Cách tính PH một số dung dịch đặc biệt

1

TÍNH PH CỦA MỘT SỐ DUNG DỊCH ĐẶC BIỆT
I. TÍNH
P
H CỦA DUNG DỊCH ĐỆM
Khái niệm: Dung dịch đệm là dung dịch chứa đồng
thời axit yếu và muối của nó hoặc bazơ yếu và muối của
nó.
Đặc điểm của dung dịch đệm là: Khi them vào dung
dịch này một lượng axit mạnh hoặc bazơ mạnh với một
số mol nhỏ hơn số mol muối hoặc axit thì
P
H của dung
dịch thay đổi không đáng kể.
Ví dụ 1: Tính
P
H của dung dịch chứa đồng thời HF
0,1 và NaF 0,1 M… Cho Ka
HF
= 6,8.10
-4
.
Bài giải: NaF  Na
+
+ F
-

0,1


0,1

0,1
HF

H
+
+

F
-
Ka=6,8 x 10
-4

Cđ
*
0,1 0,1
[ ] (0,1 – x) x 0,1+x

4
(0,1 )
6,8.10
0,1




xx
x

Tính gần đúng: giả sử x << 0,1.
X = [H
+
] =
4
6,8.10



P
H = -lg
4
6,8.10

= 3,17.
So sánh kết quả với giả thiết thấy phù hợp.
Ví dụ 2: Tính
P
H của dung dịch thu được khi thêm
2g NaOH rắn với 1 lít dung dịch chứa đồng thời HF
0,1M và NaF 0,1M. (Cho Ka
HF
= 6,8.10
-4
, thể tích dung
dịch coi như không thay đổi).
Bài giải: Khi thêm vào 1 lít dung dịch trên 2g NaOH

n

NaOH

=
2
0 05mol
40
 ,

Dung dịch có phản ứng:
HF + NaOH

NaF + H
2
O
Cđ 0,1 0,05 0,1
[ ] 0,05 0 0,15
Ta có một dung dịch mới gồm: HF 0,05M và NaF 0,15M
NaF  Na
+
+ F
-

Sn 0,15

0,15 0,15

*Cđ: Nồng độ ban đầu.


HF  H

+
+ F
-

Cđ 0,05 0 0,15
[ ] (0,05 - x) x (0.15 + x)
4
(0,15 )
6,8.10
0,05




xx
x
giả sử (x << 0,05)
6,8
3
x 
x 10
-4


P
H =-lg 2,266.10
-4
P
H = 3,65.
(So sánh kết quả với giả thiết thấy phù hợp).

So với kết quả ở ví dụ 1
P
H thay đổi không nhiều 0,48
đơn vị
P
H.
Ví dụ 3: Tính
P
H của dung dịch thu được khi thêm vào
1,12 lít HCl (đktc) vào 1 lít chứa đồng thời
0,1M và NaF
0,1M. . (Cho Ka
HF
= 6,8.10
-4
, thể tích dung dịch coi như
không thay đổi).
Bài giải: Khi thêm vào 1 lít dung dịch trên 1,12 lít HCl

n
HCl

=
1,12
0,05
22,4
mol

Dung dịch có phản ứng:
HCl + NaF


NaCl +

HF


Nđ 0,05 0,1 0,1
[ ] 0,05 0,05 0,15
Ta có một dung dịch mới gồm: HF 0,15M và NaF 0,05M
NaF  Na
+
+ F
-

0,05


0,05

HF  H
+
+ F
-

Cđ: 0,15 0 0,05
[ ]: (0,15 – x) x (0,05 + x)

-4
x(0,05+ x)
= 6,8.10

0,15- x
giả sử (x << 0,05)
4
3.6,8.10x




P
H = -lg2,04.
3
10



P
H = 2,69
(So sánh kết quả với giả thiết không phù hợp vì
3
2,04.10

nhỏ hơn 0,05 không nhiều. Ta giải phương
trình bậc 2).
Từ phương trình:


2


4

(0,05 )
6,8.10
0,15




xx
x

Ta có:
24
0,05x 1,04.10 0.x

  
Giải ra ta được:
3
2.10 .x




P
H=
3
lg2.10



P

H
=2,7 2,69

So với kết quả ở ví dụ 1
P
H thay đổi không nhiều 0,48
đơn vị
P
H.
Ví dụ 4: Tính
P
H của dung dịch thu được khi thêm 4,48
lít khí NH
3
(đktc) vào 1 lít dung dịch NH
4
Cl 0,5M. (Cho
Ka NH4
+
= 5,5.10
-10
,
, thể tích dung dịch coi như không
thay đổi).
Bài giải:
3
4,48
0,2
22,4
NH

