SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐỀ TÀI: "GIẢI BÀI TOÁN TÍNH PH CỦA DUNG DỊCH - PHÉP LẤY GẦN ĐÚNG ÁP DỤNG TRONG BÀI TOÁN TÍNH PH" A- ĐẶT VẤN ĐỀ I- Lý chọn đề tài Môi trường có ảnh hưởng lớn đến phản ứng hóa học, tới khả xảy phản ứng hóa học Vì có ý nghĩa lớn vận dụng thực tế nghiên cứu hóa học ứng dụng thực tế sản xuất Có lẽ tập pH phổ biến đồng thời dạng tập khó với học sinh Với giáo viên bồi dưỡng học sinh giỏi việc tìm kiếm tài liệu hệ thống kiến thức để bồi dưỡng cho học sinh đòi hỏi giáo viên tâm huyết công sức lớn Hiện với kỳ thi học sinh giỏi quan trọng : „„ Giải toán máy tính cầm tay casio môn hóa học‟‟ “thi học sinh giỏi cấp tỉnh” thường xuyên kiểm tra học sinh dạng tập pH Từ lý chọn đề tài “GIẢI BÀI TOÁN TÍNH pH CỦA DUNG DỊCHCÁC PHÉP LẤY GẦN ĐÚNG ÁP DỤNG TRONG BÀI TOÁN TÍNH pH” làm đề tài nghiên cứu nhằm mục đích bồi dưỡng tổng hợp kiến thức phục vụ cho giảng dạy với hy vọng nâng cao kiến thức cho thân phục vụ có chất lượng cho công tác giảng dạy thời gian II- Thực trạng vấn đề Qua trình giảng dạy nhận thấy tiếp xúc với dạng toán pH nhiều nhiều học sinh lúng túng với đa dạng phức tạp toán pH Với học sinh, tập pH nhiều trường hợp tập khó Học sinh THPT lượng tài liệu tập pH khó hạn chế, kể nghiên cứu tài liệu việc nhận dạng tập pH áp dụng công thức học sinh lúng túng Từ qua kinh nghiệm giảng dạy đưa số phương pháp giải với dạng tập pH cụ thể phép lấy gần toán pH để học sinh hiểu chất công thức mà học sinh thường máy móc vận dụng dễ quên Từ giúp học sinh hiểu công thức vận dụng công thức phù hợp với dạng tập B- NỘI DUNG ĐỀ TÀI I- CƠ SỞ LÝ THUYẾT I.1.Khái niệm axit – bazơ theo thuyết A-RÊ-NI-UT - Axit: Là chất tan nước phân li cation H+ Ví dụ: HCl  H+ + Cl- CH3COOH  H+ + CH3COO- - Bazơ: Là chất tan nước phân li ion OH- Ví dụ : NaOH Ba(OH)2   Na+ + OH- Ba2+ + 2OH- I.2.Khái niệm axit – bazơ theo thuyết BRON-STÊT - Axit chất nhường proton (H+) Bazơ chất nhận proton Axit  Bazơ + H+ CH3COOH + H2O H3O+ + CH3COO- Ví dụ : Axit bazơ NH3 + H2O  NH4+ + OHI.3 pH pOH [H+] = 10-pH M Hay pH = -lg [H+] - tương tự ta có: pOH = -lg[OH-] pK = - lgK (Vì: [H+][O H-] = 10-14 nên pH + pOH = 14) I.4 Vấn đề chung chất điện li dung dịch: I.4.1 Độ điện li số điện li I.4.1 Độ điện li  Là tỷ số số mol (n) chất điện li thành ion với tổng số mol (n0) chất tan dung dịch:  n no (2.2) Nếu chia hai số hạng biểu thức (2.2) cho thể tích V dung dịch thì:  C phânli Cchatdienli  : có giá trị giao động từ đến 1:  = chất không điện li  = chất điện li hoàn toàn <  < : chất điện li yếu I.4.1.2 Hằng số điện li: aA + bB  cC + dD Kc = [ A] a [ B ]b [C ] c [ D ] d đây, [i] nồng độ cấu tử i dung dịch trạng thái cân I.4.2 Phân loại chất điện li: I.4.2.1 Chất điện li mạnh * Khái niệm : Là chất tan nứơc phân tử hoà tan phân li ion * Độ điện li  = * Các chất điện li mạnh : - Các Bazơ mạnh : , NaOH, KOH, RbOH, CsOH, FrOH, Ca(OH)2, Sr(OH)2, Ba(OH)2 (nấc 1) - Các axit mạnh : HCl, HBr, HI, HSCN, HClO3, HBrO3, HNO3, H2SO4 (Nấc1), HClO4 - Hầu hết muối : NaNO3, NaCl, Al(NO3)3 … I.4.2.2 Chất điện li yếu * Khái niệm : Là chất tan nước có số phần tử số phân tử hoà tan phân li ion, phần lại tồn dạng phân tử dung dịch * Độ điện li : <  < * Các chất điện li yếu : - Các axit yếu : CH3COOH, HClO, H2S, HF, H2SO3 … - Các bazơ yếu : Bi(OH)3, Mg(OH)2 … * Cân điện li - Sự điện li chất điện li yếu trình thuận