hệ thống bài tập phản ứng ứng axit bazo

GVHD: T.S Ngô Văn Tứ

Tiểu luận Hóa học phân tích

MỤC LỤC
MỤC LỤC ........................................................................................................................... 1
A. MỞ ĐẦU ........................................................................................................................ 3
1. Lý do chọn đề tài: ...................................................................................................... 3
2. Mục đích nghiên cứu: ................................................................................................ 4
3. Đối tượng nghiên cứu: ............................................................................................... 4
4. Phương pháp nghiên cứu: .......................................................................................... 4
5. Phạm vi nghiên cứu: .................................................................................................. 4
B. NỘI DUNG ..................................................................................................................... 5
CHƯƠNG I: LÝ THUYẾT VỀ AXIT – BAZƠ VÀ PHÂN LOẠI
BÀI TẬP VỀ
AXIT - BAZƠ TRONG DUNG DỊCH ............................................................................... 5
1.1

Định nghĩa axit – bazo: .......................................................................................... 5

1.2

Một số thuyết axit – bazo trước Arrhenius: ........................................................... 5

1.3

Thuyết axit – bazo của Arrhenius (thuyết axit – bazo cổ điển) ............................. 5

1.4

Thuyết proton về axit – bazo của Bronsted – Lowry ............................................. 5

1.5

Các thuyết axit bazo khác: ..................................................................................... 6

1.6

Cường độ axit – bazo. Hằng số điện ly: ................................................................. 6
1.6.1

Cường độ axit. Hằng số axit Ka ................................................................... 6

1.6.2

Cường độ bazo. Hằng số bazo Kb ................................................................ 7

1.6.3

Sự điện li của nước. Tích số ion của nước: ................................................. 8

1.6.4
hợp

Quan hệ giữa hằng số axit Ka và hằng số bazo Kb của một cặp axit bazo liên
……………………………………………………………………………..8

1.7

Định luật bảo toàn proton áp dụng cho hệ axit – bazo .......................................... 9

1.8

Tính nồng độ cân bằng trong dung dịch của các đơn axit và đơn bazo: ................ 9
1.8.1

Tính nồng độ cân bằng trong dung dịch axit mạnh: .................................... 9

1.8.2

Tính nồng độ cân bằng trong dung dịch bazo mạnh.................................... 9

1.8.3

Tính nồng độ cân bằng trong dung dịch axit yếu đơn chức ...................... 10

1.8.4

Tính nồng độ cân bằng trong dung dịch bazo yếu đơn chức ..................... 10

SVTH: Nguyễn Thị Khánh Vy

1


Tiểu luận Hóa học phân tích

GVHD: T.S Ngô Văn Tứ

1.9 Tính nồng độ cân bằng trong dung dịch hỗn hợp các axit đơn chức và bazo
đơn chức ......................................................................................................................... 11

1.9.1

Hỗn hợp gồm một axit mạnh và axit yếu đơn chức ................................... 11

1.9.2

Hỗn hợp gồm một bazo mạnh và bazo yếu đơn chức................................ 11

1.9.3

Hỗn hợp 2 axit yếu đơn chức ..................................................................... 12

1.9.4

Hỗn hợp 2 bazo yếu đơn chức ................................................................... 12

1.9.5

Tính pH của dung dịch muối axit .............................................................. 13

1.9.6

Tính pH của dung dịch hỗn hợp axit yếu và bazo liên hợp: ...................... 13

1.9.7

Tính ph của các dung dịch axit yếu đa chức, bazo yếu đa chức: ............... 14

1.9.8

Dung dịch đệm ........................................................................................... 15

CHƯƠNG II: VẬN DỤNG LÝ THUYẾT ĐỂ TỔNG HỢP CÁC DẠNG BÀI TẬP VÀ
GIẢI BÀI TẬP VỀ PHẢN ỨNG ...................................................................................... 16
C. KẾT LUẬN ................................................................................................................... 60
D. TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................ 61

SVTH: Nguyễn Thị Khánh Vy

2


GVHD: T.S Ngô Văn Tứ

Tiểu luận Hóa học phân tích

A. MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Ở chương trình giáo dục trung học phổ thông, khái niệm axit – bazơ đã được đề cập rất
sớm ngay từ phần mở đầu về hóa học lớp 8 và được củng cố ở các lớp và cấp học tiếp theo.
Khái niệm axit – bazo trong chương trình phổ thông được hình thành và phát triển qua
nhiều giai đoạn, là một trong những đề tài có tầm quan trọng đặc biệt.
Axit – bazo là những hợp chất quan trọng và rất phổ biến, có nhiều ứng dụng trong đời
sống, sản xuất và nghiên cứu.
Khái niệm axit – bazo và phản ứng axit – bazo cho phép hệ thống hóa các hợp chất hóa
học, phân loại các phản ứng các chất, giải thích các hiện tượng hóa học, chọn tác nhân phản
ứng, chất xúc tác…
Phản ứng axit – bazo có vai trò rất lớn, chiếm một vị trí quan trọng trong chương trình
hóa học trung học phổ thông và đặc biệt là đối với hóa học phân tích trong các trường đại
học, cao đẳng.

Lý thuyết và bài tập về phản ứng axit – bazo là những kiến thức không quá khó nhưng
rất sâu rộng đối với sinh viên đại học và cao đẳng. Một số bài tập trong nhiều giáo trình,
tài liệu không có lời giải chi tiết hoặc lời giải không rõ ràng khi tính đến các quá trình phụ
nên sinh viên khi học gặp nhiều khó khăn.
Phản ứng axit – bazo là một trong những nội dung quan trọng của học phần “Hóa học
phân tích định tính”, luôn tạo hứng thú, niềm đam mê đối với hóa học cho sinh viên nói
chung và sinh viên chuyên ngành nói riêng. Hiện nay, cũng đã có một số tác giả nghiên
cứu tổng hợp các bài tập hóa học về nội dung này để phục vụ công tác giảng dạy ở trường
trung học phổ thông cũng như các trường đại học, cao đẳng. Tuy nhiên, hầu như các tài
liệu đều chưa tổng kết được dưới dạng chuyên đề để thuận tiện cho việc tìm tòi, chiếm lĩnh
kiến thức của học sinh, sinh viên.
Bên cạnh đó, cùng với xu thế phát triển của thế giới, phương pháp đào tạo theo hệ
thống tín chỉ đã được áp dụng tại trường Đại học sư phạm Huế đòi hỏi mỗi sinh viên phải
có năng lực tự học, năng lực tự tổng hợp kiến thức. Đặc biệt, đối với bộ môn hóa học nói

