Dạng 3: Phương pháp tính pH - Chuyên đề Hóa 11

A. Phương pháp giải & Ví dụ minh họa

Phương pháp

- Tính số mol H⁺/OH^- hoặc tổng số mol H⁺/OH^-

- Tính nồng độ H⁺/OH^-

- Áp dụng công thức tính pH: pH=-lg [H⁺]

- Nếu là dung dịch bazo ta tính nồng độ OH^- ⇒ pOH ⇒ pH= 14 – pOH

Ví dụ minh họa

Bài 1: Trộn 10g dung dịch HCl 7,3% với 20g dung dịch H₂SO₄ 4,9% rồi thêm nước để được 100ml dung dịch A. Tính pH của dung dịch A.

Bài giải:

Số mol HCl là: n_HCl = (10.7,3)/ (100.36,5) = 0,02 mol

Số mol H₂SO₄ là: n_H2SO4 = (20.4,9)/ (100.98) = 0,01 mol

Phương trình điện ly: HCl → H⁺ + Cl^-

0,02 → 0,02 mol

H₂SO₄ → 2H⁺ + SO₄^2-

0,01 → 0,02 mol

Tổng số mol H⁺ là n_H⁺ = 0,02 + 0,02 = 0,04 mol

C_{M (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.

Bài giải:

n_H2 = 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: n_OH^- = 0,08 mol

C_{M (OH^-)} = 0,08/0,8 = 0,1 M ⇒ pOH = 1 ⇒ pH = 13

Bài 3: Hòa tan 4,9 mg H2SO4 vào nước thu dược 1 lít dung dịch. pH của dung dịch thu được là?

Bài giải:

n_H2SO4 = 4,9/98 = 0,05 mol

⇒ C_{M (H2SO4)} = 5.10^-5/1 = 5.10^-5 M

⇒ [H⁺] = 10^-4 M

⇒ pH = -log (10^-4) = 4

Bài 4: Cho 15 ml dung dịch HNO₃ có pH = 2 trung hòa hết 10 ml dung dịch Ba (OH)₂ có pH = a. Giá trị của a là?

Bài giải:

n_HNO3 = 1,5.10-2.10-2 = 1,5.10-4

⇒ n_{Ba (OH)2} = 7,5.10-5 mol

⇒ C_{M (OH^-)} = 1,5.10^-4/10^-2 = 1,5.10^-2

⇒ pOH = 1,8 ⇒ pH = 12,2

Bài 5: Hoà tan m gam Zn vào 100 ml dung dịch H₂SO₄ 0,4M thu được 0,784 lít khí hiđro và dung dịch X. Tính pH của dung dịch X?

Bài giải:

n_H2 = 0,784/22,4 = 0,035 mol

⇒ mol axit _H2SO4 phản ứng là 0,035 mol

Mol axit H₂SO₄ dư = 0,04 - 0,035 = 0,005 mol

⇒ [H⁺] = 0,1 ⇒ pH = 1

Bài 6: A là dung dịch HNO₃ 0,01M; B là dung dịch H₂SO₄ 0,005M. Trộn các thể tích bằng nhau của A và B được dung dịch X. Tính pH của dung dịch X.

Bài giải:

Tổng mol H⁺ là 0,02 mol

⇒ [H⁺] = 0,01

⇒ pH = 2

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: K_a, K_b

- 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 (n_o)

- 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 NH₃ là 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?

Bài giải:

a. n_NH4Cl= 1,07/53,5 = 0,02 ⇒ C_{M (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

Bài 2: Dung dịch A chứa NH₃ 0,1M và NaOH 0,1M. Tính pH của dung dịch biết Kb của NH₃ = 1,75.10^-5.

Bài giải:

NaOH → Na⁺ + OH^-

0,1 0,1

NH₃ + H₂O ⇔ NH₄⁺ + OH^-

Ban đầu: 0,1 0,1

Điện ly: x x x

Sau điện ly: 0,1- x x x+0,1

Kb = x (0,1+x)/ (0,1-x) = 1,75.10-5 ⇒ x = 1,75.10-3 ⇒ pOH = 4,76 ⇒ pH = 9,24

Bài 3: Tính pH của dung dịch NH₃ 0,1M, biết Kb của NH₃ = 1,8.10^-5 và bỏ qua sự phân li của nước.

Bài giải:

Kb = x²/ (0,1-x) = 1,8.10^-5 ⇒ x = 1,34.10^-3 ⇒ pOH = 2,87

⇒ pH = 11,13

Bài 4: Tính pH của dung dịch CH₃COONa 0,5M; biết Kb của CH₃COO^- = 5,71.10^-10 và bỏ qua sự phân li của nước.

