Bài tập xác định pH của dung dịch chất điện li yếu
Nội dung tài liệu
Tải xuống
Link tài liệu:
Các tài liệu liên quan
Có thể bạn quan tâm
Thông tin tài liệu
TÍNH pH CỦA
ỦA DUNG DỊCH AXÍT YẾU V
VÀ
À BAZƠ Y
YẾU
1.Tính pH của
ủa dung dịch axít yếu
Kí hiệu : axít yếu làà A, bazơ liên hợp
h là B
Ca : Nồng
ồng độ axít ban đầu
Ka : Hằng
ằng số phân li axít của A
* Cơ sở lý thuyết :
Các quá trình điện
ện li xảy ra :
A+ H2O B + H+
Ka
+
H2O H + OH
Kw
Ta có các phương trình
ình :
1. Ka=
[OH ].[ B]
[ A]
2. Ca = [A] + [B]
3 . [H+] = CH+(A) + CH+(B)
= [B] + [OH-]
4. [H+].[OH-] = 10-14
Từ 1. => [H +] =
Ka.[ A]
Ka .( Ca [ B ]) Ka.(Ca [ H ] [OH ])
=
=
[ B]
[B]
[ H ] [OH ]
<=> [H+].( [H ] [OH ] ) = Ka.( Ca – [H+] + [OH-] )
<=> [H+].([H+] -10-14 /[H+] ) = Ka.( Ca - [H+] + 10-14 /[H+] )
Biến đổi đưa về phương
ương trình
tr bậc 3 với [H+]
[H+]3 + Ka .[H+]2 – (10-14
+ Ka. Ca ) .[H+] - 10-14. Ka = 0 (1)
Giải phương trình (III.6) ta được giá trị [H+].
* Phép tính gần đúng
Có thểể xem sự phân li của H2O là không đáng kể và áp dụng
ụng phép tính gần đúng :
- C H ( H O) << C H ( A) ) Hay C H ( H O ) < 0,05. C H ( A) )
20.C H
2
( H 2O )
< CH
2
( A)
-
=> 20.[OH ] < [B]
=> 20.[OH-] .[H+] < [H+].[B]
=> 20 .10-14 < [H+].[B]
Ka.[A] = [H+].[B] => Ka.[A] > 20 .10-14 = 2.10-13
Ca > [A] => Ka.Ca > 2.10-13
* Vậy khi Ka.Ca đủ
ủ lớn ( Ka.Ca > 2.10-13 ) có thểể xem sự điện li của H2O là không
đáng kể .(2)
Khi đó ta có :
Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn
Văn - Anh tốt nhất!
1
[H+] CH+(A) = [B]
Ka =
[ H ].[ B]
[H ]2
=
[ A]
Ca - [H ]
+
[H ]2 = Ka.Ca - Ka.[H ]
=> [H ]2 + Ka.[H+] - Ka.Ca = 0
(3)
Giải phương trình bậc 2 với [H+] (3) ta tìm được [H+]
- Nếu có [B] << Ca
=> [A] = Ca - [B] Ca
Một cách gần đúng khi [B] < 0,05 Ca ( có thể xem [B] << Ca )
Khi đó ta có :
Ka =
[H ]2
Ca - [B ]
=> [H ] =
[H ]2
Ca
=> [H ]2 = Ka.Ca
(4)
Ka.Ca
Ta có :
2
[B] 2 < 0,0025 Ca
=> [A]
= Ca - [B] > 0,95 Ca
=> Ka =
=>
Ca
Ka
[B]2
[A]
=
0,95
= 380
0,0025
(5)
Như vậy:
- Khi Ka.Ca < 2.10-13 áp dụng phương trình (1).
- Khi Ka.Ca > 2.10-13 :
* Nếu
Ca
Ka
> 380 có thể xem [A] Ca
Và áp dụng công thức (4)
* Nếu
Ca
Ka
không đủ lớn (
Ca
Ka
< 380 ) thì [H+] được tính từ phương
trình (III.8)
Ví dụ 3 . Tính pH của dung dịch HNO2 0,2M biết Ka = 4.10--4
Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn - Anh tốt nhất!
