Trong bài này chúng ta sẽ tìm hiểu Vậy nước có phải là chất điện li hay không? sự điện li của nước là mạnh hay yếu? nồng độ pH là gì? chất chỉ thị màu axit bazơ có công dụng gì?
Sự điện li của nước, nồng độ pH, Chất chỉ thị Axit Bazo và Bài tập thuộc phần: CHƯƠNG I: SỰ ĐIỆN LI
I. Nước là chất điện li yếu
1. Sự điện li của nước
- Nước điện li rất yếu theo phương trình sau: H2O ⇔ H+ + OH-
2. Tích số ion của nước
- Môi trường trung tính là môi trường có: [H+] = [OH-]
- Bằng thực nghiệm, ở 250C, người ta xác định được trong nước nguyên chất: [H+] = [OH-] = 1,0.10-7 M.
- Đặt: KH2O = [H+] . [OH-] = 1,0.10-7 . 1,0.10-7 = 1,0.10-14
- KH2O được gọi tích số ion của nước. Tích số này là hằng số ở nhiệt độ xác định [không khác nhiều với 250C]. Một cách gần đúng, tích số này là cũng là hằng số cả trong những dung dịch loãng của các chất khác nhau.
3. Ý nghĩa tích số ion của nước
a] Môi trường axit
- Khi cho axit HCl vào nước, nồng độ H+ tăng, mà tích số ion trong nước không đổi nên nồng độ OH- phải giảm.
* Ví dụ: Tính [H+] và [OH-] của dung dịch HCl 10-3M.
° Lời giải:
- Ta có pt điện li:
HCl → H+ + Cl-
10-3M → 10-3M
⇒ [H+] = [HCl] = 10-3M. vì [H+].[OH-]=1,0.10-14 nên
⇒ [H+]>[OH-] hay [H+] > 10-7M.
- Vậy môi trường axit là môi trường có: [H+]>[OH-] hay [H+]>1,0.10-7M
b] Môi trường kiềm
- Khi cho NaOH vào nước, nồng độ OH- tăng, mà tích số ion trong nước không đổi nên nồng độ H+ phải giảm.
* Ví dụ: Tính [H+] và [OH-] của dung dịch NaOH 10-5M.
° Lời giải:
- Ta có pt điện li:
NaOH → Na+ + OH-
10-5M → 10-5M
⇒ [OH-] = [NaOH] = 10-5M. vì [H+].[OH-]=1,0.10-14 nên
⇒ [OH-]>[H+]
- Vậy môi trường kiềm là môi trường có: [H+] 7: môi trường kiềm.
- Thang pH thường dùng có giá trị từ 1 đến 14.
2. Chất chỉ thị axit – bazơ
- Chất chỉ thị axit - bazơ là chất có màu biến đổi phụ thuộc theo giá trị pH của dung dịch.
màu của quỳ và phenolphtalein trong dung dịch ở các khoảng pH khác nhau
- Khi trộn lẫn một số chất chỉ thị axit - bazơ có màu biến đổi kế tiếp nhau theo giá trị pH ta thu được chất chỉ thị vạn năng.
Màu của chất chỉ thị vạn năng [thuốc thử MERCK của Đức] ở các giá trị pH khác nhau
- Để xác định tương đối chính xác giá trị pH của dung dịch, người ta dùng máy đo pH.
III. Bài tập về sự điện li của nước ph chất chỉ thị axit bazơ
* Bài 1 trang 14 SGK Hóa 11: Tích số ion của nước là gì và bằng bao nhiêu ở 25oC?
° Lời giải bài 1 trang 14 SGK Hóa 11:
- Tích số ion của nước là tích số của nồng độ H+ và nồng độ OH- [viết là: [H+][OH-]] trong nước và cả trong các dung dịch loãng của các chất khác nhau.
- Ở 25oC bằng thực nghiệm, người ta xác định được [H+] = [OH-] = 10-7[M].
⇒ Vậy tích số ion của nước [ở 25oC] là [H+][OH-] = 10-14.
* Bài 2 trang 14 SGK Hóa 11: Phát biểu định nghĩa môi trường axit, trung tính và kiềm theo nồng độ H+ và pH?
° Lời giải bài 2 trang 14 SGK Hóa 11:
- Môi trường axit là môi trường trong đó [H+] > [OH-] hay [H+] > 10-7[M] hoặc pH7.
* Bài 3 trang 14 SGK Hóa 11: Chất chỉ thị axit - bazơ là gì? Hãy cho biết màu của quỳ tím và phenolphtalein trong các khoảng pH khác nhau?
° Lời giải bài 3 trang 14 SGK Hóa 11:
- Chất chỉ thị axit - bazơ là chất có màu biến đổi phụ thuộc vào giá trị pH của dung dịch.
