Bài 3 sự điện li của nước ph chất chỉ thị axit bazơ

BÀI 3. SỰ ĐIỆN LI CỦA NƯỚC
pH. CHẤT CHỈ THỊ AXIT – BAZƠ
Mục tiêu
 Kiến thức
+ Trình bày được tích số ion của nước, ý nghĩa tích số ion của nước.
+

Phát biểu được khái niệm về pH, định nghĩa môi trường axit, mơi trường trung tính và mơi
trường kiềm.

+ Trình bày được một số chất chỉ thị axit – bazơ: quỳ tím, phenolphatalein và giấy chỉ thị vạn
năng.
 Kĩ năng
+

Đánh giá được độ axit và độ kiềm của dung dịch theo nồng độ ion H  .

+

Giải được bài toán tính pH của dung dịch axit mạnh, bazơ mạnh.

+

Xác định được môi trường của dung dịch bằng cách sử dụng giấy chỉ thị vạn năng, giấy quỳ
tím hoặc dung dịch phenolphtalein.

Trang 1


I. LÍ THUYẾT TRỌNG TÂM
1. Nước là chất điện li rất yếu

a. Sự điện li của nước
Nước là chất điện rất yếu.
Phương trình điện li: H 2 O

H   OH  .

b. Tích số ion của nước
Ở 25C , hằng số K H O gọi là tích số ion của nước.
2
K H O là hằng số cân bằng ở nhiệt độ xác định gọi là tích số ion của nước.
2

K H O   H   . OH    1014
2
  H    OH    107

 Ở 25C : K H O  1014
2

Nước là mơi trường trung tính, nên mơi trường trung tính là mơi trường trong đó  H    OH    107 .
c. Ý nghĩa tích số ion của nước
 Trong mơi trường axit:
Mơi trường axit:  H    107 M
Ví dụ: Tính  H   và OH   của dung dịch HCl 10 3 M .
Phương trình điện li
HCl  H   Cl 
103  103

M

  H    103
1014



 OH   3  10 11 M .
10

 Trong môi trường bazơ:
Môi trường bazơ:  H    107 M
Ví dụ: Tính  H   và OH   của dung dịch NaOH 10 5 M .
Phương trình điện li:
NaOH  Na  OH 

105



105 M

 OH    105 M

Trang 2


  H   

10 14
 10 9 M
5

10

 OH     H   hay  H    107 M.

Vậy  H   là đại lượng đánh giá độ axit, độ bazơ của dung dịch.
Mơi trường trung tính:  H    107 M
Môi trường bazơ:

 H    107 M
 

Môi trường axit:

 H    107 M
 

2. Khái niệm về pH, chất chỉ thị axit – bazơ
a. Khái niệm pH
 H    10 pH M hay pH  lg  H  
 
 

Nếu  H    10 a M  pH  a
Để tránh ghi giá trị  H   với số mũ âm, người ta dùng pH.
Ví dụ:
 H    103 M  pH  3 : môi trường axit.
 
 H    1011 M  pH  11 : môi trường bazơ.
 
 H    107 M  pH  7 : mơi trường trung tính.

 

b. Chất chỉ thị axit – bazơ
Là chất có màu biến đổi phụ thuộc vào giá trị pH của dung dịch.
Ví dụ: Quỳ tìm, phenolphtalein, chỉ thị vạn năng. Những chất như quỳ tím, phenolphtalenin có màu biến
đổi phụ thuộc vào giá trị pH của dung dịch là chất chỉ thị axit-bazơ.

Trang 3


SƠ ĐỒ HỆ THỐNG HĨA
Phương trình điện li: H 2O

Ở 25C , hằng số K H2O gọi là tích số ion của nước.

NƯỚC LÀ

K H2O   H   OH    1014

CHẤT ĐIỆN
LI RẤT YẾU

H   OH 

Tích số ion
của nước

Mơi trường trung tính là mơi trường trong đó:

 H     OH    107.

SỰ ĐIỆN LI CỦA

Tích số ion của nước phụ thuộc vào nhiệt độ của

NƯỚC – pH.

dung dịch.

