Phương pháp tính pH - Hoá học lớp 11

---

Phương pháp tính pH

Với Phương pháp tính pH Hoá học lớp 11 gồm đầy đủ phương pháp giải, ví dụ minh họa và bài tập trắc nghiệm có lời giải chi tiết sẽ giúp học sinh ôn tập, biết cách làm dạng bài tập Phương pháp tính pH từ đó đạt điểm cao trong bài thi môn Hoá học lớp 11.

A. Phương pháp giải & Ví dụ minh họa

a. PH với axit, bazo mạnh

Phương pháp

- Tính số mol H⁺/OH^- hoặc tổng số mol H⁺/OH^-

- Tính nồng độ H⁺/OH^-

- Áp dụng công thức tính pH: pH=-lg[H⁺]

- Nếu là dung dịch bazo ta tính nồng độ OH^- ⇒ pOH ⇒ pH= 14 – pOH

Ví dụ minh họa

Bài 1: Trộn 10g dung dịch HCl 7,3% với 20g dung dịch H₂SO₄ 4,9% rồi thêm nước để được 100ml dung dịch A. Tính pH của dung dịch A.

Hướng dẫn:

Số mol HCl là n_HCl = (10.7,3)/(100.36,5) = 0,02 mol

Số mol H₂SO₄ là n_H2SO4 = (20.4,9)/(100.98) = 0,01 mol

Phương trình điện ly: HCl → H⁺ + Cl^-

                                0,02 → 0,02 mol

                                H₂SO₄ → 2H⁺ + SO₄^2-

                                0,01 → 0,02 mol

Tổng số mol H⁺ là n_H⁺ = 0,02 + 0,02 = 0,04 mol

C_M(H⁺) = 0,04/0,1 = 0,4 M ⇒ pH = 0,4

Bài 2: Hoà tan 3,66 gam hỗn hợp Na, Ba vào nước dư thu được 800ml dung dịch A và 0,896 lít H₂ (đktc). Tính pH của dung dịch A

Hướng dẫn:

n_H2 = 0,896/22,4 = 0,04 mol

Gọi số mol của Na và Ba lần lượt là x, y mol. Ta có: 23x + 137y = 3,66        (1)

Na + H₂O → NaOH + 1/2 H₂

x        →        x →        x/2 mol

Ba + 2H₂O → Ba(OH)₂ + H₂

y                → y →                y mol

⇒ x/2 + y = 0,04        (2)

Từ (1), (2) ta có: x = 0,04 và y = 0,02

Phương trình điện ly: NaOH → Na⁺ + OH^-

                                0,04                        0,04 mol

                                Ba(OH)₂ → Ba²⁺ + 2OH^-

                                0,02                        0,04 mol

Tổng số mol OH^- là: n_OH^- = 0,08 mol

C_M(OH^-) = 0,08/0,8 = 0,1 M ⇒ pOH = 1 ⇒ pH = 13

Bài 3: Hòa tan 4,9 mg H2SO4 vào nước thu dược 1 lít dd. pH của dd thu được là:

Hướng dẫn:

n_H2SO4 = 4,9/98 = 0,05 mol ⇒ C_M(H2SO4) = 5.10^-5/1 = 5.10^-5 M

⇒ [H⁺] = 10^-4 M ⇒ pH = -log(10^-4) = 4

Bài 4: Cho 15 ml dung dịch HNO₃ có pH = 2 trung hòa hết 10 ml dung dịch Ba(OH)₂ có pH = a. Giá trị của a là:

Hướng dẫn:

n_HNO3 = 1,5.10-2.10-2 = 1,5.10-4 ⇒ n_Ba(OH)2 = 7,5.10-5 mol

⇒ C_M(OH^-) = 1,5.10^-4/10^-2 = 1,5.10^-2 ⇒ pOH = 1,8 ⇒ pH = 12,2

Bài 5: Hoà tan m gam Zn vào 100 ml dung dịch H₂SO₄ 0,4M thu được 0,784 lít khí hiđro và dung dịch X. Tính pH của dung dịch X?

