Tiểu luận Chuyên đề: Các dạng bài tập dung dịch điện li

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP TUY HÒA
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA

TIỂU LUẬN
CÁC DẠNG BÀI TẬP VỀ DUNG DỊCH ĐIỆN LI
Giáo viên hướng dẫn : Trần Văn Thắm
Sinh viên thực hiện : Dương Văn Dũng
Lớp : CĐ HN32B
Khóa : 32
Hệ : Cao đẳng

GVHD: Trần Văn Thắm HSTH: Dương Văn Dũng Trang 1 / 11
TP. Tuy Hòa, Tháng 5 năm 2010
Tiểu luận Chuyên đề: Các dạng bài tập dung dịch điện li

Lời mở đầu
Bài tiểu luận về “các dạng bài tập dung dịch điện li” làm rõ các dạng bài tập trong dung dịch
điện li.
Bài tiểu luận được xây dựng theo nguyên tác sau:
1. Các dạng bài tập được sắp xếp theo thứ tự từ đơn giản đến phức tạp:
 Sơ lược về axit và bazơ.
 Dung dịch các đơn axit và đơn bazơ.
 Đa axit và đa bazơ.
 Các chất điện li lưỡng tính.
 Dung dịch đệm.
2.Trong mỗi phần đều có tóm tắt lý thuyết, bài tập có lời giải và bài tập vận dụng. Phần tóm
tắt lí thuyết nêu lí thuyết trọng tâm của từng phần. giúp nắm lỉ hơn về lý thuyết.
Phần phần bài tập có lời giải trình bày các bài tập mẫu có lời giải tỉ mĩ để minh họa

M; pH<7,00; pOH>7,00.
Trong dung dịch bazơ: [H
+
] < 1,00.10
-7
M; pH>7,00; pOH<7,00.
Trong môi trường trung tính: [H
+
] = 1,00.10
-7
M; pH=7,00; pOH=7,00.
BÀI TẬP CÓ LỜI GIẢI
1.1 10,00 ml dung dịch CH
3
COOH (kí hiệu là HAx) nồng độ 1,00 M với 10,00 ml NaOH 1,00 M.
Hỗn hợp có pH gần đúng bằng bao nhiêu?
Lời giải:
C
NaOH
= C
HAx
=
500,0
00,20
00,10.00,1
=
M
Phản ứng HAx + NaOH  NaAx + H
2
o

1.2 Trộn 10,00 ml dung dịch NH
3
0,50 M với 5,00 ml H
2
SO
4
1,00 M. Hãy cho biết pH gần đúng của dung dịch
bằng bao nhiêu?Trả lời: pH < 7.
PHẦN II - DẠNG BÀI TẬP CỦA DUNG DỊCH CÁC ĐƠN AXIT VÀ BAZƠ
2.1 AXIT MẠNH VÀ BAZƠ MẠNH
TÓM TẮT LÝ THUYẾT
Axit mạnh (kí hiệu là HY) là những chất trong dung dịch có khả năng nhường hoàn toàn proton cho nước:
HY + H
2
O → H
3
O
+
+ Y
-
Cân bằng trên thường được viết dưới dạng đơn giản như:
HY → H
+
+ Y
-
Trong dung dịch bazơ mạnh (kí hiệu là XOH) toàn bộ lượng bazơ có khả năng thu proton của nước:
XOH + H
2
O →X
+

2
O ⇌ H
+
+ OH
-
Kw=1,0.10
-14
[H
+
] = 10
-pH
= 1,0.10
-3
(M) → [OH
-
] = K
w
/[H
+
] = 1,0.10
-11
(M).
2.1.2 Tính [H
+
], [OH
-
]của dung dịch HNO
3
0,10 M.
Lời giải:

