skkn phân loại và phuơng pháp giải nhanh các bài toán ph trong các dung dịch axit – bazơ – muối

SỞ GIÁO DỤC-ĐÀO TẠO NINH THUẬNTRƯỜNG THPT CHU VĂN AN SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Đề tài: PHÂN LOẠI VÀ PHUƠNG PHÁP GIẢI NHANH CÁC BÀI TOÁN pH TRONG CÁC DUNG DỊCH AXIT – BAZƠ – MUỐI VÀ CHUẨN ĐỘ

SỞ GIÁO DỤC-ĐÀO TẠO NINH THUẬN

TRƯỜNG THPT CHU VĂN AN

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

Đề tài:

PHÂN LOẠI VÀ PHUƠNG PHÁP

GIẢI NHANH CÁC BÀI TOÁN pH TRONG CÁC DUNG DỊCH AXIT – BAZƠ – MUỐI

VÀ CHUẨN ĐỘ AXIT – BAZƠ

TRÊN CƠ SỞ MÁY TÍNH CẦM TAY

Người viết : NGUYỄN VĂN HỒNG

Giảng dạy môn : HÓA HỌC

Tp Phan Rang – Tháp chàm, tháng 4 năm 2010

PHÂN LOẠI VÀ PHUƠNG PHÁP GIẢI NHANH CÁC BÀI TOÁN pH TRONG CÁC DUNG DỊCH AXIT – BAZƠ – MUỐI

VÀ CHUẨN ĐỘ AXIT – BAZƠ TRÊN CƠ SỞ MÁY TÍNH CẦM TAY CASIO fx - 570 ES

I ĐẶT VẤN ĐỀ :

Trắc nghiệm khách quan là hình thức thi, hiện đang thực hiện đối với hầu hết môn học trong các kỳ kiểm tra, kỳ thi TNTHPT và tuyển sinh ĐH – CĐ của Bộ GD&ĐT

Trong đề thi trắc nghiệm bao gồm nhiều câu hỏi, với thời gian làm bài mỗi câu khoảng 1,5 phút đến 2 phút Với thời gian ngắn như vậy, việc giải quyết được câu hỏi đặt ra, đặc biệt đối với các câu hỏi và bài toán trắc nghiệm, không phải là vấn đề đơn giản

Trong qúa trình dạy học và đổi mới phương pháp dạy và học luôn luôn đặt giáo viên trước tình huống : Làm thế nào để có thể truyền thụ kiến thức cho học sinh một cách thấu đáo

dễ hiểu, có hệ thống nhất và giải nhanh các dạng bài tập trắc nghiệm

Trong qúa trình giảng dạy các dạng bài toán tính pH trong các dung dịch axit – bazơ – muối khi biết nồng độ, hoặc từ pH của dung dịch tính lại nồng độ mol/l của dung dịch axit – bazơ – muối trong chương trình lớp 11 và bài toán chuẩn độ axit – bazơ trong chương trình lớp 12 của phổ thông và chương trình dạy bồi dưỡng học sinh giỏi Qua các năm dạy học ở phần này tôi nhận thấy đại đa số học sinh khi giải bài toán còn thiếu lý luận, kỷ năng tính toán

và phân tính bài còn yếu Chưa tận dụng tối đa máy tính cầm tay

Với những nhận xét đó tôi nêu phương pháp giải và hướng giải nhanh từng dạng toán

tính pH trong dung dịch trên cơ sở sử dụng máy tính CASIO, nhằm giúp

Qua thực tế giảng dạy ở nhiều lớp và các năm gần đây tôi áp dụng phân loại và đưa ra phương pháp giải Từ đó tôi rút ra được một số kinh nghiệm như sau :

II QUÁ TRÌNH THƯC HIỆN :

Trong qúa trình thực hiện tôi tự rút ra một số kinh nghiệm như sau:

A Phương pháp giải phương trình tương đương trên máy tính CASIO fx -570ES

Ví dụ : 2 log 2X 0,002       X=0,004

Trên màng hình máy tính xuất hiện : Solve for X

Bấm tiếp một giá trị bất kỳ (một số bất kỳ), rối bấm phím , chờ vài giây máy cho

ra kết quả X = 410-3

B Cơ sở lý thuyết :