CHẤT CHỈ THỊ
AXIT - BAZƠ

Mơi

Ý nghĩa tích số
ion của nước

trường

axit:

 H     OH  

hay

 H     OH  

hay

 H    1, 0.107 M
Môi

trường

bazơ:

 H    1, 0.107 M
Công thức:  H    10 a  pH  a.

pH
pH biểu thị độ
axit hay độ kiềm
của

dung

Môi trường axit: pH  7
Mơi trường bazơ: pH  7

dịch

lỗng

Mơi trường trung tính:

pH  7

Quỳ tím
CHẤT CHỈ THỊ
AXIT - BAZƠ

Là chất có màu biến đổi phụ thuộc vào

Phenolphtalein

giá trị pH của dung dịch.
Giấy chỉ thị vạn năng

Trang 4


II. CÁC DẠNG BÀI TẬP
Dạng 1: Bài tâp lí thuyết định tính
Kiểu hỏi 1: Nhận biết dung dịch có tính axit, bazơ, trung tính
Phương pháp giải


 pH  7
 Mơi trường axit:  
7

7
  H   10 M; OH   10 M



 pH  7
 Môi trường bazơ:  
 H   107 M; OH    107 M




 
 Mơi trường trung tính pH  7.
Ví dụ: Cho các dung dịch: H2SO4, NH3, KNO3, KOH, Ba(NO3)2, Ca(OH)2, NaCl. Số dung dịch có
pH  7 là

A. 2.

B. 3.

C. 4.

D. 5.

Hướng dẫn giải
H2SO4 là axit mạnh, có mơi trường axit nên pH  7.
NH3, KOH, Ca(OH)2 là các bazơ, có mơi trường bazơ nên pH  7.
KNO3, Ba(NO3)2, NaCl là các muối trung hịa, có mơi trường trung tính nên pH  7.

 Chọn B.
Ví dụ mẫu
Ví dụ 1: Cho các dung dịch: Na2SO4, HCl, KNO3, NaOH, Cu(NO3)2, Ca(OH)2, KCl.
Số dung dịch có pH  7 là
A. 2.

B. 4.

C. 3.

D. 5.

Hướng dẫn giải
HCl là axit mạnh, có mơi trường axit nên pH  7.
NaOH, Ca(OH)2 là các bazơ mạnh, có mơi trường bazơ nên pH  7.
Na2SO4, KNO3, KCl là các muối trung hịa, có mơi trường trung tính nên pH  7.
Vậy có 2 dung dịch có pH  7.

 Chọn A.
Kiểu hỏi 2: So sánh pH của các dung dịch
Phương pháp giải
 Axit: pH  7
Axit càng mạnh pH càng nhỏ.
Axit càng yếu pH càng lớn.
 Muối trung tính: pH  7
 Bazơ: pH  7
Trang 5


Bazơ càng mạnh pH càng lớn.
Bazơ càng yếu pH càng nhỏ.
Ví dụ: Cho các dung dịch có cùng nồng độ mol sau:
HNO3, NaCl, NH3, CH3COOH, KOH. Dãy sắp xếp các dung dịch theo thứ tự pH tăng dần là:
A. HNO3, CH3COOH, NH3, NaCl, KOH.
B. HNO3, NH3, NaCl, CH3COOH, KOH.
C. HNO3, NaCl, NH3, CH3COOH, KOH.
D. HNO3, CH3COOH, NaCl, NH3, KOH.
Hướng dẫn giải
Nhận thấy:
HNO3: axit mạnh.
CH3COOH: axit yếu.

NaCl: muối có mơi trường trung tính.
NH3: bazơ yếu.
KOH: bazơ mạnh.
Vậy dãy sắp xếp theo thứ tự pH tăng dần là:
HNO3, CH3COOH, NaCl, NH3, KOH.

 Chọn D.
Ví dụ mẫu
Ví dụ 1: Cho các dung dịch có cùng nồng độ mol sau: H2SO4, NH3, KNO3, KOH, Ba(NO3)2, NaCl,
CH3COOH. Dãy sắp xếp các dung dịch theo thứ tự pH giảm dần là:
A. H2SO4, NH3, KNO3, KOH, Ba(NO3)2.
B. NH3, KNO3, KOH, Ba(NO3)2, NaCl.
C. KOH, NH3, NaCl, CH3COOH, H2SO4.
D. KNO3, KOH, Ba(NO3)2, NaCl, CH3COOH.
Hướng dẫn giải
Nhận thấy:
H2SO4: axit mạnh.
CH3COOH: axit yếu.
NaCl, Ba(NO3)2: muối có mơi trường trung tính.
NH3: bazơ yếu.
KOH: bazơ mạnh.
Vậy dãy sắp xếp theo thứ tự pH giảm dần là:
KOH, NH3, NaCl, CH3COOH, H2SO4.

 Chọn C.
Bài tập tự luyện dạng 1
Trang 6


Câu 1: Công thức nào sau đây sai?

