dung dịch
(Thời lượng: 9 tiết/3 buổi) 2.3.2.1. Mục tiờu của chuyờn đề
1. Kiến thức
- Học sinh trỡnh bày được nội dung định luật bảo toàn proton.
- Học sinh đỏnh giỏ được cỏc cõn bằng phản ứng xảy ra trong dung dịch axit, bazơ, muối của một số trường hợp và cỏch tớnh pH của dung dịch trong mỗi trường hợp.
- Học sinh vận dụng tớnh pH và đỏnh giỏ mụi trường của dung dịch trong những bài tập cụ thể.
2. Kĩ năng
- Viết biểu thức của định luật proton trong những trường hợp cụ thể. - Đỏnh giỏ định lượng mụi trường của dung dịch.
- Kĩ năng trỡnh bày một vấn đề khoa học, logic.
- Rốn khả năng tự nghiờn cứu tài liệu, úc quan sỏt và giải thớch một số hiện tượng thực tiễn cú liờn quan.
3. Phỏt triển năng lực
- Năng lực tớnh toỏn húa học
- Năng lực vận dụng kiến thức hoỏ học vào cuộc sống. - Năng lực giải quyết vấn đề thụng qua mụn hoỏ học. - Khả năng tự học.
- Năng lực suy luận logic.
- Năng lực sử dụng ngụn ngữ húa học.
1. Định luật bảo toàn proton (điều kiện proton: ĐKP)
Nếu chọn một trạng thỏi nào đú của dung dịch làm trạng thỏi chuẩn (mức khụng: MK) thỡ tổng nồng độ proton của cỏc cấu tử ở mức khụng giải phúng ra bằng tổng nồng độ proton mà cỏc cấu tử thu vào để đạt đến trạng thỏi cõn bằng. Núi cỏch khỏc, nồng độ proton trong dung dịch lỳc cõn bằng bằng hiệu giữa
tổng nồng độ proton giải phúng ra và tổng nồng độ proton thu vào ở mức khụng.
2. Thuyết axit - bazơ xột theo quan niệm của Bronsted - Lowry Axit là chất cú khả năng cho proton trong dung dịch. Bazơ là chất cú khả năng nhận proton trong dung dịch.
A B + H+ Axit Bazơ
A và B là axit và bazơ liờn hợp
3. Áp dụng thuyết Bronsted - Lowry vào một số cõn bằng ion trong dung dịch Tớch số ion của nước:
Kw = [H3O+] [OH–] 10–14 pKw = 14 - Lực axit: HA + H2O H3O+ + A–
Axit1 Bazơ2 Axit2 Bazơ1
Hằng số axit: 3 a H O A K HA + - = ; pKa = – logKa - Lực bazơ: B + H2O BH+ + OH– Bazơ1 Axit2 Axit1 Bazơ2
Hằng số bazơ: b OH BH K B - + = ; pKb = – logKb 4. Khỏi niệm pH
Trờn thực tế, để đặc trưng cho phản ứng của mụi trường người ta khụng dựng nồng độ của ion H+, vỡ lũy thừa õm khụng thuận tiện, mà thường sử dụng một đại
lượng gọi là chỉ số hiđro hay lực hiđro (viết tắt từ chữ Phỏp – pouvoir Hydrogốne: pH), do Sorensen, người Đan Mạch đưa ra năm 1909 với định nghĩa:
pH của dung dịch là logarit thập phõn của nồng độ ion H+ hay ion hiđroni H3O+. pH = – log[H+] = – log[H3O+] Tương tự, phản ứng của mụi trường cú thể được đặc trưng bằng chỉ số hiđroxyl
pOH = – log [OH–] Vỡ Kw = [H+] [OH–] = 10–14
nờn log [H+] + log [OH–] = –14 hay pH + pOH = 14
Thường độ axit của mụi trường được đặc trưng bằng đại lượng pH. Mối liờn hệ giữa nồng độ H+, pH và phản ứng của mụi trường được biểu diễn như sau:
0 pH [H]+ 1 10 11 10 3 2 1 10 -1 10 -2 5 4 4 10- 3 - 10-5 8 8 7 6 10 6 10- -7 10- 10 9 9 10- 10-10 13 12 12 10- 11 - 10-13 14 14 10- mol/L
Môi trường axit Môi trường kiềm
Môi trường trung tính
Tăng độ axit Tăng độ bazơ
5. Biểu thức tớnh pH của cỏc dung dịch axit-bazơ trong nước
Dung dịch Tớnh pH
Đơn axit mạnh pH = -lg[H+] = -logC
Đơn bazơ mạnh pH = 14 +logC Đơn axit yếu -Nếu Ka.C >> Kw thỡ bỏ qua sự phõn li của nước.