2
Hướng dẫn :
Ta có : Các quá trình điện li :
HNO2 NO2- + H+
Ka = 4.10--4
H2O H+ + OH-
Ka = 10-14
- Sử dụng các phép thử để có thể tính gần đúng
Ka.Ca = 0,2.4.10-4 = 8.10-5 ( 8.10-5 > 2.10-13 ) (theo 2)
có thể xem sự điện li của H2O là không đáng kể
Ca
Ka
= 500 > 380 ( lớn ) có thể xem [A] Ca và áp dụng công thức
(3) ta có :
=> [H ] =
Ka.Ca =
-2
0,2.4.10 -4 = 0,8944. 10
=> pH=- lg [H ] = - lg [0,8944.10 -2 ] = 2,05.
* Phát triển bài toán :
Có thể áp dụng phép lấy gần đúng và các công thức tương tự cho các dạng bài tập:
Bài toán tính pH của dung dịch muối tạo bởi cation của bazơ yếu và gốc axít mạnh .
Ví dụ 4 . Coi trong dung dịch Fe3+ chỉ tồn tại sự điện li được biễu diễn bằng phương
trình sau
Fe3+ +2H2O
Fe(OH)2+ + H3O+
Ka=10-2,2
Tính pH của dung dịch FeCl3 0,05M ?
Hướng dẫn : Tương tự ví dụ 3, xét các điều kiện gần đúng.
[H ] =
Ka.Ca =
0,05.10 -2,2 = 10
-1,75
=> pH=- lg [H ] = 1,75
2.Tính pH của dung dịch bazơ yếu :
Gọi : Cb là nồng độ ban đầu của bazơ yếu
Kb là hằng số điện li của bazơ yếu
- Khi Kb.Cb > 2.10-13 có thể xem sự điện li của H2O là không đáng kể
*
Cb
Kb
lớn ( > 380) ta có thể sử dụng phép gần đúng
Coi [B] Cb => [OH ] =
*
Cb
Kb
Kb.Cb
(6)
nhỏ ( < 380)
Tương tự ta áp dụng phương trình bậc 2 với [OH ] :
Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn - Anh tốt nhất!
3
[OH ]2 + Kb. [OH ] - Kb.Cb = 0
(7)
=> [OH ]
- Khi Kb.Cb < 2.10-13 cần tính đến sự điện li của H2O.Tương tự biến đổi ta có
phương trình bậc 3 với [OH ]
[OH ]
3
+ Kb .[OH-] 2 – (10-14 + Kb. Cb ) .[OH- ] - 10-14. Kb = 0 (8)
Ví dụ 5: Tính pH của dung dịch CH3-NH2 0,2M, biết K b ( CH NH ) = 4,4.10-4
3
2
Hướng dẫn : Ta có Kb.Cb = 0,2.4,4.10-4 =0,88.10-4
- Kb.Cb không quá nhỏ ( Kb.Cb > 2.10 -13 ) nên có thể xem sự điện li của H 2O là
không đáng kể ta có :
Cb
Kb
-
=
0,2
> 380
4,4.10 -4
Có thể xem : [CH3-NH2 ] Cb .áp dụng công thức (5) ta có:
=> [OH ] =
Kb.Cb =
-3
0,88.10 -4 = 9,3808.10
=> pOH = 2,02776 => pH = 11,97224
*Phát triển bài toán : Có thể áp dụng phép lấy gần đúng và các công thức tương tự cho
dạng bài tập: Bài toán tính pH của dung dịch muối tạo bởi cation của bazơ mạnh và gốc
axít yếu .
Ví dụ 6 : Tính pH của dung dịch natri benzonat ( C6H5COONa ) có nồng độ 2.10-5. Biết
hằng số axit của axít benzonic bằng 6,29.10-5
Hướng dẫn : C6H5COONa Na+ + C6H5COO
C6H5COOH
C6H5COO + H+
Ka 1
H+ + OH
H2O
Kw
Tổ hợp 2 phương trình trên ta có :
C6H5COOH + OH
C6H5COO + H2O
Kb
Kw
10 14
Kb=
=
= 1,59 10 10
5
6, 2910
Ka
- Khi Kb.Cb = 1,59 10 10 . 2.10-5 < 2.10-13 nên cần tính đến sự điện li của H2O .
áp dụng phương trình (III.12) :
[OH ]
3
+ Kb .[OH-] 2 – (10-14 + Kb. Cb ) .[OH- ] - 10-14. Kb = 0
Với Kb= 1,59 10 10 và Cb = 2.10-5 Giải phương trình ta được :
-7
[OH ] = 1,146643.10
=> pOH = 6,94 => pH = 7,06
Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn - Anh tốt nhất!