Hướng dẫn:

n_H2 = 0,784/22,4 = 0,035 mol ⇒ mol axit _H2SO4 phản ứng là 0,035 mol

Mol axit H₂SO₄ dư = 0,04 - 0,035 = 0,005 mol ⇒ [H⁺] = 0,1 ⇒ pH = 1

Bài 6: A là dung dịch HNO₃ 0,01M ; B là dung dịch H₂SO₄ 0,005M. Trộn các thể tích bằng nhau của A và B được dung dịch X. Tính pH của dung dịch X

Hướng dẫn:

Tổng mol H⁺ là 0,02 mol ⇒ [H⁺] = 0,01 ⇒ pH = 2

b. PH với axit, bazo yếu

Phương pháp

Tương tự như axit mạnh.

Sử dụng kết hợp công thức tính độ điện ly α, hằng số điện ly axit, bazo: K_a, K_b

-Độ điện li α của chất điện li là tỉ số giữa số phân tử phân li ra ion (n) và tổng số phân tử hòa tan (n_o)

-Hằng số phân li axit: HA ⇔ H⁺ + A^-

( chỉ phụ thuộc vào bản chất axit và nhiệt độ)

-Hằng số phân li bazo: BOH ⇔ B⁺ + OH^-

( chỉ phụ thuộc vào bản chất bazơ và nhiệt độ)

Ví dụ minh họa

Bài 1: Hoà tan 1,07g NH₄Cl vào nước được 2 lít dung dịch X.

a. Tính pH của dung dịch X biết hằng số phân li bazơ của NH₃ là 1,8.10^-5.

b. Nếu thêm vào dung dịch X 100 ml dd HCl 0,01M được dd Y. Tính pH của dd Y?

Hướng dẫn:

a. n_NH4Cl= 1,07/53,5 = 0,02 ⇒ C_M(NH4Cl) = 0,02/2 = 0,01 M

Phương trình điện ly:

                NH₄Cl → NH₄⁺ + Cl^-

                0,01 …… 0,01

                NH₄⁺ + H₂O ⇔ NH₃ + H₃O⁺

Ban đầu: 0,01

Điện ly: x …………………..x………x

Sau điện ly : 0,01-x……………x………. x

Kb = x²/(0,01-x) = 1,8.10^-5 ⇒ x = 4,24.10^-4 ⇒ pH = 3,37

b. Phương trình điện ly:

                HCl → H⁺ + Cl^-

                0,001 0,001

                NH₄⁺ + H₂O ⇔ NH₃ + H₃O⁺

Ban đầu: 0,01……………………….0,001

Điện ly: x………………….x………x

Sau điện ly: 0,01-x…………… x………x+0,001

Kb = x(x+0,001)/(0,01-x) = 1,8.10-5 ⇒ x = 3,69.10-4 ⇒ pH = 3,43

Bài 2: Dung dịch A chứa NH₃ 0,1M và NaOH 0,1M. Tính pH của dung dịch biết Kb của NH₃ = 1,75.10^-5.

Hướng dẫn:

                        NaOH → Na⁺ + OH^-

                        0,1                        0,1

                        NH₃ + H₂O ⇔ NH₄⁺ + OH^-

Ban đầu:        0,1                                                0,1

Điện ly:        x                                x                        x

Sau điện ly: 0,1- x                        x                         x+0,1

Kb = x(0,1+x)/(0,1-x) = 1,75.10-5 ⇒ x = 1,75.10-3 ⇒ pOH = 4,76 ⇒ pH = 9,24

Bài 3: Tính pH của dd NH₃ 0,1M, biết Kb của NH₃ = 1,8.10^-5 và bỏ qua sự phân li của nước

Hướng dẫn:

Kb = x²/(0,1-x) = 1,8.10^-5 ⇒ x = 1,34.10^-3 ⇒ pOH = 2,87

⇒ pH = 11,13

Bài 4: Tính pH của dd CH₃COONa 0,5M; biết Kb của CH₃COO^- = 5,71.10^-10 và bỏ qua sự phân li của nước

Hướng dẫn:

Ka = x²/(0,5-x) = 5,71.10^-10 ⇒ x = 1,68.10^-5 ⇒ pOH = 4,77

⇒ pH = 9,23

Bài 5: Cho dd hh X gồm HCl 0,01 M và CH₃COOH 0,1M. Biết Ka của CH₃COOH = 1,75.10^-5 và bỏ qua sự phân li của nước. Giá trị pH của dd X là:

