Tính ph và nồng độ cân bằng của các ion trong dung dịch kcn 0,1 m. biết hcn có pka = 9,21

Bạn đang xem nội dung tài liệu Bài tập cân bằng axit - Bazơ (tiếp theo), để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

BÀI TẬP CÂN BẰNG AXIT - BAZƠ Bài 1: Biểu diễn [H+] theo nồng độ các cấu tử khác trong dung dịch : a) CH3COOH; b) NaCN; c) H3PO4. Bài 2: Cho hằng số axit của axit HA là Ka và tích số ion của nước là Kw. Thiết lập biểu thức tính hằng số bazơ Kb của bazơ A-. Bài 3: Cho dung dịch axit yếu HA, nồng độ C mol/lit, hằng số axit Ka. Chứng minh rằng: a) Độ điện ly » . b) [H3O+] » c) [HA] = ([H3O+].C) / (Ka + [H3O+]). d) [A- ] = Ka.C / ( Ka + [H3O+]). Bài 4: Tính pH của dung dịch thu được khi trộn: a) 40 cm3 nước với 10 cm3 dung dịch HCl có pH = 2. b) 40 cm3 nước với 10 cm3 dung dịch CH3COOH có pH = 3,5. c) 10 cm3 nước với 10 cm3 dung dịch NH3 0,020 M. d) 20 cm3 dung dịch CH3COOH 0,4 M với 20 ml dung dịch NaOH 0,2 M. e) 20 ml dung dịch NH3 0,3 M với 20 ml dung dịch HCl 0,1 M. Cho pKa(CH3COOH) = pKb(NH3) = 4,76. Bài 5: a) Tính pH trong dung dịch chứa hỗn hợp HCOOH 0,010 M và HCOONa 0,0010 M. b) Tính pH trong dung dịch chứa hỗn hợp HCN 0,0010 M và KCN 0,10 M. Biết pKa của HCOOH và HCN lần lượt là 3,75 và 9,35. Bài 6: a) Tính pH của dung dịch H2SO4 0,1 M. b) Tính thể tích dung dịch NaOH 0,01 M cần dùng để trung hòa hoàn toàn 10 ml dung dịch H2SO4 có pH=2. Biết HSO4- có pKa = 2. Bài 7: Độ điện ly của HA trong dung dịch HA 0,1 M là 1,3%. Tính pH của dung dịch có nồng độ ban đầu của HA và NaOH lần lượt là 0,2 M và 0,1 M. Bài 8: Dung dịch A là dung dịch CH3COOH 0,10 M có pH = 2,9. a) Tính độ điện ly của axit tại nồng độ đó. b) Khi thêm nước vào dung dịch A để thể tích dung dịch tăng lên gấp đôi, pH của dung dịch là 3,05. Tính độ điện ly ' của axit trong dung dịch sau khi pha loãng. c) Khi đổ 50 ml dung dịch HCl 0,001 M vào 50 ml dung dịch A, pH của dung dịch hỗn hợp là 3,0. Tính độ điện ly '' của axit trong dung dịch hỗn hợp đó. d) So sánh các độ điện ly , ', '', phát biểu về sự chuyển dịch cân bằng điện ly của CH3COOH trong dung dịch. Bài 9: Độ điện ly của HCOOH trong dung dịch HCOOH 0,10 M sẽ thay đổi ra sao khi có mặt: a) HCl 0,010 M; b) NH4Cl 1,0 M; c) NaCH3COO 0,010 M. Biết pKa của HCOOH, NH4+ và CH3COOH lần lượt là 3,75; 9,24 và 4,76. Bài 10: Ở 25oC, một lit nước hòa tan được 33,9 lit SO2 (p = 1atm). Tính pH và nồng độ cân bằng các cấu tử trong dung dịch bão hòa SO2 trong nước. Biết SO2 trong nước có pKa1 = 1,76 và HSO3- có