Bài giải:

Ka = x²/ (0,5-x) = 5,71.10^-10

⇒ x = 1,68.10^-5

⇒ pOH = 4,77

⇒ pH = 9,23

Bài 5: Cho dung dịch hỗn hợp X gồm HCl 0,01 M và CH₃COOH 0,1M. Biết Ka của CH₃COOH = 1,75.10^-5 và bỏ qua sự phân li của nước. Giá trị pH của dung dịch X là:

Bài giải:

Ka = x (0,01+x)/ (0,1-x) = 1,75.10^-5

⇒ x = 1,75.10^-5

⇒ pH = 1,99

Bài 6: Cho dung dịch hỗn hợp X gồm CH₃COOH 0,1M và CH₃COONa 0,1M. Biết Ka của CH₃COOH = 1,75.10_-5 và bỏ qua sự phân li của nước. Giá trị pH của dung dịch X là?

Bài giải:

Ka = x (0,1+x)/ (0,1-x) = 1,75.10^-5

⇒ x = 1,75.10^-5

⇒ pH = 4,76

c. Bài toán về pha loãng, pha trộn dung dịch các chất điện ly để đạt được pH định trước.

Phương pháp

- Tính số mol axit, bazo

- Viết phương trình điện li

- Tính tổng số mol H⁺, OH^-

- Viết phương trình phản ứng trung hòa

- Xác định môi trường của dung dịch dựa vào pH

⇒ Xem xét mol axit hay bazơ dư

⇒ Tìm các giá trị mà bài toán yêu cầu.

Lưu ý: V_{dd sau khi trộn} = V_axit + V_bazo

Ví dụ minh họa

Bài 1: Trộn 3 dung dịch H₂SO₄ 0,1M; HNO₃ 0,2M; HCl 0,3M với thể tích bằng nhau thu được dung dịch A. Lấy 300 ml dung dịch A tác dụng với dung dịch B gồm NaOH 0,2M và Ba (OH)₂ 0,1M. Tính thể tích dung dịch B cần dùng để sau khi phản ứng kết thúc thu được dung dịch có pH = 1. Coi Ba (OH)₂ và H₂SO₄ phân li hoàn toàn ở 2 nấc.

Bài giải:

Sau khi trộn 3 dung dịch axit có thể tích bằng nhau ta thu được nồng độ mới của 3 axit là: C_{M (HCl)} = 0,1 M; C_{M (HNO3)} = 0,2/3; C_{M (H2SO4)} = 0,1/3. Trong 300 ml dung dịch A: n_HCl = 0,03 mol; n_H2SO4 = 0,01 mol; n_HNO3 = 0,02 mol

Phương trình điện ly:

H₂SO₄ → 2H⁺ + SO₄^2-

0,01……. 0,02

HNO₃ → H⁺ + NO₃^-

0,02 ….. 0,02

HCl → H⁺ + Cl^-

0,03… 0,03

Tổng mol H⁺ là n_H⁺ = 0,07 mol

Gọi x là thể tích của dung dịch B cần dung.

n_NaOH = 0,2x; n_{Ba (OH)2} = 0,1x

Phương trình điện ly:

NaOH → Na⁺ + OH^-

0,2x…………….. 0,2x

Ba (OH)₂ → Ba²⁺ + 2OH^-

0,1x………………. 0,2x

Tổng số mol OH^- là: n_OH^- = 0,4x

Ta có: H⁺ + OH^- → H₂O (Sau phản ứng pH =1 ⇒ dư axit)

Ban đầu 0,07……0,4x

Pư 0,4x……0,4x

Sau pư 0,07-0,4x…. 0

(0,07-0,4x)/ (x+0,3) = 0,1 ⇒ x= 0,08 lít

Bài 2: Trộn 100 ml dung dịch có pH =1 gồm HCl và HNO₃ với 100 ml dung dịch NaOH nồng độ a (mol/l) thu được 200 ml dung dịch A có pH = 12.

a. Tính a

b. Pha loãng dung dịch A bao nhiêu lần để thu được pH = 11

Bài giải:

a. n_H⁺ = 0,01 mol; n_OH^- = 0,1a mol

Ta có: H⁺ + OH^- → H₂O (Sau phản ứng pH =12 ⇒ dư bazo)

Ban đầu 0,01……0,1a

Pư 0,01……0,01

Sau pư 0.... …. 0,01-0,1a

(0,01-0,1a)/ (0,1+0,1) = 0,01 ⇒ a= 0,08 lít

b. Số mol NaOH dư: n_OH^- = 0,002 mol

Gọi x là thể tích nước thêm vào.

