Cộng đồng chia sẻ tri thức Lib24.vn

Bài tập xác định pH của dung dịch chứa hỗn hợp các chất điện li

08c43132f252e33d9f00ae8aada05edf
Gửi bởi: Cẩm Vân Nguyễn Thị 28 tháng 8 2018 lúc 16:42 | Được cập nhật: 21 tháng 2 lúc 18:08 Kiểu file: PDF | Lượt xem: 461 | Lượt Download: 4 | File size: 0 Mb

Nội dung tài liệu

Tải xuống
Link tài liệu:
Tải xuống

Các tài liệu liên quan


Có thể bạn quan tâm


Thông tin tài liệu

XÁC ĐỊNH

ỊNH pH CỦA HỖN HỢP CÁC DD KHÁC NHAU

Dạng 1: tính pH của

ủa dung dịch có một axít yếu và

v một bazơ yếu

ếu

* Cơ sở lý thuyết :

Xét với dung dịch hòa

òa tan axít A1 ( có bazơ liên hợp là B1 ) và bazơ B2

( có axít liên hợp là A2)

Các quá trình điện

ện li xảy ra trong dung dịch :

(IV.1)

A1+ B2  B1 + A2

(IV.2)

A1+ H2O  B1 + H+

(IV.3)

B2 + H2O  A2 + OH(IV.4)

H2O  H+ + OHTa có : KA1 =



[B1 ][H  ]

[A 2 ][OH  ]

[B 2 ][H  ]

;KB2 =

;KA2 =

[A1 ]

[A 2 ]

[A 2 ]



- Nếu ta có : KA1 .KA2 > 2.10-13 và KB1 .KB2 > 2.10-13

Thì (IV.1) được coi làà tương tác axít - bazơ chủ

ủ yếu trong dung dịch và

v :

[B1]  [A2] ;[A1]  CA1 - [B1];[B2]  CB2 - [A2]

Ta có :

KA1 .KA2 =



[B1 ][H  ] [B 2 ][H  ]

.

[A1 ]

[A 2 ]



=> KA1 .KA2 = [H  ] 2 .

- Khi :



C A1

K A1



> 380 và



[B 2 ]

( do [B1]

[A1 ]



C B2

K B2



[A2])



> 380 thì ta có thể coi :



[A1]  CA1 và [B2]  CB2

Nên ta có :

KA1 .KA2 = [H  ]2 .

[H+] = K A1 .K A2



C A1

CB2



C B2

C A1



(IV.13)



Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn

Văn - Anh tốt nhất!



1



=> [H+] = K A1 .K A 2



- Nếu CA1 = CB2



(IV.14)



Ví dụ 7 : Tính pH của dung dịch CH3COONH4 0,5M biết

-5



K a ( CH 3COOH ) =1,8.10 , K b ( NH 3 ) =1,6.10



-5



Hướng dẫn :

- Nhân dạng bài toán : Dung dịch chứa ion NH4+ là axit yếu (A1) và bazơ yếu (

B2)

- áp dụng :

KA1 = K a ( NH ) =



4



10 -14

10 -14

=

=6,25.10-10

-5

K b(NH3 ) 1,6.10



KB2 = K b ( CH COO ) =





3



10 -14

K a(CH3COOH )



=



10 -14

=5,56.10-10

-5

1,8.10



- Thử các phép gần đúng :

KA1 .CA1= K a ( NH ) C ( NH ) =6,25.10-10.0,5 > 2.10-13



4





4



KB2 .CB2 = K b(CH COO ) . C (CH COO ) = 5,56.10-10 . 0,5 > 2.10-13

3







3







C A1

0,5

= C ( NH 4 ) / K a ( NH 4 ) =

> 380

K A1

6,25.10 -10

C B2

0,5

= C(CH 3COO ) / K b (CH 3COO  ) =

> 380

K B2

5,56.10 -10



Do C ( NH ) = C(CH COO ) = 0,5 nên có thể áp dụng công thức (IV.14)