nghịch Cân điện li cân động Ví dụ : CH3COOH  CH3COO- + H+ I-5 Những định luật áp dụng I-5.1 Định luật bảo toàn nồng độ Qui ước biểu diễn nồng độ dung dịch: Trong dung dịch chất điện li, nồng độ chất thường biểu diễn theo nồng độ mol/lit Sau số qui ước cách biểu diễn nồng độ: + Nồng độ gốc C0: nồng độ chất trước đưa vào hỗn hợp phản ứng + Nồng độ ban đầu C0: nồng độ chất hỗn hợp, trước phản ứng xảy ra: Cio  C oi Vi Vi (3.1) + Nồng độ ban đầu C: nồng độ chất sau phản ứng xảy hoàn toàn (nhưng hệ chưa đạt đến trạng thái cân bằng) Trong trường hợp phản ứng xảy C C0 + Nồng độ cân [ ]: nồng độ chất hệ đạt đến trạng thái cân - Định luật bảo toàn nồng độ (ĐLBTNĐ) ban đầu: Phát biểu định luật: Nồng độ ban đầu cấu tử tổng nồng độ cân dạng tồn cấu tử có mặt dung dịch Ví dụ : Cho dung dịch KH2PO4 nồng độ C mol/l Viết biểu thức bảo toàn nồng độ ban đầu Các trình điện li xảy dung dịch: Biểu thức ĐLBTNĐ H PO4 : I-5.2.Định luật bảo toàn điện tích:( ĐLBTĐT) ĐLBTĐT phát biểu dựa nguyên tắc dung dịch có tính trung hòa điện: Tổng đ iện tích âm anion phải tổng điện tích dương cation Trong đó, [i] : nồng độ ion i lúc cân Zi : điện tích ion i Ví dụ : Viết biểu thức ĐLBTĐT cho dung dịch KH2PO4 nồng độ C mol/l Trong dung dịch có ion: K+, H+, H2PO4-, HPO42-, PO43-, OHBiểu thức ĐLBTĐT: I-5.3 Định luật tác dụng khối lượng - Phát biểu định luật: trạng thái cân tỉ số tích nồng độ chất tạo thành sau phản ứng với số mũ thích hợp hệ số tỉ lượng nó, tích nồng độ chất phản ứng với lũy thừa thích hợp số nhiệt độ áp suất cho - Biểu diễn ĐLTDKL cân axit-bazơ: + Cân phân li axit: Ka số phân li axit (hay gọi tắt số axit) + Cân phân li bazơ: Kb số phân li bazơ (hay gọi tắt số bazơ) - Tổng hợp cân bằng: Trong thực tế, thường gặp cân phức tạp từ cân riêng lẻ Sau số ví dụ tổng hợp cân bằng: + Biểu diễn cân theo chiều nghịch: Quá trình thuận: Quá trình nghịch: áp dụng ĐLTDKL: Như vậy, số cân nghịch giá trị nghịch đảo số cân thuận + Cộng cân bằng: Cho: Tính số cân bằng: Cân (3.4) cân tổng hai cân (3.2) (3.3) Hằng số cân tổ hợp cộng cân với tích cân số cân riêng lẻ + Nhân cân với thừa số n ( n= -2, -1, 1, 2, …) Khi nhân cân với thừa số n tương đương với việc cộng n lần cân Do đó, số cân tổ hợp (hằng số cân nhân với thừa số n) số cân gốc lũy thừa n lần Ví dụ : Khi nhân cân (3.2) với thừa số n, ta cân tổ hợp: Hằng số cân kn = K1n I-5.4 Định luật bảo toàn proton (điều kiện proton) Đây trường hợp riêng ĐLBTNĐ ĐLBTĐT áp dụng cho hệ axit-bazơ: Phát biểu định luật: Nồng độ proton dung dịch lúc cân bằng hiệu tổng nồng độ proton giải phóng tổng nồng độ proton thu vào mức không Để thuận tiện cho việc tính toán, người ta thường chọn mức không trạng thái nồng độ cấu tử chiếm ưu Ví dụ : Viết biểu thức ĐKP cho dung dịch KH2PO4 nồng độ C mol/l Chọn mức không: H2PO4- H2O II-Dạng : Tính pH dung dịch axít mạnh, dung dịch bazơ mạnh II.1.Tính pH dung dịch axít mạnh Trong dung dịch axít mạnh có trình điện li : HA  H+ + AH2O  H+ + OH- Theo định luật bảo toàn điện tích ta có : (1)[H+] = [OH-] + [A-] Trường hợp : [A-] >>[OH-] => [H+]  [A-] (II.1) Trường hợp : Dung dịch Axít loãng [A-] nhỏ [H+] = [H+] [A-] + 10-14 [H+] - [H+] [A-] - 10-14 = [H+] - [H+] C0- 10-14 = (II.2) Giải phương trình bậc ta giá trị [H+] - Khi dung dịch axít xem loãng ? Phép gần : Nếu ta có : a + b a + b  a b pH = -lgCa (II.3)  Nếu Ca < 4,47.10-7 dung dịch axít