pKa2 = 7,21. Bài 11: a) Tính pH và nồng độ cân bằng của các cấu tử trong dung dịch H2S 0,010 M. b) Thêm 0,001 mol HCl vào 1 lit dung dịch H2S 0,010 M thì nồng độ ion S2- bằng bao nhiêu? Biết H2S có pKa1 = 7, pKa2 = 12,92. Bài 12: Tính nồng độ cân bằng các cấu tử trong dung dịch hỗn hợp CH3COOH 0,01M và HCN 0,2M. Các hằng số axit cho ở các bài trên. Bài 13: (IChO - 28th - Moscow - 1996) a) Cho các cân bằng trong dung dịch nước của Cr (VI): HCrO4- + H2O CrO42- + H3O+ pK1 = 6,50. 2 HCrO4- Cr2O72- + H2O pK2 = -1,36. Tích số ion của nước là Kw = 1.10-14. Đánh giá hằng số cân bằng : CrO42- + H2O HCrO4- + OH- Cr2O72- + 2 OH- 2CrO42- + H2O. b) Tính pH, nồng độ CrO42-, Cr2O72- trong dung dịch: i) K2Cr2O7 0,010M. ii) K2Cr2O7 0,010M + CH3COOH 0,10M. Bài 14: CO2 tan trong nước tạo thành "axit cacbonic" CO2(k) + H2O(l) H2CO3 KH = 10-1,5 H2CO3 H+ + HCO3- Ka1 = 4,45.10-7 HCO3- H+ + CO32- Ka2 = 4,69.10-11 Cho biết áp suất CO2 trong khí quyển 10-3,5 at. a) Tìm pH của nước mưa nằm cân bằng với khí quyển. b) Tính nồng độ ion CO32- trong nước mưa nằm cân bằng với khí quyển. Bài 15: Tính nồng độ của axit propionic (HPr) phải có trong dung dịch axit axetic (HAc) 2.10-3 M sao cho: a) Độ điện ly của axit axetic bằng 0,08. b) pH của dung dịch bằng 3,28. Biết Ka của HPr và HAc lần lượt là 1,3.10-5 và 1,8.10-5. Bài 16: (HSG quốc gia - 2001) a) Tính độ điện ly của dung dịch CH3NH2 0,010M. b) Độ điện ly thay đổi ra sao khi - Pha loãng dung dịch ra 50 lần. - Khi có mặt NaOH 0,0010M. - Khi có mặt CH3COOH 0,0010M. - Khi có mặt HCOONa 1,00M. Biết: CH3NH2 + H+ CH3NH3+ ; K = 1010,64 CH3COOH CH3COO- + H+ ; K = 10-4,76. Bài 17: Cho một dung dịch nước của FeCl3, nồng độ C M. Ion Fe3+.aq là một axit có pK=2,2. Với giá trị nào của C thì Fe(OH)3 bắt đầu kết tủa, tính pH của dung dịch trong trường hợp này. Biết tích số tan của Fe(OH)3 là 10-38. Bài 18: a) Cho một dung dịch nước của CO2 nằm cân bằng với khí CO2 dưới áp suất 1 atm. Tính pH. b) Người ta hòa tan CaCO3 vào dung dịch này cho đến bão hòa và áp suất của CO2 luôn bằng 1 atm. Tính pH và độ tan của CaCO3. Cho pK1=6,1 và pK2=10,2 đối với axit cacbonic, tích số tan của CaCO3 bằng 10-8,3 và [CO2]=kPCO với k=0,024 mol/atm. Bài 19: Trong dung dịch nước, ion đicromat Cr2O72- nằm cân bằng với ion cromat CrO42- : Cr2O72- + H2O 2CrO42- + 2H+ pK=14,4. Gọi A là dung dịch K2Cr2O7 0,1M. a) Tính pH của A. b) Người ta thêm 20 ml dung dịch BaCl2 1M vào 20 ml A. Kết tủa BaCrO4 xuất hiện ( pKs=9,7 ). Tính pH dung dịch sau pứ.