- Màu của quỳ tím trong các khoảng pH khác nhau:
| pH | pH ≤ 6 | 6 < pH < 8 | pH ≥ 8 |
| Quỳ | Đỏ | Tím | Xanh |
- Màu của phenolphtalien trong các khoảng pH khác nhau:
| pH | pH < 8,3 | 8,3 ≤ pH ≤ 10 |
| Phenolphtalien | Không màu | Hồng |
* Bài 4 trang 14 SGK Hóa 11: Một dung dịch có [OH- ]= 1,5.10-5. Môi trường của dung dịch này là:
A. Axit; B. Trung tính; C. Kiềm; D. Không xác định được.
° Lời giải bài 4 trang 14 SGK Hóa 11:
• Chọn đáp án: C. Kiềm;
- Theo bài ra [OH-]= 1,5.10-5 [M] mà [H+].[OH-] = 10-14, suy ra:
⇒ [H+] 1,0.10-14 ;
B. [H+ ][OH- ] = 1,0.10-14;
C. [H+][OH- ] < 1,0.10-14 ;
D. Không xác định được
° Lời giải bài 6 trang 14 SGK Hóa 11:
• Chọn đáp án: B. [H+ ][OH- ] = 1,0.10-14
- Vì tích số ion của nước là hằng số trong nước và cả trong các dung dịch loãng của các chất khác nhau.
Sự điện li của nước, nồng độ pH, Chất chỉ thị Axit Bazo và Bài tập - Hóa 11 bài 1 được biên soạn theo sách mới nhất và Được hướng dẫn biên soạn bởi các thầy cô giáo dạy Giỏi tư vấn, nếu thấy hay hãy chia sẻ và comment để nhiều bạn khác học tập cùng.
Tính nồng độ H+, OH- và pH dung dịch HCl 0,10M và dung dịch NaOH 0,010M.
Dung dịch HCl 0,10M:
HCl → H+ + Cl-
0,10M 0,10M
[H+] = 0,1M ⇒ pH = -log [H+] = 1,0
Dung dịch NaOH 0,010M:
NaOH → Na+ + OH-
0,01M 0,01M
[OH-] = 0,01M⇒
pH = -log [H+] =12
Click đây nếu phần lời giải bị che >>
Câu hỏi:Dung dịch NaOH 0,01M có giá trị pH là bao nhiêu?
A.2
B.12
C.3
D.13
Lời giải:
Đáp án đúng:B.
Dung dịch NaOH 0,01M có giá trị pH là12
Giải thích:
[OH-] = CM NaOH= 0,01M => pOH = -log[OH-] =-log[0,01] = 2
=> pH = 14 - 2 = 12
Cùng Top lời giải đi tìm hiểu thêm về 1 số phương pháp giải bài tập tính PH của dung dịch nhé.
Phương pháp giải & Ví dụ minh họa
a. PH với axit, bazo mạnh
*Tính giá trị pH của dung dịch axit mạnh
HnA → nH++ An-
1M nM
→ Tính pH của dung dịch axit:
pH = - lg[H+]
* Lưu ý:Trong một dung dịch có nhiều axit mạnh
→ Tổng nồng độ ion H+= [H+]HCl+ [H+]HNO3+ 2[H+]H2SO4…
*Tính giá trị pH của dung dịch bazơ mạnh [bazơ tan]
M[OH]n→ Mn++ nOH-
1M nM
→ [H+] = 10-14/[OH-]
Hay pH + pOH = 14
→ Tính pH của dung dịch bazơ:
pH = 14 - pOH = 14 + lg[OH-].
* Lưu ý:Trong dung dịch có nhiều bazo mạnh
→ Tổng nồng độ OH-= [OH-]NaOH+ [OH-]KOH+ 2[OH-]Ba[OH]2+ …
Ví dụ minh họa
Bài 1:Trộn 10g dung dịch HCl 7,3% với 20g dung dịch H2SO44,9% rồi thêm nước để được 100ml dung dịch A. Tính pH của dung dịch A.
Hướng dẫn:
- Số mol HCl là nHCl= [10.7,3]/[100.36,5] = 0,02 mol
- Số mol H2SO4là nH2SO4= [20.4,9]/[100.98] = 0,01 mol
- Phương trình điện ly: HCl → H++ Cl-
0,02 → 0,02 mol
H2SO4→ 2H++ SO42-
0,01 → 0,02 mol
- Tổng số mol H+là nH+= 0,02 + 0,02 = 0,04 mol
CM[H+]= 0,04/0,1 = 0,4 M⇒ pH = 0,4
Bài 2:Hoà tan 3,66 gam hỗn hợp Na, Ba vào nước dư thu được 800ml dung dịch A và 0,896 lít H2[đktc]. Tính pH của dung dịch A
Hướng dẫn:
nH2= 0,896/22,4 = 0,04 mol
- Gọi số mol của Na và Ba lần lượt là x, y mol. Ta có: 23x + 137y = 3,66 [1]
Na + H2O → NaOH + 1/2 H2
x → x → x/2 mol
Ba + 2H2O → Ba[OH]2+ H2
y → y → y mol
⇒ x/2 + y = 0,04 [2]
Từ [1], [2] ta có: x = 0,04 và y = 0,02
Phương trình điện ly:
NaOH → Na++ OH-
0,04 0,04 mol
Ba[OH]2→ Ba2++ 2OH-
0,02 0,04 mol
- Tổng số mol OH-là: nOH-= 0,08 mol
CM[OH-]= 0,08/0,8 = 0,1 M⇒ pOH = 1⇒ pH = 13
b. PH với axit, bazo yếu
Phương pháp
Tương tự như axit mạnh.