Dung dịch sau pha loãng có pH = 10

⇒ 0,002/ (0,2+x) = 0,001

⇒ x = 1,8

Vậy cần phải pha loãng 10 lần.

Bài 3: Tính tỷ lệ thể tích khi dung dịch HCl có pH = 1 và dung dịch HCl pH = 4 cần dùng để pha trộn thành dung dịch có pH = 3.

Bài giải:

Đáp án: 1/110

Bài 4: Cho 100 ml dung dịch hỗn hợp gồm Ba (OH)₂ 0,1M và NaOH 0,1M với V ml dung dịch hỗn hợp gồm H₂SO₄ 0,0375M và HCl 0,0125M thu được dd có pH = 2. Giá trị V là?

Bài giải:

n_OH- = 0,03 mol; n_H+ = 0,0875 V

Dung dịch sau khi trộn pH = 2 → môi trường axit.

(0,0875V-0,03)/ (0,1+V) = 10^-2 → V = 0,4 lit

Bài 5: Trộn 300 ml dung dịch hỗn hợp gồm H₂SO₄ 0,1M và HCl 0,15M với V ml dung dịch hỗn hợp gồm NaOH 0,3M và Ba (OH)₂ 0,1M, thu được dung dịch X có pH = 12. Giá trị của V là?

Bài giải:

n_OH- = 0,5. V mol; n_H+ = 0,0645 V

Dung dịch sau khi trộn pH = 12 → môi trường bazo.

(0,5V - 0,0645)/ (0,3+V) = 10^-2 → V = 0,15 lit

B. Bài tập trắc nghiệm

Bài 1: Câu nào sai khi nói về pH và pOH của dung dịch?

A. pH = lg [H⁺] B. pH + pOH = 14

C. [H⁺]. [OH^-] = 10^-14 D. [H⁺] = 10^-a ⇔ pH = a

Hiển thị đáp án

Đáp án: A

Bài 2: Dung dịch H₂SO₄ 0,10 M có

A. pH = 1 B. pH < 1 C. pH > 1 D. [H⁺] > 2,0M

Hiển thị đáp án

Đáp án: B

Bài 3: pH của hỗn hợp dung dịch HCl 0,005M và H₂SO₄ 0,0025M là:

A. 2 B. 3 C. 4 D. 12

Hiển thị đáp án

Đáp án: A

Bài 4: pH của dung dịch Ba (OH)₂ 0,05M là.

A. 13 B. 12 C. 1 D. 11

Hiển thị đáp án

Đáp án: A

Bài 5: Cần bao nhiêu gam NaOH để pha chế 250ml dung dịch có pH = 10

A. 0,1 gam B. 0,01 gam C. 0,001 gam D. 0,0001 gam

Hiển thị đáp án

Đáp án: C

pOH = 4 ⇒ [OH^-] = 10^-4 ⇒ n_OH^- = 0,25.10^-4 = 2,5.10^-5 mol

m_NaOH = 2,5.10^-5.40 = 0,001 gam

Bài 6: Số ml dung dịch NaOH có pH = 12 cần để trung hoà 10ml dung dịch HCl có pH = 1 là

A. 12ml B. 10ml C. 100ml D. 1ml.

Hiển thị đáp án

Đáp án: C

n_NaOH = n_HCl = 10^-3 mol ⇒ V_NaOH = 10^-3/10^-2 = 10^-1 (lít) = 100 ml)

Bài 7: Trộn 200 ml dung dịch gồm HCl 0,1M và H₂SO₄ 0,15M với 300 ml dung dịch Ba (OH)₂ nồng độ aM, thu được m gam kết tủa và 500 ml dung dịch có pH = 1. Giá trị của a và m lần lượt là

A.0,15 và 2,330 B. 0,10 và 6,990.