SVTH: Nguyễn Thị Khánh Vy

3


Tiểu luận Hóa học phân tích

GVHD: T.S Ngô Văn Tứ

chung và hóa phân tích nói riêng thì thời gian để giảng viên trình bày kiến thức một cách
đầy đủ trong vòng 60 tiết học là không bao giờ đủ. Vì vậy, việc đề xuất những hệ thống
bài tập liên quan đến nội dung phản ứng axit – bazo với các dạng và mức độ khác nhau là
một công việc cần thiết nhằm giúp sinh viên nắm vứng những kiến thức về phản ứng axit
– bazo trang bị trong chương trình hóa học phân tích, đồng thời còn là tài kiệu để sinh viên
nâng cao tầm nhìn về mối quan hê giữa lý thuyết và thực nghiệm.

Xuất phát từ những lý do trên em đã lựa chọn đề tài: “Tìm hiểu các bài toán tổng hợp
về phản ứng axit – bazo” để nghiên cứu.
2. Mục đích nghiên cứu
Phát huy khả năng tự học, tìm tòi, sáng tạo của bản thân, từ đó tập hợp và hệ thống
những kiến thức cơ bản liên quan đến phản ứng axit – bazo trong hóa học phân tích.
Tìm hiểu, tổng hợp và xây dựng một số bài tập về phản ứng axit – bazo.
3. Đối tượng nghiên cứu
Hệ thống lý thuyết và bài tập Hóa học phân tích liên quan đến nội dung phản ứng axit
- bazo dùng trong học tập môn Hóa học phân tích định tính và cho các kì thi Olympic Hóa
học sinh viên toàn quốc và Olympic Hóa học quốc tế dành cho học tập Hóa học ở trường
THPT chuyên và trường đại học, cao đẳng chuyên ngành Hóa học.
4. Phương pháp nghiên cứu
Trên cơ sở những kiến thức đã học, tiến hành nghiên cứu, phân tích, so sánh, tổng hợp
các nguồn tài liệu và tham giảo ý kiến giảng viên hướng dẫn để xây dựng đề tài.
5. Phạm vi nghiên cứu
Nội dung: Lý thuyết và bài tập về phản ứng axit – bazo trong Hóa học phân tích
Đối tượng: Học sinh chuyên Hóa, học sinh dự thi học sinh giỏi Quốc gia, Quốc tế; sinh
viên theo học ngành Hóa học.

SVTH: Nguyễn Thị Khánh Vy

4


GVHD: T.S Ngô Văn Tứ

Tiểu luận Hóa học phân tích

B. NỘI DUNG
CHƯƠNG I: LÝ THUYẾT VỀ AXIT – BAZƠ VÀ PHÂN LOẠI

BÀI TẬP VỀ AXIT - BAZƠ TRONG DUNG DỊCH
1.1 Định nghĩa axit – bazo:
Ban đầu, các định nghĩa về axit – bazo dựa trên những tính chất xác định bằng thực
nghiệm chứ không dựa vào thành phần của chúng.
Đến giữa thế kỉ XVIII, người ta đá cố gắng hệ thống hóa khái niệm axit – bazo dựa
vào thành phần phân tử để định nghĩa axit – bazo.
1.2 Một số thuyết axit – bazo trước Arrhenius:
Thuyết oxi về axit của Lovoaidie:
Trước một số lớn các chất tạo thành do sự cháy trong oxi và chúng có tính chất axit
trong dung dịch, Lovoaidie cho rằng oxi là một nguyên tố mang tính chất axit. Theo ông
thì: axit = oxi + gốc axit.
Thuyết hidro về axit của Livic:
Dựa trên những dữ kiện về hóa học hữu cơ, nhà Bác học người Đức Livic cho rằng:
Không phải bất kì nguyên tử hidro nào trong phân tử đều mang tính axit mà chỉ những
nguyên tử hidro có thể thay thế bằng kím loại mới mang tính axit.
1.3 Thuyết axit – bazo của Arrhenius (thuyết axit – bazo cổ điển)
Theo thuyết này thì axit là những chất có khả năng phân li trong nước thành cation H+,
còn bazo là những chất có khả năng phân li thành anion OH-. Như vậy trong phân tử của
axit phải chứa hidroxi có khả năng ion hóa.
Ví dụ: Axit
Bazo

HCL →

H+

+

CL-

NaOH →

Na+

+

OH-

Đây là thuyết đơn giản về axit và bazo. Nó chỉ đề cập đến dung môi là H2O. Nhiều
trường hợp không giải thích được tính axit – bazo của một số dung dịch. Để giải thích các
trường hợp này người ta đưa ra khái niệm sự thủy phân.
1.4 Thuyết proton về axit – bazo của Bronsted – Lowry
SVTH: Nguyễn Thị Khánh Vy

5


GVHD: T.S Ngô Văn Tứ

Tiểu luận Hóa học phân tích

Theo thuyết này axit là những chất có khả năng cho proton. Bazo là những chất có
khả năng nhận proton.
Sử dụng thuyết này ta có thể giải thích đầy đủ tính axit – bazo của các dung dịch
trong các dung môi: H2O, khác nước như dung môi hữu cơ…và giải thích cho một số
phản ứng axit – bazo không có dung môi.
Cặp axit – bazo liên hợp:
Theo Bronsted thì khi một axit cho proton tạo ra một bazo liên hợp với nó. Khi một
bazo nhận proton thì tạo ra axit liên hợp với nó.
Ví dụ:

CH3COOH
a
NH3

+

CH3COO-

+ H2 O
b

H2 O

b

b
NH4+

a

+

a

+ H 3 O+
a

OHb

Ở ví dụ này có các cặp axit – bazo liên hợp CH3COOH/ CH3COO- và NH4+/ NH3.
1.5 Các thuyết axit bazo khác:
Ngoài các thuyết trên còn có các thuyết khác:
-

Thuyết về các hệ dung môi của E.S Frangcolanh

-

Thuyết hóa học về axit - bazo của Powphaphe và Vecni của người Thụy Sỹ và
Đức.