KỸ THUẬT GIẢI BÀI TẬP PH – Ka – Kb Bài tập về PH: Công thức PH : Chú ý : Xác định môi trường là gì ? axit hay bazo? Tính toán số mol hoặc dư sau đó suy ra nồng độ tương ứng. Bài tập về hằng số Ka: (a) Nếu dung dịch chỉ có 1 axit yếu : (b) Nếu dung dịch có nhiều chất thì phải cộng tổng các nồng độ . Bài tập về hằng số Kb: (a) Nếu dung dịch chỉ có 1 axit yếu : (b) Nếu dung dịch có nhiều chất thì phải cộng tổng các nồng độ . BÀI TẬP ÁP DỤNG Câu 1: Trộn 250 ml dd hỗn hợp gồm HCl 0,08 M và H2SO4 0,01 M với 250 ml dd Ba(OH)2 a M thu được 500 ml dd X có pH= 12. Giá trị của a là: 0,06M 0,08M 0,04M 0,12M PH = 12 suy ra OH dư.Ta có Câu 2: Trộn các dd HCl 0,75M,HNO3 0,15M;H2SO4 0,3M với các thể tích bằng nhau thì thu được dd X. Trộn 300ml dd X với 200ml dd Ba(OH)2 0,25M thì thu được m gam kết tủa và dd Y có pH=x. Giá trị của x và m lần lượt là? A. 2 và 1,165 B.1 và 6,99 C.2 và 2,23 D. 1 và 2,23 Chú ý : Trộn với các thể tích bằng nhau → Chọn B Câu 3: Z là dd H2SO4 1M. Để thu được dd X có pH=1 cần phải thêm vào 1 lit dd Z thể tích dd NaOH 1,8M là A. 1 lit. B. 1,5 lit. C. 3 lit. D. 0,5 lit. Câu 4: Z là dd H2SO4 1M. Để thu được dd Y có pH=13 cần phải thêm vào 1 lit dd Z thể tích dd NaOH 1,8M là A. 1,0 lit. B. 1,235 lit. C. 2,47 lit. D. 0,618 lit. Câu 5: A là dd H2SO4 0,5M; B là dd NaOH 0,6M. Trộn V1 lit A với V2 lit B thu được (V1+V2) lit dd có pH=1. Tỉ lệ V1:V2 bằng A. 1:1. B. 5:11. C. 7:9. D. 9:11. Câu 6: Trộn 3 dd H2SO4 0,1M; HNO3 0,2M; HCl 0,3M với những thể tích bằng nhau thu được dd X. Lấy 300 ml dd X cho phản ứng với V lit dd Y gồm NaOH 0,2M và KOH 0,29M thu được dd có pH = 2. Giá trị V là A. 0,424 lit. B. 0,134 lit. C. 0,414 lit. D. 0,214 lit. Chú ý : Mỗi dung dịch axit có thể tích 100 ml Câu 7: Cho m gam Na vào nước dư thu được 1,5 lit dd có pH=12. Giá trị của m là A. 0,23 gam. B. 0,46 gam. C. 0,115 gam. D. 0,345 gam. Câu 8: Trộn 1000 ml dung dịch X chứa NaOH 0,86M và Ba(OH)2 0,5M với V lít dung Y chứa HCl 1M và H2SO4 2M. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được dung dịch Z có pH = 1 và m gam kết tủa. Giá trị của m là A. 186,4. B. 233,0. C. 349,5. D. 116,5. →Chọn D Câu 9: Trộn 100 ml dung dịch gồm Ba(OH)2 0,1M và NaOH 0,1M với 400 ml dung dịch gồm H2SO4 0,0375M và HCl 0,0125M thu được dung dịch X.Giá trị pH của dung dịch X là: A. 2 B. 7 C. 1 D. 6 Ta