4



3







[H+] = K A1 .K A2 = 6,25.10  10.1,8.10  5 = 1,0607.10-7

 pH= -lg[H+] = -lg(1,0607.10-7) = 6,9744

Dạng 2 : Tính pH của dung dịch hỗn hợp axit mạnh và axít yếu

Gọi axít mạnh là HX có nồng độ C1(M), Gọi axít yếu là HA có nồng độ C2(M), các

quá trình điện li trong dung dịch là :

HX  H+ + X(VI.1)

+

HA  H + A

(VI.2)

+

H2O  H + OH

(VI.3)

- Nếu có : Ca.Ka (HA ) > 2.10-13 có thể xem sự điện li của H2O là không đáng kể .

Bài toán trở thành tương tự với tính pH của axít yếu, tuy nhiên cân bằng (VI.2)

lượng H+ kể đến sự có mặt của H+ do phân li ở (VI.1) ta có :

HA H+ + AKa

C0

C2

C1

x

[]

C2 -x C1 +x

x

Ka =



x(C1  x)

(C 2  x)



(VI.16)



Giải phương trình (VI.16) được giá trị của x => [H+] = C1 + x

Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn - Anh tốt nhất!



2



* Khi x << C2 và x << C1

x = Ka .



=> Ka = x.



C1

( VI.17)

C2



C2

( VI.18)

C1



Ví dụ 9 : Trộn 10 (ml) dung dịch CH3COOH 0,1M với 10(ml) dung dịch HCl 0,01M.

Tính pH của dung dịch thu được. Cho Ka (CH3COOH) = 10-4,76

Hướng dẫn :

10 -2.10 -2

= 5.10-3 (M)

-2

2.10

10 -1.10 -2

C0 ( CH3COOH) =

= 5.10-2 (M)

-2

2.10



C 0 ( HCl) =



-Ta có : Ca.Ka = 5.10-2 . 10-4,76 > 2.10-13 => xem sự điện li của H2O là không đáng kể

.

- áp dụng công thức (VI.16) ta có :

Ka =



x(5.10-3  x)

(5.10-2  x)



= 10-4,76 => x= 2,3609.10-3



[H+] = C1 + x = 5.10-3 + 2,3609.10-3 = 7,3609.10-3

 pH = 2,1331

Dạng 3: Tính pH của dung dịch hỗn hợp bazơ mạnh và bazơ yếu

Tương tự ở dạng 5 :

Cb.Kb > 2.10-13 xem sự điện li của H2O là không đáng kể .

Kb =



x(C1  x)

(C 2  x)



(VII.19)



Giải phương trình (VII.19) được giá trị của x và [OH-] = C1 + x

pH = 14 + lg(C1 + x)

* Khi x<< C1 và Khi x<< C2

C1

( VII.20)

C2

C

x = Kb . 2 ( VII.21)

C1



=> Kb = x.



Ví dụ 10 : Hỗn hợp dung dịch bazơ mạnh và bazơ yếu :

Tính pH của dung dịch gồm NaOH 10-4 M và NaNO2 0,1M biết Kb = 10-0,71

Hướng dẫn :

Ta có : Cb.Kb = 10-10,71.0,1 = 10-11,71 > 2.10-13 nên có thể xem sự điện li của H2O là

không đáng kể , áp dụng công thức (VII.21) :

x = Kb .



C2

0,1

= 10-10,71 . -4 =10-7,71 =>[OH-] = C1 + x = 10-7,71 +10-4

C1

10



=> pOH = 4 pH = 10

Dạng 4: Tính pH của dung dịch axit yếu và bazơ liên hợp.

Gọi axit yếu là HA nồng độ Ca

Bazơ liên hợp là A- nồng độ Cb

- Các quá trình điện li trong dung dịch:

Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn - Anh tốt nhất!



3



HA H+ + A(VIII.1) Ka

A +H2O  HA + OH

(VIII.2) Kb= Ka-1

H2O  H+ + OH(VIII.3) Kw

- Xét sự gần đúng :

*Nếu Ca.Ka > 2.10-13 và Cb.Ka-1 > 2.10-13 xem sự điện li của H2O là không đáng kể .