-13
M.
2.1.3 Trộn 15,00 ml dung dịch HCl có pH= 3,00M với 25,00ml dung dịch NaOH có pH=10,00. Hỏi dung dịch
thu được có phản ứng axit hay bazơ?
Lời giải:
Trong dung dịch HCl có pH=3,00 thì [H
+
]= [OH
-
] + C
0,HCl
→ C
0,HCl
=[H
+
]= [OH
-
]= 10
-3
– 10
-14
/10
-10
= 1,0. 10
-3
Dung dịch NaOH co pH=10,00
→ C
0,HCl
=[ OH
-

00,25.10.0,1
−
−
=
Phản ứng:
HCl + NaOH → NaCl + H
2
O
C
0
3,75.10
-14
6,25.10
-5
C 3,125.10
-4
- 6,25.10
-5
Sau khi phản ứng dư axit. Vậy dung dịch có phản ứng axit:
[H
+
] ≈ C
HCl
= 3,125.10
-4
→ pH=3,51.
2.1.4 Tính nồng độ %(P%) của dung dịch NaOH (d=1,12g/ml) để khi trộn 20,00 ml dung dịch này với 180,00
ml dung dịch NH
3
có pH= 2,0 sẽ thu được hỗn hợp pH=13,5.

NaOH
.28,0
200.100.40
20.1000.12,1.
==
Vậy hỗn hợp thu được có pH=13,5 (môi trường bazơ mạnh) →dư NaOH
C
NaOH
≈ [OH
-
]= 10
-14
/10
-13,5
=0,028.P- 9,0.10
-3
→P = 11,6
Vậy nồng độ % của dung dịch NaOH là 11,6%.
2.1.5 Tính số gam NaOH phải cho vào hỗn hợp thu được khi thêm 8,00 ml HNO
3
0,0100 vào nước rồi pha loãng
thành 500 ml để pH dung dịch thu được bằng 7,50 (coi thể tích không thay đổi trong quá trình hòa tan).
Lời giải:
Gọi m là số gam của NaOH cần tìm: C
NaOH
= 10
3
.m/40.500=m/20.
MC
HNO

O ⇌ H
+
+ OH
-
ĐKP: [H
+
]=[OH
-
] – C
NaOH dư.
Hay 10
-7,50
=10
-6,5
– (m.20 – 1,6.10
-4
).
→ m = 0,0032 (gam).
BÀI TẬP VẬN DỤNG

GVHD: Trần Văn Thắm HSTH: Dương Văn Dũng Trang 4 / 11
Tiểu luận Chuyên đề: Các dạng bài tập dung dịch điện li

2.1.6 Tính [H
+
], [OH
-
]của dung dịch NaOH 0,025 M.
Trả lời: pH= 12,40.
2.1.7 Tính số gam KOH cần trung hòa trong 5,00 lít nước sao cho pH của dung dịch thu được bằng 11,50 (coi

Trong dung dịch axit cac HA xảy ra các quá trình sau:
HA ⇌ H
+
+ A
-
(2.1.1)
H
2
O ⇌ H
+
+ OH
-

(2.1.2)
Nếu K
a
.C
HA
>>K
w
thì có thể tính thành phần của hệ theo cân bằng (2.1.1)
Nếu K
a
.C
HA
≈ Kw

thì phải kể đến sự phân li của nước.
3. Đơn bazơ yếu (lí hiệu A
-

O ⇌ H
+
+ OH
-
K
w
(2.1.3)
A
-
+ H
2
O ⇌ HA + OH
-
K
b
=K
w
/K
a
(2.1.4)
Tương tự, nếu K
b-
.C
A-
>>K
w
thì có thể cân bằng theo (2.1.4). Trường hợp K
b-
.C
A-+

Hay [HA] = C
HA.

HA
α
Tương tự: [A
-
] = C
HA.