1 pH trong dung dịch và giới hạn: - 2 < pH < 16 ở 250C

Môi trường

dung dịch

[H+] (mol/l)

pH dung dịch

[OH-] (mol/l)

pOH dung dịch Axit

Trung tính

> 10-7

= 10-7 < 7

= 7

< 10-7

= 7

LINE

2 ALPH

A

CAL C

A

=

p.t điện ly (+ KA hoặc 

p.t điện ly (+ KB hoặc a)

(1)

(2)

(3)

(4)

2 Các cơng thức cần nhớ :

[H+].[OH-] = 10-14 (mol/l)2 (1)

pH = - lg[H+]  [H+] = 10  pH(mol/l) (2) pOH = - lg[OH-]  [OH-] = 10  pOH (mol/l) (3)

* Hằng số axit :

 

A

H A K

HA

 

   

   

KA càng lớn (tức pKA càng nhỏ) thì lực axit càng mạnh

* Hằng số bazơ:

B

B OH K

BOH

 

KB càng lớn (tức pKB càng nhỏ) thì lực bazơ càng mạnh

* Tích số của hằng số axit và bazơ liên hợp là hằng số bằng 10-14

14

A B

Ví dụ : CH3COOH   CH3COO- + H+

3

5

CH COOH



3

3

14 14

10 5

CH COO

CH COOH







C Phương pháp giải bài tốn pH dung dịch :

1. Kinh nghiệm 1 :

Tính pH của dung dịch axit – bazơ với [H + ] axit hoặc [OH - ] bazơ >> 10 -7 (mol/l)

* Phương pháp tính pH của dung dịch :

Nếu bỏ qua sự điện ly của nước (với nồng độ mol/l của H+ của axit hoặc OH- của bazơ

>> 10-7 mol/l) cũng như tương tác giữa các ion trong dung dịch Cĩ thể tính pH của một số axit, bazơ hay từ pH dung dịch tính nồng độ axit, bazơ theo sơ đồ như sau

Nếu chưa dạy tính pH theo sơ đồ sau nhiều học sinh khơng tính được pH của dung dịch và ngược lại từ pH tính lại nồng độ dung dịch

Sơ đồ tính pH dung dịch axit – bazơ và ngược lại

] ) OH

(

B

1) Tính pH các dung dịch axit – bazơ mạnh và từ pH của dung dịch tìm nồng độ của axit – bazơ :

a) pH  nồng độ dung dịch axit :

Dung dịch hỗn hợp axit (HxA C1M, HyA’ C2M,….)

pH = - log (xC1 + yC2 + … )

* chú ý : Nếu dung dịch chỉ có 1 axit mạnh, coi nồng độ các axit còn lại bằng 0

Ví dụ 1 : Dung dịch axit H2SO4 0,005M có pH là :

Giải : Áp dụng công thức :

pH = - log (2x0,005) = 2

Đáp án : B

Ví dụ 2 : Dung dịch X gồm : H2SO4 0,005M và HNO3 0,02M có pH là :

Giải : Áp dụng công thức :

pH = - log (2x0,005 + 0,02) = 1,52

Đáp án : C

Ví dụ 3 : Trộn 150 ml dung dịch HCl 0,02M với 50 ml dung dịch H2SO4 0,01M được dung dịch X Dung dịch X có pH là :

Giải : Áp dụng công thức :

150 0,02 50 2 0,01

150 50



Đáp án : C

Ví dụ 4 : Dung dịch X (gồm : H2SO4 xM và HCl 0,002M) có pH = 2 x có giá trị là :

Giải : Áp dụng Phương pháp giải phương trình tương đương trên máy tính CASIO

fx-570ES

Áp dụng công thức :2 log 2X 0,002       X=0,004

Đáp án : A

b) pH  nồng độ dung dịch bazơ :

Dung dịch hỗn hợp bazơ (B(OH)n CIM, B’(OH)m CIIM,….)