C.0,10 và 4,660 D. 0.05 và 3,495

Hiển thị đáp án

Đáp án: D

Sau phản ứng trung hòa pH = 1 ⇒ H⁺ dư

H⁺ + OH^- → H₂O

n_{H⁺ bđ} = 0,08 mol; sau phản ứng pH = 1

⇒ n_{H⁺ pư} = n_OH^- = 0,03 mol ⇒ n_{Ba (OH)2} = 0,015 mol

⇒ C_{M Ba (OH)2} = 0,05M ⇒ m_BaSO4 = 3,495g

Bài 8: Cho 300 ml dung dịch chứa H₂SO₄ 0,1M, HNO₃ 0,2M và HCl 0,3M tác dụng với V ml dung dịch NaOH 0,2 M và KOH 0,29M thu được dung dịch có pH = 2. Giá trị của V là

A. 134. B. 147. C. 114. D. 169.

Hiển thị đáp án

Đáp án: A

Coi 300 ml dung dịch A gồm 100 ml H₂SO₄ 0,1M 100 ml HNO₃ 0,2M và 100 ml HCl 0,3M trộn lại với nhau. Vậy: n_H⁺ = 0,07 mol

Phản ứng của dung dịch A và B là: H⁺ + OH^- → H₂O

n_{H⁺ (Pư)} = n_OH^- = 0,49.0,001V ⇒ n_{H⁺ (du)} = 0,01. (0,3 + 0,001V)

⇒ 0,07 = 0,49.0,001V + 0,01. (0,3 + 0,001V) ⇒ V = 134 ml

Bài 9: Ba dung dịch axit sau có cùng nồng độ mol: HCl, H₂SO₄, CH₃COOH. Giá trị pH của chúng tăng theo thứ tự là

A. HCl, H₂SO₄, CH₃COOH. B. CH₃COOH, HCl, H₂SO₄.

C. H₂SO₄, HCl, CH₃COOH. D. HCl, CH₃COOH, H₂SO₄.

Hiển thị đáp án

Đáp án: A

Bài 10: Dung dịch CH₃COOH 0,1M có pH = a và dung dịch HCl 0,1M có pH = b. Phát biểu đúng là?

A. a < b =1. B. a > b = 1. C. a = b = 1. D. a = b > 1.

Hiển thị đáp án

Đáp án: B

Bài 12: Tính pH của dung dịch CH₃COOH 0,2M, biết Ka của CH₃COOH = 1,75.10-5 và bỏ qua sự phân li của nước?

A. 5,46 B. 4,76 C. 2,73 D. 0,7

Hiển thị đáp án

Đáp án: C

Ka = x²/ (0,2-x) = 1,75.10-5 ⇒ x = 1,87.10-3 ⇒ pH = 2,73

Bài 13: Cho dung dịch hỗn hợp X gồm HF 0,09M và KF 0,08M. Biết Ka của HF = 6,5.10^-5, bỏ qua sự phân li của nước. Giá trị pH của dung dịch X là:

A. 1,1 B. 4,2 C. 2,5 D. 0,8

Hiển thị đáp án

Đáp án: B

Ka = x (0,1+x)/ (0,1-x) = 6,5.10-5 ⇒ x = 6,5.10-5 ⇒ pH = 4,2

Bài 14: Khi pha loãng dung dịch axit HCl có pH = a ta thu được dung dịch mới có

A.pH > a B. pH = a C. pH < a D. Cả A, B, C đều đúng

Hiển thị đáp án

Đáp án: A

Bài 15: Cần trộn 100 ml dung dịch NaOH có pH = 12 với bao nhiêu ml dung dịch NaOH có pH=10 để thu được dung dịch NaOH có pH = 11.

A.1 B.10 C.100 D.1000.

Hiển thị đáp án

Đáp án: B

Bài 16: Trộn V₁ lít dung dịch axit mạnh (pH = 5) với V₂ lít kiềm mạnh (pH = 9) theo tỉ lệ thể tích nào sau đây để thu được dung dịch có pH = 6

Hiển thị đáp án

Đáp án: B

Dung dịch sau khi trộn pH = 6 ⇒ môi trường axit.

(V₁.10^-5-V₂.10^-5)/ (V₁+V₂) = 10^-6 ⇒ V₁/V₂ = 11/9

Bài 17: Trộn V₁ lit dung dịch H₂SO₄ có pH = 3 với V₂ lit dung dịch NaOH có pH = 12 để được dung dịch có pH = 11, thì tỷ lệ V₁: V2 có giá trị nào?

A. 9: 11 B. 11: 9 C. 9: 2 D. 2: 9

Hiển thị đáp án

Đáp án: C



Bài 17: Dung dịch sau khi trộn pH = 11 ⇒ môi trường bazơ.

(V₂.10^-3-V₁.10^-3)/ (V₁+V₂) = 10^-3 ⇒ V₁/V₂ = 9/2

Bài trước: Dạng 2: Phương pháp bảo toàn điện tích trong giải bài tập sự điện li - Chuyên đề Hóa 11 Bài tiếp: Dạng 4: Các dạng bài tập về sự điện li - Chuyên đề Hóa 11