−
A
α
Dĩ nhiên:
HA
α
+
−
A
α
=1
Ở đây:
HA
α
=[H
+
] /(K
a
+ [H
+


GVHD: Trần Văn Thắm HSTH: Dương Văn Dũng Trang 5 / 11
Tiểu luận Chuyên đề: Các dạng bài tập dung dịch điện li

→
][10.248,110
01,0
335
2
−−−
==→==
−
AxK
x
x
a
→ a= = 1.248.10
-3
/0,01

= 0,1248 = 12,48%.
2.2.2 Cho biết độ điện li của dung dịch axit HA 0,10 M là 1,31%. Tính pK
a
b, Độ điện li thay đổi thế nào khi pha loãng dung dịch HA gấp 10 lần?
Kết luận.
Lời giải:
a, Chấp nhận bỏ qua sự điện li của nước.
Từ định nghĩa
32
10.31,110.31,1.10,0.][][

3
1010.739,1
10.31,11,0
10.31,1.
−−
−
−−+
==
−
==
HA
AH
K
a
Kiểm tra giả thiết gần đúng: K
a
.C
HA
= 10
-5,76
>>K
w
, do đó việc bỏ qua của sự phân li của nước ở trên là chấp nhận
được. Vây: pK
a
=4,76.
b, Pha loãng dung dịch HA thành 10 lần → C
Ha
=0,10 M
HA ⇌ H

Như vậy khi pha loãng dung dịch, độ điện li tăng, nghĩa là độ điện li tỉ lệ nghịch với nồng độ.
2.2.3 Tính số gam benzoate natri cần lấy để khi hòa tan vào 1 lít nước thì pH của dung dịch thu được là 7,50.
Lời giải:
Gọi a là số gam benzoat natri cần pha vòa 1 lít nước.
144
ONa
56
α
=→
COHC
C
Cân bằng:
H
2
O ⇌ H
+
+ OH
-
K
w
=10
-14
(1)
C
6
H
5
COO
-
+ H

10
10
1010
10
.
144
1010
34,3
5,6
5,72,4
5,7
5,65,7
−
−
−−
−
−
−=
+
−=
a
gam0818,0
=→
α
BÀI TẬP VẬN DỤNG
2.2.4 a, Tính độ điện li của dung dịch axit HA (dung dịch A) có pH=3,00 biết pK
a
=5,00.
b, Nếu pha loãng dung dịch gấp 5 lần thì độ điện li của HA sẽ bằng bao nhiêu? Tính pH của dung dịch
thu được.

2
mol/lít
Trong dung dịch axit có các quá trình:
HY → H
+
+ Y
-
(2.3.1)
HX → H
+
+ X
-
K
a
(2.3.2)
H
2
O ⇌ H
+
+ OH
-
K
w
(2.3.3)
Do sự có mạt của axit mạnh HY, trong đa số trường hợp dung dịch có phản ứng axit nên có thể bỏ qua sự phân li
của nước và thành phần của dung dịch được tính theo ĐLTDKL cho cân bằng (2.3.2), trong đó có kể đến sự có
mặt của nồng đọ ion H
+
do các axit mạnh phân li tạo ra.
HX ⇌ H

nồng độ C
2
mol/lít.
Trong hệ xảy ra các quá trình sau:
XOH → X
+
+ OH
-
(2.3.5)
H
2
O → H
+
+ OH
-
K
w
(2.3.6)
A
-
+ H
2
O ⇌ HA + OH
-
1
−
aw
KK
(2.3.7)
Tương tự như trên, do sự có mạt của bazơ mạnh XOH nên có thể coi quá trình phân li của nước là không đáng

−
+
=
−
2
1
1
)(
.
3. Hỗn hợp các đơn axit HA
1
(C
1
mol/l, K
a1
), HA
2
(C
2
mol/l,K
a2
)
Các cân bằng xảy ra:
HA
1
⇌ H
+
+
−
1

thì thành phần cân bằng của hệ số có thể được tính theo (2.3.9) như đối với
dung dịch chứa đơn axit HA
1
.
Trong trường hợp các cân bằng xảy ra tương đương (tức là K
a1
.C
1
≈K
a1.
C
2
≈K
w
) thì tiến hành lặp lại gần
đúng theo ĐKP:
h=[H
+
]=[OH
-
] +[
−
1
A
] + [
−
2
A
] ` (2.3.12)
Sau khi tổ hợp cần thiết ta có:

