Cân bằng axit bazơ trong dung dịch chất điện li

CÂN BẰNG AXIT – BAZƠ TRONG DUNG DỊCH CHẤT ĐIỆN LI SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HƯNG N SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM CÂN BẰNG AXIT – BAZƠ TRONG DUNG DỊCH CHẤT ĐIỆN LI Người viết: Nguyễn Thị Nhung Đơn vị cơng tác: Tổ Hóa Trường THPT chun Hưng n NGUYỄN THỊ NHUNG -1- THPT CHUN HƯNG N CÂN BẰNG AXIT – BAZƠ TRONG DUNG DỊCH CHẤT ĐIỆN LI PHẦN I: MỞ ĐẦU Cơ sở khoa học sáng kiến kinh nghiệm cần nghiên cứu Cơ sở lý luận Đại phận phản ứng hóa học xem phản ứng axit – bazơ phản ứng oxi hóa – khử Phản ứng axit – bazơ quan trọng mặt nghiên cứu lí thuyết mặt ứng dụng hóa học vào thực tiễn Trong 10 hóa chất mà giới sản xuất có tới chất axit baz ơ, là: H2SO4, CaO, NH3, NaOH, H3PO4 HNO3 Phản ứng axit – bazơ phản ứng quan trọng, thường xun xảy dung dịch Để hiểu suy đốn tính chất axit – bazơ dung dịch cần cần nắm thuyết Bronxtet axit – bazơ Để giải tốn định lượng cần biết cách mơ tả cân hệ axit – bazơ khác nhau: axit , bazơ mạnh, đơn axit, đơn bazơ yếu; đa axit, đa bazơ, chất lưỡng tính, phức hiđroxo ion kim loại Việc tính tốn thường tính theo định luật tác dụng khối lượng định luật bảo tồn proton Cơ sở thực tiễn Hóa học phân tích nói chung phản ứng axít- bazơ nói riêng có vai trò to lớn, chiếm vị trí quan trọng q trình giảng dạy mơn hố học trường trung học phổ thơng, đặc biệt trường chun luyện thi học sinh giỏi Quốc gia, Quốc tế Trong năm qua, đề thi học sinh giỏi Quốc gia thường hay đề cập tới phản ứng axit – bazơ nhiều góc độ khác Tuy nhiên, sách giáo khoa phổ thơng , điều kiện giới hạn thời gian nên kiến thức đề cập đến cách sơ lược Qua thực tiễn giảng dạy đội tuyển học sinh giỏi Quốc gia tơi đă nghiên cứu, lựa chọn hệ thống kiến thức lí thuyết bản, trọng tâm; sưu tầm tập điển hình để soạn chun đề “Cân axit – bazơ dung dịch chất điện li” với mục đích giúp cho học sinh hiểu sâu vận dụng tốt kiến thức học vào việc giải tập, góp phần nâng cao chất lượng giảng dạy học tập mơn Hóa học Mục đích sáng kiến kinh nghiệm Xây dựng hệ thống lí thuyết tập “phản ứng axit – bazơ dung dịch chất điện li” dùng cho học sinh lớp chun Hóa học bậc THPT giúp học sinh học tốt chuẩn bị tốt cho kì thi học sinh giỏi hóa học lý thut – tập – phương pháp giải, góp phần nâng cao chất lượng giảng dạy học tập mơn Hóa học Đối tượng nghiên cứu, phạm vi nghiên cứu Đề tài “Cân axit – bazơ dung dịch chất điện li” tập trung hệ thồng lí thuyết sưu tầm tập điển hình có liên quan đến: A- CƠ SỞ LÍ THUYẾT I Một số khái niệm Khái niệm axit - bazơ Cặp axit- bazơ liên hợp Chỉ số hoạt độ ion hiđro( pH) NGUYỄN THỊ NHUNG -2- THPT