* chú ý : Nếu dung dịch chỉ có 1 bazơ mạnh, coi nồng độ các axit còn lại bằng 0

Ví dụ 5 : Dung dịch Ba(OH)2 0,1M có pH là :

pH = 14 + log (nCI + mCII + … )

Giải : Áp dụng công thức :

pH = 14 + log (2x0,1) = 13,3

Đáp án : A

Ví dụ 6 : Dung dịch Y gồm : Ba(OH)2 0,025M, NaOH 0,035M và KOH 0,015M Có pH là :

Giải : Áp dụng công thức :

pH = 14 + log (2x0,025 + 0,035 + 0,015) = 13

Đáp án : D

Ví dụ 7 : Dung dịch Y (gồm : Ba(OH)2 aM; NaOH 2aM và KOH 0,01M) có pH = 13, a có giá trị là :

Giải : Áp dụng Phương pháp giải phương trình tương đương trên máy tính CASIO

fx-570ES a được thay bằng X của máy tính.

Áp dụng công thức : 13 = 14 + log (2X + 2X + 0,01)  X = 0,0225

Đáp án : D

Ví dụ 8 : Trộn 30 ml dung dịch NaOH xM với 20 ml dung dịch Ba(OH)2 0,01M được dung dịch X có pH = 13 Giá trị của x là :

Giải : Áp dụng Phương pháp giải phương trình tương đương trên máy tính CASIO

fx-570ES x được thay bằng X của máy tính.

Áp dụng công thức : 13 14 log 30 X 20 2 0,01 X 0,15

30 20



Đáp án : B

2) Tính pH các dung dịch axit yếu – bazơ yếu và từ pH của dung dịch tìm nồng

độ của axit – bazơ :

a pH  nồng độ dung dịch đơn axit yếu – đơn bazơ yếu dựa vào độ điện li :

 pH  nồng độ dung dịch đơn axit yếu :

Dung dịch hỗn hợp axit yếu : HA C1M, HA’ C2M,… Biết độ điện li các axit lần lượt

1, 2 …

pH = - log (1C1 + 2C2 + … )

* Chú ý : Nếu dung dịch chỉ có 1 axit yếu, coi nồng độ và độ điện li các axit còn lại

bằng 0

Ví dụ 9 : Dung dịch HCOOH 1M, biết = 1,34% Có pH là :

Giải : Áp dụng công thức : pH = -lg 0,0134 x 1 = 1,87

Đáp án : A

Ví dụ 10 : Dung dịch HF có pH = 2,08 ; biết ồng độ mol/l của dung dịch HF

là:

Giải : Áp dụng Phương pháp giải phương trình tương đương trên máy tính CASIO

fx-570ES.

Gọi nồng độ HF là X

Áp dụng công thức : 2,08 = -lg 0,0831X  X = 0,1

Đáp án : B

 pH  nồng độ dung dịch đơn bazơ yếu :

Dung dịch hỗn hợp đơn bazơ yếu : BOH CIM, B’OH CIIM,… Biết độ điện li các đơn bazơ yếu lần lượt I, II …

pH = 14 + log (1CI + 2CII + … )

* Chú ý : Nếu dung dịch chỉ có 1 đơn bazơ yếu, coi nồng độ và độ điện li các đơn

bazơ còn lại bằng 0.

Ví dụ 11 : Dung dịch NH3 0,01M, biết  Có pH là :

Giải : Áp dụng công thức : pH = 14 + lg 0,0424 x 0,01 = 10,63

Đáp án : D

Ví dụ 12 : Dung dịch CH3NH2 có pH = 11,84 ; biết  ồng độ mol/l của dung dịch CH3NH2 là :

Giải : Áp dụng Phương pháp giải phương trình tương đương trên máy tính CASIO

fx-570ES

Gọi nồng độ CH3NH2 là X

Áp dụng công thức : 11,84 = 14 + lg 0,0692X  X = 0,1

Đáp án : D

b Tính pH dung dịch axit đơn yếu – bazơ đơn yếu với K < 10 -3 :

Có thể giải gần đúng như sau:

 pH  nồng độ dung dịch đơn axit yếu :

Dung dịch hỗn hợp axit yếu : HA C1M, HA’ C2M,… Biết độ điện li các axit lần lượt K1, K2 …

1 1 2 2

pH log (K C K C     )

* Chú ý : Nếu dung dịch chỉ có 1 axit yếu, coi nồng độ và hằng số điện li các axit

còn lại bằng 0 Nếu đa axit yếu chỉ tính nấc thứ nhất vì các nấc điện li thứ 2 và 3… rất ít

so với nấc đầu.

