Hóa học là một môn khoa học tự nhiên, nghiên cứu về thành phần, cấu trúc, tính chất và sự biến đổi của vật chất. Hóa học có vai trò rất quan trong trong mọi lĩnh vực của đời sống, sản xuất và có mối liên hệ với khoa học khác. Xuất phát từ lí do đó và bằng đúc kết của bản thân trong quá trịnh dạy và tự học. Tôi xin trình bày đề tài “ Một số vấn đề về giải bài tập phản ứng thủy phân este trong môi trường kiềm” để các em học sinh có thêm tài liệu để đọc và các đồng nghiệp tham khảo.
I mở đầu Trong trình dạy học chơng 1- Sự điện li Tôi thấy học sinh thờng lúng túng gặp khó khăn việc giải tập cân dung dịch chất điện li đặc biệt tập tính pH dung dịch Nguyên nhân em cha nắm vững cha nắm đợc phơng pháp làm dạng tập Xuất phát từ lí đó, Tôi xin đợc trình bày số kinh nghiệm giải toán tính pH số dung dịch Để giúp đỡ phần khó khăn em học sinh có thêm tài liệu cho bạn đồng nghiệp trình giảng dạy II khái niệm ph dung dịch * Nếu biểu diễn nồng độ H+ dung dịch 10-a giá trị a đợc gọi pH dung dịch * Về mặt toán học pH = - lg[H+] * Khi biết giá trị pH dung dịch ta biết đợc môi trờng dung dịch môi trờng [H+] > 10-7 M«i trêng axit pH < M«i trêng trung tÝnh pH = � [H+] = 10-7 [H+] < 10-7 Môi trờng bazơ pH > III Phơng pháp tính ph số dung dịch Tính pH dung dịch axit a Tính pH dung dịch axit mạnh: Các axit mạnh điện li hoàn toàn dung dich nên HnX � n H+ + X-n C nC + [H ] = nC � pH = -lgnC b Tính pH dung dịch axit yếu Xét trường hợp axit HA, nồng độ C Nếu axit HA không yếu nồng độ axit dung dịch khơng q bé ta bỏ qua điện li H2O HA + H2O � H3O+ + A- [ ]0 C 0 + + [ ] C - [H3O ] [H3O ] [H3O+] [H 3O ]2 [H 3O ][A - ] Ta có: Ka = = C [H 3O ] [HA] Nếu C >> [H3O+] � [H3O+] = (ka.C)1/2 1 1 Do đó: pH = - lgka - lgC = - pka - lgC 2 2 Ví dụ 1: Tính pH dung dịch CH3COOH 0,1 M, biết pKa CH3COOH 4,75 Giải: CH3COOH � CH3COO- + H+ [ ]0 0,1 0 + + [ ] 0,1 - [H3O ] [H3O ] [H3O+] [H 3O ]2 Ta có: Ka = = 1,75.10—5 0,1 [H 3O ] Nếu 0,1 >> [H3O+] � [H3O+] = 1,322.10-3 � pH = - lg[H+] = 2,875 VÝ dơ 2: TÝnh pH cđa dung dÞch NH4Cl 0,1 M, biÕt Ka cđa NH 4 = 10-9,23 Giải: Trong dung dịch NH4Cl phân li hoàn toµn NH4Cl � NH 4 + ClNH 4 + H2O � NH3 + H3O+ [ ]0 0,1 0 + + [] 0,1 - [H3O ] [H3O ] [H3O+] [H 3O ]2 Ka = = 10-9,23 0,1 [H 3O ] Nếu 0,1 >> [H3O+] � [H3O+] =7,67.10-6 � pH = - lg[H+] = 5,11 VÝ dô 3: Tính pH dung dịch H2S 0,1M, Biết H2S axit nÊc pKa1 = 6,96 vµ pKa2 = 15 Gi¶i: H2S � HS- + H+ , pKa1 = 6,96 HS- � S2- + H+, pKa2 = 