Hướng dẫn giải nhanh hoá học 11 CTST bài 2: Cân bằng trong dung dịch nước

KHỞI ĐỘNG

Câu hỏi: Các hợp chất acid và base có vai trò rất quan trọng trong đời sống của con người. Acid, base là gì? Làm cách nào có thể xác định nồng độ của dung dịch acid, base.

Hướng dẫn trả lời:

Acid và base có thể là phân tử hoặc ion:

+ Acid là chất cho proton (H⁺)

 + Base là chất nhận proton

Cách xác định nồng độ của dung dịch acid, base:  sử dụng máy đo pH, giấy chỉ thị vạn năng,...

1. SỰ ĐIỆN LI, CHẤT ĐIỆN LI, CHẤT KHÔNG ĐIỆN LI

Bài 1: Quan sát hình 2.1 nhận xét hiện tượng xảy ra khi thực hiện thí nghiệm. So sánh tính dẫn điện của nước cất và các dung dịch.

Hướng dẫn trả lời:

Sau khi quan sát các bóng đèn ta thấy:

- Cốc đựng  Sodium Chloride (c) sáng

- Cốc chứa nước cất (a) và bình chứa  saccharose (b) không sáng.

Vậy dung dịch Sodium Chloride dẫn điện, còn nước cất và dung dịch saccharose không dẫn điện.

Bài 2: Hãy cho biết nguyên nhân vì sao dung dịch NaCl có tính dẫn điện

Hướng dẫn trả lời:

Do NaCl trong dung dịch phân li thành các ion Na⁺ và Cl^- là các phần tử mang điện.

Bài 3: Quan sát hình 2.3, nhận xét về độ sáng của bóng đèn ở các thí nghiệm. Biết rằng nồng độ mol của các dung dịch bằng nhau, cho biết dung dịch nào dẫn điện mạnh, dẫn điện yếu và không dẫn điện

Hướng dẫn trả lời:

Quan sát các bóng đèn, ta thấy:

- Bình chứa dd hydrochloric acid (a) sáng nhất,

- Bình chứa dd acetic acid (b) sáng mờ

- Bình chứa dd glucose (c) không sáng.

Vậy hydrochloric acid dẫn điện mạnh,  acetic acid dẫn điện yếu và  glucose không dẫn điện.

Bài 4: Từ phương trình (1) và (2) nhận xét mức độ phân li của HCl và CH₃COOH trong nước

Hướng dẫn trả lời:

HCl: phân li hoàn toàn trong nước

CH₃COOH: không phân li hoàn toàn trong nước

Bài 5: Nếu nhỏ thêm vài giọt dung dịch NaOH hoặc CH3COONa vào dung dịch CH₃COOH thì cân bằng (7) chuyển dịch theo chiều nào?

Hướng dẫn trả lời:

Nếu nhỏ thêm vài giọt dung dịch NaOH. ion OH⁻ do NaOH phân li ra sẽ kết hợp với H⁺ làm cho nồng độ H⁺ giảm cân bằng (1) chuyển dịch về chiều thuận, làm tăng khả năng phân li của CH₃COOH.

Khi nhỏ thêm CH₃COO⁻  vào dung dịch thì cân bằng chuyển dịch theo chiều chống lại sự cho thêm CH₃COO⁻ đó. Cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch.

Bài 6: Viết phương trình điện li (nếu có) của các chất sau khi hòa tan vào nước HNO₃ Ca(OH)₂ và BaCl₂.

Hướng dẫn trả lời:

HNO₃ → H⁺ + NO₃^-

Ca(OH)2  → 2OH^– + Ca²⁺ 

BaCl₂ → Ba²⁺ + 2Cl^-

2. THUYẾT BRONSTED - LOWRY VỀ ACID – BASE

Bài 1: Quan sát hình 2.4 và hình 2.5 cho biết chất nào nhận H+ chất nào cho H+

Hướng dẫn trả lời:

Hình 2.4, HCl là chất nhường H⁺ (H⁺ di chuyển từ phân tử HCl đến phân tử H₃O⁺), H₂O là chất nhận H⁺

Hình 2.5, H₂O là chất nhường H⁺ (H⁺ di chuyển từ phân tử H₂O  đến phân tử NH₃), NH₃ là chất nhận H⁺

Bài 2: Nhận xét về vai trò của acid - base trong phân tử H₂O trong các cân bằng ở hình 2.4, hình 2.5 và cân bằng của ion HCO₃^- trong nước.

Hướng dẫn trả lời:

Trong cân bằng ở hình 2.4, phân tử H₂O đóng vai trò base
Trong cân bằng ở hình 2.5, phân tử H₂O đóng vai trò acid
→ H₂O vừa có khả năng nhường vừa có khả năng nhận H+, nên H₂O là chất lưỡng tính vừa có thể đóng vai trò là acid, vừa có thể đóng vai trò là base.

Trong cân bằng của ion HCO₃^- trong nước, HCO₃^- vừa có khả năng nhường, vừa có khả năng nhận H⁺, nên HCO₃^- là chất lưỡng tính vừa có thể đóng vai trò là acid, vừa có thể đóng vai trò là base.