A. pH  log  H   .

B. pH  pOH  14.

C.  H   . OH    1014.

D.  H    10 a  pH  a.

Câu 2: Ba dung dịch axit sau có cùng nồng độ mol: HCl, H2SO4, CH3COOH. Dãy sắp xếp giá trị pH của
dung dịch theo thứ tự tăng dần là
A. HCl, H2SO4, CH3COOH.

B. CH3COOH, HCl, H2SO4.

C. H2SO4, HCl, CH3COOH.

D. HCl, CH3COOH, H2SO4.

Câu 3: 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.

C. HF.

D. KNO3.

Câu 4: Dung dịch có pH  7 là
A. Ba(OH)2.

B. HClO4.

Dạng 2: Tính pH của dung dịch axit mạnh, bazơ mạnh
Phương pháp giải
Bước 1: Tính số mol các chất ban đầu.
Bước 2: Viết phương trình điện li (hoặc phương trình phản ứng).





Bước 3: Từ số mol các chất ban đầu và dựa vào phương trình điện li, tính tổng số mol H OH  , sau đó





tính nồng độ H  OH  .
Chú ý: Tính lại thể tích dung dịch sau khi trộn (hoặc sau phản ứng).
Nếu đề bài đã cho thì bỏ qua bước này.
Bước 4: Tính pH của dung dịch theo cơng thức
pH  lg  H  

pOH  lg OH  



 pH  14  lg OH 
pH  14  pOH 

Ví dụ: Hịa tan hồn tồn 20 ml dung dịch HCl 0,05M vào 20 ml dung dịch H2SO4 0,075M. Tính pH của
dung dịch mới biết khơng có sự hao hụt thể tích khi pha trộn.
Hướng dẫn giải
n HCl  0,001 mol; n H SO  0,0015 mol
2

4

Phương trình điện li:
HCl  H   Cl 
H 2 SO4  2H   SO24

 n H  n HCl  2n H SO
2

4

 0,001  0,0015.2  0,004 mol
Trang 7


Thể tích dung dịch sau khi trộn bằng:

V  20  20  40 ml  0,04 lít
  H   

0,004

 0,1M
0,04

 pH  lg  H    1

Ví dụ mẫu
Ví dụ 1: Hịa tan 4,9 gam H2SO4 vào nước thu được 1 lít dung dịch. Tính pH của dung dịch thu được.
Hướng dẫn giải

n H SO  0,05 mol  CM H SO  
2

4

2

4

0,05
 0,05M
1

Phương trình điện li: H 2 SO4  2H   SO24

0,05  0,1

M

  H    0,1M
 pH  lg  H    1

Ví dụ 2: Trộn 100 ml dung dịch H2SO4 0,1M với 150 ml dung dịch NaOH 0,2M. Tính pH của dung dịch
tạo thành.
Hướng dẫn giải
n H SO  0,01 mol; n NaOH  0,03 mol
2

4

Phương trình hóa học:
H2SO4  2NaOH  Na2SO4  2H2O

Ban đầu:

0,01

Phản ứng:

0,01  0,02

Sau phản ứng:

0

0,03

0,01

mol



0,01  0,02

mol

0,01

mol

0,02

Thể tích dung dịch sau phản ứng bằng: 100  150  250 ml  0,25 lít
0, 01
 0, 04M
Ta có: OH   
0,25

 pOH  lg OH    1,4

 pH  14  1,4  12,6
Bài tập tự luyện dạng 2
Bài tập cơ bản
Câu 1: Dung dịch H2SO4 0,005M có
A. pH  2.

B. pH  1.

C. pH  1.

D.  H    2,0M.
Trang 8


Câu 2: pH của hỗn hợp dung dịch HCl 0,0050M và H2SO4 0,0025M là
A. 3.

B. 2.

C. 4.

D. 12.

Câu 3: Số ml dung dịch NaOH có pH  12 cần để trung hịa 10 ml dung dịch HCl có pH  1 là
A. 12 ml.

B. 10 ml.

C. 100 ml.

D. 1 ml.

Câu 4: Một dung dịch có pH  4 thì nồng độ mol của ion H là
A. 0,2M.

B. 4,0M.

Câu 5: Một dung dịch có
A. 3,000.

C. 0,4M.

D. 1,0.104 M.

C. 0,003.

D. 0,001.

pH của dung dịch là
B. 4,000.

Bài tập nâng cao
Câu 6: Trong các dung dịch chứa H2SO4 0,1M, HNO3 0,2M và HCl 0,3M với các thể tích bằng nhau, thu
được 300 ml dung dịch A. Cho dung dịch A thu được tác dụng với V ml dung dịch NaOH 0,2M và KOH
0,29M thu được dung dịch có pH  2. Giá trị của V là
A. 169.