Ví dụ 13 : Dung dịch axit CH3COOH 0,1 M, biết KA = 1,8.10 -5 pH của dung dịch là :

Giải : Áp dụng công thức : pH lg 1,8.10    5  0,1 2,87 

Đáp án : A

Ví dụ 14 : Dung dịch X gồm hai axit : HCOOH 0,1M và CH3COOH 1M Biết hằng số axit tương ứng KHCOOH = 1,75.10 4 và KCH COOH3 1 75 1, 05

 pH dung dịch X là :

Giải : Áp dụng công thức : pH lg 1,75.10  4 0,1 1,75.10  5 1 2,23

Đáp án : D

Ví dụ 15 : Dung dịch HNO2 có pH = 1,646 ; biết KA = 5,1.10 -4 ồng độ mol/l của dung dịch HNO2 là :

Giải : Áp dụng Phương pháp giải phương trình tương đương trên máy tính CASIO

fx-570ES

Gọi nồng độ HNO2 là X

Áp dụng công thức : 1,646 lg 5,1.10 X X 1    4  

Đáp án : C

Ví dụ 16 : Một dung dịch Y (chứa HCOOH xM và CH3COOH 0,1M) Dung dịch Y này có

pH = 2,72 Biết K1 (HCOOH) = 1,8.10-4 và K2 (CH3COOH) = 1,8.10-5 Gía trị x là :

Giải : Áp dụng Phương pháp giải phương trình tương đương trên máy tính CASIO

fx-570ES

Gọi nồng độ HCOOH là X

Áp dụng công thức : 2,72 lg (1,8.10 X 1,8.10  4  5 0,1) X 0,01

Đáp án : A

 pH  nồng độ dung dịch đơn bazơ yếu :

Dung dịch hỗn hợp đơn bazơ yếu : BOH CIM, B’OH CIIM,… Biết độ điện li các đơn bazơ yếu lần lượt K1, K2 …

1 I 2 II

pH 14 log (K C K C )     

* Chú ý : Nếu dung dịch chỉ có 1 đơn bazơ yếu, coi nồng độ và độ điện li các đơn

bazơ còn lại bằng 0

Ví dụ 17 : Dung dịch NH3 1 M, biết KB = 1,8.10 -5 pH của dung dịch là :

Giải : Áp dụng công thức : pH 14 lg 1,8.10    5   1 11,63

Đáp án : C

Ví dụ 18 : Dung dịch Y gồm hai bazơ : NH3 0,1M và CH3NH2 1M Biết hằng số bazơ tương ứng KNH3= 1,75.10-5 và KCH NH3 2 4 8 1, 04

 pH dung dịch X là :

Giải : Áp dụng công thức : pH 14 lg 1,75.10 5 0,1 4,8.10 4 1 12,34

Đáp án : C

Ví dụ 19 : Dung dịch C2H5NH2 có pH = 11,83; biết Kb = 4,5.10 -4 ồng độ mol/l của dung dịch C2H5NH2 là :

Giải : Áp dụng Phương pháp giải phương trình tương đương trên máy tính CASIO

fx-570ES

Gọi nồng độ C2H5NH2 là X

Áp dụng công thức : 11,83 14 lg 4,5.10 X X 0,1    4  

Đáp án : B

Ví dụ 20 : Dung dịch X (gồm hai amin : C2H5NH2 0,1M và CH3NH2 xM) Có pH = 12,23. Biết hằng số bazơ tương ứng , 0