CHUN HƯNG N CÂN BẰNG AXIT – BAZƠ TRONG DUNG DỊCH CHẤT ĐIỆN LI Hằng số phân li axit – số phân li bazơ Phân số nồng độ (α) II Một số định luật bảo tồn Định luật bảo tồn vật chất Định luật tác dụng khối lượng(ĐLTDKL) Định luật bảo tồn proton( điều kiện proton) II Ngun tắc chung để đánh giá thành phần cân dung dịch Ngun tắc chung tính thành phần cân dung dịch Tính gần hệ có cân chủ yếu III Dung dịch axit - bazơ Axit mạnh bazơ mạnh Đơn axit yếu đơn bazơ yếu 3.Hỗn hợp đơn axit đơn bazơ Đa axit đa bazơ 5.Các chất lưỡng tính Dung dịch đệm B CÁC DẠNG BÀI TỐN MINH HỌA PHẢN ỨNG AXIT- BAZƠ TRONG DUNG DỊCH I Cân dung dịch axit mạnh bazơ mạnh II.Cân dung dịch đơn axit yếu đơn bazơ yếu III Cân dung dịch chứa hỗn hợp axit mạnh đơn axit yếu bazơ mạnh đơn bazơ yếu IV Hỗn hợp đơn axit yếu hỗn hợp đơn bazơ yếu V Cân dung dịch đa axit đa bazơ VI Cân dung dịch chất lưỡng tính Đối tượng nghiên cứu khóa học sinh đội tuyển dự thi học sinh giỏi quốc gia từ năm 2011 đến năm 2013 Kế hoạch nghiên cứu Sáng kiến kinh nghiệm tơi nghiên cứu giảng dạy bồi dưỡng học sinh đội tuyển dự thi học sinh giỏi quốc gia, trường THPT chun Hưng n từ năm học 2011-2013 Phương pháp nghiên cứu a) Nghiên cứu tài liệu b) Thực nghiệm (giảng dạy), phương pháp Thời gian hồn thành năm Cấu trúc sáng kiến kinh nghiệm Ngồi phần mở đầu, kết luận tài liệu tham khảo, sáng kiến kinh nghiệm bao gồm phần sau đây: A CƠ SỞ LÍ THUYẾT B CÁC DẠNG BÀI TẬP MINH HỌA PHẢN ỨNG AXIT – BAZƠ TRONG DUNG DỊCH NGUYỄN THỊ NHUNG -3- THPT CHUN HƯNG N CÂN BẰNG AXIT – BAZƠ TRONG DUNG DỊCH CHẤT ĐIỆN LI PHẦN II: NỘI DUNG A- CƠ SỞ LÍ THUYẾT I Một số khái niệm Khái niệm axit - bazơ Tài liệu giáo khoa chun hố học đưa định nghĩa axit- bazơ sau: *Theo Areniut( Arrhenius): - Axit chất có khả phân li dung dịch thành cation hiđro(H +), bazơ chất có khả phân li dung dịch thành anion hiđroxit( OH-) *Theo Bronstet Lauri: - Axit chất có khả nhường proton(H+), bazơ chất có khả nhận proton(H+) Các chất lưỡng tính vừa có tính axit( cho proton), vừa có tính bazơ( nhận proton) *Theo Liuyt: - Axit chất có khả nhận cặp electron khơng phân chia, bazơ chất có khả cho cặp electron khơng phân chia Cặp axit- bazơ liên hợp Một axit cho proton biến thành bazơ tương ứng bazơ nhận proton biến thành axit tương ứng, nghĩa biến đổi thuận nghịch: HA( axit) A- bazơ) + H+ Trong q trình thuận nghịch HA A- hợp thành cặp axit- bazơ liên hợp Đối với cặp axit- bazơ liên hợp ta ln có: Ka.Kb = Kw Chỉ số hoạt độ ion hiđro( pH) pH đặc trưng cho tính axit- bazơ dung dịch Biểu thức: pH= -lg(H+) pH= -lg[H+] (đối với dung dịch lỗng) Nếu dung dịch có [H+] = 10-a → pH = a Trong dung dịch axit: [H+] > 1,00.10-7M; pH < 7,00; pOH > 7,00 Trong dung dịch bazơ : [H+] < 1,00.10-7M; pH >7,00; pOH < 7,00 Trong mơi trường trung tính: [H+] = [OH-] = 1,00.10-7M; pH= 7,00 Trong mơi trường nước ln ln có biểu thức: Kw = [H+].