có : →Chọn A Câu 10: Trộn 100 ml dung dịch hỗn hợp gồm H2SO4 0,05M và HCl 0,1M với 100 ml dung dịch hỗn hợp gồm NaOH 0,2M và Ba(OH)2 0,1M thu được dung dịch X. Dung dịch X có PH là : A. 12,8 B. 1,0 C. 13.0 D. 1,2 Ta có ngay : Câu 11. Trộn 100 ml dung dịch gồm Ba(OH)2 0,1M và NaOH 0,1M với 400 ml dung dịch gồm : H2SO4 0,0375M và HCl 0,0125M thu được dung dịch X Giá trị pH của dung dịch X là A. 2 B. 1 C. 6 D. 7. →Chọn A Câu 12: Trộn 150 ml dung dịch hỗn hợp gồm H2SO4 0,05M và HNO3 0,1M với 150 ml dung dịch hỗn hợp gồm KOH 0,2M và Ba(OH)2 0,1M, thu được 300 ml dung dịch X. Dung dịch X có pH là A. 1,2. B. 12,8. C. 13,0. D. 1,0. Ta có : →Chọn C BÀI TẬP : PH – Ka – Kb – Kc Bài 1. A là dung dịch CH3COOH có pH =3, B là dung dịch HCOOH có pH =3 (a)Tính nồng độ ban đầu của CH3COOH và HCOOH trong dung dịch A và B. (b)Thêm 15 ml dung dịch KOH có pH =11 vào 25 ml dung dịch A. Tính pH của dung dịch thu được. (c)Trộn lần 10 ml dung dịch A với 10 ml dung dịch B. Tính pH của dung dịch thu được. Biết pKa của CH3COOH và HCOOH lần lượt là 4,76 và 3,75 Hướng dẫn giải a) Gọi CA là nồng độ M của dung dịch CH3COOH C CA 0 0 ΔC x x x [ ] CA – x x x Với pH = 3,0 Þ x = 10-3M Dung dịch HCOOH có pH = 3,0 ứng với nồng độ axit fomic b) Dung dịch KOH có pH = 11,0 Þ [OH-] = [KOH] = Sau khi trộn: Phản ứng 3,66.10-2 3,75.10-4 0 0 Sau phản ứng (3,66.10-2 – 3,75.10-4 )0 3,75.10-4 3,75.10-4 Dung dịch thu được là dung dịch đệm pH = 6,745 c) Sau khi trộn lẫn: Tính gần đúng: [H+] ≈ 1,047.10-3 pH = -lg (1,047.10-3), pH » 2,98 Bài 2. Ở 1020K, hai cân bằng sau cùng tồn tại trong một bình kín: a) Tính áp suất riêng phần các khí lúc cân bằng; b) Cho 1,00 mol Fe; 1,00 mol cacbon graphit; 1,20 molvào bình chân không dung tích 20,0 lít ở 1020K. Tính số mol các chất lúc cân bằng. a) suy ra: nên: ; . b) Lúc cân bằng: Lúc cân bằng: Lưu ý rằng thành phần cân bằng của hai khí CO2 và CO ở hai cân bằng phải bằng nhau. Tổng số mol khí lúc cân bằng là: 1,2 + x, áp suất tổng của hệ lúc cân bằng là: 3,2 + 2,56 = 5,76 atm. Ta có: suy ra:nkhí = p.v/RT= 3,38 ® x = 0,18 mol. Và ; . Mà nCO = 2x + y = 0,18.2 + y = 0,77 nên y = 0,41 mol. Vậy nC = 1 – x = 1- 0,18 = 0,82 mol và nFe = 1 – y = 1- 0,41 = 0,59 mol. Bài 3. Cho dung dịch CH3COOH 0,1M. Biết . a) Tính nồng độ của các ion trong dung dịch và tính pH. b) Tính độ điện li