Bài 3: (1) CH₃COOH + H₂O⇌ CH₃COO^- +H₃O⁺

(2) CO₃^2- + H₂O ⇌ HCO₃^- + OH^-

Cho biết chất nào là acid chất nào là base theo thuyết Bronsted Lowry

Hướng dẫn trả lời:

(1) CH₃COOH: acid, H₂O: base

(2) CO₃^2-  Base, H₂O: acid

3. KHÁI NIỆM pH. CHẤT CHỈ THỊ ACID – BASE

Bài 1: Tính pH của dung dịch có nồng độ H⁺ là 10^-2M

Hướng dẫn trả lời:

Ta có pH = -log[H⁺] = -log (10^-2 )= 2 

Bài 2: Tính pH của dung dịch có nồng độ OH^- là 10^-4

Hướng dẫn trả lời:

[H+] = 10^-14 : 10^-4 = 10^-10

pH = -log[H⁺] = -log (10^-10 )= 10

Bài 3: Quan sát hình 2.6, cho biết khoảng giá trị nào trong thang pH tương ứng với môi trường của dung dịch là acid, base hay trung tính.

Hướng dẫn trả lời:

pH = 7: Dung dịch là trung tính Thí dụ : nước cất có pH = 7

pH < 7: Dung dịch có tính acid, pH càng nhỏ độ acid càng lớn.

pH > 7: Dung dịch có tính base, pH càng lớn độ base càng lớn.

Bài 4: a) Pha 500ml dung dịch HCl 0,2 M vào 500 ml nước. Tính pH của dung dịch thu được

b) Tính khối lượng NaOH cần để pha 100ml dung dịch NaOH có pH = 12 

Hướng dẫn trả lời:

a) n_H+ = 0,5.0,2 = 0,1 (mol)

[H+]=$\frac{0,1}{0,5+0,5}$= 0,1M

pH = -log[H⁺] = -log (0,1 )= 1

b) pH=12 ➝ 14 + log[OH^-]=12 

➝ [OH^-] = 0,01

➝  n_NaOH=n_OH- = 0,1. 0,01= 0,001(mol)

=> m_NaOH= 0,001.40=0,04(g)

Bài 5: Quan sát hình 2.7 cho biết khoảng pH thấp nhất và cao nhất của ở các cơ quan trong hệ tiêu hóa con người

Hướng dẫn trả lời:

khoảng pH thấp nhất ở dạ dày: pH 1,5 - 3,5 và cao nhất ở khoang miệng pH 6,5 - 7,5

Bài 6: Đất chua là đất có độ pH dưới 6,5 để cải thiện đất trồng bị chua người nông dân có thể bổ sung chất nào trong các chất sau đây vào đất: CaO. P₂O₅. Giải thích 

Hướng dẫn trả lời:

Đất bị chua còn được hiểu là đất có độ pH từ 6.5 trở xuống. Trị số pH cho biết nồng độ ion H+ trong môi trường cao --> cần tăng lượng OH^- để trung hoà làm giảm lượng H+ trong đất.

CaO + H₂O → Ca(OH)₂ : tăng lượng OH^- 

P₂O₅ + H₂O → H₃PO₄: tăng lượng H⁺

Vậy nếu đất chua là đất có độ pH dưới 6,5 để cải thiện đất trồng bị chua người nông dân có thể bổ sung CaO vào đất: CaO.

Bài 7: Quan sát hình 2.8 Trình bày sự biến đổi màu sắc của chất chỉ thị acid - base trong các dung dịch có độ pH khác nhau

Hướng dẫn trả lời:

Giấy pH

• Màu đỏ: khi pH < 7 và nhạt dần khi pH tăng
• Màu xanh: khi pH >7 và đậm dần khi pH tăng

Phenolphtaleine

• không màu môi trường acid, trung tính
• màu hồng đậm dần trong môi trường base

4. CHUẨN ĐỘ ACID - BASE

Bài 1: Hãy nêu vai trò của chất chỉ thị trong phương pháp chuẩn độ acid - base

Hướng dẫn trả lời:

Dùng để xác định được điểm ngừng thêm dung dịch chuẩn để kết thúc quá trình chuẩn độ.

Bài 2: Quan sát hình 2.9, giải thích vì sao cần lắc nhẹ dung dịch trong bình tam giác trong khi thực hiện thao tác chuẩn độ.

Hướng dẫn trả lời:

Để dung dịch chuẩn trộn đều trong dung dịch khi rơi xuống bình tam giác, phản ứng xảy ra hoàn toàn, từ đó xác định được chính xác điểm kết thúc chuẩn độ thông qua các hiện tượng quan sát được khi sử dụng chất chỉ thị thích hợp.