[OH-] = 10-14 Hằng số phân li axit – số phân li bazơ Để đánh giá độ mạnh yếu axit- bazơ phải dựa vào số axit số bazơ: Hằng số axit Ka tính theo cơng thức: HA + H2O H3O+ + AKa  H O  A    HA Đối với đa axit nấc phân li có số đặc trưng cho q trình đó: H2 A H+ + HA- K a1  HA- H+ + A2- K a2  NGUYỄN THỊ NHUNG -4- H  A    H A H  A  HA   2  THPT CHUN HƯNG N CÂN BẰNG AXIT – BAZƠ TRONG DUNG DỊCH CHẤT ĐIỆN LI Còn số bazơ bazơ yếu tính dựa theo cân bazơ, ví dụ: + NH3 + H2O NH4 + OH - Kb NH  OH     NH  Phân số nồng độ (α) 5.1 Phân số nồng độ đơn axit, đơn bazơ Trong dung dịch axit, bazơ phân số nồng độ αi tỉ số nồng độ cân cấu tử i với tổng nồng độ dạng có mặt i dung dịch H+ + A - Ka Đối với cân bằng: HA HA  HA HA  A   C HA Ta có:  HA  Hay HA  CHA  HA A   C  H  ;  K  H  (6)  Tương tự: HA Ở :  HA  Dĩ nhiên:  HA   A  (7) A  (5) (8)  A   a Ka Ka  H    (9) 5.2 Phân số nồng độ đa axit – đa bazơ - Đối với axit H2A: H A  h2 h  hK a1  K a1 K a (IV.1)  HA  K a1.h h  h.K a1  K a1 K a (IV.2) A  K a1.K a h  h.K a1  K a1 K a (IV.3)  2 2 - Đối với axit HnA: H A  n hn h  K a1h n n 1  K a1K a h n2 n    K (IV.4) i 1 n A  K i 1 n h  K a1h n n 1  K a1 K a h n2 n    K (IV.5) i 1 Tổng qt: n H i ni A  h n i  K i 0 n i 0 với Ka0 = i h K n i i 0 (IV.5) II Một số định luật bảo tồn Định luật bảo tồn vật chất 1.1 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 NGUYỄN THỊ NHUNG -5- THPT CHUN HƯNG N CÂN BẰNG AXIT – BAZƠ TRONG DUNG DỊCH CHẤT ĐIỆN LI (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 1.2 Định luật bảo tồn nồng độ(ĐLBTNĐ) ban đầu Nồng độ ban đầu cấu tử tổng nồng độ cân dạng tồn cấu tử cân bằng: Ci=∑[i] 1.3 Định luật bảo tồn điện tích(ĐLBTĐT) ∑[i]Zi=0 Zi điện tích (âm dương) cấu tử i có nồng độ cân [i] Định luật tác dụng khối lượng(ĐLTDKL) * Đối với cân bằng: aA +bB cC + dD K (a ) K (a)  (C ) c ( D) d ( A) a ( B) b (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: K c c d  C  D   Aa B b *Có thể đánh giá số cân q trình phức tạp cách tổ hợp cân đơn giản biết: A+B C + D K1 C+D A + B K=K1-1 A+B C + D K1 C+D E + G K2 A+B E + G K=K1K2 nA + nB nC + nD K’ = (K1)n Định luật bảo tồn proton( điều kiện proton) Định luật bảo tồn proton (hay gọi điều kiện proton (ĐKP)), nội dung định luật sau: Nếu ta chọn trạng thái dung dịch chuẩn (thường gọi trạng thái quy chiếu mức khơng ) tổng nồng độ proton mà cấu tử mức khơng giải phóng tổng nồng độ proton mà cấu tử thu vào để