*Nếu Ca.Ka > > Cb.Ka-1 xem quá trình (VIII.1) là chủ yếu.

Ta có:

HA H+ + AKa

C0

Ca

Cb

[]

Ca -x

x Cb + x

Ka =



x(C b  x)

(C a  x)



(VIII.22)



Giải phương trình (VIII.22) ta được x .

[H+] = x => pH = -lg(x)

Nếu có : x << Ca, x << C b

Cb

( VIII.23)

Ca

C

x = Ka . a ( VIII.24)

Cb



Ka = x.



-



* Nếu có Ca.Ka << Cb.Ka-1 xem quá trình (VIII.2) là chủ yếu.

Ta có:

A- +H2O  HA + OH(VIII.2) Kb= Ka-1

C0

Cb

Ca

[]

Cb -x

Ca + x

x

Kb =



x(C a  x)

(C b  x)



(VIII.25)



Giải phương trình (VIII.25) ta được x : x=[OH-] => pH=14+lgx

Nếu có x<
Ca

( VIII.26)

Cb

C

x = Kb . b ( VIII.27)

Ca



Kb = x.



Ví dụ 11 : Tính pH của dung dịch chứa đồng thời HCN 0,005M và NaCN 0,5M. Cho Ka

= 10-9,35 và K H O = 10-14

Hướng dẫn :

Ca.Ka = 10-9,35 .5.10-3 =10-11,65> 2.10-13

Cb.Ka-1 = 10 -4,65.0,5 = 10-4,95 > 2.10-13 và Ca.Ka << Cb.Ka-1 xem sự phân li bazơ là

chủ yếu áp dung công thức (VIII.25) . Ta có

2



Kb =



x(0,005  x)

= 10-4,65 => x = 1,6766.10-3

(0,5  x)



x=[OH-]

=> pH=14+lgx = 11,2244

Dạng 5 : Bài toán tính pH của dung dịch hỗn hợp chứa các axít yếu

- Dung dịch hỗn hợp chứa các axít yếu : A1, A2,A3 …



Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn - Anh tốt nhất!



4



- áp dụng các phép gần đúng : Ca1.Ka1, Ca2.Ka2, Ca3.Ka3 …>2.10-13

Xem sự điện

li của H2O là không đáng kể.

* Nếu có Ca1.Ka1 >> Ca2.Ka2, Ca3.Ka3 xem sự điện li chủ yếu của A1 bài toán trở

thành tương tự với dung dịch chứa 1 axít yếu và [H+] = C a1 .K a1

* Nếu có Ca1.Ka1  Ca2.Ka2 Ca3.Ka3 và



C ai

>380

K ai



 [H+] = C a1 .K a1  C a 2 .K a 2  C a3 .K a3 (IX.28)

Ví dụ 12 : Tính pH của dung dịch hỗn hợp CH3COOH 0,01M và NH4Cl 0,2M, cho biết



K a ( CH 3COOH ) = 10-4,76 , K a ( NH 4 ) = 10-9,24

Hướng dẫn :

A1 là CH3COOH ; A2 là NH4+

Ca1.Ka1 = 0,01.10-4,76 = 10-6,76; Ca2.Ka2= 0,2.10-9,24 = 10-9,94

Ta có : Ca1.Ka1, Ca2.Ka2 >> 2.10-13 nên có thể xem sự điện li của H2O là không đáng

kể

Ca1.Ka1 >> Ca2.Ka2 xem sự điện li của CH3COOH là chủ yếu

[H+] = C a1 .K a1 = 10-3,38 =>pH = -lg[H+] = 3,38

Dạng 6 : Bài toán hỗn hợp bazơ yếu

Tương tự bài toán hỗn hợp axít yếu ta có các phép lấy gần đúng :

* Nếu Cb1.Kb1, Cb2.Kb2, Cb3.Kb3 …>2.10-13 xem sự điện li của H2O là không đáng kể

.