loãng tính đến phân li H2O.Giải phương trình bậc với [H+] (II.2) tìm giá trị pH Ví dụ : Tính pH dung dịch (dd) b dd HCl 2.10-7M a dd HCl 0,01M Hướng dẫn : a Ca = 0,01 > 4,47.10-7 nên xem phân li H2O không đáng kể [H+] = Ca = 0,01 b => pH = - lg[H+] = Ca = 2.10-7 < 4,47.10-7 ( bỏ qua phân li H2O ) áp dụng phương trình (II.2) ta có : [H+] - [H+] [A-] - 10-14 = => [H+] = 2,414.10-7 [H+] = -4,142.10-8 ( loại ) => pH = -lg[H+] = -lg(2.414.10-7 ) = 6,617 II.2.Tính pH dung dịch bazơ mạnh : Trong dung dịch bazơ mạnh xảy trình điện li : BOH  B+ + OHH2O  H+ + OH- Ta có : [OH-] = [H+] + [B+] Gọi Cb nồng độ ban đầu bazơ mạnh BOH Biến đổi tương tự với toán axit mạnh ta có :  Khi Cb lớn (Cb > 4,47.10-7 ) xem phân li H2O không đáng kể => [OH-]  Cb pH = 14 +lgCb (II.4)  Khi Cb nhỏ (Cb < 4,47.10-7 ) dung dịch bazơ loãng nên kể đến phân li H2O => [OH-] = [H+] + [B+] => [OH-]2 - [B+].[OH-]- 10-14 = => [OH-]2 - Cb [OH-] - 10-14 = (II.5) Giải phương trình bậc để có giá trị [OH-]  pH = 14 + lg[OH-] Ví dụ : Tính pH dung dịch bazơ a Dung dịch Ba(OH)2 0,01M ; b Dung dịch KOH 2,5.10-7M c Dung dịch NaOH 10-8M Hướng dẫn : a Ba(OH)2  Ba2+ + 2OH- 0,01  b 0,02 pH = 14 + lg[OH-] = 14 + lg(0,02) = 12,3 Cb = 2,5.10-7 < 4,47.10-7 bỏ qua phân li H2O áp dụng phương trình (II.5) ta có: [OH-]2 -2,5.10-7 [OH-] - 10-14 = => [OH-] = 2,85 10-7  pH = 14 + lg[OH-] = 14 + lg(2,85 10-7 ) = 7,455 c tương tự câu b : [OH-]2 -10-8 [OH-] - 10-14 = => [OH-] = 1,0512 10-7  pH = 14 + lg[OH-] = 14 + lg(1,0512 10-7) = 7,022 III.Dạng 2: Tính pH dung dịch axít yếu bazơ yếu => 20.[OH-] [H+] < [H+].[B] => 20 10-14 < [H+].[B] Ka.[A] = [H+].[B] => Ka.[A] > 20 10-14 = 2.10-13 Ca > [A] => Ka.Ca > 2.10-13 * Vậy Ka.Ca đủ lớn ( Ka.Ca > 2.10-13 ) xem điện li H2O không đáng kể (III.7) Khi ta có : [H+]  CH+(A) = [B] Ka =  [ H  ].[ B ] = [H ]  [ A] Ca - [H ] [H  ]2 = Ka.Ca - Ka.[H+] => [H  ]2 + Ka.[H+] - Ka.Ca = (III.8) Giải phương trình bậc với [H+] (III.8) ta tìm [H+] - Nếu có [B] [A] = Ca - [B]  Ca Một cách gần [B] < 0,05 Ca ( xem [B] [H  ]2 Ca - [B ] [H  ] =  [H  ]2 Ca => [H  ]2 = Ka.Ca (III.9) Ka.Ca Ta có : [B] < 0,0025 Ca2 => [A] = Ca - [B] > 0,95 Ca => Ka = => Ca Ka [B] [A] = 0,95 0,0025 = 380 (III.10) Như vậy: - Khi Ka.Ca < 2.10-13 áp dụng phương trình (III.6) - Khi Ka.Ca > 2.10-13 : * Nếu > 380 xem [A]  Ca Ca Ka Và áp dụng công thức (III.9) Ca Ka * Nếu không đủ lớn ( Ca Ka < 380 ) [H+] tính từ phương trình (III.8) Ví dụ Tính pH dung dịch HNO2 0,2M biết Ka = 4.10 Hướng dẫn : Ta có : Các trình điện li : HNO2  NO2- + H+ H2O  H+ + OH- Ka = 4.10 Ka = 10-14 - Sử dụng phép thử để tính gần Ka.Ca = 0,2.4.10-4 = 8.10-5 ( 8.10-5 > 2.10-13 ) (theo III.7) xem điện li H2O không đáng kể Ca Ka = 500 > 380 ( lớn ) xem [A]  Ca áp dụng công thức (III.8) ta có : => [H  ] = Ka.Ca = => pH=- lg [H  ] = - lg 0,2.4.10 -4 = 0,8944 10-2 [0,8944.10 -2 ] = 2,05 * Phát triển toán : Có thể áp dụng phép lấy gần công thức tương tự cho dạng tập: Bài toán tính pH dung dịch muối tạo cation bazơ yếu gốc axít mạnh Ví dụ Coi dung dịch Fe3+ tồn điện li biễu diễn phương trình sau Fe3+ +2H2O  Fe(OH)2+ + H3O+ Tính pH dung dịch FeCl3 0,05M ? Hướng dẫn : Tương tự ví dụ 3, xét điều kiện gần [H  ] = Ka.Ca = 0,05.10 -2,2 = 10-1,75 Ka=10-2,2 => pH=- lg [H  ] = 1,75 III.2.Tính pH dung dịch bazơ yếu : Gọi : Cb nồng độ ban đầu bazơ yếu Kb số điện li bazơ yếu - Khi Kb.Cb > 2.10-13 