đạt đến trạng thái cân Nói cách khác, nồng độ cân proton có dung dịch hiệu tổng nồng độ proton giải phóng tổng nồng độ proton thu vào từ mức khơng: [ H  ]  (  H   )cho  (  H   )nhan i i NGUYỄN THỊ NHUNG j j -6- THPT CHUN HƯNG N CÂN BẰNG AXIT – BAZƠ TRONG DUNG DỊCH CHẤT ĐIỆN LI (  H   )cho tổng nồng độ proton giải phóng i i (  H   )nhan tổng nồng độ proton thu vào từ cấu tử mức khơng j j i,j cấu tử có khả cho nhận proton Trạng thái quy chiếu (mức khơng) trạng thái ban đầu, trạng thái giới hạn hay trạng thái tuỳ chọn Thơng thường để tiện cho việc tính gần đúng, người ta thường chọn trạng thái nồng độ cấu tử chiếm ưu làm mức khơng II Ngun tắc chung để đánh giá thành phần cân dung dịch Ngun tắc chung tính thành phần cân dung dịch - Bước 1: Mơ tả đầy đủ cân xảy - Bước 2: Đánh giá, so sánh cân + Nếu hệ có cân định thành phần cân hệ: Ta áp dụng định luật bảo tồn khối lượng cho cân từ xác định thành phần cân hệ + Nếu hệ có nhiều cân tương đương định thành phần cân hệ : Ta áp dụng định luật khác (ĐLTDKL, ĐLBTNĐ, ĐLBTĐT, ĐKP ) để thành lập hệ phương trình phương trình bậc cao - Bước 3: Giải hệ phương trình phương trình bậc cao - Bước 4: Kiểm tra giả thiết - Bước 5: Đánh giá thành phần khác hệ Tính gần hệ có cân chủ yếu - Trong trường hợp đơn giản thường gặp hệ có cân tổ hợp ĐLBTNĐ với ĐLTDKL để tính nồng độ cân cấu tử Chẳng hạn, dung dịch MX C mol/l có cân MX  Mn+ + XnK (1) n+ Theo ĐLBTNĐ MX ta có : CMX = [M ] + [MX] = C (2) n+ Hay [MX] = C - [M ] (3) [ M n ].[ X n ] K Theo biểu thức ĐLTDKL áp dụng cho (1) ta có : [ MX ] [Xn-] = [Mn+] = x Đặt toạ độ phản ứng x ta có : Thay (3) (5) vào (4) ta có : K= x2 Cx (4) (5) (6) Giải phương trình (6) tính x từ phương trình (3), (5) tính nồng độ cân phần tử dung dịch Để cho tiện, ta ghi sơ đồ tính sau: MX  Mn+ + XnK Nồng độ ban đầu: C C C Nồng độ cân bằng: [ ] x toạ độ phản ứng NGUYỄN THỊ NHUNG -x x x C-x x x -7- THPT CHUN HƯNG N CÂN BẰNG AXIT – BAZƠ TRONG DUNG DỊCH CHẤT ĐIỆN LI Theo ĐLTDKL : K = x2 Cx Nếu x ≤ C ( K bé) x2 = K x = C K.C - Trong trường hợp K lớn nghĩa phản ứng xảy mạnh theo chiều thuận cần xác định TPGH tính theo cân ngược với cân cho III Dung dịch axit - bazơ Axit mạnh bazơ mạnh Axit mạnh(kí hiệu HY) chất dung dịch nước có khả nhường hồn tồn proton cho nước: HY + H2O → H3O+ + YCân thường viết dạng đơn giản : HY→ H + + YTrong dung dịch bazơ mạnh(kí hiệu XOH) tồn lượng bazơ thu proton nước: XOH + H2O → X+(H2O) + OHMột cách đơn giản biểu diễn: XOH → X+ + OHKhi tính tốn coi hệ số hoạt độ cấu tử 1, đó: pH= -lg(H+) ≈ - lg[H+] Đơn axit yếu đơn bazơ yếu *Đơn axit yếu HA chất dung dịch có khả nhường phần proton cho nước