Sử dụng kết hợp công thức tính độ điện ly α, hằng số điện ly axit, bazo: Ka, Kb
- Độ điện li α của chất điện li là tỉ số giữa số phân tử phân li ra ion [n] và tổng số phân tử hòa tan [no]
-Hằng số phân li axit: HA⇔ H++ A–
[ chỉ phụ thuộc vào bản chất axit và nhiệt độ]
-Hằng số phân li bazo: BOH⇔ B++ OH–
[ chỉ phụ thuộc vào bản chất bazơ và nhiệt độ]
Ví dụ minh họa
Bài 1:Hoà tan 1,07g NH4Cl vào nước được 2 lít dung dịch X.
a.Tính pH của dung dịch X biết hằng số phân li bazơ của NH3là 1,8.10-5.
b.Nếu thêm vào dung dịch X 100 ml dd HCl 0,01M được dd Y. Tính pH của dd Y?
Hướng dẫn:
a.nNH4Cl= 1,07/53,5 = 0,02⇒ CM[NH4Cl]= 0,02/2 = 0,01 M
Phương trình điện ly:
NH4Cl→ NH4++ Cl–
0,01 …… 0,01
NH4++ H2O⇔ NH3+ H3O+
Ban đầu: 0,01
Điện ly: x …………………..x………x
Sau điện ly : 0,01-x……………x………. x
Kb = x2/[0,01-x] = 1,8.10-5⇒ x = 4,24.10-4⇒ pH = 3,37
b.Phương trình điện ly:
HCl→ H++ Cl–
0,001 0,001
NH4++ H2O⇔ NH3+ H3O+
Ban đầu: 0,01……………………….0,001
Điện ly: x………………….x………x
Sau điện ly: 0,01-x…………… x………x+0,001
Kb = x[x+0,001]/[0,01-x] = 1,8.10-5⇒ x = 3,69.10-4⇒ pH = 3,43
c. Bài toán về pha loãng, pha trộn dung dịch các chất điện ly để đạt được pH định trước.
Phương pháp
*Pha loãng dung dịch pH bằng nước
Dung dịch A có pH = a được pha loãng bằng nước tạo thành dung dịch B có pH = b
→ số mol H+A= số mol H+B
CA.VA= CB.VB
→VB= CA.VA/CB
Trong đó: VB= VA+ VH2O
*Trộn 2 dung dịch axit và bazơ vào nhau
- Dung dịch axit mạnh có pH = a
- Dung dịch bazơ mạnh có pH = b
Gọi V và V’ lần lượt là thể tích của dung dịch axit và dung dịch bazơ
pH = a → [H+] = 10-aM
→ nH+= 10-a.V mol
pH = b → [H+] = 10-bM
→ [OH-] = 10-14/10-b
→ nOH-= 10-14/10-b.V’ mol
Phương trình ion thu gọn:
H++ OH-→ H2O
- Nếu dung dịch thu được có pH = 7 thì axit và bazơ đều hết
10-14/10-b.V’= 10-a.V
→ Tỉ lệ V/V’ = 10-14/10-a.10-b
- Nếu dung dịch thu được có pH < 7 thì axit dư
nH+ dư= nH+ ban đầu– nH+ phản ứng
→ [H+] = [nH+ ban đầu– nH+ phản ứng]/ [V + V’]
→ [H+] = [CA.V – CB.V’]/[V + V’]
- Nếu dung dịch thu được có pH > 7 thì bazơ dư
nOH- dư= nOH- ban đầu– nOH- phản ứng
→ [OH-] = [nOH- ban đầu– nOH- phản ứng]/[V + V’]
= [CB.V’ – CA.V]/[V + V’]
→ pH = 14 + lg[OH-].
Ví dụ minh họa
Bài 1: Pha loãng 600 ml dung dịch axit HCl có pH = 1 bằng V lit nước cất thu được dung dịch có pH = 3. Tìm V
Hướng dẫn
→ số mol H+đầu= số mol H+sau
Cđầu.Vđầu= Csau.Vsau
→ Vsau= Cđầu.Vđầu/Csau
= 0,6.10-1/10-3= 60 lit
→ VH2O= 60 – 0,6 = 59,4 lit
Bài 2:Phải lấy dung dịch axit mạnh pH = 5 và dung dịch bazơ mạnh pH = 9 theo tỉ lệ thể tích nào để được dung dịch có pH = 8
Hướng dẫn
nH+= 10-5.V mol
nOH-= 10-14/10-b.V’ mol = 10-5.V’ mol
Phương trình ion thu gọn:
H++ OH-→ H2O
Dung dịch thu được có pH = 8 thì bazơ dư [OH-]sau= 10-6M
nOH- dư= nOH- ban đầu– nOH- phản ứng
→ [OH-] = [nOH- ban đầu– nOH- phản ứng]/[V + V’]
10-6 = [10-5.V’ – 10-5.V]/[V + V’]
→ V’/V = 9/11