xem điện li H2O không đáng kể Cb Kb * lớn ( > 380) ta sử dụng phép gần Coi [B]  Cb => Cb Kb * [OH  ] = nhỏ ( < 380) Tương tự ta áp dụng phương trình bậc với [OH  ]2 => (III.10) Kb.Cb [OH  ] + Kb [OH ] - Kb.Cb = : (III.11) [OH  ] - Khi Kb.Cb < 2.10-13 cần tính đến điện li H2O.Tương tự biến đổi phần III.1 ta có phương trình bậc với [OH  ] [OH  ] + Kb [OH-] – (10-14 + Kb Cb ) [OH- ] - 10-14 Kb = (III.12) Ví dụ 5: Tính pH dung dịch CH3-NH2 0,2M, biết K b(CH  NH ) = 4,4.10-4 Hướng dẫn : Ta có Kb.Cb = 0,2.4,4.10-4 =0,88.10-4 - Kb.Cb không nhỏ ( Kb.Cb > 2.10-13 ) nên xem điện li H2O không đáng kể ta có : - Cb Kb = 0,2 4,4.10 -4 > 380 Có thể xem : [CH3-NH2 ]  Cb áp dụng công thức (III.10) ta có: => [OH  ] = Kb.Cb = 0,88.10 -4 = 9,3808.10-3 => pOH = 2,02776 => pH = 11,97224 *Phát triển toán : Có thể áp dụng phép lấy gần công thức tương tự cho dạng tập: Bài toán tính pH dung dịch muối tạo cation bazơ mạnh gốc axít yếu Ví dụ : Tính pH dung dịch natri benzonat ( C6H5COONa ) có nồng độ 2.10-5 Biết số axit axít benzonic 6,29.10-5 Hướng dẫn : C6H5COONa  Na+ + C6H5COO   C6H5COOH C6H5COO + H+   Ka1 H+ + OH Kw H 2O     Tổ hợp phương trình ta có :   C6H5COOH + OH C6H5COO + H2O   Kb= Kw Ka = 1014 6,29 105 Kb = 1,59 1010 - Khi Kb.Cb = 1,59 1010 2.10-5 < 2.10-13 nên cần tính đến điện li H2O áp dụng phương trình (III.12) : [OH  ] + Kb [OH-] – (10-14 + Kb Cb ) [OH- ] - 10-14 Kb = Với Kb= 1,59 1010 Cb = 2.10-5 Giải phương trình ta : [OH  ] = 1,146643.10-7 => pOH = 6,94 => pH = 7,06 IV – Dạng 3: tính pH dung dịch có axít yếu bazơ yếu * Cơ sở lý thuyết : Xét với dung dịch hòa tan axít A1 ( có bazơ liên hợp B1 ) bazơ B2 ( có axít liên hợp A2) Các trình điện li xảy dung dịch : A1+ B2  B1 + A2 (IV.1) (IV.2) A1+ H2O  B1 + H+ (IV.3) B2 + H2O  A2 + OH- (IV.4) H2O  H+ + OH- Ta có : KA1 = - [B1 ][H  ] [A ] ;KB2 = [A ][OH  ] [A ] ;KA2 = [B ][H  ] [A ] Nếu ta có : KA1 KA2 > 2.10-13 KB1 KB2 > 2.10-13 Thì (IV.1) coi tương tác axít - bazơ chủ yếu dung dịch : [B1]  [A2] ;[A1]  CA1 - [B1];[B2]  CB2 - [A2] Ta có : KA1 KA2 = [B1 ][H  ] [A ] => KA1 KA2 = - Khi : C A1 K A1 [H  ] [B ][H  ] [A ] [B ] [A ] C B2 K B2 > 380 ( [B1]  [A2]) > 380 ta coi : [A1]  CA1 [B2]  CB2 Nên ta có : KA1 KA2 = [H+] = [H  ] C B2 C A1 C A1 CB2 K A1 K A (IV.13) => [H+] = - Nếu CA1 = CB2 K A1 K A2 (IV.14) Ví dụ : Tính pH dung dịch CH3COONH4 0,5M biết K a (CH 3COOH ) =1,8.10 -5 , K b( NH ) =1,6.10-5 Hướng dẫn : - Nhân dạng toán : Dung dịch chứa ion NH4+ axit yếu (A1) bazơ yếu ( B2) - áp dụng : KA1 = K a ( NH ) =  10 -14 K b(NH ) KB2 = K b(CH COO ) =  - 10 -14 = 1,6.10 -5 10 -14 K a(CH3COOH ) =6,25.10-10 10 -14 = 1,8.10 -5 =5,56.10-10 Thử phép gần : KA1 CA1= K a ( NH ) C( NH ) =6,25.10-10.0,5 > 2.10-13   KB2 CB2 = K b(CH COO ) C(CH COO ) = 5,56.10-10 0,5 > 2.10-13   C A1 K A1 C B2 K B2 = C( NH ) / K a ( NH ) =   0,5 6,25.10 -10 = C(CH COO ) / K b(CH COO ) =   3 > 380 0,5 5,56.10 -10 > 380 Do C( NH ) = C(CH COO ) = 0,5 nên áp dụng công thức (IV.14)  [H+] =   K A1 K A2 = 6,25.10 10.1,8.10 5 = 1,0607.10-7 pH= -lg[H+] = -lg(1,0607.10-7) = 6,9744 V Dạng 4: tính pH dung dịch chất lƣỡng tính Trong dung dịch ta bắt gặp ion : HCO 3- , HSO3- , HS-, H2PO4- , HPO42-…là ion lưỡng tính Các ion vừa axit yếu, vừa bazơ yếu Ta xem tương tự toán tính pH dung dịch chứa dồng thời axit yếu bazơ yếu Ví dụ : Tính pH dung dịch NaHCO3 0,5M biết axit cabonic