2 5 2

4

C H NH

K 4 7 1 

 và KCH NH3 2 4,8.104

Giải : Áp dụng Phương pháp giải phương trình tương đương trên máy tính CASIO

fx-570ES

Gọi nồng độ CH3NH2 là X

Áp dụng công thức : 12,23 14 lg (4,7.10  4 0,1 4,8.10 ) X 0,5  4

Đáp án : D

2. Kinh nghiệm 2 :

Thông thường học sinh tính pH dung dịch axit mạnh hoặc bazờ mạnh không để ý đến nồng độ ion H+ hoặc ion OH – của H2O, chỉ nghĩ [H+] của dung dịch axit là [H+] của axit hoặc

[OH –] của dung dịch bazơ là [OH –] của bazơ Giáo viên khi cần dạy bồi dưỡng học sinh cần phải hướng dẫn cho các em biết

Theo định luận bảo toàn nồng độ đầu

* Nồng độ ion H + trong dung dịch axit :

[H + ] dd = [ H + ] axit + [ H + ] H 2 O

Giả sử có dung dịch axit mạnh HA nồng độ đầu CA :

Vậy : [H + ] dd = [ H + ] axit + [ H + ] H 2 O

- Nếu C << 10-7 có thể bỏ qua nồng đọ ion H+ do axit điện li, vì vậy :

[H+] = 10-7 (mol/l)  pH = 7

- Nếu C >> 10-7 có thể bỏ qua nồng đọ ion H+ do nước điện li, vì vậy :

[H+]dd = C (mol/l)  pH = -lgCA

- Nếu CA  10-7 không thể bỏ qua nồng đọ ion H+ do do nước điện li, vì vậy :

[H + ] dd = [H + ] axit + [H + ] nước = (C + X)

Vậy : [H+]dd = (C + X) mol/l ; tích số ion của nước : [H+].[OH-] = 10-14

Hay : (C + X)X = 10-14

(Áp dụng Phương pháp giải phương trình tương đương trên máy tính CASIO

fx-570ES).

 X  pH = - lg(C + X)

Ví dụ 21 : Dung dịch HCl 10-7M có pH là :

Giải : (10-7 + x)x = 10-14  X = 6,18.10-8

 pH = - lg(10-7 + 6,18.10-8) = 6,79

pH của dung dịch HCl 10-7M bằng 6,79

Đáp án : D

[OH - ] dd = [ OH ] bazô + [ OH ] H 2 O

Giả sử có dung dịch bazơ mạnh BOH nồng độ đầu CB :

Vậy : [OH - ] dd = [ OH ] bazô + [ OH ] H 2 O

Nếu CB << 10-7 có thể bỏ qua nồng đọ ion OH – do bazơ điện li, vì vậy :

[OH-] = [H+] = 10-7 (mol/l)  pH = 7

- Nếu CB >> 10-7 có thể bỏ qua nồng đọ ion OH- do nước điện li, vì vậy :

[OH-]dd = CB (mol/l)  pOH = -lgCB  pH = 14 – pOH

- Nếu CA  10-7 không thể bỏ qua nồng đọ ion H+ do do nước điện li, vì vậy :

[OH - ] dd = [OH ] - bazo +[OH ] - H O 2 = (C + X)

Vậy : [OH-]dd = (C + X) mol/l ; tích số ion của nước : [H+].[OH-] = 10-14

Hay : (C + X)X = 10-14

(Áp dụng Phương pháp giải phương trình tương đương trên máy tính CASIO

fx-570ES).

 X  pH = 14 + lg(C + X)

Ví dụ 22 : Dung dịch NaOH 10-7M có pH là :

Giải : (10-7 + x)x = 10-14  X = 6,18.10-8

 pH = 14 + lg((10-7 + 6,18.10-8) = 7,21

Đáp án : B

3. Kinh nghiệm 3 :

pH dung dịch đệm :

Dung dịch đệm : Là dung dịch hỗn hợp gồm có axit yếu và muối của axit đó hoặc

bazơ yếu và muối của bazơ yếu đó

a) Phương pháp giải : Tính pH dung dịch axit yếu và muối axit yếu đó

Dung dịch X gồm HA CA (mol/l) và A- CB (mol/l) biết KA

t.t.c.b : (CA – x) x (x + CB)