-

Thuyết không proton của Uxanovich.

-

Thuyết axit – bazo của Maliken

-

Thuyết axit bazo của Idomailop

Những thuyết này không có tính chất định lượng và không có nhiều ý nghĩa thực
tiễn.
Trong các lý thuyết về axit – bazo thì thuyết Bronsted – Lowry đã đạt được những
thành tựu lớn lao và dễ hiểu đối với học sinh các trường trung học, sinh viên các trường
đại học cao đẳng nên được sử dụng nhiều trong chương trình.
1.6 Cường độ axit – bazo. Hằng số điện ly:

1.6.1 Cường độ axit. Hằng số axit Ka
SVTH: Nguyễn Thị Khánh Vy

6


GVHD: T.S Ngô Văn Tứ

Tiểu luận Hóa học phân tích

Khi hòa tan axit vào nước:
H3 O- +

A + H2 O

B

Kcb

Áp dụng định luật tác dụng khối lượng, ta có:
 H 3O +   B 
K cb =
xem [H2O] = 1000/18 (mol/L) = 55,55 (mol/L) = const
 A H 2O 

 H 3O +   B 
Kcb.[H2O] =
= Ka .
 A

Ka gọi là hằng số axit

 H +   B 
Ka =
 A

Để đơn giản:

Hằng số điện li Ka của một axit được dùng để đánh giá cường độ của axit. Giá trị của
Ka càng lớn cường độ axit càng mạnh, ngược lại Ka càng nhỏ cường độ axit càng yếu.
Những axit mà phân tử chứa hai hoặc hơn hai proton có thể tách ra được trong nước,
những axit đó được gọi là các da axit. Trong dung dịch nước các đa axit phân li lần lượt
theo các nấc và ở mỗi nấc cho một proton. Ứng với mỗi nấc, có một hằng số axit (Ka) tương
ứng.
Ví dụ: Axit photphoric (H3PO4 )
H3PO4 + H2O

H3PO4- + H3O+

pKa1 = 2,12

H3PO4- + H2O

HPO42- + H3O+

pKa2 = 7,21

HPO42- + H2O

PO43-

pKa3 = 12,36

+ H 3 O+

1.6.2 Cường độ bazo. Hằng số bazo Kb
Khi hòa tan một bazo vào nước:
B + H2 O

OH-

+

A

Kcb

Theo định luật tác dụng khối lượng:

 A OH − 
K cb =
 B  H 2O 
→

xem [H2O] = const = 55,55 mol/L

 A OH − 
K cb  H 2O  =
= Kb
 B

SVTH: Nguyễn Thị Khánh Vy

7


GVHD: T.S Ngô Văn Tứ

Tiểu luận Hóa học phân tích

Hằng số cân bằng Kb được gọi là hằng số bazo, đặc trưng cho độ mạnh của một bazo.
Kb càng lớn, bazo càng mạnh, ngược lại Kb càng nhỏ, bazo càng yếu.
Có những bazo mà phân tử khi cho vào nước lần lượt nhận một, hai, ba proton, đó là
những đa bazo.
Ví dụ: PO43- là một đa bazo
PO43- + H2O

HPO42- + OH-

Kb1 = 10-1.64

HPO42- + H2O

H2PO4- + OH-

Kb2 = 10-6,79

H2PO4- + H2O

H3PO4 + OH-

Kb3 = 10-11,88

1.6.3 Sự điện li của nước. Tích số ion của nước:
H2 O + H 2 O
K cb =

H3 O+

OH-

+

[H 3O].[OH − ]
[H 2O]2

KH2O = [H3O]+ [OH − ]= 10−14

Để đơn giản hoá, có thể viết: H2O

H+

+

OH-

K H2O = [H + ].[OH − ] = 10−14

Nước nguyên chất: [H+] = [OH-] = 10-7
1.6.4 Quan hệ giữa hằng số axit Ka và hằng số bazo Kb của một cặp axit bazo liên

hợp
Ta có: Kb =

K
[H O].[B]
[OH − ].[A]
và H+2O K a = 3
[A]
[H ]
[B]

→ KaKb = [H3O+].[OH-] = K H O = 10-14
2

Với: pKa = -logKa ; pKb = -log Kb ; p K H O = -log K H O
2

2

thì pKa + pKb = p K H O = 14
2

Từ hệ thức này ta thấy nếu cường độ của một axit càng mạnh (pKa bé) thì bazo liên hợp
với nó càng yếu.

SVTH: Nguyễn Thị Khánh Vy

8

GVHD: T.S Ngô Văn Tứ

Tiểu luận Hóa học phân tích

1.7 Định luật bảo toàn proton áp dụng cho hệ axit – bazo
Nội dung: Nếu ta chọn một trạng thái nào đó của dung dịch làm chuẩn (thường là trạng
thái quy chiếu hay là mức không) thì tổng nồng độ proton mà các cấu tử ở mức không giải
phóng ra bằng tổng nồng độ proton mà các cấu tủ thu vào để đạt trạng thái cân bằng.
Trong đó mức không có thể là trạng thái đầu hoặc một trạng thái tùy chọn.
Ví dụ: Viết biểu thức điều kiện proton đối với dung dịch HCl
Chọn mức không: HCl, H2O
Các quá trình xảy ra:
HCl

→

H2 O

H+

+

Cl-

H+

+

OH-

Biểu thức: [H+] = [OH-] + [Cl-]
1.8 Tính nồng độ cân bằng trong dung dịch của các đơn axit và đơn bazo:
1.8.1 Tính nồng độ cân bằng trong dung dịch axit mạnh:
HA

→

H+
H+

H2 O

A-

+

OH-

+

K H 2O

[H+] - [OH-] - [Cl-] = 0 → [H+] -

K H 2O
[H + ]

- Ca = 0

→ [H+]2 - Ca[H+] - K H O = 0

2

Nếu Ca >> 10-7M, bỏ qua cân bằng điện li của H2O: [H+] = Ca
1.8.2 Tính nồng độ cân bằng trong dung dịch bazo mạnh
→ M+ +
H+ +