+
K
a
H
2
O ⇌ H
+
+ OH
-
K
w
2.3.2 Hòa tan 0,5350 gam NH
4
Cl vào 400 ml dung dịch NaOH 2,51.10
-2
M. Tính pH của dung dịch thu được
(Bỏ qua sự thay đổi của thể tích).
Lời giải:
MC
HClN
3
10.5,2
400.5,53
1000.5350,0
4
−
==
Phản ứng: NH
4
Cl + NaOH → NH

KCK
>>
nên tính pH theo cân bằng sau:
−−
+→+
OHNHOHNH
423
10
-4,67
C 2,50.10
-2
10
-4
[] 2,50.10
-2
-x x x+10
-4
( )
[ ]
MOHx
xx
4467.4
2
4
10.03,710.03,610
10.50.2
.10
−−−−
−
−

-7
M; HCOOK 2,45.10
-5
M.
Cân bằng: KOH → K
+
+ OH
-
710
-7
H
2
O ⇌ H
+
+ OH
-
K
w
HCOO
-
+ H
2
O ⇌ H
+
+ OH
-
25,101
10.
−−
==

OH
.10.7
17
−−−−−+
−−=−−==
;
[ ]
0.10.7)1(
721
=−++
−−−
wa
KhhHCOOK
(1).
Chấp nhận:
[ ]
5
0
10.45,2
−−
==
−
HCOO
CHCOO
và thay vào (1) để tính gần đúng bước 1 (giái tri h
1
):
(1=10
-3,75
.2,45.10

→ pH=7,85.
BÀI TẬP VẬN DỤNG
2.3.4 Trộn 400 ml dung dịch HCl 2,5.10
-2
M với V ml dung dịch CH
3
COOH 1,667.10
-4
M thu được dung dịch
pH=2,00.
Tính thể tích dung dịch CH
3
COOH cần lấy. Trả lời: V = 600,00 ml.
2.3.5 Tính pH trong dung dịch gồm KOH 0,0040 M vào propionate natri 0,050 M (K
a
= 1.33.10
-5
).
Trả lời: pH=11,60.

GVHD: Trần Văn Thắm HSTH: Dương Văn Dũng Trang 8 / 11
Tiểu luận Chuyên đề: Các dạng bài tập dung dịch điện li

2.3.6 Thêm 2,00ml dung dịch NaOH 3,00.10
-4
M vào 998,00ml dung dịch CH
3
COONa 5,00.10
-4
M. Tính pH của

Trả lời: Lớn hơn.
PHẦN III. DẠNG BÀI TẬP CỦA DUNG DỊCH CÁC ĐA AXIT VÀ ĐA BAZƠ
TÓM TẮT LÝ THUYẾT
1 ĐA AXIT
Trong dung dịch đa axit H
n
A có khả năng phân li theo từng nấc:
H
n
A ⇌ H
+
+ H
n-1
A
-
K
a1
(3.1.1)
H
n-1
A
-
⇌ H
+
+ H
n-2
A
2-
K
a2

[] C-x x x
Giải phương trình :
1
2
a
K
xC
x
=
−
sẽ cho [H
+
]=x, từ đó tính được nồng độ cac cẩu tử khác.
2 ĐA BAZƠ
Trong dung dịch đa bazơ có khả năng thu proton từng nức của nước. Quá trình proton hoá của đa bazơ
xảy ra ngược với quá trình phân li của đa axit tương ứng:
A
n-1
+ H
2
O ⇌ HA
(n-1)
+ OH
-
K
b1
=K
w
.K
an

-
K
bn
=K
w
.K
a1
-1
(3.1.3)
Tương tự , trong trường hợp K
b1
>>K
b2
>>… >>K
bn
, nghĩa là quá trình proton hoá nấc 1 (3.1.1) của đa bazơ chiếm
ưu thế, khi đó có thể đánh giá thành phần cân bằng của đa bazơ như một đơn bazơ:
A
n-
+ H
2
O ⇌ HA
(n-1)
+ OH
-
K
b1
[] C-x x x
Giải phương trình :
1