dung dịch có phản ứng axit Độ mạnh đơn axit yếu đặc trưng số phân li axit Ka số số phân li axit pKa = -lgKa Giá trị Ka lớn hay pKa bé axit mạnh * Độ mạnh yếu axit yếu phản ánh qua độ điện li α Độ điện li α tỉ số số mol n chất phân li thành ion với tổng số mol n chất tan dung dịch Hoặc α tỉ số nồng độ chất phân li với tổng nồng độ chất điện li Độ điện li tỉ lệ thuận với số phân li K tỉ lệ nghịch với nồng độ Đối với đơn axit HA ta có liên hệ: K 2  a 1 C Trong dung dịch axit HA xảy q trình sau: HA H+ + AKa (1) + H2 O H + OH Kw (2) Nếu Ka.CHA>> Kw tính thành phần hệ theo cân bằng(1) Nếu Ka.CHA≈ Kw phải kể đến phân li nước *Đơn bazơ yếu A- chất mà dung dịch , phần chúng có khả thu proton nước dung dịch có phản ứng bazơ Độ mạnh bazơ phụ thuộc vào số bazơ Kb= Kw/Ka số số bazơ pKb = -lgKb = pKw- pKa ( với Ka số phân li axit liên hợp) Khi Kb lớn pKb bé bazơ mạnh Như axit liên hợp mạnh bazơ yếu ngược lại Trong dung dịch đơn bazơ A- có cân bằng: H2 O H+ + OHKw (3) NGUYỄN THỊ NHUNG -8- THPT CHUN HƯNG N CÂN BẰNG AXIT – BAZƠ TRONG DUNG DỊCH CHẤT ĐIỆN LI A- + H O HA + OHKb =Kw/Ka (4) Tương tự, K b C A  K w tính cân theo (4) Trường hợp  K b C A  K w phải tính đến q trình phân li nước 3.Hỗn hợp đơn axit đơn bazơ c1)Hỗn hợp axit mạnh HY C1 mol/l axit yếu HX nồng độ C2 mol/l Trong dung dịch có q trình: HY→ H+ + Y(10) + HX H +X Ka (11) H2 O H+ + OHKw (12) Do có mặt axit mạnh HY, đa số trường hợp dung dịch có phản ứng axit nên bỏ qua phân li nước thành phần dung dịch tính theo ĐLTDKL cho cân (11), có kể đến có mặt nồng độ ion H+ axit mạnh phân li HX C2 C2-x C [] Ka  Ta có H+ + C1 C1+x X- Ka x C1  x .x (13) C2  x c2) Hỗn hợp bazơ mạnh XOH C1 mol/l bazơ yếu A- nồng độ C2 mol/l Trong hệ xảy q trình sau: XOH→ X+ + OH(14) + H2 O H + OH Kw (15) A- + H O HA + OHKw.Ka-1 (16) Tương tự có mặt bazơ mạnh XOH nên coi q trình phân li nước khơng đáng kể, việc tính tốn cân dựa vào cân (16) có kể đến nồng độ ion OH- C1 mol/l XOH phân li ra: A- + H O HA + OHKw.Ka-1 C C2 C1 [] C2-x x C1+x K w K a1  Ta có C1  x .x (17) C2  x c3) Hỗn hợp đơn axit HA1(C1 mol/l, Ka1), HA2(C2 mol/l, Ka2) Các cân xảy : HA1 H+ + A1Ka1 (18) HA2 H+ + A2Ka2 (19) + H2 O H + OH Kw (20) Nếu K a C1  K a C  K w thành phần cân hệ tính theo(18) dung dịch chứa đơn axit HA1 Trong trường hợp cân xảy tương đương (tức K a C1  K a C  K w ) tiến hành tính lặp gần theo ĐKP: NGUYỄN THỊ NHUNG -9- THPT CHUN HƯNG N CÂN BẰNG AXIT – BAZƠ TRONG DUNG DỊCH CHẤT ĐIỆN LI         h  H   OH   A1  A2 (21) Sau tổ hợp cần thiết ta có: h  K a1 HA1   K a2 HA2   K w (22) Để tính gần bước 1(giá trị h1) chấp nhận [HAi]0= Ci thay h1 vào(23) để tính lại [HAi]i: HAi   Ci  i  Ci h K  h (23) thay giá trị [HAi]1 vừa tính vào (22) để tính gần bước 2( giá trị h 2) tiếp tục tính lặp hội tụ c4) Hỗn hợp đơn bazơ A1 C1mol / l , K b  A2 C2 mol / l , K b Các q trình: H2 O H+ + OH-  Kw (24) A1 + H2O HA1 + OH - K b1 (25) A2- + H2O HA2 + OH- K b2 (26) - Việc tính tốn cân hỗn hợp đơn bazơ tương tự đơn axit: Nếu C1 K b  C K b  K w tính tốn theo cân (25) Nếu C1 K b  C K b  K w phải tính lặp theo ĐKP:        h  H   OH   HA1  HA2 h Kw  K A1  K a21 A2   Để tính gần chấp nhận A   C hay 1 a1    i A   C   i i i  Ci  (27) i sau kiểm tra lại Ai  theo biểu thức: K (28) K  h c5) Hỗn hợp axit yếu HA( Ca mol/l) bazơ liên hợp A-( Cb mol/l) Trong dung dịch ngồi cân phân li nước có cân bằng: HA H+ + A Ka (29) A - + H2 O HA + OHKb (30) Nếu giá trị H    K a HA  K A   a Ca  10 7 (dung dịch có phản ứng axit) việc đánh giá Cb thành phần cân hệ tính theo(29) Nếu K a Ca  10 7 (mơi trường bazơ) tính tốn cân dựa vào (30) Cb Trong trường hợp K a    Ca  10 7 phải tính phân li nước tính theo ĐKP: Cb      h  H   OH   A   C b h  OH   HA   C a NGUYỄN THỊ NHUNG - 10 - (31) THPT CHUN HƯNG N CÂN BẰNG AXIT – BAZƠ TRONG DUNG DỊCH CHẤT ĐIỆN LI Dạng 1: Dung dịch chứa đa bazơ Ví dụ 26: Tính pH dung dịch Na2S 0,010 M Biết H2S có Ka1= 10-7; Ka2=10-12,92 Các q trình xảy dung dịch: Na2S → 2Na+ + S2S2- + H2O HS- + OH- Kb1 = 10-14/10-12,92= 10-1,08 (1) HS- + H2O H2S + OH- Kb2 = 10-14/10-7= 10-7 (2) H2 O H+ + OHKw= 10-14 Vì Kb1>>Kb2>>Kw nên dung dịch cân (1) xảy chủ yếu C0 [] S2- + H2O 10-2 10-2-x HS- + OHx áp dụng ĐLTDKL ta có: 10 1,08  (3) Kb1= 10-1,08 x x2  x  10 1, 08 x  10 3,08  10   x x= 9.10-3 = [HS-] = [OH-] → [H+] = 1,1.10-12 → pH = 11,95 Ví dụ 27: Tính khối lượng muối Na2S phải cho vào lít nước để dung dịch có pH = 11,5 Biết H2S có Ka1= 10-7; Ka2=10-12,92 Giải : Các cân xảy dung dịch là: Na2S → 2Na+ + S2a a 2S + H2 O HS + OHKb1 = 10-14/10-12,92= 10-1,08 (1) HS- + H2O H2S + OH- Kb2 = 10-14/10-7= 10-7 (2) H2 O H+ + OHKw= 10-14 Vì Kb1>>Kb2>>Kw nên dung dịch cân (1) xảy chủ yếu S2- + H2O HS- + OH- Kb1= 10-1,08 C0 a [] a-x x x 10 1, 08  (3) x2 x= [OH-] =10-14/ 10-11,5 = 10-2,5 ax → a = 3,28.10-3 = C Na S → mNa S  3,28.10 3.78  0,256 g 2 Dạng 2: Hỗn hợp đa bazơ bazơ mạnh Ví dụ 28: Trộn 10,00 ml dung dịch NaOH 8,00.10-3 M với 30,00 ml dung dịch H2S 1,00.10-3 M Tính pH dung dịch thu Biết H2S có Ka1= 10-7; Ka2=10-12,92 Giải: Đây tốn pha trộn đa axit (H2S) với bazơ mạnh nên có phản ứng xảy ra, cần xác định thành phần giới hạn, từ mơ tả cân xảy dung dịch tính pH - Nồng độ ban đầu chất dung dịch: C NaOH NGUYỄN THỊ NHUNG - 25 - 8.10 3.10   2.10 3 M 40 THPT CHUN HƯNG N CÂN BẰNG