4
ỦA DUNG DỊCH AXÍT YẾU V
VÀ
À BAZƠ Y
YẾU
1.Tính pH của
ủa dung dịch axít yếu
Kí hiệu : axít yếu làà A, bazơ liên hợp
h là B
Ca : Nồng
ồng độ axít ban đầu
Ka : Hằng
ằng số phân li axít của A
* Cơ sở lý thuyết :
Các quá trình điện
ện li xảy ra :
A+ H2O B + H+
Ka
+
H2O H + OH
Kw
Ta có các phương trình
ình :
1. Ka=
[OH ].[ B]
[ A]
2. Ca = [A] + [B]
3 . [H+] = CH+(A) + CH+(B)
= [B] + [OH-]
4. [H+].[OH-] = 10-14
Từ 1. => [H +] =
Ka.[ A]
Ka .( Ca [ B ]) Ka.(Ca [ H ] [OH ])
=
=
[ B]
[B]
[ H ] [OH ]
<=> [H+].( [H ] [OH ] ) = Ka.( Ca – [H+] + [OH-] )
<=> [H+].([H+] -10-14 /[H+] ) = Ka.( Ca - [H+] + 10-14 /[H+] )
Biến đổi đưa về phương
ương trình
tr bậc 3 với [H+]
[H+]3 + Ka .[H+]2 – (10-14
+ Ka. Ca ) .[H+] - 10-14. Ka = 0 (1)
Giải phương trình (III.6) ta được giá trị [H+].
* Phép tính gần đúng
Có thểể xem sự phân li của H2O là không đáng kể và áp dụng
ụng phép tính gần đúng :
- C H ( H O) << C H ( A) ) Hay C H ( H O ) < 0,05. C H ( A) )
20.C H
2
( H 2O )
< CH
2
( A)
-
=> 20.[OH ] < [B]
=> 20.[OH-] .[H+] < [H+].[B]
=> 20 .10-14 < [H+].[B]
Ka.[A] = [H+].[B] => Ka.[A] > 20 .10-14 = 2.10-13
Ca > [A] => Ka.Ca > 2.10-13
* Vậy khi Ka.Ca đủ
ủ lớn ( Ka.Ca > 2.10-13 ) có thểể xem sự điện li của H2O là không
đáng kể .(2)
Khi đó ta có :
Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn
Văn - Anh tốt nhất!
1
[H+] CH+(A) = [B]
Ka =
[ H ].[ B]
[H ]2
=
[ A]
Ca - [H ]
+
[H ]2 = Ka.Ca - Ka.[H ]
=> [H ]2 + Ka.[H+] - Ka.Ca = 0
(3)
Giải phương trình bậc 2 với [H+] (3) ta tìm được [H+]
- Nếu có [B] << Ca
=> [A] = Ca - [B] Ca
Một cách gần đúng khi [B] < 0,05 Ca ( có thể xem [B] << Ca )
Khi đó ta có :
Ka =
[H ]2
Ca - [B ]
=> [H ] =
[H ]2
Ca
=> [H ]2 = Ka.Ca
(4)
Ka.Ca
Ta có :
2
[B] 2 < 0,0025 Ca
=> [A]
= Ca - [B] > 0,95 Ca
=> Ka =
=>
Ca
Ka
[B]2
[A]
=
0,95
= 380
0,0025
(5)
Như vậy:
- Khi Ka.Ca < 2.10-13 áp dụng phương trình (1).
- Khi Ka.Ca > 2.10-13 :
* Nếu
Ca
Ka
> 380 có thể xem [A] Ca
Và áp dụng công thức (4)
* Nếu
Ca
Ka
không đủ lớn (
Ca
Ka
< 380 ) thì [H+] được tính từ phương
trình (III.8)
Ví dụ 3 . Tính pH của dung dịch HNO2 0,2M biết Ka = 4.10--4
Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn - Anh tốt nhất!
