Bài 3. pH của dung dịch. Chuẩn độ acid – base trang 10, 11, 12, 13

3.1

Điền thông tin thích hợp vào chỗ trống trong mỗi câu dưới đây

Ở 25^oC, [H⁺][OH^–] = …(1)… luôn đúng đối với các dung dịch nước. Khi [H⁺] …(2)… 1,0.10^–7 M thì dung dịch có tính acid; khi [H⁺] nhỏ hơn …(3)… thì dung dịch có tính base; khi [H⁺] = l,0.10^–7 M, dung dịch …(4)… Dung dịch acid có …(5)… nhỏ hơn 1,0.10^–7 M, dung dịch base có [OH^–] lớn hơn …(6)… và dung dịch trung tính có [OH^–] = …(7)….

Phương pháp giải:

Dựa vào kiến thức về pH 

Lời giải chi tiết:

(1) 1,0.10^-14;  (2) lớn hơn;  (3) 1,0.10^-7 M;  (4) trung tính; (5) [OH^–] ; (6) 1,0.10^-7 M; (7) 1,0.10^-7 M.

3.2

Những phát biểu nào dưới đây là đúng?

(a) Để so sánh mức độ acid giữa các dung dịch có thể dựa vào nồng độ: dung dịch acid nào có nồng độ lớn hơn sẽ có tính acid mạnh hơn.

(b) Trong các dung dịch có cùng nồng độ, dung dịch nào có tính acid mạnh hơn sẽ có nồng độ ion H⁺ lớn hơn và pH lớn hơn.

(c) Trong các dung dịch có cùng nồng độ, dung dịch nào có nồng độ ion OH^– lớn hơn và pH nhỏ hơn sẽ có tính base lớn hơn.

(d) Trong các dung dịch có cùng nồng độ, dung dịch nào có tính acid mạnh hơn sẽ có nồng độ ion H⁺ lớn hơn và pH nhỏ hơn.

(e) Trong các dung dịch có cùng nồng độ, dung dịch có nồng độ ion H⁺ nhỏ và pH cao sẽ có tính acid yếu hơn.

(g) Trong một dãy các dung dịch có cùng nồng độ được sắp xếp theo tính acid tăng dần thì nồng độ ion OH^– sẽ giảm dần và K_a tăng dần.

Phương pháp giải:

Dung dịch có tính acid càng cao thì pH càng nhỏ, K_a càng lớn

Lời giải chi tiết:

Đáp án đúng là: (d), (e), (g).

Phát biểu (a) sai vì căn cứ so sánh là [H⁺] hoặc pH.

Phát biểu (b) sai vì pH càng nhỏ tính acid của dung dịch càng mạnh.

Phát biểu (c) sai vì pH càng lớn tính base của dung dịch càng mạnh.

3.3

Đề bài: Nối các đặc điểm ở cột A với chiều thay đổi tính acid, base tương ứng ở cột B cho phù hợp.

Đề xuất cách có thể thực hiện để làm tăng tính acid hoặc làm tăng tính base của dung dịch từ dung dịch trung tính. Bằng cách nào để có thể biết được tính acid hoặc tính base tăng lên?

Phương pháp giải:

Dung dịch có tính acid càng cao thì pH càng nhỏ, K_a càng lớn, nồng độ ion H⁺ càng lớn

Lời giải chi tiết:

Đáp án đúng là: a, c, e – 1; b, d, g – 2.

Thêm vào dung dịch acid để làm tăng tính acid.

Thêm vào dung dịch base để làm tăng tính base.

Sử dụng giấy chỉ thị pH để kiểm tra tính acid – base. Giấy chuyển sang màu vàng sau đó sang đỏ là tính acid tăng. Giấy chuyển màu xanh và đậm dần là tính base tăng dần.

3.4

Một dung dịch có pH = 11,7. Nồng độ ion hydrogen (H⁺) của dung dịch là

A. 2,3 M.              

B. 11,7 M.             

C. 5,0.10^-3 M.                  

D. 2,0.10^-12 M.

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức tính pH = -lg[H⁺]

Lời giải chi tiết:

[H⁺] = 10^-11,7  2,0.10^-12 M.