15 Ka2 Ta thấy: K < 10-4 Nên H2S chủ yếu phân li theo nấc thứ a1 Tơng tự ta tính đợc pH = 4,0 Tớnh pH ca dung dịch bazơ a Tớnh pH ca dung dịch bazơ mạnh M(OH)n M(OH)n � Mn+ + nOH- C nC [OH-] = nC � pH = 14 + lg[OH-] = 14 + lgnC b Tớnh pH ca dung dịch bazơ yếu B B + H2O � OH- + BH+ [ ]0 C 0 [ ] C - [OH ] [OH ] [OH-] [OH ][BH + ] [OH ]2 Ta có: Kb = = [B] C [OH ] Nếu C >> [OH-] � [OH-] = (kb.C)1/2 1 Do đó: pH = 14 - lgkb - lgC 2 VÝ dơ 1: TÝnh pH cđa dung dÞch NH3 0,01 M Cho pKNH = 9,23 NH3 + H2O � NH 4 + OH- [ ]0 0,01 0 [ ] 0,01 - [OH ] [OH ] [OH-] Ta có: Kb = [OH ]2 = 10-4,77 0, 01 [OH ] NÕu 0,01 >> [OH-] � [OH-] = 4,12.10-4 � pH = 10,6 VÝ dơ 2: TÝnh pH cđa dung dÞch CH3COONa 0,1M Cho pKCH COOH = 4,75 Giải: Trong dung dịch CH3COONa th× CH3COONa � CH3COO- + Na+ CH3COO- + H2O � CH3COOH + OH- [ ]0 0,1 0 [ ] 0,1 - [OH ] [OH ] [OH-] Ta có: Kb [OH ]2 = = 10-9,25 0,1 [OH ] NÕu 0,1 >> [OH-] � [OH-] = 7,5.10-6 � pH = 8,9 Tính pH dung dÞch hỗn hợp ( dung dịch đệm) Dung dịch đệm dung dịch axit bazơ liên hợp bazơ axit liên hợp a Dung dịch chứa đồng thời axit yếu HA ( Ca) bazơ liên hợp A- (Cb) [ ]0 HA + H2O � H3O+ + Ca A - Cb [] Ca - [H3O+] [H3O+] Cb+ [H3O+] [H 3O ](C b [ H 3O ]) [H 3O ][A - ] Ta có : Ka = = Ca [H3O ] [HA] NÕu coi: Ca >> [H3O ] + [H 3O ]Cb Cb>> [H3O ] Ka = Ca + K a Ca � pH = - lg[H3O+] Vậy [H3O+] = C m Ví dụ 1: Tính pH dung dịch CH3COOH 0,1M CH3COONa 0,1M Cho pKCH COOH = 4,75 Giải: CH3COONa � CH3COO- + Na+ 0,1 0,1 CH3COOH � CH3COO- + H+ [ ]0 0,1 0,1 + + [ ] 0,1 - [H3O ] [H3O ] + 0,1 [H3O+ [H 3O ](0,1 [ H 3O ]) Ta có: Ka = = 1,75.10—5 0,1 [H3O ] Nếu 0,1 >> [H3O+] � [H3O+] = 1,75.10-5 � pH = - lg[H+] = 4,75 Ví dụ 2: Tính pH dung dịch CH3COOH 0,1M CH3COONa 0,1M trường hợp sau: a Thêm 0,01 mol HCl vào lít dung dịch b Thêm 0,01 mol NaOH vào lít dung dịch Cho pKCH COOH = 4,75 Giải: a Thêm 0,01 mol HCl vào lít dung dịch có phản ứng CH3COONa + HCl � CH3COOH + NaCl Ban đầu: 0,1 0,01 0,1 Phản ứng: 0,01 0,01 0,01 Sau: 0,09 0,11 Bài tốn trở thành: Tính pH dung dịch CH3COONa 0,09M CH3COOH 0,11M Tương tự ta tính pH = 4,67 b Thêm 0,01 mol NaOH vào lít dung dịch có phản ứng CH3COOH + NaOH � CH3COONa + H2O Ban đầu: 0,1 0,01 0,1 Phản ứng: 0,01 0,01 0,01 Sau: 0,09 0,11 Bài tốn trở thành: Tính pH dung dịch CH3COOH 0,09M CH3COONa 0,11M Tương tự ta tính pH = 4,83 Nhận xét: Nếu thêm lượng nhỏ axit bazơ vào dung dịch đệm ta thấy pH dung dịch thay đổi nhỏ a Dung dÞch chứa đồng thời baz yếu B ( Cb) axit liên hợp BH+ (Ca) B + H2O OH- + BH+ Cb Ca Cb - [OH ] [OH ] Ca+ [OH-] [ ]0 [] Ta cã: Kb = [OH ](Ca [OH ]) [BH ][OH - ] = Cb [OH - ] [B] NÕu coi: Ca >> [OH-] K b Cb Vậy [OH-] = C a Cb>> [OH-] Kb = [OH ]Ca Cb � pH = 14 + lg[OH-] Ví dụ1 : Tính pH dung dịch chứa hỗn hợp NH3 0,1 M NH4Cl 0,1 M Cho pKNH = 9,23 Giải: NH4Cl � NH 4 + Cl0,1 0,1 NH3 + H2O � NH 4 [ ]0 0,1 0,1 [ ] 0,1 - [OH ] 0.1 + [OH-] + [OH-] OH- [OH ]( 0,1 + [OH - ]) = = 10-4,77 0,1 [OH ] Ta có: Kb NÕu 0,1 >> [OH-] � [OH-] = 10-4,77 � pH = 9,23 Tính pH dung dịch muối tạo bazơ yếu axir yếu Nếu dung dịch chứa đồng thời axit yếu BH+ bazơ yếu A- Đối với cặp BH+/B [H 3O ][B] BH + H2O � B + H3O , Ka1 = [BH + ] + + Đối với cặp HA/A-+ HA + H2O � H3O+ [H 3O ][A - ] + A , Ka2 = [HA] - Phản ứng xảy dung dịch là: BH+ + A- = HA + B Ta thấy: [BH+] = [A-] [HA] = [B] [H 3O ][B] [H 3O ][A - ] Ta có: Ka1.Ka2 = = [H3O+]2 + [BH ] [HA] Vậy pH = -lg(Ka1.Ka2) Ví dụ 1: Tính pH dung dịch NH4NO2 0,01M, Cho Hằng số phân li axit NH 4 = 10-9,23 HNO2 = 4,0.10-4 Giải: Ta có: NH 4 + H2O � HNO2 + H2O � NH3 + H3O+ , Ka1= NO 2 + H3O+, Ka2 = [H 3O ][NH ] [NH +4 ] [H 3O ][NO-2 ] [HNO ] Phản ứng: HNO2 + NH3 = NH 4 + NO 2 0,1 0,1 0,1 0,1 Ta có: Ka1.Ka2 [H 3O ][NH3 ] [H 3O ][NO-2 ] = = [H3O+]2 [NH +4 ] [HNO ] Vậy pH = - lg[H3O+] = -lg 109,23.4, 0.10 4 = 6,3 Ví dụ 2: Tính pH dung dịch CH3COONH4 0,01M Cho Hằng số phân li axit NH 4 = 10-9,23 CH3COOH = 1,75.10-5 Giải: Ta có: NH 4 + H2O � NH3 + H3O+ , Ka1= [H 3O ][NH3 ] [NH +4 ] CH3COOH + H2O � CH3COO- + H+ , Ka2 = Phản ứng: CH3COOH + NH3 � CH3COO- + NH 4 0,01 0,01 0,01 Ka1.Ka2 = - [H 3O ][NH3 ] [H 3O ][CH3COO ] = [H3O+]2 [NH +4 ] [CH 3COOH] Vậy pH = - lg[H3O+] = -lg 109,23.1, 75.105 = 6,99 [H 3O ][CH 3COO- ] [CH 3COOH] 0,01 III TÀI LIỆU THAM KHO Lê Xuân Trọng (chủ biên) Bài tập hoá học 11 nâng caoNXBGD năm 2007 Lê Xuân Trọng (chủ biên) SGK hoá học 11 nâng cao-NXBGD năm 2007 Vũ Đăng Độ Cơ sở lí thuyết q trình hố học – NXBGD năm 1994 Phạm Tuấn Hùng (chủ biên) Câu hỏi đề kiểm tra hố học 11 – NXBGD năm 2007 Ngơ Ngọc An 350 tập hoá học chọn lọc nâng cao lớp 11 – NXBGD năm 2007 Ngô Ngọc An Bài tập hoá học chọn lọc THPT nồng độ dung dịch điện li – NXBGD năm 2005 Ngơ Ngọc An Hố học 11 cao- NXB thành phố Hồ Chí Minh năm 2000 Duyệt BGH Duyệt tổ trưởng chuyên môn Người viết sáng kiến kinh nghiệm ... cao- NXB thành phố Hồ Chí Minh năm 2000 Duyệt BGH Duyệt tổ trưởng chuyên môn Người viết sáng kiến kinh nghiệm