có số điện li axit : K1 = 4,3.10-7 , K2 = 4,8.10-11 Hướng dẫn : - A1 HCO3- có KA1 = K2 HCO3-  H+ + CO32- B2 HCO3- : HCO3- + H2O  H2CO3 + OHKB2 = 10 -14 K a1 = 10 -14 4,3.10 -7 =2,325.10-8 KA2 = K1 = 4,3.10-7 Thử phép gần : - KA1 CA1 = 4,8.10-11 0,5 = 2,4.10-11 >2.10-13 KB2 CB2 = 2,325.10-8 0,5 = 1,1625.10-8 > 2.10-13 C A1 K A1 = C B2 K B2 0,5 4,8.10 -11 = > 380 0,5 2,325.10 -8 > 380 Do axit yếu bazơ yếu HCO3- nên CA1 = CB2 áp dụng công thức (IV.14) [H+] = =  = K1 K 4,3.10 7.4,8.10 11 = 10-8,34 K A1 K A2 (IV.15) pH= -lg[H+] = -lg(10-8,34) = 8,34 *Trên sở phép lấy gần công thức dạng tập phát triển với dạng tập pH sau : VI-Dạng : Tính pH dung dịch hỗn hợp axit mạnh axít yếu Gọi axít mạnh HX có nồng độ C1(M), Gọi axít yếu HA có nồng độ C2(M), trình điện li dung dịch : HX  H+ + X- (VI.1) HA  H+ + A- (VI.2) H2O  H+ + OH- (VI.3) - Nếu có : Ca.Ka (HA ) > 2.10-13 xem điện li H2O không đáng kể Bài toán trở thành tương tự với tính pH axít yếu, nhiên cân (VI.2) lượng H+ kể đến có mặt H+ phân li (VI.1) ta có : HA  H+ + AC0 C2 C1 x [] C2 -x C1 +x x Ka = x(C  x) (C  x ) Ka (VI.16) Giải phương trình (VI.16) giá trị x => [H+] = C1 + x * Khi x 2.10-13 => xem điện li H2O không đáng kể - áp dụng công thức (VI.16) ta có : Ka = x(5.10 -3  x) (5.10 -2  x) = 10-4,76 => x= 2,3609.10-3 [H+] = C1 + x = 5.10-3 + 2,3609.10-3 = 7,3609.10-3  pH = 2,1331 VII Dạng 6: Tính pH dung dịch hỗn hợp bazơ mạnh bazơ yếu Tương tự dạng : - Cb.Kb > 2.10-13 xem điện li H2O không đáng kể Kb = x(C  x) (C  x ) (VII.19) Giải phương trình (VII.19) giá trị x [OH-] = C1 + x pH = 14 + lg(C1 + x) * Khi x 2.10-13 nên xem điện li H2O không đáng kể , áp dụng công thức (VII.21) : x = Kb C2 C1 = 10-10,71 0,1 10 -4 =10-7,71 =>[OH-] = C1 + x = 10-7,71 +10-4 => pOH = pH = 10 VIII- Dạng 7: Tính pH dung dịch axit yếu bazơ liên hợp Gọi axit yếu HA nồng độ Ca Bazơ liên hợp A- nồng độ Cb - Các trình điện li dung dịch: HA  H+ + A- (VIII.1) Ka A- +H2O  HA + OH- (VIII.2) Kb= Ka-1 H2O  H+ + OH- (VIII.3) Kw - Xét gần : *Nếu Ca.Ka > 2.10-13 Cb.Ka-1 > 2.10-13 xem điện li H2O không đáng kể *Nếu Ca.Ka > > Cb.Ka-1 xem trình (VIII.1) chủ yếu HA  H+ + A- Ta có: C0 Ca [] Ca -x Ka = Ka Cb x Cb + x x(C b  x) (C a  x ) (VIII.22) Giải phương trình (VIII.22) ta x [H+] = x => pH = -lg(x) Nếu có : x > Ca2.Ka2, Ca3.Ka3 xem điện li chủ yếu A1 toán trở thành tương tự với dung dịch chứa axít yếu [H+] = Ca1 K a1 * Nếu có Ca1.Ka1  Ca2.Ka2  Ca3.Ka3  C K >380 [H+] = Ca1 K a1  Ca K a  Ca3 K a3 (IX.28) Ví dụ 12 : Tính pH dung dịch hỗn hợp CH3COOH 0,01M NH4Cl 0,2M, cho biết Ka (CH3COOH ) = 10-4,76 , K a ( NH 4 ) = 10-9,24 Hướng dẫn : A1 CH3COOH ; A2 NH4+ Ca1.Ka1 = 0,01.10-4,76 = 10-6,76; Ca2.Ka2= 0,2.10-9,24 = 10-9,94 Ta có : Ca1.Ka1, Ca2.Ka2 >> 2.10-13 nên xem điện li H2O không đáng kể Ca1.Ka1 >> Ca2.Ka2 xem điện li CH3COOH chủ yếu [H+] = Ca1 K a1 = 10-3,38 =>pH = -lg[H+] = 3,38 X Dạng : Bài toán hỗn hợp bazơ yếu Tương tự toán hỗn hợp axít yếu ta có phép lấy gần : * Nếu Cb1.Kb1, Cb2.Kb2, Cb3.Kb3 …>2.10-13 xem điện li H2O không đáng kể * Nếu có Cb1.Kb1 >> Cb2.Kb2, Cb3.Kb3 xem điện li chủ yếu A1 toán trở thành tương tự với dung dịch chứa axít yếu * Nếu Cb1.Kb1  Cb2.Kb2  Cab3.Kb3 C bi K bi C b1 K b1 >380 thi tính [OH-] = Cb1 K b1 >380 - Gọi bazơ yếu B1, B2 , axít liên hợp tương ứng A1, A2 trình điện li dung dịch : B1 + H2O  A1 + OH- Kb1 B2 + H2O  A2 + OH- Kb2 H2O  H+ + OHáp dụng điều kiện proton ta có : [H+] = [OH- ] – [A1] – [A2] (9.1) Kb1 = [OH - ][A ] [ B1 ] => [A1] = => [OH-] = [H+] + K b1 [B1 ] [OH  ] K b1 [B1 ] [OH  ] + , tương tự [A2] = K b2 [B ] [OH  ] K b2 [B ] [OH  ] => [OH-]2 = 10-14 + Kb1.