Hướng dẫn:

Ka = x(0,01+x)/(0,1-x) = 1,75.10^-5 ⇒ x = 1,75.10^-5 ⇒ pH = 1,99

Bài 6: Cho dd hh X gồm CH₃COOH 0,1M và CH₃COONa 0,1M. Biết Ka của CH₃COOH = 1,75.10_-5 và bỏ qua sự phân li của nước. Giá trị pH của dd X là:

Hướng dẫn:

Ka = x(0,1+x)/(0,1-x) = 1,75.10^-5 ⇒ x = 1,75.10^-5 ⇒ pH = 4,76

c. Bài toán về pha loãng, pha trộn dung dịch các chất điện ly để đạt được pH định trước.

Phương pháp

-Tính số mol axit, bazo

-Viết phương trình điện li

-Tính tổng số mol H⁺, OH^-

-Viết phương trình phản ứng trung hòa

-Xác định môi trường của dung dịch dựa vào pH ⇒ Xem xét mol axit hay bazơ dư ⇒ tìm các giá trị mà bài toán yêu cầu.

Chú ý: V_{dd sau khi trộn} = V_axit + V_bazo

Ví dụ minh họa

Bài 1: Trộn 3 dung dịch H₂SO₄ 0,1M ; HNO₃ 0,2M ; HCl 0,3M với thể tích bằng nhau thu được dung dịch A. Lấy 300 ml dung dịch A tác dụng với dung dịch B gồm NaOH 0,2M và Ba(OH)₂ 0,1M. Tính thể tích dung dịch B cần dùng để sau khi phản ứng kết thúc thu được dung dịch có pH = 1. Coi Ba(OH)₂ và H₂SO₄ phân li hoàn toàn ở 2 nấc.

Hướng dẫn:

Sau khi trộn 3 dung dịch axit có thể tích bằng nhau ta thu được nồng độ mới của 3 axit là: C_M(HCl) = 0,1 M; C_M(HNO3) = 0,2/3; C_M(H2SO4) = 0,1/3. Trong 300 ml dung dịch A: n_HCl = 0,03 mol; n_H2SO4 = 0,01 mol; n_HNO3 = 0,02 mol

Phương trình điện ly:

H₂SO₄ → 2H⁺ + SO₄^2-

0,01……. 0,02

HNO₃ → H⁺ + NO₃^-

0,02 ….. 0,02

HCl → H⁺ + Cl^-

0,03… 0,03

Tổng mol H⁺ là n_H⁺ = 0,07 mol

Gọi x là thể tích của dung dịch B cần dung.

n_NaOH = 0,2x; n_Ba(OH)2 = 0,1x

Phương trình điện ly:

NaOH → Na⁺ + OH^-

0,2x……………..0,2x

Ba(OH)₂ → Ba²⁺ + 2OH^-

0,1x……………….0,2x

Tổng số mol OH^- là: n_OH^- = 0,4x

Ta có:        H⁺ + OH^- → H₂O (Sau phản ứng pH =1 ⇒ dư axit)

Ban đầu 0,07……0,4x

Pư        0,4x……0,4x

Sau pư 0,07-0,4x….0

(0,07-0,4x)/(x+0,3) = 0,1 ⇒ x= 0,08 lít

Bài 2: Trộn 100 ml dung dịch có pH =1 gồm HCl và HNO₃ với 100 ml dung dịch NaOH nồng độ a(mol/l) thu được 200 ml dung dịch A có pH = 12.

a. Tính a

b. Pha loãng dung dịch A bao nhiêu lần để thu được pH = 11

Hướng dẫn:

a. n_H⁺ = 0,01 mol; n_OH^- = 0,1a mol

Ta có:        H⁺ + OH^- → H₂O (Sau phản ứng pH =12 ⇒ dư bazo)

Ban đầu 0,01……0,1a

Pư        0,01……0,01

Sau pư 0....….0,01-0,1a

(0,01-0,1a)/(0,1+0,1) = 0,01 ⇒ a= 0,08 lít

b. số mol NaOH dư : n_OH^- = 0,002 mol

Gọi x là thể tích nước thêm vào.