α
(3.3.1)
211
2
2
1
aaa
a
HA
KKhKh
hK
++
=
−
α
(3.3.2)

GVHD: Trần Văn Thắm HSTH: Dương Văn Dũng Trang 9 / 11
Tiểu luận Chuyên đề: Các dạng bài tập dung dịch điện li

211
2
21
.
aaa
aa
A
KKhKh
KK
++

2-
` K
a2
=10
-11.90
(2)
Do K
a1
>>K
a2
nên cân bằng (1) là chủ yếu:
H
2
S ⇌ H
+
+ HS
-
K
a1
= 10
-7,02
C 0,10 0,010
[] 0,10-x +x x
02,7
10
10,0
)010,0(
−
=
−

-
], cách giải trên hoàn toàn thoả mãn.
3.2 Tính thành phần cân bằng trong dung dịch axit oxalic 0,010 M ở pH = 3,05. Áp dụng phân số nồng độ α để
tính cân bằng.
Lời giải:
H
2
C
2
O
4
⇌ H
+
+ HC
2
O
4
-
K
a1
HC
2
O
4
-
⇌ H
+
+ C
2
O

5
52,575,47
27
422
10.78,4
101010
10
.010,0]OC[H
−
−−−
−
=
++
=
M 3-8,51.10.]OC[H
211
2
2
OHC422
42
=
++
==
aaa
KKhKh
h
C
α
[ ]
M

3
MC
NH
==
MC
HCO
050,0
2
100,0
3
==
−
Phản ứng:
−
3
HCO
+ OH
-
⇌
−2
3
CO
+ H
2
O
C
0
0,050 0,051
C - 0,001 0,050
TPGP: OH

4
NH
+ OH
-
K
b
= 10
-4,76
(2)
−
3
HCO
+ H
2
O ⇌ H
2
O + CO
2
+ OH
-
K
b2
=10
-7,65
(3)
Vì K
b1
>>K
b2
, nhưng K

+
4
NH
]. Tổ hợp ta được:

GVHD: Trần Văn Thắm HSTH: Dương Văn Dũng Trang 10 / 11
Tiểu luận Chuyên đề: Các dạng bài tập dung dịch điện li

][][1
2
323
1
−−−
+++
=
COKNHK
K
h
aa
w
Bước 1: chấp nhận [NH
3
]
0
≈
3
NH
C
= 0,10 M;[
−

−
=
+
[
−2
3
CO
]
1
=
M
hK
K
a
a
086,0
1010
10
.090,0.090,0
67,1133,10
33,10
12
2
=
+
=
+
−−
−
Bước 2: Thay [NH

Gọi số gam cần lấy là a.
Ta có
2
21,715,2
2
68,4
21
+
=
+
==
aa
pKpK
pH
Vậy thành phần chính của hệ là
−
2
42
POH
, nghĩa là H
3
PO
4
tác dụng vàu đủ với
−
2
42
POH
theo phản ứng:
H

3.6 Trộn 100 ml dung dịch HCl 0,30 M với 20,00 ml dung dịch Na
2
CO
3
0,075 M. Tính pH và cân bằng trong
dung dịch thu được có độ tan
2
CO
T
= 3,0.10
-2
mol/l.
Trả lời: pH = 3,93.
3.6 Thêm 1 giọt (V = 0,03ml) dung dịch H
2
S có nồng độ C mol vào 300 ml nước thu được dung dịch có pH =
1,25. Tính C.
Trả lời: C = 0,125 M.
3.7 Tính số ml dung dịch H
3
PO
4
85% (d+1,69 g/ml) phải lấy khi hoà tan vào nươvs và pha loãng thành 1500ml
thi pH của dung dịch thu được băng 2,0.
Trả lời: V= 2,5 ml.
3.8 Tính độ điện li của ion S
2-
trong dung dịch Na
2
S và Na