[B1] +Kb2.[B2] =>[OH-]= 10 -14  K b1 [B1 ]  K b2 [B2 ] Khi C b1 K b1 > 380 C b2 K b2 > 380 =>[OH-]= 10 -14  K b1 Cb1  K b2 Cb2 (X.29) Ví dụ 13 : Tính pH dung dịch KCN 0,1M ( Ka(HCN) = 10-9,35 NH3 0,1M ( K a ( NH ) =  10-9,24 ) Hướng dẫn : CN- + H2O  HCN + OH- Kb1 = 10 -14 10 9,35 = 10-4,65 NH3 + H2O  NH4+ + OH- Kb2 = 10 -14 10 9, 24 = 10-4,76 Có : Cb1.Kb1  Cb2.Kb2và C b1 K b1 [OH-]= 10 -14  10 -4,65.0,1  10 -4,76.0,1 >380 ; C b2 K b2 >380 áp dụng (X.29) : => pH = 11,299  Có thể phát triển tương tự cho toán tính pH dung dịch đa axit,đa bazơ yếu toán tính pH dung dịch hỗn hợp axit mạnh với đa axit yếu,hỗn hợp bazơ mạnh với đa bazơ yếu XI.MỘT SỐ BÀI TÍNH pH TRONG CÁC ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI Câu 1: Tính pH dung dịch HCOOH có nồng độ 0,1M; Cho Ka = 1,77 10-4 Câu 2: Trộn V lít CH3COOH 0,1 M vào 100 ml dung dịch CH3COONa 0,1 M thu dung dịch có pH= 4,74 Tính V biết Ka (CH3COOH = 1,8.10-5) Có dung dịch CH3COOH 0,1M, K = 1,58.10-5 Hãy cho biết cần phải thêm mol CH3COOH vào lít dung dịch để axit giảm nửa ( coi thể tích không đổi thêm ) Tính pH dung dịch Câu 3: a)Tính pH dung dịch HCl nồng độ 0,5.10-7 mol/lít b)Tính pH dung dịch X tạo thành trộn 200ml dung dịch HA 0,1M (Ka = 10-3.75) với 200ml dung dịch KOH 0.05M; pH dung dịch X thay đổi thêm 10-3 mol HCl vào dung dịch X Câu 4: Tính pH dung dịch CH3COOH 0,01M độ điện li  =4,25% Câu 5: Cho dung dịch HCOOH 0,2M Biết số ion hoá axit Ka= 2,1.10-4 Tính nồng độ mol ion H+ Câu 6: a) Xác định đội điện ly H-COOH 1M biết số điện ly Ka=2.10-4 b) pha 10 ml axit băng nước thành 200 ml dd độ điện ly thay đổi bao nhiêu? Giải thích Câu 7: Một hỗn hợp dung dịch chứa HCN 0,005 M NaCN 0,5M tính PH dung dịch biết Ka=10-9,35 ,Kw=10-14 Câu 8: Tính nồng độ mol/l ion pH dung dịch Na2CO3 0,01M? Biết CO32- có Kb1 = 10-3,76 ; Kb2 = 10-7,65 Câu 9: Cho dung dịch A: CH3COOH 0,2M , dung dịch B: NaOH 0,2M , dung dịch C: CH3COONa 0,2M a) Tính pH dung dịch A, B, C b) Tính pH dung dịch sau trộn dd A B với thể tích c) Tính pH dung dịch sau trộn dd A C với thể tích Biết: Ka(CH3COOH) = 1,8.10-5 XII- KẾT QUẢ ĐIỀU TRA TRƢỚC VÀ SAU KHI THỰC NGHIỆM Từ tháng năm 2012 đến tháng 02/2013 tiến hành: - Phát thu phiếu điều tra trước sau tiến hành thực nghiệm hai lớp 11A8 11A9 trường THPT HOẰNG HÓA - Thực nghiệm hai lớp 11A8 11A9 trường THPT HOẰNG HÓA - Tiến hành kiểm tra trước sau thực nghiệm đề tài hai lớp 11A8 11A9 trường THPT HOẰNG HÓA - lấy ý kiến từ giáo viên tổ Hóa Học trường THPT HOẰNG HÓA XII.1.Trƣớc thực nghiệm Bảng 1: Kết ý kiến học sinh gặp toán tính pH dung dịch đề thi học sinh giỏi Lúng túng Bình thường Đơn giản Kết 63 25 12 Phần trăm 63% 25% 12% Bảng 2: Kết mức điểm học sinh làm tập pH đề thi học sinh giỏi Giỏi(%) Khá(%) Trung bình(%) Yếu(%) Lớp 11A8 5% 12% 65% 18% Lớp 11A9 3% 10% 66% 21% Từ kết điều tra khiến cảm thấy trăn trở lo lắng thực Từ thúc tìm phương pháp giải XII.1.Sau thực nghiệm Bảng 3: Kết ý kiến học sinh gặp toán tính pH dung dịch đề thi học sinh giỏi Lúng túng Bình thường Đơn giản Kết 13 57 30 Phần trăm 13% 57% 30% Bảng 4: Kết mức điểm học sinh làm tập pH đề thi học sinh giỏi