Dung dịch sau pha loãng có pH = 10 ⇒ 0,002/(0,2+x) = 0,001 ⇒ x = 1,8

Vậy cần phải pha loãng 10 lần.

Bài 3: Tính tỷ lệ thể tích khi dung dịch HCl có pH = 1 và dung dịch HCl pH = 4 cần dùng để pha trộn thành dung dịch có pH = 3.

Hướng dẫn:

Đáp án: 1/110

Bài 4: Cho 100 ml dd hh gồm Ba(OH)₂ 0,1M và NaOH 0,1M với V ml dd hh gồm H₂SO₄ 0,0375M và HCl 0,0125M thu được dd có pH = 2 . Giá trị V là:

Hướng dẫn:

n_OH- = 0,03 mol; n_H+ = 0,0875 V

Dung dịch sau khi trộn pH = 2 → môi trường axit .

(0,0875V-0,03)/(0,1+V) = 10^-2 → V = 0,4 lit

Bài 5: Trộn 300 ml dd hh gồm H₂SO₄ 0,1M và HCl 0,15M với V ml dd hh gồm NaOH 0,3M và Ba(OH)₂ 0,1M, thu được dd X có pH = 12. Giá trị của V là:

Hướng dẫn:

n_OH- = 0,5.V mol; n_H+ = 0,0645 V

Dung dịch sau khi trộn pH = 12 → môi trường bazo.

(0,5V - 0,0645)/(0,3+V) = 10^-2 → V = 0,15 lit

B. Bài tập trắc nghiệm

Bài 1: Câu nào sai khi nói về pH và pOH của dung dịch ?

A. pH = lg[H⁺]        B. pH + pOH = 14

C. [H⁺].[OH^-] = 10^-14        D. [H⁺] = 10^-a ⇔ pH = a

Lời giải:

Đáp án: A

Bài 2: Dung dịch H₂SO₄ 0,10 M có

A. pH = 1        B. pH < 1        C. pH > 1        D. [H⁺] > 2,0M

Lời giải:

Đáp án: B

Bài 3: pH của hỗn hợp dung dịch HCl 0,005M và H₂SO₄ 0,0025M là:

A. 2        B. 3        C. 4        D. 12

Lời giải:

Đáp án: A

Bài 4: pH của dung dịch Ba(OH)₂ 0,05M là.

A. 13        B. 12        C. 1        D. 11

Lời giải:

Đáp án: A

Bài 5: Cần bao nhiêu gam NaOH để pha chế 250ml dd có pH = 10

A. 0,1 gam        B. 0,01 gam        C. 0,001 gam        D. 0,0001 gam

Lời giải:

Đáp án: C

pOH = 4 ⇒ [OH^-] = 10^-4 ⇒ n_OH^- = 0,25.10^-4 = 2,5.10^-5 mol

m_NaOH = 2,5.10^-5.40 = 0,001 gam

Bài 6: Số ml dung dịch NaOH có pH = 12 cần để trung hoà 10ml dung dịch HCl có pH = 1 là

A. 12ml        B. 10ml        C. 100ml        D. 1ml.

Lời giải:

Đáp án: C

n_NaOH = n_HCl = 10^-3 mol ⇒ V_NaOH = 10^-3/10^-2 = 10^-1 (lít) = 100 ml)

Bài 7: Trộn 200 ml dung dịch gồm HCl 0,1M và H₂SO₄ 0,15M với 300 ml dung dịch Ba(OH)₂ nồng độ aM, thu được m gam kết tủa và 500 ml dung dịch có pH = 1. Giá trị của a và m lần lượt là

A.0,15 và 2,330        B. 0,10 và 6,990.