MOH
H2 O

OHOH-

K H 2O

[H+] - [OH-] + [M+] = 0 → [H+] -

K H 2O
[H + ]

+ Cb = 0

→ [H+]2 + Cb[H+] - K H O = 0
2

Nếu Cb >> 10 M, bỏ qua cân bằng điện li của nước:
-7

[OH-] = Cb → [H+] =

K H 2O

[OH − ]

Nếu Cb  10-7M thì giải phương trình: [H+]2 + Cb[H+] - K H O = 0 → [H+]
2

SVTH: Nguyễn Thị Khánh Vy

9


GVHD: T.S Ngô Văn Tứ

Tiểu luận Hóa học phân tích

1.8.3 Tính nồng độ cân bằng trong dung dịch axit yếu đơn chức
HA

H+

+

A-

Ka

H2 O

H+

+

OH-

K H 2O

Áp dụng định luật bảo toàn điện tích: [H+] – [OH-] – [A-] = 0
K H 2O

→ [H+] -

+

[H ]

Nếu KaCa >> K H O bỏ qua sự điện li của nước:
2

K a Ca
= 0 → [H+]2 + Ka[H+] - KaCa = 0
K a + [H + ]

→ [H+] -

K a Ca
=0
K a + [H + ]

-

Giả sử: [H+] << Ca → [H+] =

K a Ca

Nếu KaCa  K H O ta không bỏ qua giá trị nào cả và việc tính toán gần đúng

-

2

được thực hiện theo định luật bảo toàn proton:
[H+] – [OH-] – [A-] = 0
→ [H+] =

K H 2O
+

[H ]

+

K a Ca
→ [H+]2 = K H 2O + Ka .[HA] xem [HA] = Ca
K a + [H + ]

K H 2 O + K a Ca

→ [H+] =

1.8.4 Tính nồng độ cân bằng trong dung dịch bazo yếu đơn chức
B + H2 O

BH+ + OH-

H2 O

H+

+

OH-

Kb
K H 2O

Áp dụng định luật bảo toàn điện tích: [H+] – [OH-] + [BH+] = 0
K H 2O

→

−

[OH ]

-

- [OH-] +

Nếu KbCb >> K H O bỏ qua sự điện li của nước:
2

- [OH-] +
-

K bCb
=0
K b + [OH − ]

K bCb
= 0 → [OH-]2 + Kb[OH-] - KbCb = 0
K b + [OH − ]

Giả sử: [OH-] << Cb → [OH-] =

SVTH: Nguyễn Thị Khánh Vy

K b Cb → [H+] =

K H 2O
[OH − ]

10


GVHD: T.S Ngô Văn Tứ

Tiểu luận Hóa học phân tích

Nếu KbCb  K H O ta không bỏ qua giá trị nào cả và việc tính toán gần đúng

-

2

được thực hiện theo định luật bảo toàn proton: [H+] = [OH-] – [BH+]
Biến đổi ta được: [H+] =

K H 2O
−1

1 + K a Cb

(xem [A-] = Cb)

1.9 Tính nồng độ cân bằng trong dung dịch hỗn hợp các axit đơn chức và bazo
đơn chức
1.9.1 Hỗn hợp gồm một axit mạnh và axit yếu đơn chức
HB : Cm , HA : Cn
HB → H+ + B⇌ H+ + A-

HA

H2O ⇌ H+ + OH-

Ka

(1)

K H 2O

(2)

Áp dụng định luật bảo toàn điện tích [H+] – [OH-] – [A-] – [B-] = 0
Biến đổi ta được: [H+] -

K H 2O
 H + 

−

K a Ca
- Cm = 0
Ka + [H + ]

Trong đa số trường hợp đo dung dịch có mặt axit mạnh HB nên có thể bỏ qua sự
phân li của nước và thành phần cân bằng được tính theo định luật tác dụng khối lượng
cho cân bằng (1) trong đó có kể đến sự có mặt của ion H+ do HB phân li ra.
1.9.2 Hỗn hợp gồm một bazo mạnh và bazo yếu đơn chức
MOH Cm, B có Cb và Kb
MOH → M+ + OHB + H2O ⇌ BH+ + OHH2 O

⇌ H+ + OH-

Ka
K H 2O

Áp dụng định luật bảo toàn điện tích :
[H+] - [OH-] + [M+] + [BH+] = 0
K H 2O
OH 
−

− [OH − ] +

KbCb
+ Cm = 0
Kb + [OH − ]

SVTH: Nguyễn Thị Khánh Vy

11


GVHD: T.S Ngô Văn Tứ

Tiểu luận Hóa học phân tích

Tương tự trên, đa số trường hợp đo dung dịch có mặt bazo mạnh MOH nên có thể bỏ
qua sự phân li của nước và thành phần cân bằng được tính theo định luật tác dụng khối
lượng cho cân bằng phân li của B, trong đó có kể đến sự có mặt của ion OH- do MOH phân
li ra.
1.9.3 Hỗn hợp 2 axit yếu đơn chức
Các quá trình xảy ra:
HA1

⇌

H+ + A 1 -

HA2

⇌

H+ + A 2 -

Ka2

H2 O

⇌

H+ + OH-

K H 2O (3)

Ka1

(1)

(2)

[H+] + [OH-] – [A1-] – [A2-] = 0

Ta có:

[H + ] −

K H 2O
 H 
+

−

K a1Ca1
K a 2Ca 2
−
=0
+
K a1 + [ H ] K a 2 + [ H + ]

Xét các điều kiện:
-

Nếu Ka1Ca1 ≫ Ka2Ca2 , K H O bỏ qua phản ứng (2),(3).
2

[H + ] −
-

K a1Ca1
= 0 → [H+]2 + Ka1[H+] – Ka1Ca1 = 0
K a1 + [ H + ]

Nếu [H+] ≪ Ca1 → [H+] =

K a1Ca1

1.9.4 Hỗn hợp 2 bazo yếu đơn chức
B1 có Cb1 và Kb1 ; B2 có Cb2 và Kb2
B1 + H2O ⇌

B1H+ + OH-

Kb1

B2 + H2O ⇌

B2H+ + OH-

Kb2

Áp dụng định luật bảo toàn điện tích :
[H+] + [B1H+] + [B2H+] - [OH-] = 0
→

K H 2O
OH 
−

+

Kb1Cb1
Kb 2Cb 2
+
− OH −  = 0
−
−
Kb1 + [OH ] Kb 2 + [OH ]