- Nếu Ka.CHA Kw thỡ phải kể đến sự phõn li của nước. Đơn bazơ yếu - Nếu Kb.C >> Kw thỡ bỏ qua sự phõn li của nước.
- Nếu Kb.C Kw thỡ phải kể đến sự phõn li của nước. Hỗn hợp gồm axit mạnh C1M và axit yếu C2M. x C x x C Ka - + = 2 1 ). ( ; pH = -logx
Hỗn hợp bazơ mạnh 1 C M và bazơ yếu 2 C M. Kb= (C1+x)x C2-x ; pH = 14+log(C1+x) Hỗn hợp cỏc đơn axit yếu HA1(C1M, Ka1) và HA2(C2 M, Ka2) - Nếu Ka1.C1>> Ka2.C2 >> Kw thỡ tớnh pH theo cõn bằng của dung dịch axit HA1.
- Nếu Ka1.C1 Ka2.C2 Kw thỡ phải tớnh lặp theoĐKP Hỗn hợp cỏc đơn bazơ yếu - 1 A (C1 M, 1 b K ) và - 2 A (C2 M, 2 b K ) - Nếu Kb1.C1>> Kb2.C2 >> Kw thỡ tớnh pH theo cõn bằng của - 1 A
- Nếu Kb1.C1Kb2.C2 Kw thỡ phải tớnh lặp theo ĐKP
Axit hai lần H2A -Nếu Ka1 >> Ka2 thỡ tớnh pH theo nấc 1.
- Nếu Ka1 ≈ Ka2 thỡ ỏp dụng ĐKP để tớnh pH theo cả hai
nấc.
Bazơ hai lần A2- - Nếu Kb1 >> Kb2 thỡ tớnh pH theo nấc 1.
- Nếu Kb1 ≈ Kb2 thỡ tớnh theo cả hai nấc. (ỏp dụng ĐKP)
6. pH của muối trong dung dịch nước
Dung dịch muối Tớnh pH
Muối của axit mạnh và bazơ mạnh pH = 7 Muối của axit yếu và bazơ mạnh, cú sự
thủy phõn của anion.
pH = 7 + 1
2 (pKa + logC) Muối của axit mạnh và bazơ yếu, cú sự
thủy phõn cation.
pH = 7- 1
2 (pKb - logC) Muối của axit yếu và bazơ yếu
pH = 7 + 1
2 (pKa - pKb) 7. Hỗn hợp đệm
Dung dịch đệm cú pH ớt thay đổi khi pha loóng hoặc khi thờm một lượng vừa phải axit hoặc bazơ vào dung dịch. Một hỗn hợp đệm gồm axit yếu cú nồng độ Ca và một muối của axit yếu cú nồng độ Cm thỡ:
m a a C pH pK log C = +
Trường hợp hỗn hợp đệm của bazơ yếu nồng độ Cb và muối của nú nồng độ Cm thỡ:
m b b C pH 14 pK log C = - - . 2.3.2.3. Hệ thống bài tập
1. Bài tập trắc nghiệm khỏch quan mức độ hiểu và vận dụng thấp Cõu 1: Để đỏnh giỏ độ mạnh yếu của axit, bazơ, người ta dựa vào
Ạ độ điện lị B. số lượng nguyờn tử H hoặc số nhúm OH- C. khả năng phõn li ra ion H+, OH-. D. hằng số phõn li axit, bazơ (Ka, Kb). Cõu 2: Cho cỏc axit sau: (1) H3PO4 (Ka = 7,6.10-3); (2) HClO (Ka = 5.10-8) (3) CH3COOH (Ka = 1,8.10-5) (4) HSO4- (Ka = 10-2) Sắp xếp độ mạnh của cỏc axit theo thứ tự tăng dần?
Ạ (1) < (2) < (3) < (4) B. (4) < (2) < (3) < (1) C. (2) < (3) < (1) < (4) D. (3) < (2) < (1) < (4)
Cõu 3: Cho 10 ml đ hỗn hợp HCl 1M và H2SO4 0,5M. Thể tớch đ NaOH 1M cần để trung hoà đ axit đó cho là
Ạ 10ml. B. 15ml. C. 20ml. D. 25ml. Cõu 4: Cỏc chất NaHCO3, NaHS, Al(OH)3, Zn(OH)2 đều là:
Ạ axit B. Bazơ C. chất trung tớnh D. chất lưỡng tớnh Cõu 5: Cho đ chứa a mol BăOH)2 vào đ chứa b mol H2SO4. Dd thu được sau phản ứng cú mụi trường
Ạ axit. B. bazơ. C. trung tớnh. D. lưỡng tớnh.