C.0,10 và 4,660        D. 0.05 và 3,495

Lời giải:

Đáp án: D

Sau phản ứng trung hòa pH = 1 ⇒ H⁺ dư

H⁺ + OH^- → H₂O

n_{H⁺ bđ} = 0,08 mol; sau phản ứng pH = 1

⇒ n_{H⁺ pư} = n_OH^- = 0,03 mol ⇒ n_Ba(OH)2 = 0,015 mol

⇒ C_{M Ba(OH)2} = 0,05M ⇒ m_BaSO4 = 3,495g

Bài 8: Cho 300 ml dung dịch chứa H₂SO₄ 0,1M, HNO₃ 0,2M và HCl 0,3M tác dụng với V ml dung dịch NaOH 0,2 M và KOH 0,29M thu được dung dịch có pH = 2. Giá trị của V là

A. 134.        B. 147.        C. 114.        D. 169.

Lời giải:

Đáp án: A

Coi 300 ml dung dịch A gồm 100 ml H₂SO₄ 0,1M 100 ml HNO₃ 0,2M và 100 ml HCl 0,3M trộn lại với nhau. Vậy: n_H⁺ = 0,07 mol

Phản ứng của dung dịch A và B là: H⁺ + OH^- → H₂O

n_{H⁺ (Pư)} = n_OH^- = 0,49 . 0,001V ⇒ n_{H⁺ (du)} = 0,01.(0,3 + 0,001V)

⇒ 0,07 = 0,49.0,001V + 0,01.(0,3 + 0,001V) ⇒ V = 134 ml

Bài 9: Ba dung dịch axit sau có cùng nồng độ mol: HCl, H₂SO₄, CH₃COOH. Giá trị pH của chúng tăng theo thứ tự là

A. HCl, H₂SO₄, CH₃COOH.        B. CH₃COOH, HCl, H₂SO₄.

C. H₂SO₄, HCl, CH₃COOH.        D. HCl, CH₃COOH, H₂SO₄.

Lời giải:

Đáp án: A

Bài 10: Dung dịch CH₃COOH 0,1M có pH = a và dung dịch HCl 0,1M có pH = b. Phát biểu đúng là

A. a < b =1.        B. a > b = 1.        C. a = b = 1.        D. a = b > 1.

Lời giải:

Đáp án: B

Bài 12: Tính pH của dd CH₃COOH 0,2M, biết Ka của CH₃COOH = 1,75.10-5 và bỏ qua sự phân li của nước

A. 5,46        B. 4,76        C. 2,73        D. 0,7

Lời giải:

Đáp án: C

Ka = x²/(0,2-x) = 1,75.10-5 ⇒ x = 1,87.10-3 ⇒ pH = 2,73

Bài 13: Cho dd hh X gồm HF 0,09M và KF 0,08M. Biết Ka của HF = 6,5.10^-5, bỏ qua sự phân li của nước. Giá trị pH của dd X là:

A. 1,1        B. 4,2        C. 2,5        D. 0,8

Lời giải:

Đáp án: B

Ka = x(0,1+x)/(0,1-x) = 6,5.10-5 ⇒ x = 6,5.10-5 ⇒ pH = 4,2

Bài 14: Khi pha loãng dung dịch axit HCl có pH = a ta thu được dung dịch mới có

A.pH > a        B. pH = a        C. pH < a        D. Cả A, B, C đều đúng

Lời giải:

Đáp án: A

Bài 15: Cần trộn 100 ml dung dịch NaOH có pH = 12 với bao nhiêu ml dung dịch NaOH có pH=10 để thu được dung dịch NaOH có pH = 11.

A.1        B.10        C.100        D.1000.

Lời giải:

Đáp án: B

Bài 16: Trộn V₁ lít dung dịch axit mạnh (pH = 5) với V₂ lít kiềm mạnh (pH = 9) theo tỉ lệ thể tích nào sau đây để thu được dung dịch có pH = 6

Lời giải:

Đáp án: B

Dung dịch sau khi trộn pH = 6 ⇒ môi trường axit.

(V₁.10^-5-V₂.10^-5)/(V₁+V₂) = 10^-6 ⇒ V₁/V₂ = 11/9

Bài 17: Trộn V₁ lit dung dịch H₂SO₄ có pH = 3 với V₂ lit dung dịch NaOH có pH = 12 để được dung dịch có pH = 11, thì tỷ lệ V₁: V2 có giá trị nào?

A. 9:11        B. 11:9        C. 9:2        D. 2:9

Lời giải:

Đáp án: C



Bài 17: Dung dịch sau khi trộn pH = 11 ⇒ môi trường bazơ .

(V₂.10^-3-V₁.10^-3)/(V₁+V₂) = 10^-3 ⇒ V₁/V₂ = 9/2