của axit trên. Bài 4. Cho 200 ml dung dịch X chứa H2SO4 0,05M và HCl 0,1M tác dụng với 300 ml dung dịch Y chứa Ba(OH)2 a M và KOH 0,05M, thu được m gam kết tủa và 500 ml dung dịch Z có pH = 12. Tính giá trị của m và a. , ; ; ; ; H+ + OH- → H2O 0,04 0,6a + 0,015 mol Dd sau phản ứng có pH = 12 → OH- dư có số mol = 0,5.10-2 = 0,005 mol Ta có 0,6a + 0,015 - 0,04 = 0,005 → a = 0,05 Ba2+ + SO42- → BaSO4 0,015 0,01 0,01 Khối lượng kết tủa = 2,33 (gam) Bài 6. Ion Fe3+(dd) là axit, phản ứng với nước theo cân bằng a) Xác định pH của dung dịch FeCl3 . b) Tính nồng độ mol/lít của dung dịch FeCl3 bắt đầu gây ra kết tủa Fe(OH)3 và tính pH của dung dịch lúc bắt đầu kết tủa. Cho , . a) FeCl3 Fe3+ + 3Cl- 10-3 10-3 Fe 3+ + H2O Fe(OH)2+ + H+ Ka = 10-2,2 [ ] 10-3-x x x Ka = x210-3-x = 10-2,2 → x = 8,78.10-4 → PH = 3,06 b) Fe 3+ + H2O Fe(OH)2+ + H+ Ka = 10-2,2 [ ] C-x x x Ka = x2C-x (1) Fe3+ + 3OH- Fe(OH)3 T = 10-38 Ta có : 10-38 = Fe3+OH-3 (2) Từ 1,2 → (C-x) = x2Ka thế vào (2) x2Ka KH2O x3 = 10-38 → 110-32 . 1x = 104 → x = 10-1,8 → pH = 1,8 (C-x) = x2Ka → C = 0,05566M Bài 7. Biết Ka của CH3COOH bằng 1,75.10-5, hãy tính pH của các dung dịch sau a) Dung dịch X gồm CH3COOH 1M và HCl 0,001M. b) Dung dịch Y thu được khi trộn 25ml dung dịch CH3COOH có pH = 3,0 với 15ml dung dịch KOH có pH= 11,0. Nồng độ H+ ban đầu của HCl là CH+ = 10-3 >> 10-7 Þ Bỏ qua cân bằng của H2O. Û x2 + 1,0175.10-3x - 1,75.10-5 = 0 Kết quả: x1 = 3,7053.10-3 ; x2 = - 4,7228.10-3 (loại) Þ [H+] = 10-3 + 3,7053.10-3 Þ pH = -lg[H+] Kết quả: pH = 2,3274 Gọi CA là nồng độ M của dung dịch CH3COOH C CA 0 0 [ ] CA – x x x Với pH = 3,0 Þ x = 10-3M Dung dịch KOH có pH = 11,0 → [OH-] = [KOH] = Sau khi trộn: Pư 3,656.10-2 3,75.10-4 0 0 Sau pư (3,656.10-2 – 3,75.10-4 )0 3,75.10-4 Dung dịch thu được là dung dịch đệm CH3COOH CH3COO- + H+ = 3,21 Bài 8. Hằng số cân bằng ( KC) của phản ứng : H2 (k) + I2(k) 2HI (k) ở 6000C bằng 64. a) Nếu trộn H2 và I2 theo tỉ lệ mol 2:1 và đun nóng hỗn hợp tới 6000C thì có bao nhiêu phần trăm I2 tham gia phản ứng ? b) Cần trộn H2 và I2 theo tỉ lệ như thế nào để có 99% I2 tham gia phản ứng (6000C). a. H2(k) + I2 (k) 2HI (k) 2mol 1mol x x 2x 2-x 1-x 2x x1 = 2,25(loại) x2 = 0,95 (nhận) → 95% I2 tham gia phản ứng b. n: nồng độ ban đầu của H2 H2(k) + I2(k) 2HI (k) n 1 n-0,99 0,01 1,98 => n → cần trộn H2 