Giỏi(%) Khá(%) Trung bình(%) Yếu(%) Lớp 11A8 20% 43% 35% 2% Lớp 11A9 16% 35% 45% 4% Từ kết thực nghiệm cho thấy đề tài tạo hứng thú cho học sinh với dạng toán tính pH dung dịch Học sinh từ tự xây dựng chứng minh công thức, từ không lúng túng mà tự tin gặp dạng tập Các công thức gần giúp học sinh giải tập pH cách đơn giản,nhanh dễ hiểu C- KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ I- KẾT LUẬN Trong khuôn khổ đề tài trình bày 29 công thức cách lấy gần dạng tập tính pH Từ công thức cách lấy gần dạng tập ta phát triển toán cụ thể dạng tương tự khác Trong trình giảng dạy áp dụng nội dung đề tài, nhận thấy học sinh tự xây dựng lại công thức nên hiểu rõ chất dạng toán tính pH Việc nhận dạng toán giúp học sinh vận dụng công thức xác Giải tập pH với học sinh trở nên dễ dàng không lúng túng Học sinh hứng thú với dạng tập không nhiều thời gian gặp dạng tập pH kỳ thi Như phép lấy gần giúp học sinh giải toán pH cách nhanh chóng, đơn giản xác II-KIẾN NGHỊ Từ kết bước đầu đề tài nhận thấy để bồi dưỡng dạy học sinh giỏi phương pháp tạo hứng thú, kích thích việc tự học, tự tìm hiểu, tạo cho học sinh có thói quen tìm hiểu kỹ chất vấn đề quan trọng Bởi tự tìm công thức, hiểu chất tượng hóa học giúp học sinh làm tập cách nhanh, xác mà hết giúp học sinh tin tưởng vào kiến thức, tự tin vào thân ngày hứng thú với môn Hóa Học Tạo cho học sinh thói quen tìm hiểu cặn kẽ chất vấn đề kiến thức, từ có phương pháp học tập nghiên cứu hợp lí kể cho môn học khác Bản thân giáo viên trẻ nên phải học tập rút kinh nghiệm nhiều để lực kinh nghiệm giảng dạy ngày tốt hơn, hiệu giảng dạy cao Mặc dù tâm huyết nỗ lực thực đề tài không tránh khỏi thiếu sót hạn chế Vì mong nhận góp ý đồng nghiệp Cũng hy vọng đồng nghiệp quan tâm đến nội dung đề tài tìm thấy nội dung bổ ích đề tài để áp dụng có hiệu thực dạy XÁC NHẬN CỦA HIỆU Thanh Hóa, ngày 19 tháng 05 năm 2013 TRƢỞNG Tôi xin cam đoan SKKN viết, không chép nội dung người khác Trương Thị Tuyến [...]... NaCN 0,5M hãy tính PH của dung dịch biết Ka=10-9,35 ,Kw=10-14 Câu 8: Tính nồng độ mol/l các ion và pH của dung dịch Na2CO3 0,01M? Biết CO32- có Kb1 = 10-3,76 ; Kb2 = 10-7,65 Câu 9: Cho dung dịch A: CH3COOH 0,2M , dung dịch B: NaOH 0,2M , dung dịch C: CH3COONa 0,2M a) Tính pH của các dung dịch A, B, C b) Tính pH của dung dịch sau khi trộn dd A và B với thể tích bằng nhau c) Tính pH của dung dịch sau khi... Có dung dịch CH3COOH 0,1M, K = 1,58.10-5 Hãy cho biết cần ph i thêm bao nhiêu mol CH3COOH vào 1 lít dung dịch đó để của axit giảm đi một nửa ( coi thể tích không đổi khi thêm ) Tính pH của dung dịch mới này Câu 3: a )Tính pH của dung dịch HCl nồng độ 0,5.10-7 mol/lít b )Tính pH của dung dịch X được tạo thành khi trộn 200ml dung dịch HA 0,1M (Ka = 10-3.75) với 200ml dung dịch KOH 0.05M; pH của dung dịch. .. và cách lấy gần đúng của 9 dạng bài tập tính pH Từ các công thức và cách lấy gần đúng của các dạng bài tập đó ta có thể ph t triển ở các bài toán cụ thể và các dạng tương tự khác Trong quá trình giảng dạy tôi đã áp dụng nội dung của đề tài, nhận thấy học sinh có thể tự xây dựng lại công thức nên hiểu rõ bản chất của từng dạng bài toán tính pH Việc nhận dạng đúng bài toán giúp học sinh vận dụng các...  