Xét các điều kiện:

SVTH: Nguyễn Thị Khánh Vy

12


GVHD: T.S Ngô Văn Tứ

Tiểu luận Hóa học phân tích

-

Nếu Kb1Cb1 ≫ Kb2Cb2 , K H O →
2

K b1Cb1
− OH −  = 0
−
K b1 + [OH ]

- Nếu [OH-] ≪ Cb1 → [OH-] = Kb1Cb1
1.9.5 Tính pH của dung dịch muối axit
Muối axit là những muối mà ở gốc axit còn guyên tử H có khả năng phân li cho ion
H

+

Nếu Ka2 > Kb2 thì ta có môi trường axit, ngược lại nếu Ka2 < Kb2 thì ta có môi trường
bazo.
Trong trường hợp tổng quát:
Ta chọn không HA- và H2O

Ta có [H+] + [H2A] = [A2] + [OH-]
K H 2O + K a 2 .[ HA− ]

Biến đổi ta có [H ] =
+

1 + K a−11.[ HA− ]

Xem [HA-] ≈ C
→ [H+] =

K a1.K a 2

K a 2 .C
1 + K a−11.C

Nếu Ka2C ≫ K H 2O → [H+] =
Nếu Ka1-1C≫ 1 → [H+] =

( K H 2O + K a 2 .C ).K a1
C

Nếu Ka2C ≫ K H O và Ka1-1C ≫ 1
2

→ [H+] =

K a1.K a 2 → pH = (pKa1 + pKa2)/2

1.9.6 Tính pH của dung dịch hỗn hợp axit yếu và bazo liên hợp:

NaA

→ Na+ +

HA

[H + ] =

K a1.Ca

A- + H 2 O
H2 O
-

AH+ +

HA

A-

+ OH-

H+ + OH-

Nếu KaCa >> KbCb >> K H 2O : môi trường axit

SVTH: Nguyễn Thị Khánh Vy

13

GVHD: T.S Ngô Văn Tứ

Tiểu luận Hóa học phân tích

H+ +

HA
C

Ca

[]

Ca – x

ACb

x

Cb + x

Ka = x.(Cb + x)/(Ca – x)
-

Nếu x << Ca; Cb thì [H+] = Ka.Ca/ Cb

-

Nếu KbCb >> KaCa >> K H 2O : môi trường có tính bazo

A- + H 2 O

HA

+ OH-

C

Cb

Ca

[]

Cb – x

Ca + x

x

Kb= x.(Ca + x)/(Cb – x)
-

Nếu x << Ca; Cb thì [OH-] = KbCb/Ca

1.9.7 Tính ph của các dung dịch axit yếu đa chức, bazo yếu đa chức:
❖ Axit yếu đa chức:
H3 A

H+ + H 2 A-

Ka1 (1)

H2 A-

H+ + HA2-

Ka2 (2)

HA2-

H+ + A3-

Ka3 (3)

H2 O

H+ + OH-

K H 2O (4)

Nếu Ka1 >> Ka2, Ka3,….Kan
→ Cân bằng (1) quyết định: [H + ] Nếu K1Ca >> K H 2O → [H + ] Nếu [H+] << Ca

K H 2O

Ca K a1
=0
[H ] [H + ] + K a1
+

−

Ca K a1
=0
[H + ] + K a1

→ [H + ] = K a1.Ca

SVTH: Nguyễn Thị Khánh Vy

14


Tiểu luận Hóa học phân tích

GVHD: T.S Ngô Văn Tứ

❖ Bazo yếu đa chức
-

Việc thiết lập phương trình tổng quát tương tự như đối với axit yếu đa chức ở trên

1.9.8 Dung dịch đệm
Khái niệm: là những dung dịch có khả năng chống lại sự thay đổi pH của môi trường
khi ta thêm vào dung dịch đó một lượng axit mạnh, bazo mạnh không lớn lắm hoặc là khi
pha loãng thì pH của dung dịch thay đổi không đáng kể.
Thành phần hệ đệm có thể là:
- Một axit yếu và một bazơ yếu liên hợp với nó.
- Muối axit của axit yếu.

Công thức tính pH gần đúng của dung dịch đệm:
Khi [ H + ], [OH − ]  Ca , Cb → [ H + ] = K a .Ca / Cb
Đệm năng của một dung dịch đệm là số mol axit mạnh hay bazơ mạnh cần cho
vào 1 lít dung dịch đệm đó để pH thay đổi 1 đơn vị.
Ký hiệu: 

SVTH: Nguyễn Thị Khánh Vy

15


GVHD: T.S Ngô Văn Tứ

Tiểu luận Hóa học phân tích

CHƯƠNG II: VẬN DỤNG LÝ THUYẾT ĐỂ TỔNG HỢP CÁC DẠNG
BÀI TẬP VÀ GIẢI BÀI TẬP VỀ PHẢN ỨNG

AXIT – BAZO TRONG DUNG DỊCH
Bài 1. Tính pH trong các dung dịch sau:
a, Thêm 1,00 ml dung dịch HNO3 1,0.10-3 M vào 1000 ml nước.
b, Thêm 10,00 ml nước vào dung dịch HNO3 1,0.10-2 M vào 40,00 ml NaOH 2,0.10-2 M sau
đó pha loãng 100 lần. [2]
Giải:
a, Sau khi thêm dung dịch HNO3 ta có nồng độ:
CHNO3 =

1.1, 0.10−3
 10−6 M
1 + 1000

Ta thấy C HNO  10 −6 M không lớn hơn nhiều so với 10-7 nên không thể bỏ qua sự phân
3

li của nước. Trong dung dịch tồn tại các cân bằng:
HNO3

H+

10-7

10-6

H2 O

H+

+

NO3−

Ka

+

OH-

K H 2O

C

10-6

[]

