8) Tính pH dung dịch muối : CH3NH3Cl 0,1M Kb = 10-3,4 Al(NO3)3 0,01M Ka1 = 10-5 (coi dung dịch tồn phức hiđroxo Al(OH)2+ ) 9) Trộn 25,00ml dung dịch NH3 8,0.10-3 M với 15,00ml dung dịch HCl 1,046,10-3M Tính pH dung dịch thu Biết Ka NH4+ = 10-9,24 10) Tính pH dung dịch A gồm HF 0,1M NaF 0,1M Tính pH 1lít dung dịch A trường hợp : a) Thêm 0,01mol HCl vào b) Thêm 0,01 mol NaOH vào Biết Ka = 6,8.10-4 55 ... Với toán pH pha trộn dung dịch ph? ??c tạp hướng dẫn học sinh tìm thành ph? ??n giới hạn suy luận giải áp dụng điều kiện proton Trong ph? ??n cuối sưu tầm thêm đề thi học sinh giỏi lời giải để học sinh... Thị Ph? ?ng Diệp (2007), Câu hỏi tập Cân ion dung dịch, NXB Đại học s ph? ??m Nguyễn Tinh Dung (2000), Hóa học ph? ?n tích cân ion dung dịch, NXB Giáo dục Hà Nội Nguyễn Tinh Dung (2007), Hoá học ph? ?n... Các chuyên đề bồi dưỡng học sinh giỏi hóa học 11, NXB Đại Học Quốc Gia Hà Nội 40 PH? ?? LỤC MỘT SỐ BÀI TẬP THAM KHẢO TRONG ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI TỈNH CÁC NĂM Câu (Chọn HSG dự thi QG Thái nguyên 2014-2015):