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
Trang 1SỞ 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
Trang 2PHÂN 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
Trong qúa trình dạy học và đổi mới phương pháp dạy và học luôn luônđặt giáo viên trước tình huống : Làm thế nào để có thể truyền thụ kiến thức chohọc sinh một cách thấu đáo dễ hiểu, có hệ thống nhất và giải nhanh các dạng bàitập trắc nghiệm
Trong qúa trình giảng dạy các dạng bài toán tính pH trong các dung dịchaxit – bazơ – muối khi biết nồng độ, hoặc từ pH của dung dịch tính lại nồng độmol/l của dung dịch axit – bazơ – muối trong chương trình lớp 11 và bài toánchuẩn độ axit – bazơ trong chương trình lớp 12 của phổ thông và chương trìnhdạy 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 tínhbài 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 phânloại và đưa ra phương pháp giải Từ đó tôi rút ra được một số kinh nghiệm nhưsau :
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
Trang 3Trên màng hình máy tính xuất hiện : Solve for X.
Bấm tiếp một giá trị bất kỳ (một số bất kỳ), rối bấm phím , chờvài giây máy cho ra kết quả X = 410-3
pHdung dịch
[OH-](mol/l)
pOHdung dịchAxit
Trang 4p.t điện ly (+ K A
hoặc
p.t điện ly (+ KB hoặc a)
(1)
(2)
(3)
(4)
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 pHcủa 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
Trang 5Dung 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
Trang 6Đáp 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 0,01Mđược 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.
pH nồng độ dung dịch đơn axit yếu :
Dung dịch hỗn hợp axit yếu : HA C1M, HA’ C2M,… Biết độ điện li cácaxit lần lượt 1, 2 …
Trang 7 pH nồng độ dung dịch đơn bazơ yếu :
Dung dịch hỗn hợp đơn bazơ yếu : BOH CIM, B’OH CIIM,… Biết độđiện 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.
Trang 8Có 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 cácaxit lần lượt K1, K2 …
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 dungdịch là :
Trang 9Ví dụ 16 : Một dung dịch Y (chứa HCOOH xM và CH3COOH 0,1M) Dungdịch Y này có pH = 2,72 Biết K1 (HCOOH) = 1,8.10-4 và K2 (CH3COOH) =1,8.10-5 Gía trị x là :
pH nồng độ dung dịch đơn bazơ yếu :
Dung dịch hỗn hợp đơn bazơ yếu : BOH CIM, B’OH CIIM,… Biết độđiện li các đơn bazơ yếu lần lượt K1, K2 …
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 :
Trang 10Giải : 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
Theo định luận bảo toàn nồng độ đầu
* Nồng độ ion H trong dung dịch axit + :
Trang 11(Áp dụng Phương pháp giải phương trình tương đương trên máy tính CASIO fx-570ES).
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
Trang 123 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
A
(x C ).x K
(C x)
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
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 :
Trang 13Dung dịch X gồm BOH CB (mol/l) và B+ CA (mol/l) biết KB.
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
Trang 14dung dịchAxit mạnh
và bazơ
mạnh
Trung tính
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 - + H2O ⇌ 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 địnhtính 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
Trang 15Ví dụ 30 : pH của dung dịch NaNO2 0,01M là Biết 2
4 HNO
* Dung dịch muối của bazơ yếu và axit mạnh :
Dung dịch B+ CAM, biết KB hay KB(KA) Có môi trường bazơ pH > 7
K 1,8.10
Giải :
Trang 16Áp dụng công thức (**) : 14 B 14
5 A
b) Tính pH dung dịch muối axit của đa axit yếu và bazơ mạnh :
Cần phải xét hằng số điện li axit (KA) và hằng số thủy phân (KB)
- Nếu hằng số thủy phân (KB) lớn hơn hằng số điện li axit, bỏ qua quátrình điện li Cách giải giống như dung dịch muối axit yếu và bazơ mạnh
Ví dụ 35 : pH của dung dịch NaHCO3 0,1M là Biết hằng số axit H2CO3 là :
14
10 22 2 10
Trang 17-14
10
Trang 18Cần tính đúng Gọi X là nống độ HCOOH điện li.