Đáp án D.

3.5

Giá trị pH của một dung dịch tăng từ 3 lên 5. Những nhận định nào sau đây là sai?

(a) Nồng độ ion H⁺ của dung dịch giảm 20 lần.

(b) Nồng độ ion OH^– của dung dịch khi pH = 5 là 10^-9 M.

(c) Nồng độ ion H⁺ của dung dịch khi pH = 3 là 10^-3 M.

(d) Dung dịch ban đầu là một acid có nồng độ 0,001 M.

(e) Dung dịch ban đầu là một base có nồng độ 0,001 M.

Phương pháp giải:

pH tăng thì nồng độ H⁺ giảm, nồng độ OH^- tăng.

Lời giải chi tiết:

Khi pH=3 thì [H⁺] = 10^-3 M ; [OH-] = 10^-11 M

Khi pH=5 thì [H⁺] = 10^-5 M ; [OH-] = 10^-9 M

a)     Sai. Nồng độ ion H+ giảm 100 lần

b)    Đúng

c)     Đúng

d)    Đúng

e)     Sai. Dung dịch ban đầu có tính acid.

3.6

Calcium hydroxide rắn được hoà tan trong nước cho tới khi pH của dung dịch đạt 10,94. Nồng độ của ion hydroxide (OH^–) trong dung dịch là

A. 1,1.10^-11 M.                                    B. 3,06 M.

C. 8,7.10^-4 M.                                      D. 1,0.10^-14 M.

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức tính pH + pOH = 14

Lời giải chi tiết:

pOH = 14 – pH = 3.06

[OH^-] = 10^-3,06  8,7.10^-4 M.

Đáp án C.

3.7

Bảng dưới đây là kết quả đo pH của các dung dịch bằng máy đo pH. Xác định tính acid, base hay trung tính và màu của giấy chỉ thị pH khi dùng để thử vào hai cột còn trống trong bảng dưới đây.

Phương pháp giải:

Dung dịch có tính acid càng cao thì pH càng nhỏ, màu giấy chỉ thị càng đậm.

Lời giải chi tiết:

Bài 8

3.8

Một dung dịch X thu được bằng cách thêm 50,0 mL dung dịch HBr 0,050 M vào 150,0 mL dung dịch HI 0,100 M. Tính nồng độ H⁺ và pH của dung dịch X. Biết HBr và HI đều được coi là acid mạnh.

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức tính pH = -lg[H⁺]

Lời giải chi tiết:

n_HBr = 0,05.50.10^-3 = 2,5.10^-3 mol ; nHI = 0,1.150.10^-3 = 0,015 mol

n_H+ = n_HBr + n_HI = 2,5.10^-3  +  0,015 = 0,0175 mol

[H⁺] =$\frac{n_{H^{+}}}{V}=\frac{0.0175}{0.2}=0,0875M$

pH = -lg[H⁺] = -lg(0,0875) = 1,06.

3.9

Xác định pH của dung dịch thu được sau khi thêm 25,0 mL dung dịch NaOH 0,1 M vào 50,0 mL dung dịch HCl 0,1 M.

Phương pháp giải:

Xác định sau phản ứng, pH được xác định bởi chất nào. Sử dụng công thức tính pH = -lg[H⁺]

Lời giải chi tiết:

nNaOH = 0,1.0,025 = 0,0025 mol

nHCl = 0,1.0,05 = 0,005 mol

Sau phản ứng pH do HCl quyết định

[H+] = $\frac{n_{H^{+}}}{V}=\frac{0,0025}{0,075}=0,033M$

pH = -lg[H⁺] = -lg(0,033) = 1,48

Bài 10

3.10

Ở 25^oC, pH của một dung dịch Ba(OH)₂ là 10,66. Nồng độ ion hydroxide (OH^–) trong dung dịch là bao nhiêu? Để thu được 125 mL dung dịch Ba(OH)₂ trên thì khối lượng Ba(OH)₂ cần phải hoà tan là bao nhiêu (bỏ qua sự thay đổi thể tích nếu có)?