10-6 + x

Áp dụng ĐLTDKL ta có phương trình:

x
x.(10-6 + x ) = 10-14

Giải phương trình ta được x = 9,901.10-9 = [OH-]
→[H+] = 1,01.10-6 M → pH ≈ 6
b, Thêm dung dịch HNO3 vào NaOH ta có:
CHNO3 =

10.1, 0.10−2
= 2.10−3 M
10 + 40

SVTH: Nguyễn Thị Khánh Vy

16


GVHD: T.S Ngô Văn Tứ

Tiểu luận Hóa học phân tích

CNaOH =

40.2, 0.10−2
= 1.6.10−2 M
10 + 40

Phương trình phản ứng:
C

HNO3 + NaOH → NaNO3 + H2O
2.10-3

1,6.10-2

TPGH: NaOH: 1,4.10-2 M
Sau khi pha loãng 100 lần CNaOH = 1,4.10-4 M
Trong dung dịch tồn tại các cân bằng:
NaOH

→

Na+ +

OH-

1,4.10-4
H2 O

H+

OH-

+

K H 2O

1,4.10-4

C
[]

1,4.10-4

1,4.10-4 + x

x

Áp dụng ĐLTDKL ta có phương trình:
x.(1,4.10-4 + x ) = 10-14
Giải phương trình ta được x = 7,14.10-11 = [H+] → pH ≈10,14
Bài 2. (Đề thi chọn học sinh vào các đội tuyển Quốc gia dự thi Olympic Quốc tế năm
2005)
1. Tính pH của dung dịch A gồm KCN 0,120M; NH3 0,150M và KOH 5,00.10-3M
2. Tính thể tích dung dịch HCl 0,210M cần cho vào 50,00ml dung dịch A để pH
của hỗn hợp thu được bằng 9,24.
Giải:
1. CN- + H2O ⇌ HCN + OH-

Kb1 = 10-4,65

NH3 + H2O ⇌ NH4+ + OH-

Kb2 = 10-4,76

KOH ⇌ K+ + OHH2O ⇌ H+ + OH[OH-] = CKOH + [HCN] + [NH4+] + [H+]

SVTH: Nguyễn Thị Khánh Vy

17


GVHD: T.S Ngô Văn Tứ

Tiểu luận Hóa học phân tích

Đặt [OH-] = x
−
K
 x = 5.10−3 + Kb1[CN ] + Kb 2 [ NH 3 ] + H 2O
x
x
x

 x2 − 5.10−3 x + Kb1[CN − ] + Kb 2[ NH3 ] + KH2O = 0

[CN-] = CCN- = 0,12M
[NH3] = C NH 3 = 0,15M
Ta có: x2 -5.10-3x – 5,29.10-6 = 0
 x = [OH-]= 5,9.10-3
[ HCN ]

10 −4, 65
=
= 3,8.10-3  [HCN]≪ [CN-]
−
−3
[CN ] 5,9.10

[ NH 4+ ]
10 −4, 76
=
= 2,9.10-3  [NH4+] ≪ [NH3]
[ NH 3 ] 5,9.10−3

 pH = 11,77

2. pH = pK NH - log
+
4

[ NH 4+ ]
= 9,24
[ NH 3 ]

 [NH4+] = [NH3] có nghĩa là 50% [NH3] đã bị trung hòa

Mặt khác pH = 9,24 = pK HCN - log

[ HCN ]
[ HCN ]
= 9,35 - log

−
[CN ]
[CN − ]

 [CN-] = 10-0,11 = 0,776
1
1
[ HCN ]
 [HCN] =
=
= 0,563 nghĩa là 56,3% CN- đã bị trung hòa
−
0,776
1+0,776
[CN ]
CCN −

Vậy VHCl.0,21 = VA. CKCN. 0,563 + VA. CNH3.0,5 + VA. CKOH
SVTH: Nguyễn Thị Khánh Vy

18


GVHD: T.S Ngô Văn Tứ

Tiểu luận Hóa học phân tích
−3
 VHCl = 50(0,12.0,563 + 0,15.0,5 + 5.10 ) = 35,13 ml
0,51

Bài 3. (Đề thi học sinh giỏi trường THPT chuyên Lê Quý Đôn Đà Nẵng năm 2006)
a.

Trộn 100 mL dung dịch CH3COOH 0,2 M với 100 ml dung dịch H3PO4 nồng độ

a (M), thu được dung dịch A có pH = 1,47. Xác định a.
b.

Thêm từ từ Na2CO3 rắn vào dung dịch A cho đến pH = 4,0, thu được dung dịch B.

Tính số mol Na2CO3 đã thêm vào và thể tích CO2 thoát ra ở đktc.
Cho biết: H3PO4 có pK1 = 2,15; pK2 = 7,21; pK3 = 12,32; CH3COOH có pK =
4,76; CO2 + H2O có pK1 = 6,35; pK2 = 10,33;
Độ tan của CO2 trong nước tại điều kiện thí nghiệm là 0,03 mol/L.
Giải:
1. Các quá trình xảy ra trong dung dịch A:
H 3 PO4

H+

+ H 2 PO4 −

K1 = 10-2.15

(1)

H 2 PO4 −

H+

+ HPO4 2−

K2 = 10-7.21

(2)

HPO4 2−

H+

+ PO43−

K3 = 10-12.32

(3)

CH3COOH

H + + CH3COO-

K4 = 10-4.76

(4)

H2 O

H+

KW = 10-14

(5)

+

OH-

Vì K1 >> K2 >> K3, Kw và K4 >> KW nên ta có thể bỏ qua cân bằng (2), (3) và (5)
Từ (1) suy ra:

[H 2 PO-4 ]
K
10-2,15
= +1 = -1,47 = 10-0,68 = 0,21
[H3PO4 ] [H ] 10

(6)

[CH3COO- ]
K
10-4,76
= +4 = -1,47 = 10-3,29
Từ (4) suy ra:
[CH3COOH] [H ] 10
[CH3COO-] << [CH3COOH] nên có thể coi như CH3COOH không điện ly. Do đó, nồng
độ H+ trong dung dịch chủ yếu do H3PO4 điện ly ra.
SVTH: Nguyễn Thị Khánh Vy