AXIT – BAZƠ TRONG DUNG DỊCH CHẤT ĐIỆN LI C H 2S  1.10 3.30  0,75.10 3 M 40 NaOH + H 2S → NaHS + H2 O -3 -3 -3 0,75.10 0,75.10 0,75.10 NaOH + NaHS → Na2S + H2O -3 -3 -3 0,75.10 0,75.10 0,75.10 -3 TPGH gồm: Na2S 0,75.10 M; NaOH dư 0,5.10-3 M Vậy dung dịch hỗn hợp đa bazơ ( S2-) bazơ mạnh, nên ta có cân xảy ra: S2- + H2 O HS- + OH- Kb1= 10-1,08 (1) HS- + H2O H2S + OHKb2= 10-7 H2 O H+ + OHKw= 10-14 Vì Kb1>>Kb2>>Kw nên dung dịch cân (1) xảy chủ yếu C0 [] S2+ H2 O -3 0,75.10 0,75.10-3-x áp dụng ĐLTDKL ta có: 10 HS- OH0,5.10-3 0,5.10-3+x + x 1, 08 (2) (3) Kb1= 10-1,08 x(0,5.10 3  x)  0,75.10 3  x Giải PT bậc ta có: x = 7,4.10-4→ [OH-]=1,24.10-3→ [H+]=8,06.10-12 → pH= 11,09 VI Cân dung dịch chất lưỡng tính 6.1 Muối axit tạo bazơ mạnh axit yếu Ví dụ 29: Tính pH dung dịch NaHCO3 M Biết H2CO3 có Ka1=10-6,35; Ka2=10-10,33 Giải: Các cân xảy dung dịch: NaHCO3 → Na+ + HCO3HCO3H+ + CO32Ka2= 10-10,33 (1) HCO3- + H2O H2CO3 + OHKb2= 10-7,65 (2) H2 O H+ + OHKw= 10-14 (3) Vì Kb2>Ka2 nên dung dịch có phản ứng bazơ Kiểm tra điều kiện gần ta có: Kw > Kw nên cân dạng axit chiếm ưu áp dụng cơng thức tính gần ta có: pH  pK a  lg Cb 0,1  4,76  lg  4,76 Ca 0,1 Vậy ta có [H+]=10-4,76 [...]... HƯNG N CÂN BẰNG AXIT – BAZƠ TRONG DUNG DỊCH CHẤT ĐIỆN LI   K C H   K HA C A    a pH  pK a  lg a (49) a b Cb Ca (50) B CÁC DẠNG BÀI TỐN MINH HỌA PHẢN ỨNG AXIT- BAZƠ TRONG DUNG DỊCH I Cân bằng trong dung dịch axit mạnh và bazơ mạnh 1.1 Trường hợp 1 Nếu nồng độ các axit mạnh, bazơ mạnh đủ lớn thì có thể bỏ qua sự phân li của nước và có thể chấp nhận nồng độ ion H+ hoặc OH- của axit hoặc bazơ. .. HƯNG N CÂN BẰNG AXIT – BAZƠ TRONG DUNG DỊCH CHẤT ĐIỆN LI Như vậy, trong dung dịch sau phản ứng chỉ chứa muối của axit mạnh và bazơ mạnh, đều là những chất trung tính nên pH của dung dịch sau phản ứng bằng 7 Ở đây TPGH cũng chính là thành phần cân bằng 1.2 Trường hợp 2 Nếu nồng độ của axit và bazơ q nhỏ C H ( axit)  C H ( H O ) hayCOH (bazo)  COH ( H O )     2 2 thì khơng bỏ qua cân bằng phân li của... HƯNG N CÂN BẰNG AXIT – BAZƠ TRONG DUNG DỊCH CHẤT ĐIỆN LI 0,05 0,05 + HNO3 → H + NO30,015 0,015 + [H ]=[Cl ] + [NO3 ] = 0,05+0,015 = 0,065M( Đây là dung dịch axit mạnh nên H+ do nước phân li khơng đáng kể) → pH= - lg(0,065) = 1,19 Ví dụ 3: Trộn 100 ml dung dịch HCl 0,10M với 100ml dung dịch NaOH 0,20 M Tính pH của dung dịch thu được Giải: Đây là bài tốn trộn một dung dịch axit mạnh với một dung dịch bazơ. ..CÂN BẰNG AXIT – BAZƠ TRONG DUNG DỊCH CHẤT ĐIỆN LI Trong trường hợp Ca, Cb >>h, Kw/h và Ka, Kb khơng q bé thì có thể tính gần đúng pH của hỗn hợp đơn axit( Ca) và bazơ li n hợp(Cb) (dung dịch khảo sát này được gọi