* Nếu có Cb1.Kb1 >> Cb2.Kb2, Cb3.Kb3 và xem sự điện li chủ yếu của A1 bài toán trở

thành tương tự với dung dịch chứa 1 axít yếu và



C b1

>380 thi có thể tính [OH-] =

K b1



Cb1 .K b1



* Nếu Cb1.Kb1  Cb2.Kb2 Cab3.Kb3 và



C bi

>380

K bi



- Gọi các bazơ yếu là B1, B2 , axít liên hợp tương ứng A1, A2 các quá trình điện li trong

dung dịch :

B1 + H2O  A1 + OHKb1

B2 + H2O  A2 + OH

Kb2

+

H2O  H + OH

áp dụng điều kiện proton ta có : [H+] = [OH- ] – [A1] – [A2] (9.1)

K [B ]

[OH - ][A1 ]

K [B ]

=> [A1] = b1 1 , tương tự [A2] = b2 2

[ B1 ]

[OH ]

[OH ]

K [B ]

K [B ]

=> [OH-] = [H+] + b1 1 + b2 2

[OH ]

[OH ]



Kb1 =



=> [OH-]2 = 10-14 + Kb1.[B1] +Kb2.[B2] =>[OH-]= 10-14  K b1.[B1 ]  K b2 .[B2 ]

Khi



C b1

C

> 380 và b2 > 380 =>[OH-]= 10-14  K b1.Cb1  K b2 .Cb2

K b1

Kb2



(X.29)



Ví dụ 13 : Tính pH của dung dịch KCN 0,1M ( Ka(HCN) = 10-9,35 và NH3 0,1M ( K a ( NH ) =

10



-9,24





4



).



Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn - Anh tốt nhất!



5



Hướng dẫn : CN- + H2O  HCN + OHNH3 + H2O  NH4+ + OHCó :



Cb1.Kb1  Cb2.Kb2và



10 -14

= 10-4,65

 9 ,35

10

10 -14

Kb2 =  9,24 = 10-4,76

10



Kb1 =



C b1

C

>380 ; b2 >380

K b1

K b2



áp dụng (X.29) :



[OH-]= 10-14 10-4,65.0,1  10-4,76.0,1

=> pH = 11,299

 Có thể phát triển tương tự cho bài toán tính pH của dung dịch đa axit,đa bazơ

yếu và bài toán tính pH của các dung dịch hỗn hợp axit mạnh với đa axit yếu,hỗn

hợp bazơ mạnh với đa bazơ yếu.

Dạng 7: tính pH của dung dịch chất lưỡng tính

Trong dung dịch ta có thể bắt gặp các ion như : HCO3- , HSO3- , HS-, H2PO4- ,

HPO42-…là các ion lưỡng tính. Các ion đó vừa là axit yếu, vừa là bazơ yếu . Ta có

thể xem tương tự như bài toán tính pH của dung dịch chứa dồng thời axit yếu và bazơ

yếu.

Ví dụ 8 : Tính pH của dung dịch NaHCO3 0,5M biết axit cabonic có các hằng số điện li

axit là : K1 = 4,3.10-7 , K2 = 4,8.10-11

Hướng dẫn : - A1 là HCO3- có KA1 = K2

HCO3-  H+ + CO32- B2 là HCO3- : HCO3- + H2O  H2CO3 + OHKB2 =



10 -14

10 -14

=

=2,325.10-8

-7

K a1

4,3.10



KA2 = K1 = 4,3.10-7

- Thử các phép gần đúng :

KA1 .CA1 = 4,8.10-11 .0,5 = 2,4.10-11 >2.10-13

KB2 .CB2 = 2,325.10-8. 0,5 = 1,1625.10-8 > 2.10-13

C A1

0,5

=

> 380

K A1

4,8.10-11

C B2

0,5

=

> 380

K B2

2,325.10 -8



Do axit yếu và bazơ yếu đều là HCO3- nên CA1 = CB2

áp dụng công thức (IV.14)

+

[H ] = K A1 .K A2 = K1 .K 2

(IV.15)

= 4,3.10  7.4,8.10  11 = 10-8,34

 pH= -lg[H+] = -lg(10-8,34) = 8,34



Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn - Anh tốt nhất!



6