2
Hướng dẫn :
Ta có : Các quá trình điện li :
HNO2 NO2- + H+
Ka = 4.10--4
H2O H+ + OH-
Ka = 10-14
- Sử dụng các phép thử để có thể tính gần đúng
Ka.Ca = 0,2.4.10-4 = 8.10-5 ( 8.10-5 > 2.10-13 ) (theo 2)
có thể xem sự điện li của H2O là không đáng kể
Ca
Ka
= 500 > 380 ( lớn ) có thể xem [A] Ca và áp dụng công thức
(3) ta có :
=> [H ] =
Ka.Ca =
-2
0,2.4.10 -4 = 0,8944. 10
=> pH=- lg [H ] = - lg [0,8944.10 -2 ] = 2,05.
* Phát triển bài toán :
Có thể áp dụng phép lấy gần đúng và các công thức tương tự cho các dạng bài tập:
Bài toán tính pH của dung dịch muối tạo bởi cation của bazơ yếu và gốc axít mạnh .
Ví dụ 4 . Coi trong dung dịch Fe3+ chỉ tồn tại sự điện li được biễu diễn bằng phương
trình sau
Fe3+ +2H2O
Fe(OH)2+ + H3O+
Ka=10-2,2
Tính pH của dung dịch FeCl3 0,05M ?
Hướng dẫn : Tương tự ví dụ 3, xét các điều kiện gần đúng.
[H ] =
Ka.Ca =
0,05.10 -2,2 = 10
-1,75
=> pH=- lg [H ] = 1,75
2.Tính pH của dung dịch bazơ yếu :
Gọi : Cb là nồng độ ban đầu của bazơ yếu
Kb là hằng số điện li của bazơ yếu
- Khi Kb.Cb > 2.10-13 có thể xem sự điện li của H2O là không đáng kể
*
Cb
Kb
lớn ( > 380) ta có thể sử dụng phép gần đúng
Coi [B] Cb => [OH ] =
*
Cb
Kb
Kb.Cb
(6)
nhỏ ( < 380)
Tương tự ta áp dụng phương trình bậc 2 với [OH ] :
Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn - Anh tốt nhất!
3
[OH ]2 + Kb. [OH ] - Kb.Cb = 0
(7)
=> [OH ]
- Khi Kb.Cb < 2.10-13 cần tính đến sự điện li của H2O.Tương tự biến đổi ta có
phương trình bậc 3 với [OH ]
[OH ]
3
+ Kb .[OH-] 2 – (10-14 + Kb. Cb ) .[OH- ] - 10-14. Kb = 0 (8)
Ví dụ 5: Tính pH của dung dịch CH3-NH2 0,2M, biết K b ( CH NH ) = 4,4.10-4
3
2
Hướng dẫn : Ta có Kb.Cb = 0,2.4,4.10-4 =0,88.10-4
- Kb.Cb không quá nhỏ ( Kb.Cb > 2.10 -13 ) nên có thể xem sự điện li của H 2O là
không đáng kể ta có :
Cb
Kb
-
=
0,2
> 380
4,4.10 -4
Có thể xem : [CH3-NH2 ] Cb .áp dụng công thức (5) ta có:
=> [OH ] =
Kb.Cb =
-3
0,88.10 -4 = 9,3808.10
=> pOH = 2,02776 => pH = 11,97224
*Phát triển bài toán : Có thể áp dụng phép lấy gần đúng và các công thức tương tự cho
dạng bài tập: Bài toán tính pH của dung dịch muối tạo bởi cation của bazơ mạnh và gốc
axít yếu .
Ví dụ 6 : Tính pH của dung dịch natri benzonat ( C6H5COONa ) có nồng độ 2.10-5. Biết
hằng số axit của axít benzonic bằng 6,29.10-5
Hướng dẫn : C6H5COONa Na+ + C6H5COO
C6H5COOH
C6H5COO + H+
Ka 1
H+ + OH
H2O
Kw
Tổ hợp 2 phương trình trên ta có :
C6H5COOH + OH
C6H5COO + H2O
Kb
Kw
10 14
Kb=
=
= 1,59 10 10
5
6, 2910
Ka
- Khi Kb.Cb = 1,59 10 10 . 2.10-5 < 2.10-13 nên cần tính đến sự điện li của H2O .
áp dụng phương trình (III.12) :
[OH ]
3
+ Kb .[OH-] 2 – (10-14 + Kb. Cb ) .[OH- ] - 10-14. Kb = 0
Với Kb= 1,59 10 10 và Cb = 2.10-5 Giải phương trình ta được :
-7
[OH ] = 1,146643.10
=> pOH = 6,94 => pH = 7,06
Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn - Anh tốt nhất!
4