B A

A

(x C ).x K





 Với axit yếu KA <<  (x + CB)  CB và CA – x  CA Tính gần đúng

B A A

C x K

C

B

K C x

C



A A dd

B

K C

pH = lg

C



Ví dụ 24 : Dung dịch X gồm có CH3COOH 0,01M và CH3COONa 0,1M Biết KA = 1,75.10 -5

pH của dung dịch X là :

Giải :

5

A A dd

B



Đáp án : D

Ví dụ 25 : Dung dịch X gồm có HCOOH 0,1M và HCOONa aM, có pH = 2,757 Biết KA = 1,75.10-4 Giá trị của a là :

Giải : Áp dụng Phương pháp giải phương trình tương đương trên máy tính CASIO

fx-570ES

Gọi a là X

Áp dụng công thức : 2,757= lg1, 75.10 4 0,1 X = 0,01

X





Đáp án : A

b) Phương pháp giải : Tính pH dung dịch bazơ yếu và muối bazơ yếu đó

Dung dịch X gồm BOH CB (mol/l) và B+ CA (mol/l) biết KB

t.t.c.b : (CB – x) (x + CA) x

A B

B

(x C ).x K

(C x)





 Với axit yếu KB <<  (x + CA)  C2 và CB – x  CB Tính gần đúng

A B B

C x K

C

A

K C x

C



B B dd

A

K C

pH =14+lg

C

Ví dụ 26 : Dung dịch X gồm có NH4Cl 0,01M và NH3 0,1 M Biết KNH3 = 1,8.10 -5 pH của dung dịch X là :

Giải :

5

B B dd

A



Đáp án : A

Ví dụ 27 : Dung dịch X gồm có CH3NH3Cl aM và CH3NH2 0,1 M, có pH = 11,38 Biết

3 2

4

CH NH

 Giá trị của a là :

Giải : Áp dụng Phương pháp giải phương trình tương đương trên máy tính CASIO

fx-570ES

Gọi a là X

Áp dụng công thức : 11,38=14+lg4,8.10 4 0,1 X = 0,02

X







Đáp án : C

4. Kinh nghiệm 4 :

Tìm pH dung dịch muối và từ pH tìm nồng độ dung dịch muối :

Muối được tạo

bởi Môi trườngdung dịch pHdd Phản ứng thủy phân Ktp

Axit mạnh và

bazơ mạnh Trung tính = 7

Không bị thủy phân

Axit yếu và

bazơ yếu

tương đương

Thủy phân mạnh: ví dụ : Al2S3 + 6H2O == 2Al(OH)3 + 3H2S

Axit mạnh và

bazơ yếu

Axit < 7 Chỉ có gốc bazơ yếu bị thủy phân:

B + + H 2 O ⇌ BOH + H +

B + (H 2 O) + H 2 O ⇌ BOH + H 3 O +

Trong dung dịch có dư một ít H+ (H3O+) có môi trường axit pH < 7

Ktp =

B

14 K 10

Axit yếu và

bazơ mạnh

Bazơ > 7 Chỉ có gốc axit yếu bị thủy phân :

A - + H 2 O ⇌ HA + OH

Trong dung dịch có dư một ít OH- có môi trường bazơ, pH > 7

Ktp =

A

14 K 10

1) Bài tập định tính :

Học sinh nắm chắc kiến thức của bản trên có thể giải được bài tập định tính xác định môi trường dung dịch muối

2) Bài tập định lượng :

a) Tính pH dung dịch muối trung hòa :

* Dung dịch muối của axit yếu và bazơ mạnh :

Dung dịch A- CBM, biết KHA (KA) hay KA (KB) Có môi trường axit pH < 7

B B

A

pH 14 lg

K





Ví dụ 29 : pH của dung dịch CH3COONa 0,05M là Biết KCH COO3  5,71.10 10





Giải :

Áp dụng công thức (*) :pH 14 lg K CB B 14 lg 5, 71.1010 0,05 8, 728

Đáp án : C

Ví dụ 30 : pH của dung dịch NaNO2 0,01M là Biết KHNO2 5,1.104



Giải :

4 A



Đáp án : D

Ví dụ 31 : pH của dung dịch KF aM bằng 8,081 Biết KHF = 6,9.10 -4 giá trị của a là