Giải chi tiết Câu hỏi trang 19 Bài 2. Cân bằng trong dung dịch nước SGK Hóa học 11 Chân trời sáng tạo. Hướng dẫn: pH = -lg(H+). Với (H+) là nồng độ ion H+ trong dung dịch.
Câu hỏi/Đề bài:
| Câu hỏi 1: Giải thích vì sao quá trình thuỷ phân ion \({\rm{CO}}_{\rm{3}}^{{\rm{2 – }}}\) trong nước làm tăng pH của nước. |
Hướng dẫn:
pH = -lg(H+). Với (H+) là nồng độ ion H+ trong dung dịch.
Nếu (H+) = 10-a (M) thì pH = a
Tích số ion của H2O: Kw = (H+)(OH–), ở 25oC Kw = 10-14
Ion \({\rm{CO}}_{\rm{3}}^{{\rm{2 – }}}\) bị thủy phân trong nước cho môi trường base.
Lời giải:
Phản ứng thủy phân ion \({\rm{CO}}_{\rm{3}}^{{\rm{2 – }}}\):
CO32- + H2O → HCO3– + OH–
Quá trình thủy phân ion \({\rm{CO}}_{\rm{3}}^{{\rm{2 – }}}\)sinh ra OH–. Nồng độ OH– tăng, làm tăng pH của nước.
| Câu hỏi 2: 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:
pH là chỉ số đánh giá độ acid hay độ base trong dung dịch.
Môi trường acid: pH < 7
Môi trường trung tính: pH = 7
Môi trường base: pH > 7
Lời giải:
Khi mưa nhiều ngày liên tục, độ pH < 6,5; Nước ao, hồ có môi trường acid. Người ta rắc vôi bột (CaO) xuống ao, hồ để: Vôi bột tan trong nước tạo Ca(OH)2, Ca(OH)2 phân li ra OH– trung hòa bớt H+ trong ao, hồ. Độ pH của nước ao, hồ tăng.
\(\begin{array}{l}{\rm{CaO + }}{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{O}} \to {\rm{Ca(OH}}{{\rm{)}}_{\rm{2}}}\\{\rm{Ca(OH}}{{\rm{)}}_{\rm{2}}} \to {\rm{C}}{{\rm{a}}^{2 + }}{\rm{ + 2O}}{{\rm{H}}^{\rm{ – }}}\end{array}\)
| Câu hỏi 3: Một dung dịch có\({\rm{(O}}{{\rm{H}}^{\rm{ – }}}{\rm{) = 2}}{\rm{,5 x 1}}{{\rm{0}}^{{\rm{ – 10}}}}{\rm{ M}}\). Tính pH và xác định môi trường của dung dịch này. |
Hướng dẫn:
pH = -lg(H+). Với (H+) là nồng độ ion H+ trong dung dịch.
Nếu (H+) = 10-a (M) thì pH = a
Tích số ion của H2O: Kw = (H+)(OH–), ở 25oC Kw = 10-14
Môi trường acid: pH < 7
Môi trường trung tính: pH = 7
Môi trường base: pH > 7
Lời giải:
\(\begin{array}{l}{\rm{ }}{{\rm{K}}_{{\rm{w }}}}{\rm{ = 1}}{{\rm{0}}^{{\rm{ – 14}}}}\\ \Leftrightarrow \left( {{{\rm{H}}^{\rm{ + }}}} \right)\left( {{\rm{O}}{{\rm{H}}^{\rm{ – }}}} \right){\rm{ = 1}}{{\rm{0}}^{{\rm{ – 14}}}}\\ \Rightarrow \left( {{{\rm{H}}^{\rm{ + }}}} \right){\rm{ = }}\frac{{{\rm{1}}{{\rm{0}}^{{\rm{ – 14}}}}}}{{\left( {{\rm{O}}{{\rm{H}}^{\rm{ – }}}} \right)}}{\rm{ = }}\frac{{{\rm{1}}{{\rm{0}}^{{\rm{ – 14}}}}}}{{{\rm{2}}{\rm{,5}}{\rm{.1}}{{\rm{0}}^{{\rm{ – 10}}}}}}{\rm{ = 4}}{\rm{.1}}{{\rm{0}}^{{\rm{ – 5}}}}{\rm{(M)}}\\\; \Rightarrow {\rm{pH = – lg}}\left( {{{4.10}^{ – 5}}} \right){\rm{ }} \approx 4,4\end{array}\)
Vì pH < 7 nên dung dịch trên có môi trường acid.
| Câu hỏi 4: Tính pH của dung dịch thu được sau khi trộn 40 mL dung dịch HCl 0,5 M với 60 mL dung dịch NaOH 0,5 M. |
Hướng dẫn:
pH = -lg(H+). Với (H+) là nồng độ ion H+ trong dung dịch.
Nếu (H+) = 10-a (M) thì pH = a
Tích số ion của H2O: Kw = (H+)(OH–), ở 25oC Kw = 10-14
Lời giải:
\(\begin{array}{l}{{\rm{n}}_{{\rm{HCl}}}}{\rm{ = 0}}{\rm{,5}}{\rm{.0}}{\rm{,04 = 0}}{\rm{,02 (mol)}}\\{{\rm{n}}_{{\rm{NaOH}}}}{\rm{ = 0}}{\rm{,5}}{\rm{.0}}{\rm{,06 = 0}}{\rm{,03 (mol)}}\\{\rm{NaOH + HCl}} \to {\rm{NaCl + }}{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{O}}\\{\rm{0}}{\rm{,03 0}}{\rm{,02}}\end{array}\)
\(\frac{{{{\rm{n}}_{{\rm{NaOH}}}}}}{{\rm{1}}}{\rm{ > }}\frac{{{{\rm{n}}_{{\rm{HCl}}}}}}{{\rm{1}}} \Rightarrow \)NaOH dư, HCl hết.