Cõu 6: Cho 2 đ: Dd A chứa 2 axit H2SO4 0,1M và HCl 0,2M. Dd B chứa 2 bazơ: NaOH 0,2M và KOH 0,3M. Thể tớch dung dịch B cần dựng để trung hũa hết 100 ml đ A là
Ạ120 ml. B.100 ml. C. 80 ml. D.60ml.
Cõu 7: Cho 200ml đ A gồm HCl 1M và HNO3 2M tỏc dụng với 300ml ml đ B chứa NaOH 0,8M và KOH xM được dung dich C, để trung hũa hết đ C cần thờm 300ml đ HCl 1M. Giỏ trị của x là?
Cõu 8: Độ điện li của CH3COOH trong đ 0,01M là 4,25%. Nồng độ ion H+ trong đ này là
Ạ 0,425M. B. 0,0425M. C. 0,85M. D. 0,000425M. Cõu 9: Một đ CH3COOH 0,1 M cú độ điện li α là 1,32%. Hằng số phõn li Ka của axớt là
Ạ 1,766.10-5. B. 1,744.10-5. C. 1,799.10-5. D. 1,788.10-5. Cõu 10: Hoà tan 17 gam hỗn hợp NaOH, KOH, CăOH)2 vào nước được 500 gam đ X. Để trung hoà 50 gam đ X cần dựng 40 gam đ HCl 3,65%. Cụ cạn đ sau khi trung hoà thu được khối lượng muối khan là
Ạ 3,16 gam. B. 2,44 gam. C. 1,58 gam. D. 1,22 gam. Cõu 11. Cho 2 phản ứng:
CH3COO - + H2O ⇌ CH3COOH +OH-
và NH4+ + H2O ⇌ NH3 + H3O+
Cỏc phản ứng trờn chứng tỏ
ẠCH3COO- là axit, NH4+ là bazơ. B. CH3COO- là bazơ, NH4+ là axit. C. CH3COO- là axit, NH4
+
là axit. D. CH3COO- là bazơ, NH4 +
là bazơ. Cõu 12. Cho cỏc chất và ion được đỏnh số thứ tự như sau:
1. HCO3– 2. K2CO3 3. H2O 4. Mg(OH)2
5. HPO42– 6. Al2O3 7. (NH4)2CO3 8. NH4Cl Theo Bronstet, cỏc chất và ion lưỡng tớnh là:
Ạ1,3,5,6,7. B. 1,3,6. C. 1,3,6,7. D. 1,3,6,8.
Cõu 13. Cho cỏc ion sau: NH4+, SO42-, HSO4-, C2H5O-, Al3+, CO32-. Cỏc ion cú tớnh axit là:
Ạ SO42-, HSO4-, C2H5O- B. NH4+, Al3+, HSO4-
C. Al3+, CO32-, NH4+ D. CO32-, C2H5O-, NH4+
Cõu 14. Cho cỏc ion: Na+, CH3COO-, SO42-, HCO3-, CO32-, S2-, HS-, SO32-, HSO3-, NH4+, Cl-, C6H5O-. Cỏc ion cú tớnh bazơ là:
Ạ C6H5O-, S2-, CH3COO-, CO32-, Na+. B. C6H5O-, Cl-, NH4+, HCO3-.
C.HS-, HCO3-, SO32-, SO42-, HSO4-. D. CH3COO-, CO32-, S2-, SO32-, C6H5O-. Cõu 15. Khi hũa tan trong nước, chất nào sau đõy cho mụi trường cú pH lớn hơn 7? Ạ NaCl. B. Na2CO3. C. NaHSO4. D. NH4Cl.
Cõu 16. Thờm 900 ml H2O vào 100 ml dung dịch HCl cú pH=2 thu được dung dịch X. Dung dịch X cú pH bằng
Ạ 3. B. 4. C. 1. D. 2.
Cõu 17. Cần bao nhiờu gam NaOH để pha được 500 ml dung dịch cú pH=12?
Ạ 0,4g B. 0,1g C. 0,3g D. 0,2 g
Cõu 18: Trộn 100 ml dung dịch (gồm BăOH)2 0,1M và NaOH 0,1M) với 400 ml dung dịch (gồm H2SO4 0,0375M và HCl 0,0125M), thu được dung dịch X. Giỏ trị pH của dung dịch X là
Ạ 7. B. 2. C. 1. D. 6.