Bài 3: Viết phương trình hóa học của phản ứng xảy ra trong dung dịch chuẩn độ dung dịch NaOH loãng dung dịch HCl

Hướng dẫn trả lời:

NaOH + HCl → NaCl + H₂O

H⁺ + OH^-⇌ H2O 

Bài 4: Quan sát hình 2.10, mô tả hiện tượng thời điểm kết thúc chuẩn độ

Hướng dẫn trả lời:

Dung dịch trong bình tam giác chuyển sang màu hồng nhạt, bền trong 30s

Bài 5: Giả sử khi kết thúc chuẩn độ thể tích dung dịch NaOH đã sử dụng là 12,5 ml. Tính nồng độ dung dịch NaOH ban đầu

Hướng dẫn trả lời:

Áp dụng công thức: C_NaOH = V/NaOH = 10.0,1/12,5 = 0,08M

5. Ý NGHĨA THỰC TIỄN CÂN BẰNG TRONG DUNG DỊCH NƯỚC CỦA ION Al³⁺, Fe³⁺ VÀ CO₃^2-

Bài 1: Tại sao khi bảo quản dung dịch muối M3+ trong phòng thí nghiệm người ta thường nhỏ vài giọt dung dịch acid vào lọ đựng dung dịch muối

Hướng dẫn trả lời:

Để hạn chế sự tạo thành kết tủa M(OH)₃ do khi thêm acid --> cân bằng thuỷ phân M3+ trong  nước dịch chuyển theo chiều nghịch --> bảo quản được M3+ 

Bài 2: Ngoài tác dụng làm trong nước dung dịch phèn chua còn có khả năng làm sạch gỉ sét trên inox. Giải thích.

Hướng dẫn trả lời:

Phèn chua có công thức: KAl(SO₄)₂·12H₂O

KAl(SO₄)₂·12H₂O hoà tan trong nước phân li ra ion Al³⁺ , Al³⁺ thuỷ phân trong nước tạo thành Al(OH)₃ không tan và ở môi trường acid --> H⁺ sinh ra phản ứng với với gỉ sét --> làm sạch inox

Bài 3: Giải thích vì sao quá trình thủy phân ion CO₃^{2 –} trong nước làm tăng pH của nước.

Hướng dẫn trả lời:

Quá trình thuỷ phân ion CO₃^{2 -} trong nước: CO₃^{2 -} + H₂O⇌ OH^-+HCO₃⁻

Quá trình này làm tăng nồng độ OH- nên pH của nước tăng.

Bài 4: Khi mưa nhiều ngày liên tục có thể làm cho pH của nước ở ao, hồ giảm xuống dưới 6,5 và người ta thường rắc vôi bột để điều chỉnh pH. Giải thích

Hướng dẫn trả lời:

Vì vôi có thành phần chính là Calcium oxide (CaO)khi cho vào nước sẽ tạo thành CaCO₃ kết tủa và Calcium hydroxide tan trong nước làm pH trong nước tăng

BÀI TẬP

Bài 1: Một dung dịch có [OH^-] = 2,5.10^-10 M. Tính pH và xác định môi trường dung dịch này. 

Hướng dẫn trả lời:

[H+] = 10^-14 : 2,5. 10^-10 = 4 .10^-5

pH = -log[H⁺] = -log (410^-5) = 4,4 < 7

Vậy dung dịch có môi trường acid

Bài 2: Tính pH của dung dịch thu được sau khi trộn 40 mL dung dịch HCl 0,5M  và 0,60 mL dung dịch NaOH 0,5M  

Hướng dẫn trả lời:

n_HCl = 0,04.0,5 = 0,02 (mol)

n_NaOH = 0,06×0,5 = 0,03 (mol)

NaOH + HCl → NaCl + H₂O

0,02/1<0,03/1 ⇒NaOH dư

n_NaOHdư = 0,03 − 0,02 = 0,01(mol)

n_OH− = n_NaOHdư = 0,01 mol

[OH⁻] =$\frac{0,01}{0,04+0,06}$= 0,1M

pOH = −log(0,1) = 1 -->  pH = 14 −1 = 13

Bài 3: Một mẫu dịch vị có pH = 2,5. Xác định nồng độ mol của ion H⁺ trong mẫu dịch vị đó

Hướng dẫn trả lời:

Ta có: [H⁺] = 10^-pH = 10^-2,5 ≈ 3,16.10^-3 M

Bài 4: Viết phương trình điện li của các chất sau H₂SO₄, Ba(OH)₂, Al₂(SO₄)₃

Hướng dẫn trả lời:

Phương trình điện li 

H₂SO₄ → H⁺ + HSO₄^-

HSO₄^- ⇌ H⁺ + SO₄^2-

Ba(OH)₂ → Ba²⁺ + OH^-

Al₂(SO₄)₃ → 2Al ³⁺ + 3SO₄ ^2-

Bài 5: Ở vùng quê người dân thường dùng phèn chua để làm trong nước nhờ ứng dụng của phản ứng thủy phân ion Al³⁺. Giải thích. Chất hay ion nào là acid, là base trong phản ứng thủy phân Al³⁺

Hướng dẫn trả lời:

Khi cho phèn chua vào nước sẽ phân li ra ion Al³⁺.Al³⁺ này bị thủy phân theo phương trình:   Al³⁺ + 3H₂O  →  Al(OH)₃↓ + 3H⁺ 

Al(OH)₃ là chất kết tủa dạng keo khi khuấy phèn chua vào nước, nó kết dính các hạt đất nhỏ lơ lửng trong nước, nặng và chìm xuống làm trong nước.