\( \Rightarrow \)nNaOH dư = 0,03 – 0,02 = 0,01 (mol)
\(\begin{array}{l} \Rightarrow {\rm{(NaOH) = }}\frac{{{\rm{0}}{\rm{,01}}}}{{{\rm{0}}{\rm{,04 + 0}}{\rm{,06}}}}{\rm{ = 0}}{\rm{,1 (M)}}\\{\rm{NaOH}} \to {\rm{N}}{{\rm{a}}^{\rm{ + }}}{\rm{ + O}}{{\rm{H}}^{\rm{ – }}}\\0,1{\rm{ 0}}{\rm{,1}}\\ \Rightarrow {\rm{(O}}{{\rm{H}}^{\rm{ – }}}{\rm{) = (NaOH) = 0}}{\rm{,1 (M)}}\\ \Rightarrow {\rm{(}}{{\rm{H}}^{\rm{ + }}}{\rm{) = }}\frac{{{\rm{1}}{{\rm{0}}^{{\rm{ – 14}}}}}}{{{\rm{0}}{\rm{,1}}}}{\rm{ = 1}}{{\rm{0}}^{{\rm{ – 13}}}}{\rm{(M)}}\\ \Rightarrow {\rm{pH = – log(1}}{{\rm{0}}^{{\rm{ – 13}}}}{\rm{) = 13}}\end{array}\)
| Câu hỏi 5: Một mẫu dịch vị có pH = 2,5. Xác định nồng độ mol của ion H+ trong mẫu dịch vị đó. |
Hướng dẫn:
pH = -lg(H+). Với (H+) là nồng độ ion H+ trong dung dịch.
Nếu (H+) = 10-a (M) thì pH = a
Lời giải:
\(\begin{array}{l}{\rm{ pH = 2}}{\rm{,5}}\\ \Leftrightarrow {\rm{ – log(}}{{\rm{H}}^{\rm{ + }}}{\rm{) = 2}}{\rm{,5}}\\ \Leftrightarrow {\rm{(}}{{\rm{H}}^{\rm{ + }}}{\rm{) = 1}}{{\rm{0}}^{{\rm{ – 2}}{\rm{,5}}}} \approx {\rm{0}}{\rm{,0032 (M)}}\end{array}\)
| Câu hỏi 6: Viết phương trình điện li của các chất: H2SO4, Ba(OH)2, Al2(SO4)3. |
Hướng dẫn:
• Chất điện li mạnh là chất khi tan trong nước, các phân tử hoà tan đều phân li thành ion.
Chất điện li mạnh bao gồm acid mạnh, base mạnh và hầu hết các muối tan. Trong phương trình điện li của chất điện li mạnh, người ta dùng một mũi tên chỉ chiều của quá trình điện li.
• Chất điện li yếu là chất khi tan trong nước chỉ có một số phân tử hoà tan phân li thành ion, phần còn lại vẫn tồn tại dưới dạng phân tử trong dung dịch.
Chất điện li yếu bao gồm các acid yếu, base yếu. Trong phương trình điện li của chất điện li yếu, người ta dùng hai nửa mũi tên ngược chiều nhau.
• Chất không điện li là chất khi hoà tan vào trong nước, các phân tử không phân li thành ion.
Lời giải:
– H2SO4: H2SO4 →H+ + HSO4–
HSO4– ⇌ H+ + SO42-
– Ba(OH)2:
\({\rm{Ba}}{\left( {{\rm{OH}}} \right)_{\rm{2}}} \to {\rm{B}}{{\rm{a}}^{{\rm{2 + }}}}{\rm{ + 2O}}{{\rm{H}}^{\rm{ – }}}\)
– Al2(SO4)3
\({\rm{A}}{{\rm{l}}_{\rm{2}}}{\left( {{\rm{S}}{{\rm{O}}_{\rm{4}}}} \right)_{\rm{3}}} \to {\rm{2A}}{{\rm{l}}^{{\rm{3 + }}}}{\rm{ + 3SO}}_{\rm{4}}^{{\rm{2 – }}}\)
| Câu hỏi 7: Ở các vùng quê, người dân thường dùng phèn chua để làm trong nước nhờ ứng dụng của phản ứng thuỷ phân ion Al3+. Giải thích. Chất hay ion nào là acid, là base trong phản ứng thuỷ phân Al3+? |
Hướng dẫn:
Theo thuyết acid, base của Bronsted – Lowry: Acid là chất cho H+, base là chất nhận H+. Acid và base có thể là phân tử hoặc ion.
Ion Al3+, Fe3+ dễ bị thủy phân trong nước tạo base không tan và cho môi trường acid.
Lời giải:
Công thức của phèn chua: K2SO4.Al2(SO4)3.24H2O
Khi hòa tan phèn chua vào nước, sinh ra kết tủa keo trắng Al(OH)3 kéo theo các chất bẩn lơ lửng trong nước lắng xuống.
Phương trình thủy phân, tạo Al(OH)3:
Al3+ + 3H2O ⇌ Al(OH)3 + 3H+