B. 147.

C. 134.

D. 414.

Câu 7: 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 có pH  12. Giá trị của a là
A. 0,03.

B. 0,30.

C. 0,15.

D. 0,12.

Câu 8: Hòa tan 3,66 gam hỗn hợp Na, Ba vào nước dư thu được 800 ml dung dịch A và 0,896 lít H2
(đktc). pH của dung dịch A là
A. 3.

B. 12.

C. 1.

D. 13.

Câu 9: Cho 10 ml dung dịch HCl có pH  3. Cần thêm vào dung dịch này bao nhiêu ml nước để thu
được dung dịch có pH  4 ?
A. 1 ml.

B. 90 ml.

C. 10 ml.

D. 100 ml.

Dạng 3: Nhận biết dung dịch bằng chỉ thị axit – bazơ
Ví dụ mẫu
Ví dụ 1: Chỉ dùng một thuốc thử nhận biết các dung dịch mất nhãn sau: H2SO4, KCl, Na2SO4, HNO3,
Ba(OH)2.
Hướng dẫn giải
Dùng quỳ tím:
Na2SO4, KCl: Muối trung tính nên quỳ tím khơng đổi màu.

H2SO4, HNO3: Axit nên quỳ tím đổi màu đỏ.
Ba(OH)2: Bazơ nên quỳ tím đổi màu xanh.
Dùng Ba(OH)2 nhận biết các dung dịch cịn lại.

Ba(OH)2

H2SO4

HNO3

Na2SO4

 trắng

Khơng

 trắng Khơng hiện

hiện tượng

KCl
tượng

Phương trình hóa học:
Trang 9


Ba  OH 2  H 2 SO4  BaSO4  2H 2O
Ba  OH 2  2HNO3  Ba  NO3 2  2H 2O

Ba  OH 2  Na2 SO4  BaSO4  2NaOH

Bài tập tự luyện dạng 3
Câu 1: Bằng phương pháp hóa học, hãy nhận biết các dung dịch sau: NaOH, HNO3, KCl.
Câu 2: Chỉ dùng thêm một thuốc thử, hãy nhận biết các dung dịch không màu đựng trong các lọ mất nhãn
sau: H2SO4, HCl, Ba(OH)2, KOH, NaCl.
Đáp án và lời giải
Dạng 1: Bài tập lí thuyết định tính
1–A

2–C

3–B

4–D

Dạng 2: Tính pH của dung dịch axit mạnh, bazơ mạnh
Câu 1: Chọn A.
Câu 2: Chọn B.

 H



  0,01M  pH  lg  0,01  2


Câu 3: Chọn C.

nH  nHCl  0,001 mol  n NaOH  0,001 mol

Lại có: OH    0,01  VNaOH  100 ml
Câu 4: Chọn D.
Câu 5: Chọn A.
Câu 6: Chọn C.
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.

  nH  0,07 mol

n

OH

 0,2.0,001V 0,29.0,001V  0,49.0,001V mol

Ta có:  H    0,01M  n H dö  0,01 0,3  0,001V 
dư
Lại có: nHdư  nH  nOH  V  134 ml
Câu 7: Chọn D.
Dung dịch axit ban đầu có pH  1   nH  0,01 mol
Dung dịch sau phản ứng có pH  12 nên bazơ dư và nOHdư  0,002 mol
Ta có: n NaOH  n OH phản ứng  n OHdư  0,012 mol  a  0,12 M
Câu 8: Chọn D.
n H  0,04 mol
2

Trang 10


Gọi số mol của Na và Ba lần lượt là x, y mol.

23x  137y  3,66 x  0,04

Dựa vào khối lượng hỗn hợp và số mol H2, ta có: 
0,5x

y

0,4

y  0,02

  nOH  0,08 mol  pOH  1  pH  13
Câu 9: Chọn B.
Dung dịch có pH  3  n HCl  n H  105 mol
Dung dịch có pH  4 có số mol H khơng đổi  Vsau phản ứng 

105
 0,1 lít  100 ml
104

 Vthêm  100  10  90 ml

Dạng 3: Nhận biết dung dịch bằng chỉ thị axit – bazơ
Câu 1: Dùng quỳ tím.
Câu 2:
Dùng quỳ tím để phân biệt ba nhóm: Nhóm I: quỳ chuyển đỏ (H2SO4, HCl); nhóm II: quỳ chuyển xanh
(Ba(OH)2, KOH) và quỳ khơng chuyển màu (NaCl). Sau đó cho từng chất nhóm I và II phản ứng với
nhau để nhận biết H2SO4 và Ba(OH)2, còn lại là HCl và KOH.

Trang 11