Cb áp dụng công thức (III.10) ta có: => [OH  ] = Kb.Cb = 0,88.10 -4 = 9,3808.10-3 => pOH = 2,02776 => pH = 11,97224 *Ph t triển bài toán : Có thể áp dụng ph p lấy gần đúng và các công thức tương tự cho dạng bài tập: Bài toán tính pH của dung dịch muối tạo bởi cation của bazơ mạnh và gốc axít yếu Ví dụ 6 : Tính pH của dung dịch natri benzonat ( C6H5COONa ) có nồng độ 2.10-5 Biết hằng số axit của. .. bài toán tính pH của dung dịch đa axit,đa bazơ yếu và bài toán tính pH của các dung dịch hỗn hợp axit mạnh với đa axit yếu,hỗn hợp bazơ mạnh với đa bazơ yếu XI.MỘT SỐ BÀI TÍNH pH TRONG CÁC ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI Câu 1: Tính pH của dung dịch HCOOH có nồng độ 0,1M; Cho Ka = 1,77 10-4 Câu 2: 1 Trộn V lít CH3COOH 0,1 M vào 100 ml dung dịch CH3COONa 0,1 M thu được dung dịch có pH= 4,74 Tính V biết Ka (CH3COOH... Bài toán tính pH của dung dịch muối tạo bởi cation của bazơ yếu và gốc axít mạnh Ví dụ 4 Coi trong dung dịch Fe3+ chỉ tồn tại sự điện li được biễu diễn bằng ph ơng trình sau Fe3+ +2H2O  Fe(OH)2+ + H3O+ Tính pH của dung dịch FeCl3 0,05M ? Hướng dẫn : Tương tự ví dụ 3, xét các điều kiện gần đúng [H  ] = Ka.Ca = 0,05.10 -2,2 = 10-1,75 Ka=10-2,2 => pH= - lg [H  ] = 1,75 III.2 .Tính pH của dung dịch bazơ... thấy trăn trở và lo lắng thực sự Từ đó thôi thúc tôi tìm ph ơng ph p giải quyết XII.1.Sau khi thực nghiệm Bảng 3: Kết quả về ý kiến của học sinh khi gặp bài toán tính pH của dung dịch trong các đề thi học sinh giỏi Lúng túng Bình thường Đơn giản Kết quả 13 57 30 Ph n trăm 13% 57% 30% Bảng 4: Kết quả mức điểm của học sinh khi làm bài tập về pH trong các đề thi học sinh giỏi Giỏi(%) Khá(%) Trung bình(%)... nên có thể áp dụng công thức (IV.14)  4 [H+] =   3 K A1 K A2 = 6,25.10 10.1,8.10 5 = 1,0607.10-7 pH= -lg[H+] = -lg(1,0607.10-7) = 6,9744 V Dạng 4: tính pH của dung dịch chất lƣỡng tính Trong dung dịch ta có thể bắt gặp các ion như : HCO 3- , HSO3- , HS-, H2PO4- , HPO42-…là các ion lưỡng tính Các ion đó vừa là axit yếu, vừa là bazơ yếu Ta có thể xem tương tự như bài toán tính pH của dung dịch chứa... hơn Giải bài tập pH với học sinh trở nên dễ dàng và không còn lúng túng Học sinh hứng thú hơn với dạng bài tập này và cũng không mất nhiều thời gian khi gặp các dạng bài tập pH trong các kỳ thi nữa Như vậy các ph p lấy gần đúng giúp học sinh giải bài toán pH một cách nhanh chóng, đơn giản và chính xác hơn II-KIẾN NGHỊ Từ kết quả bước đầu của đề tài tôi nhận thấy để bồi dưỡng và dạy học sinh giỏi ph ơng... đúng Ka.Ca = 0,2.4.10-4 = 8.10-5 ( 8.10-5 > 2.10-13 ) (theo III.7) có thể xem sự điện li của H2O là không đáng kể Ca Ka = 500 > 380 ( lớn ) có thể xem [A]  Ca và áp dụng công thức (III.8) ta có : => [H  ] = Ka.Ca = => pH= - lg [H  ] = - lg 0,2.4.10 -4 = 0,8944 10-2 [0,8944.10 -2 ] = 2,05 * Ph t triển bài toán : Có thể áp dụng ph p lấy gần đúng và các công thức tương tự cho các dạng bài tập: Bài toán ... dạng tập pH Từ lý chọn đề tài “GIẢI BÀI TOÁN TÍNH pH CỦA DUNG DỊCHCÁC PH P LẤY GẦN ĐÚNG ÁP DỤNG TRONG BÀI TOÁN TÍNH pH làm đề tài nghiên cứu nhằm mục đích bồi dưỡng tổng hợp kiến thức ph c vụ... ) Tính pH dung dịch Câu 3: a )Tính pH dung dịch HCl nồng độ 0,5.10-7 mol/lít b )Tính pH dung dịch X tạo thành trộn 200ml dung dịch HA 0,1M (Ka = 10-3.75) với 200ml dung dịch KOH 0.05M; pH dung dịch. .. biểu thức ĐKP cho dung dịch KH2PO4 nồng độ C mol/l Chọn mức không: H2PO4- H2O II-Dạng : Tính pH dung dịch axít mạnh, dung dịch bazơ mạnh II.1 .Tính pH dung dịch axít mạnh Trong dung dịch axít mạnh