là dung pH  pK a  lg dịch đệm): Cb Ca (32) 4 Đa axit và đa bazơ 4.1 Đa axit: (HnA) Trong dung dịch, đa axit HnA có khả năng phân li theo từng nấc Hn A H+ + Hn-1A-... đúng Cân bằng chủ yếu là: CN- + 0,100 0,1-x C0 [] H2O HCN + 10-3 10-3+x x OH- Kb= 10-4,65 x(10 3  x)   x 2  (10 3  10 4,65 ) x  10 5,65  0 Ta có: 10 0,1  x NGUYỄN THỊ NHUNG - 22 THPT CHUN HƯNG N  4, 65 CÂN BẰNG AXIT – BAZƠ TRONG DUNG DỊCH CHẤT ĐIỆN LI → x=1,07.10-3=[OH-]→ [H+]= 9,35.10-12→ pH=11,03 V Cân bằng trong dung dịch đa axit và đa bazơ 5.1 Cân bằng trong dung dịch đa axit Dạng 1: Dung. .. (mol/l), hằng số axit K, nồng độ [H+] lúc cân bằng a(mol/l) a) Chứng minh : C  a2 a K b) Từ đó giải thích tại sao dung dịch của một đơn axit yếu càng lng thì pH của dung dịch càng tăng 2/ Trong một dung dịch 2 axit yếu HA1 và HA2 có hằng số cân bằng khác nhau a) Tính nồng độ [H+] trong dung dịch 2 axit đó theo hằng số cân bằng và nồng độ của 2 axit b) Áp dụng : Trong 1 dung dịch 2 axit CH3COOH 2.10-3... 9,4.10 3  h1 Vậy kết quả tính lặp gần đúng Vậy pH = -lgh2 = 2,03 5.2 Cân bằng trong dung dịch đa bazơ NGUYỄN THỊ NHUNG - 24 - THPT CHUN HƯNG N CÂN BẰNG AXIT – BAZƠ TRONG DUNG DỊCH CHẤT ĐIỆN LI Dạng 1: Dung dịch chứa một đa bazơ Ví dụ 26: Tính pH của dung dịch Na2S 0,010 M Biết H2S có Ka1= 10-7; Ka2=10-12,92 Các q trình xảy ra trong dung dịch: Na2S → 2Na+ + S2S2- + H2O HS- + OH- Kb1 = 10-14/10-12,92= 10-1,08... 6,5 pK1 = -1,36 THPT CHUN HƯNG N CÂN BẰNG AXIT – BAZƠ TRONG DUNG DỊCH CHẤT ĐIỆN LI Câu 6: Dung dịch A gồm có H2SO4 0,05 M; HCl 0,18 M; CH3COOH 0,02 M Thêm NaOH vào dung dịch A đến nồng độ của NaOH đó thêm vào là 0,23 M thì dừng thu được dung dịch A1 a) Tính nồng độ các chất trong dung dịch A1 b) Tính pH của dung dịch A1 c) Tính độ điện ly của CH3COOH trong dung dịch A1 -2 -4,75 Cho: Ka(HSO  4 )= 10 ;... đúng trên chấp nhận được Vậy pH của dung dịch là 4,76 Ví dụ 35: Tính pH của dung dịch đệm gồm NH3 0,100M và NH4Cl 5,00.10-3 M Biết NH4+ có Ka=10-9,24 Giải: Bài tốn này là trường hợp dung dịch đệm của bazơ yếu và axit li n hợp, có Kb>>Ka>>Kw nên cân bằng của dạng bazơ chiếm ưu thế NGUYỄN THỊ NHUNG - 28 - THPT CHUN HƯNG N CÂN BẰNG AXIT – BAZƠ TRONG DUNG DỊCH CHẤT ĐIỆN LI Cách 1: C0 [] Kb  NH3 + H2O 0,1... dụ 41: (Đề thi HSGQG năm 2007) Một dung dịch có 3 chất HCl, BaCl2, FeCl3 cùng nồng độ 0,0150M Sục khí CO2 vào dung dịch này cho đến bão hồ Sau đó thêm từ từ NaOH vào dung dịch đến nồng độ 0,120M Cho biết: nồng độ CO2 trong dung dịch bão hồ là 3.10-2M; thể tích dung dịch khơng thay NGUYỄN THỊ NHUNG - 33 - THPT CHUN HƯNG N CÂN BẰNG AXIT – BAZƠ TRONG DUNG DỊCH CHẤT ĐIỆN LI đổi khi cho CO2 và NaOH vào các