n mol

NH
4
Cl

NH
4
+
+ Cl
-

0,5

0,5

0,5
NH
4
+
 NH
3
+
H
+
K
a
NH
4
+

=
10
5,5.10


Cđ: 0,5 0,2 0
[ ] 0,5 – x 0,2 + x x
Ta có:
10
(0,2 )
5,5.10
0,5
xx
x





Giải gần đúng ( giả sử x <<0,2)
Ta có:
10
0,2x 2,75.10



8
1,375.10x



P
H = 8,86
(So sánh kết quả với giả thiết thấy phù hợp).
II.TÍNH
P
H CỦA DUNG DỊCH MUỐI
1. Trường hợp muối tạo bởi axit yếu đơn chức
với bazơ mạnh
Ví dụ 1: Tính
P
H của dung dịch NaNO
2
0,1M.
Biết
O


2
6
(HN )
Ka 5.10

Bài giải:
NaNO
2


Na
+
+ NO

2
-

NO
2
-
+ H
2
O

HNO
2
+ OH
-

Cđ: 0,1 0 0
[ ] 0,1 – x x x
14
9
6
10
2.10
5.10
b
K





Ta có phương trình:
2
9
2.10
0,1
x
x




Tính theo phương pháp giải nhanh:
Ta có phương trình :
2
9
2.10
0,1
x
x



giả sử (x << 0,1)
Vì
a
k
rất bé nên 0,1 - x

0,1 .
95

. [H ] 0,1x2.10 1.41x K C x
  
     
P
H=
5
lg[H ]= lg1,41.10 4,85

  

Nếu giải phương trình bậc 2 ta có:
2 9 10
5
1
2.10 2.10 0
1,41.10
xx
x


   


5
2
1,41.10x


(loại)
P

H=
5
lg[H ]= lg1,41.10 4,85

  
.(Kết quả trùng
với kết quả giải gần đúng).
2.Trường hợp muối trung hoà tạo bởi axit yếu
2 chức với bazơ mạnh
Quá trình phân li của axit nấc thứ 2 thường kém nấc đầu
khoảng 10.000 lần nên khả năng thu proton của gốc muối
trung hoà cũng mạnh hơn quá trình thu proton của gốc
muối axit 10.000 lần. Ta chỉ tính theo khả năng thu
proton của gốc muối trung hoà ( nấc thứ 2), bỏ qua khả
năng thu proton của gốc muối axit.
Ví dụ 2: Tính
P
H của dung dịch Na
2
CO
3
0,1M. Biết:
aa
2 3 2 3
63 10,33
1(H CO ) 2(H CO )
K 10 ;K 10 .



Bài giải:
Na
2
CO
3

2Na
+
+ CO
3
2-

CO
3
2-
+ H
2
O HCO
3
-
+ OH
-

Cđ: 0,1 0 0
[ ] 0,1 – x x x
14
3,67
10,33
10
10

10




b
K

Ta có phương trình :
2
3.67
10
0,1
x
x






3


Tính theo phương pháp giải nhanh:
giả sử (x << 0,1) Vì
a
k
rất bé nên 0,1 - x


0,1.
[H ]
  
     
4,67 2,34
x K.C x 10 10


P
OH=
2 34
[OH ]= 10 2 34
,
lg lg ,

   

P
H=14-2,34=11,66
3.Trường hợp muối axit tạo bởi axit 2 chức yếu với bazơ mạnh
Ví dụ 3: Tính
P
H của dung dịch NaHS 0,5M.
Biết
22
7 13
1( ) 2( )
1.10 ; a 1.10
H S H S
Ka K




Bài giải: NaHS

Na
+
+ HS
-

HS
-
+ H
2
O

H
2
S + OH
-

14
7
7
10
10
10
b
K





(1)
HS
-

H
+
+ S
2-

13
10
a
K


(2)
Vì
a
K
<<
b
K
nên môi trường do (1) quyết định
P
H tính theo (1).
HS
-

+ H
2
O

H
2
S + OH
-

14
7
7
10
10
10
b
K




(1)
Nđ 0,5 0 0
[ ] 0,5 – x x x
Giải gần đúng: x =
.KC

8 3,65
x [OH ] 5.10 10
  

   


P
H = 10,35
4.Trường hợp muối axit tạo bởi axit khá mạnh với bazơ mạnh. Quá trình phân li của nấc thứ 2 chiếm ưu thế,
không có quá trình thu proton. Ta chỉ tinh theo nấc phân li thứ 2.
Ví dụ 4 : Tính
P
H của dung dịch NaHSO
4
0,1M. Biết
a


24
2
2(H SO )
K 1,2.10
.
Cách tính
P
H như tính với axit yếu.