Cõu 19: Trong số cỏc dung dịch: Na2CO3, KCl, CH3COONa, NH4Cl, NaHSO4, C6H5ONa, những dung dịch cú pH > 7 là:
Ạ Na2CO3, NH4Cl, KCl. B. Na2CO3, C6H5ONa, CH3COONạ C. NH4Cl, CH3COONa, NaHSO4. D. KCl, C6H5ONa, CH3COONạ
Cõu 20. Cho dung dịch axit CH3COOH 0,1M, biết hằng số phõn li axit bằng 1,75.10-5. pH của dung dịch cú giỏ trị gần đỳng là
Ạ 5,757. B. 7,00. C. 8,243. D. 6,575.
2.Bài tập tự luận
Mức độ hiểu và vận dụng thấp
Bài 2.1.Viết biểu thức điều kiện proton đối với cỏc dung dịch sau:
a) CH2ClCOOH b) HCl + NaHSO4 c) NaOH + NH3
Bài 2.2. Tớnh pH của cỏc dung dịch sau:
a) HNO3 0,04M b) H2SO4 0,01M + HCl 0,05M c) đ H2SO4 0,05M
Bài 2.3. Cần bao nhiờu gam NaOH để pha chế 300 ml dung dịch cú pH = 10?
Bài 2.4. Tớnh thể tớch dung dịch BăOH)2 0,025M cần cho vào 100ml dung dịch gồm HNO3 và HCl cú pH = 1,0 để hỗn hợp thu được cú pH=2,0.
Bài 2.5. Dung dịch HCl và dung dịch CH3COOH cú cựng nồng độ mol/l, pH của hai dung dịch tương ứng là x và ỵ Lập biểu thức quan hệ giữa x và y (giả thiết, cứ 100 phõn tử CH3COOH thỡ cú 1 phõn tử điện li).
Bài 2.6. Dd axit yếu HX 1M cú độ điện li 1. HX 0,5M cú độ điện li 2. Tỡm mối quan hệ giữa 1và 2.
Bài 2.7. (ĐHSPHà Nội-2001). Tớnh thể tớch dung dịch BăOH)2 0,025M cần cho vào 100ml dung dịch gồm HNO3 và HCl cú pH = 1,0 để hỗn hợp thu được cú pH=2,0.
Bài 2.8. Trộn 250 ml hỗn hợp đ HCl 0,08 mol/lit và H2SO4 0,01 mol/lit với 250 ml đ BăOH)2 cú nồng độ x mol/l thu được m gam kết tủa và 500 ml đ cú pH =12. Tớnh m và x. Coi BăOH)2 điện li hoàn toàn cả 2 nấc.
Bài 2.9. Dd X chứa axit HCl a mol/l và HNO3 b mol/l. Để trung hoà 20 ml đ X cần dựng 300 ml đ NaOH 0,1 M. Mặt khỏc lấy 20 ml đ X cho tỏc dụng với đ AgNO3 dư thấy tạo thành 2,87 gam kết tủạ Tỡm a, b?
Bài 2.10. Trộn 3 đ HCl 0,3M; H2SO4 0,2M và H3PO4 0,1M với những thể tớch bằng nhau thu được đ X. Dd Y gồm NaOH 0,1M và BăOH)2 0,2M. Để trung hũa 300 ml đ X cần vừa đủ V ml đ Ỵ Tỡm V?
Bài 2.11. Thờm một giọt NaOH (V=0,03ml) 0,001M vào 100 ml nước. Tớnh pH của
dung dịch thu được?
Bài 2.12. Thờm 1 ml dung dịch HCl C(M) vào 999 ml KCl thỡ thu được dung dịch cú pH = 6,9. Tớnh C.
Bài 2.13. Cho 900 ml dung dịch axit HA 0,01M. Biết pKa của axit HA là 3,3. ạTớnh pH của dung dịch HA núi trờn.
b.Nếu cho 100ml dung dịch HCl 0,01M vào dung dịch HA ở trờn thỡ thu được dung dịch cú pH bằng bao nhiờủ
Bài 2.14. ạ Cho 100 ml dung dịch NH3 1M cú hằng số cõn bằng Kb = 1,8.10-5. Tớnh pH của dung dịch.
b. Nếu cho thờm vào dung dịch trờn 100 ml dung dịch NaOH 0,001M thỡ thu được dung dịch cú pH bằng bao nhiờủ
Bài 2.15. Lấy 500 ml đ chứa đồng thời HCl 1,98M và H2SO4 1,1M trộn với
V lớt đ chứa NaOH 3M và BăOH)2 4M thỡ trung hoà vừa đủ. Tỡm V. Mức độ vận dụng cao, sỏng tạo, liờn hệ thực tế