Phương pháp giải:

Sử dụng công thức tính pH + pOH = 14

Lời giải chi tiết:

pOH = 14 – pH = 14 – 10,66 = 3,34

[OH^-] = 10^-3,34 M

[Ba(OH)₂] = $\frac{[O{H}^{-}]}{2}=\frac{{10}^{-3,34}}{2}=2,{285.10}^{-4}M$

n _Ba(OH)2 = 2,285.10^-4.0,125 = 2,857.10^-5  mol

m_Ba(OH)2 = 2,857.10^-5  .171 = 4,884.10^-3 g

3.11

Cho ba dung dịch có cùng nồng độ: hydrochloric acid (HCl), ethanoic acid (acetic acid, CH₃COOH) và sodium hydroxide (NaOH). Khi chuẩn độ riêng một thể tích như nhau của dung dịch HCl và dung dịch CH₃COOH bằng dung dịch NaOH, phát biểu nào sau đây là đúng?

A. Trước khi chuẩn độ, pH của hai acid bằng nhau.

B. Tại các điểm tương đương, dung dịch của cả hai phép chuẩn độ đều có giá trị pH bằng 7.

C. Cần cùng một thể tích sodium hydroxide để đạt đến điểm tương đương.

D. Giá trị pH của hai acid tăng như nhau cho đến khi đạt điểm tương đương.

Phương pháp giải:

HCl là acid mạnh phân li hoàn toàn ra ion H⁺ và Cl^-. CH₃COOH là acid yếu sẽ phân li không hoàn toàn

Lời giải chi tiết:

Đáp án C. Cả 2 acid đều phản ứng với NaOH theo cùng tỉ lệ.

3.12

: a) Cốc A chứa 50 mL dung dịch KOH 0,10 M được chuẩn độ với dung dịch HNO₃ 0,10 M. Sau khi thêm 52 mL dung dịch HNO₃ vào, pH của dung dịch trong cốc A là

A. 2,80.                 B. 2,71.                  C. 2,40.                  D. 3,00.

b) Chuẩn độ 100,0 mL dung dịch NaOH 0,1 M bằng dung dịch HCl 1,0 M. Thể tích dung dịch HCl cần thêm để dung dịch thu được có pH = 12 là

A. 8,91 mL.           B. 8,52 mL.           C. 9,01 mL.           D. 8,72 mL.

Phương pháp giải:

Dựa vào phương pháp chuẩn độ

Lời giải chi tiết:

a) n_OH- = 0,1.0,05 = 5.10^-3 mol

n_H+ = 0,10.0,052 = 5,2.10^-3 mol

[H⁺] =$\frac{n_{H+}}{V}=\frac{{2.10}^{-4}}{0,102}=1,{96.10}^{-3}M$

pH = -lg[H⁺] = -lg(1,96.10^-3) = 2,71         

Đáp án: B

b)

n_OH- = 0,1.0,1 = 0,01 mol

Gọi V_HCl cần tìm là V

Sau chuẩn độ:

pOH = 14 – pH = 14 – 12 = 2    ;      [OH^-] = 0,01 M.     

n_OH-dư = n_OH- -n_H+ = 0,01 – 1.V

[OH^-] =$\frac{n_{OH-}}{V_{sau}}$

 0,01 = $\frac{(0,01-V)}{(0,1+V)}$

 V = 8,91.10^-3 l = 8,91 ml        

Đáp án A

3.13

Một mẫu dung dịch H₂SO₄ (gọi là mẫu A) được phân tích bằng cách thêm 50,0 mL dung dịch NaOH 0,213 M vào 100 mL dung dịch mẫu A rồi lắc đều. Sau khi phản ứng xảy ra, người ta thấy trong hỗn hợp dung dịch còn dư ion OH^–. Phần ion dư này cần 13,21 mL HCl 0,103 M để trung hoà. Tính nồng độ mol L^–1 của mẫu A.