2
X
K 1,75.10 X 2,389168.10 0,001 X
+ VB mL dd B
B(OH) ; C B'(OH) ; C
VD ml dd D =
VA + VB
a) Trường hợp dung dịch sau khi chuẩn độ có môi trường axit :
Dung dịch sau khi chuẩn độ dư axit
* Nồng độ H+ :
V (xC yC ) V (nC mC ) [H ]
b) Trường hợp dung dịch sau khi chuẩn độ có môi trường bazơ :
Dung dịch sau khi chuẩn độ dư bazơ
* Nồng độ OH- :
V (nC mC ) V (xC yC ) [OH ]
* Khi gặp bài toán tính pH dung dịch sau khi chuẩn độ, học sinh chỉ
cần tính theo công thức (I) Nếu số âm tính pH dung dịch chuẩn độ theo công thức (IV) Nếu biết pH dung dịch sau khi chuẩn độ, học sinh chỉ áp dụng công thức (II) hoặc (III).
Nếu dung dịch chỉ có một axit hoặc một bazơ coi các axit và bazơ còn lại có nồng độ bằng 0.
Trang 19Ví dụ 39 : Trộn 50 ml dung dịch HCl 0,12M với 150 ml dung dịch NaOH 0,1M.
pH của dung dịch thu được là:
Giải : Áp dụng công thức (I) :
50 0,12 150 0,1 [H ] 0,045 (mol/l) [OH ] 0,045 (mol/l)
Ví dụ 41 : Trộn 150ml dung dịch H2SO4 0,01M với 50ml dung dịch NaOH xM
pH của dung dịch thu được là 12 x có giá trị là :
Ví dụ 42 : Cần thêm bao nhiêu ml dung dịch NaOH 0,25M vào 50ml hỗn hợp
HCl 0,1M và H2SO4 0,05M để thu được dung dịch có pH = 2 ?
A 43,75 ml B 36,54 ml C 27,75 ml D 40,75 ml
Giải : Áp dụng Phương pháp giải phương trình tương đương trên máy
tính CASIO fx-570ES
Trang 20III ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ :
Trên cơ sở những kinh nhgiệm đã truyền thụ và rèn luyện kỹ năng ápdụng tính pH của các dung dịch axit – bazơ – muối và bài toán chuẩn độ axit –bazơ, tôi cho học sinh làm bài kiểm tra trắc nghiệm 15 phút với nội dung sau
Đề :
1. Dung dịch X gồm : H2SO4 0,005M và HNO3 0,02M có pH là :
Trang 212. Dung dịch Y gồm : Ba(OH)2 0,025M, NaOH 0,035M và KOH 0,015M Có
Trang 22Nhận xét bài làm của học sinh :
- Hầu hết học sinh đều làm đúng chỉ có một số rất ít học sinh kỹ năng sử
dụng máy tính CASIO fx-570ES còn chậm.
Kết qủa thi học sinh giỏi Olimpic truyền thống 30 – 4 hằng năm :
* Năm 2009 – 2010 : 1 huy chương đồng
IV KẾT LUẬN :
Qua thực tế giảng dạy phương pháp tính pH dung dịch axit – bazơ – muối
và chuẩn độ axit – bazơ như tôi đã trình bày ở trên, tôi nhận thấy học sinh nắmbắt được cách giải trong từng trường hợp và hiểu đươc tại sao trong dung dịchaxit có ion OH- và trong dung dịch bazơ có ion H+ Kỹ năng sử dụng máy tínhcầm tay trong qúa trình giải bài toán hóa tương đối tốt
Trên đây là những kinh nghiệm của bản thân tôi qua giảng dạy lớp họcsinh bình thường và lớp chuyên, tôi rút ra những kinh nghiệm này
Tôi mong các đồng nghiệp góp ý kiến cho tôi, chính là giúp đỡ tôi trongcông tác giãng dạy
Xin chân thành cảm ơn
Phan Rang, ngày 25 tháng 4 năm 2010
Người viết
Nguyễn Văn Hồng