19

GVHD: T.S Ngô Văn Tứ

Tiểu luận Hóa học phân tích

[ H 2 PO4 − ] = [H+] = 10-1.47 = 0,034 (M)
Từ (6) suy ra: [H3PO4] = 0,034/0,21 = 0,162.
Ta có : C(H3PO4) = [H3PO4] + [ H 2 PO4 − ] = 0,162 + 0,034 = 0,196 (M)

100a
= 0,196  a = 0,392
200
Vậy a= 0,392
2. Từ (1) suy ra:

[H 2 PO-4 ]
K
10-2,15
= +1 =
= 101,85 = 70,8
-4
[H3PO4 ] [H ]
10
⇒ [H2PO4-] = 70,8.[H3PO4]

Từ (2) suy ra:

[HPO2K2
10-7,21
4 ]
=

=
= 10-3,21
[H 2 PO-4 ] [H + ]
10-4

⇒ [HPO42-] << [H2PO4-]
Từ (3) suy ra:

(7)

K3
[PO3-4 ]
10-12,32
=
=
= 10-8,32
2+
-4
[HPO4 ] [H ]
10
⇒ [PO43-] << [HPO42-]

(8)

Từ (7) và (8) suy ra, H3PO4 ban đầu tồn tại chủ yếu ở dạng H3PO4 và H 2 PO4 −
C(H3PO4) = [H3PO4] + [ H 2 PO4 − ] = 0,196 (M)
⇔ [H3PO4] + 70,8.[ H3PO4] = 0,196
⇔ [H3PO4] = 0,003 (M)
⇔ [ H 2 PO4 − ] = 0,196 – 0,003 = 0,193 (M)
[CH3COO- ] K 4 10-4,76

= + =
=10-0,76 =0,174
Từ (4) suy ra:
-4
[CH3COOH] [H ] 10

⇒ [CH3COO-] = 0,174.[CH3COOH]
SVTH: Nguyễn Thị Khánh Vy

20


GVHD: T.S Ngô Văn Tứ

Tiểu luận Hóa học phân tích

CCH3 COOH = [CH3COOH] + [CH3COO-] =

0, 2
= 0,1 (M)
2

⇨ [CH3COOH] + 0,174.[ CH3COOH] = 0,1
⇨ [CH3COOH] = 0,085 M
⇨ [CH3COO-] = 0,1 – 0,085 = 0,015 (M)
CO2 + H2O

H + + HCO3−

K5 = 10-6.35

HCO3−

H + + CO32−

K6 = 10-10.33 (10)

(9)

[HCO3- ]
K
10-6,35
Từ (9) suy ra:
= +5 =
= 10-2,35
-4
[CO2 ]
[H ]
10
⇒ [HCO3-] << [CO2]
Từ (10) suy ra:

(11)

[CO32- ]
K6
10-10,33
=
=
= 10-6,33

+
-4
[HCO3 ] [H ]
10

⇒ [CO32-] << [HCO3-]

(12)

Từ (11) và (12) suy ra : [CO2] >> [ HCO3− ] >> [ CO32− ]
Do đó, ion CO32− ban đầu chủ yếu tồn tại ở dạng CO2
Số mol H+ do H3PO4 và CH3COOH nhường ra là:
0,2.[ H3PO4] + 0,2.[CH3COO-] = 0,2.0,193 + 0,2.0,015 = 0,0416 (mol)
+ 2 H+ →

CO32−

CO2 + H2O

1

⇒ nCO2−
= nH+ = 0,0208 mol
3
2

mNa2CO3 = 0,0208.106 = 2,2048 (gam)
nCO2 tạo thành = nCO2−
= 0,0208 mol.
3

SVTH: Nguyễn Thị Khánh Vy

21


GVHD: T.S Ngô Văn Tứ

Tiểu luận Hóa học phân tích

Giả sử CO2 tạo thành không thoát ra khỏi dung dịch thì nồng độ CO2 là:
0, 0208
= 0,104 M > Độ tan của CO2 là 0,03M
0, 2

Như vậy, có khí CO2 thoát ra.
Số mol CO2 hoà tan là: 0,2.0.03 = 0,006 (mol)
Số mol CO2 bay ra là: 0,0208 – 0,006 = 0,0148 (mol)
Thể tích CO2 thoát ra là: 22,4.0,0148  0,33 (l)
Bài 4. Dung dịch A gồm Na2S và CH3COONa có pHA = 12,50. Thêm một lượng Na3PO4
vào dung dịch A sao cho độ điện li của ion S2- giảm 20% (coi thể tích dung dịch không
đổi). Tính nồng độ của Na3PO4 trong dung dịch A.
Cho: 𝒑𝑲𝒂𝟏(𝑯𝟐 𝑺) = 7,02; 𝒑𝑲𝒂𝟐(𝑯𝟐 𝑺) = 12,9; 𝒑𝑲𝒂𝟏(𝑯𝟑 𝑷𝑶𝟒 )= 2,15;
𝒑𝑲𝒂𝟐(𝑯𝟑 𝑷𝑶𝟒) = 7,21; 𝒑𝑲𝒂𝟑(𝑯𝟑 𝑷𝑶𝟒) = 12,32; 𝒑𝑲𝒂(𝑪𝑯𝟑 𝑪𝑶𝑶𝑯) = 4,76;
(Đề thi chọn đội tuyển dự thi Olympic Hóa học quốc tế 2010
Giải: Gọi nồng độ của Na2S và CH3COONa trong dung dịch A là C1 (M) và C2 (M). Khi
chưa thêm Na3PO4, trong dung dịch xảy ra các quá trình:
S2- +
HS- +

H2 O ⇌

H2 O ⇌

HSH2 S

+
+

OHOH-

CH3COO- + H2O ⇌ CH3COOH + OHH2O ⇌ H+ + OHSo sánh 4 cân bằng trên ⟶ tính theo (1):
S2- +

H2 O ⇌

C

C1

[]

C1 – 10-1,5

HS-

10-1,5

+

OH-

10-1,1

(1)

10-6,98

(2)

10-9,24

(3)

10-14

(4)

10-1,1

10-1,5

⟹ CS2− = C1 = 0,0442 (M) và độ điện li αS2− = α1 =

[HS- ]
10-1,5
= 0,7153
=
CS20,0442

Khi thêm Na3PO4 vào dung dịch A, ngoài 4 cân bằng trên, trong hệ còn có thêm 3 cân bằng
sau:

SVTH: Nguyễn Thị Khánh Vy

22


GVHD: T.S Ngô Văn Tứ

Tiểu luận Hóa học phân tích

PO43-

+

H2 O

⇌

HPO42- + OH-

10-1,68

(5)

HPO42- +

H2 O

⇌

H2PO4- + OH-

10-6,79

(6)

H2PO4- +

H2 O

⇌

H3PO4 + OH-

10-11,85

(7)

Khi đó α′S2− = α2 = 0,7153.0,80 = 0,57224 =

[HS- ]
CS2-

⟹ [HS-] = 0,0442.0,57224 = 0,0253M
Vì môi trường bazơ nên CS2− = [S2-] + [HS-] + [H2S] ≈ [S2-] + [HS-]
⟹ [S2-] = 0,0442 – 0,0253 = 0,0189M
Từ (1) ⟶ [OH-] =

10−11.0,0189
= 0,0593 M

0,0253

So sánh các cân bằng (1) ⟶ (7) ta thấy (1) và (5) quyết định pH của hệ:
[OH-] = [HS-] + [HPO42-]
⟶ [HPO42-] = [OH-] – [HS-] = 0,0593 – 0,0253 = 0,0340 M.
Từ (5) ⟶ [PO43-] =

[HPO24 ].[OH ]
= 0,0965 M
10-1,68

⟶ CPO3−
= [PO43-] + [HPO42-] + [H2PO4-] + [H3PO4] ≈ [PO43-] + [HPO42-]
4
CPO3−
= 0,0965 + 0,0340 = 0,1305 M.
4
Bài 5. Dung dịch A chứa axit photphoric có pH = 1,46.
1. Tính nồng độ của các cấu tử trong dung dịch A. Cho biết các giá trị Ka của H3PO4
lần lượt là 7,5.10-3; 6,2.10-8 và 4,8.10-13.
2. Trộn 50ml dung dịch A với 50 ml dung dịch NH3 0,4 M. Kết quả thu được 100 ml
dung dịch B. Tính pH của dung dịch B, biết 𝒑𝑲𝑵𝑯+𝟒 = 𝟗, 𝟐
SVTH: Nguyễn Thị Khánh Vy

23


GVHD: T.S Ngô Văn Tứ

Tiểu luận Hóa học phân tích

(Đề thi chuẩn bị Olympic Hóa học quốc tế 2014)
Giải:
−
1. H3 PO4 ⇌ H + + H 2 PO4

K a1 = 7,5.10-3

2−

-8

−
4

H 2 PO

⇌ H+ + HPO4

HPO4 2−

K a2 = 6,2.10

3−
⇌ H+ + PO4

H2O ⇌ H+ + OH-

(1)
(2)

K a3 = 4,8.10-13

(3)

K W = 10-14

(4)

Ta thấy: Ka1 ≫ Ka2, Ka3 nên bỏ qua cân bằng (2) và (3).
Nếu Ka1.Ca ≫ KW thì bỏ qua cân bằng (4).
Vậy ta xét cân bằng (1):

C

−
H3 PO4 ⇌ H + + H 2 PO4
Ca

[]

Ca – x

x

K a1 = 7,5.10-3

x

x2

= K a1 = 7,5.10−3
Ta có: Ca − x
(*)

pH = 1,46 ⇒ x = [H+] = 10-1,46 = 0,035
Thay x = 0,035 vào (*) ⇒ Ca = 0,2M.
Vậy nồng độ các cấu tử trong dung dịch A là:
[H + ] = 0,035M → [OH- ] =

10-14
= 2,9.10-13M
0,035

Ta có:

Ca = [PO43- ] +

[H + ]
[H + ]2
[H + ]3
.[PO3-4 ]+
.[PO3-4 ] +
.[PO3-4 ]
K a3
K a2 .K a3
K a1.K a2 .K a3

SVTH: Nguyễn Thị Khánh Vy

24

GVHD: T.S Ngô Văn Tứ

Tiểu luận Hóa học phân tích

[PO3-4 ] =

Ca .K a1.K a2 .K a3
C
=
+ 3
+ 3
+ 2
[H ]
[H ]
[H ]
[H ] + K a1.[H ] + K a1.K a2 .[H + ] + K a1.K a2 .K a3
1+
+
+
K a3
K a2 .K a3
K a1.K a2 .K a3
a
+ 2

+

Thế số vào ta được: [PO43-] = 8,57.10-19M

Ca .K a1.K a2 .[H + ]
[HPO ] = + 3
[H ] + K a1.[H + ]2 + K a1.K a2 .[H + ] + K a1.K a2 .K a3
24

Thế số vào ta được: [HPO42-] = 6,25.10-8 M.

[H 2 PO-4 ] =

Ca .K a1.[H + ]2
[H + ]3 + K a1.[H + ]2 + K a1.K a2 .[H + ] + K a1.K a2 .K a3

Thế số vào ta được: [HPO42-] = 0,035M

[H3PO4 ] = Ca - [H 2 PO-4 ] - [HPO42- ] - [PO3-4 ]  0,165M
H3PO4+ 2NH3 ⇌ (NH4)2HPO4

2.
C(M)
Sau phản ứng

0,2

0,4

2

2

0

0

0,1

Sau khi trộn, dung dịch B chứa CNH+4 = 0,2M, CHPO2−
= 0,1M
4
Các cân bằng:

K a = 10-9,24

NH4+ ⇌ H+ + NH3

(1)

-14

H2O ⇌ H+ + OH-

K W = 10

HPO42−

K a3 = 4,8.10-13

2−
4

HPO

H 2 PO4 −

3−
⇌ H+ + PO4

+ H2O ⇌ H 2 PO4 − + OH+ H2 O

⇌

H3PO4 + OH-

K b1 = 1,6.10

(2)
(3)

-7

K b2 = 1,3.10-12

(4)
(5)

Ta có: CHPO2−
.Kb1 ≫ CNH+4 .Ka ≫ CHPO2−
.Ka3 ⇒ dung dịch có tính bazơ
4
4

Kb1 ≫ Kb2 ⇒ Cân bằng (4) là chủ yếu:

SVTH: Nguyễn Thị Khánh Vy

25