Phương pháp giải:

Dựa vào phương pháp chuẩn độ acid - base

Lời giải chi tiết:

n_HCl = 0,103.0,01321= 1,36.10^-3 mol

n_NaOH = 0,213.0,05 = 0,01065 mol

n_NaOHdư  = 1,36.10^-3 mol

n_NaOHpư = n_NaOH – n_NaOHdư = 0,01065 - 1,36.10^-3 = 9,29.10^-3 mol

CM_H2SO4 =$\frac{n_{H2SO4}}{V}=\frac{4,{645.10}^{-3}}{0,1}=0,04645M$

3.14

a)     Lan thực hiện phép chuẩn độ 50,00 mL dung dịch acid nồng độ 0,10 M bằng dung dịch NaOH cùng nồng độ (0,10 M), Lan rất ngạc nhiên khi thấy phải cần 100 mL dung dịch NaOH để đạt tới điểm tương đương. Em hãy giải thích thắc mắc cho Lan.

b)     Trong một thí nghiệm khác, Lan thực hiện chuẩn độ 10,00 mL HCl 0,020 M. Một lần nữa, Lan rất ngạc nhiên khi chỉ cần 5,00 mL một base mạnh cùng nồng độ 0,020 M để phản ứng hoàn toàn với 10,00 mL HCl đó. Em hãy giải thích cho Lan vì sao không cần một lượng tương đương là 10,00 mL base mà chỉ cần 5,00 mL?

Phương pháp giải:

Dựa vào tỉ lệ acid và base.

Lời giải chi tiết:

a)     Acid cần chuẩn độ và NaOH có cùng nồng độ nhưng phản ứng theo tỉ lệ 2:1. Chứng tỏ đây là acid 2 nấc.

b)    HCl và base cần chuẩn độ có cùng nồng độ nhưng phản ứng theo tỉ lệ 1:2. Chứng tỏ đây là base 2 nấc.

3.15

10 mL dung dịch sulfuric acid 5.10^-3 M được cho vào một bình định mức dung tích 100 mL.

a1) Tính pH của dung dịch sulfuric acid (cho rằng H₂SO₄ là acid mạnh phân li trong nước hoàn toàn cả hai proton H⁺).

a2) Thêm nước vào đến vạch của bình định mức thu được 100 mL dung dịch. Xác định pH của dung dịch đã pha loãng.

b) Viết phưong trình hoá học của phản ứng giữa sulfuric acid với dung dịch sodium hydroxide.

c) Dung dịch pha loãng ở phần a2 được dùng để chuẩn độ 25,0 mL dung dịch sodium hydroxide 1,00.10^-4 M.

c1) Dự đoán hiện tượng quan sát được khi chuẩn độ đạt đến điểm tương đương nếu dùng phenolphthalein làm chất chỉ thị cho phép chuẩn độ trên.

c2) Xác định thể tích acid cần dùng khi phép chuẩn độ kết thúc.

Phương pháp giải:

Dựa vào phương pháp chuẩn độ acid - base

Lời giải chi tiết:

a1)  H₂SO₄ → 2H⁺+ SO₄^2-

[H⁺] = 2[H₂SO₄] = 2.5.10^-3 = 0,01M         pH = -lg[H⁺] = -lg0,01 = 2

a2) Sau khi pha loãng 10 lần

[H⁺] =$\frac{0,01}{10}$ =0,001 M          pH = -lg[H⁺] = -lg0,001 = 3

b) H₂SO₄ + 2NaOH → Na₂SO₄ + H₂O

c1) màu hồng của dung dịch phenolphtalein sẽ nhạt dần và mất hẳn.

c2) n_NaOH = 0,025.1.10^-4 = 2,5.10^-6 mol

n_H2SO4 =$\frac{2,{5.10}^{-6}}{2}=1,{25.10}^{-6}mol$

V_H2SO4 =$\frac{1,{25.10}^{-6}}{{5.10}^{-4}}=2,{3.10}^{-3}\left(l\right)=2,3\left(ml\right)$

3.16

Nồng độ carbon dioxide (CO₂) trong khí quyển đã tăng khoảng 20% trong thế kỉ qua. Giả sử các đại dương của Trái Đất tiếp xúc với khí CO₂ trong khí quyển, lượng CO₂ tăng lên có thể có ảnh hưởng gì đến pH của các đại dương trên thế giới? Sự thay đổi này có thể ảnh hưởng gì đến cấu trúc đá vôi (chủ yếu là CaCO₃) của các rạn san hô và vỏ sò biển?

Phương pháp giải:

Dựa vào kiến thức về phương trình phân li của CO2 trong nước

Lời giải chi tiết:

CO₂ hòa tan trong nước như sau:

CO₂ + H₂O$\overrightarrow{\leftarrow {}_{\text{vbox}to.5ex\text{vss}}}$H₂CO₃

 H₂CO₃ + H₂O $\overrightarrow{\leftarrow {}_{\text{vbox}to.5ex\text{vss}}}$ H₃O⁺ + HCO₃^-

Vậy nên khi nồng độ CO₂ tăng, thì sẽ làm tăng tính acid của nước biển, làm giảm pH của nước biển. Các rạn san hô và vỏ sò sẽ bị hòa tan dần.

3.17

Oxygen được dẫn truyền trong cơ thể là do khả năng liên kết của oxygen với hồng cầu trong máu theo cân bằng sau:

HbH⁺(aq) + O₂(aq)$\overrightarrow{\leftarrow {}_{\text{vbox}to.5ex\text{vss}}}$ HbO₂(aq) + H⁺(aq)

Độ pH của máu người bình thường được kiểm soát chặt chẽ trong khoảng 7,35 – 7,45. Dựa vào cân bằng trên, giải thích vì sao việc kiểm soát pH của máu người lại quan trọng. Điều gì sẽ xảy ra với khả năng vận chuyển oxygen của hồng cầu nếu máu trở nên quá acid (một tình trạng nguy hiểm được gọi là nhiễm toan hay nhiễm độc acid)?

Phương pháp giải:

Dựa vào nguyên lí chuyển dịch cân bằng Le Chatelier

Lời giải chi tiết:

Theo nguyên lí chuyển dịch cân bằng Le Chatelier,khi máu người trở nên quá acid tức là pH giảm và nồng độ H⁺ tăng, cân bằng (1) sẽ chuyển dịch sang trái. Điều này khiến trong máu có ít HbO₂, nên khả năng vận chuyển oxygen của hồng cầu sẽ giảm.

3.18

Acetic acid (CH₃COOH) là một acid yếu.

a) Thế nào là một acid yếu? Viết phương trình hoá học của phản ứng giữa acetic acid với nước.

b) Giải thích vì sao giấm ăn (thành phần chính là acetic acid) thường được dùng để làm sạch cặn bám ở đáy ấm đun nước hoặc phích nước được dùng để chứa nước sôi.

Phương pháp giải:

Dựa vào kiến thức về chất điện li yếu

Lời giải chi tiết:

a) Acid yếu không phân li hoàn toàn;

CH₃COOH + H₂O $\overrightarrow{\leftarrow {}_{\text{vbox}to.5ex\text{vss}}}$ CH₃COO^– + H₃O⁺

b) Giấm ăn là CH₃COOH có nồng độ 2 – 5%, do đó có thể tác dụng với lớp cặn (thường là MgCO₃, CaCO₃) để tạo thành muối tan, dễ bị rửa trôi.

2CH₃COOH + MgCO₃ → (CH₃COO)₂Mg + CO₂ + H₂O.

2CH₃COOH + CaCO₃ ⟶ (CH₃COO)₂Ca + CO₂ + H₂O.