và I2 theo tỉ lệ 7:1 Bài 9. Cho cân bằng : HCOOH H+ + HCOO- Hòa tan 9,2 gam HCOOH vào trong nước pha loãng thành 500 ml (dung dịch A). a/ Tính độ điện li của axit HCOOH trong dung dịch A, biết pHA =2. b/ Tính hằng số phân li của axit HCOOH. c/ Cần pha thêm bao nhiêu ml dung dịch HCl có pH = 1 vào 100,00 ml dung dịch A để độ điện li giảm 20% d/ Nếu thêm 0,4 gam NaOH vào 50 ml dung dịch A, sau đó cho quỳ tím vào thì màu quỳ tím biến đổi như thế nào? Tính pH của dung dịch sau phản ứng. n HCOOH = 0,2 mol → [HCOOH] =0,4M HCOOH HCOO- + H+ Bđ 0,4M Điện li 0,4a 0,4a 0,4a CB 0,4(1-a) 0,4a 0,4a a/ Gọi a là độ điện li của HCOOH pH = 2 → [H+] = 0,01 M → 0,4a= 0,01 → a = 0,025 =2,5% b/ Ka(HCOOH) = [HCOO-].[H+]/[HCOOH] = (0,4.a)2/(0,4(1-a)) = 10-3,59 c/ HCOOH HCOO- + H+ Bđ 0,4M Điện li 0,4b 0,4b 0,4b+ x CB 0,4(1-b) 0,4b 0,4b + x Độ điện li giảm 20% à b= 80%a =0,02 Ka = 0,4b.(0,4b + x )/( 0,4(1-b) = 10-3,59 Thay b = 0,02 à x = 0,0046 M Gọi V là thể tích của HCl cần thêm vào → pH =1 à [H+] = 0,1M → V.0,1 = (V+100).0,0046 V = 4,82 ml d/ nNaOH = 0,01 mol; nHCOOH= 0,02 mol HCOOH + NaOH à HCOONa + H2O 0,01 mol 0,01 mol 0,01 mol HCOONa à HCOO- + Na+ 0,01 mol 0,01 mol 0,01 mol [HCOOH] = 0,01/0,05 = 0,2M [HCOO-] = 0,2M HCOOH HCOO- + H+ Bđ 0,2M Điện li y 0,2+y y CB 0,2-y 0,2+y y Ka = (0,2+y)y/(0,2-y)= 10-3,59 → y = 2,56.10-4M à pH = 3,59 < 6 Quỳ tím chuyển màu đỏ Bài 10. Cho dung dịch A chứa NaOH 0,05M và Ba(OH)2 0,02M. a/ Trộn 100 ml dung dịch A với 400 ml dung dịch H2SO4 (pH=2) thu được dung dịch B. Tính pH của B. b/ Sục V lít khí CO2 vào 4 lít dd A chứa NaOH 0,05M và Ba(OH)2 0,02M ta thu được 5,91 gam kết tủa. Hãy tính V? a/ n(OH-) = 0,009 mol; nH+ = 0,004 mol → OH- dư, nOH-= 0,005 mol → [OH-] =0,01 M→ pH = 12 b/ nOH- = 0,36 mol; nBaCO3 = 0,03 mol TH1: OH- dư nCO2 = n BaCO3 = 0,03 mol → VCO2 =0,672 lít TH2: tạo ra hai muối CO2 + OH- → HCO3- 0,3mol 0,3 mol CO2 + 2OH- → CO32- + H2O 0,03mol 0,06 mol 0,03 mol V CO2= 0,33.22,4 = 7,392 lit Bài 11. So sánh pH của các dung dịch sau đây: NH4HSO4 0,1M; NH4NO3 0,1M; (NH4)2SO4 0,05M; (NH4)2S 0,05M; (NH4)2CO3 0,05M. Cho biết: = 10-9,24 ; = 10-2 ; = 10-13 ; = 10-10,33. Tất cả các dung dịch đều chứa chung gốc NH4+ với = 0,1 M NH4+ NH3 + H+ = 10-9,24 (axit yếu) → Chỉ cần so sánh pH của các anion. HSO4- H+ + SO42- = 10-2 ( axit tương đối mạnh) NO3- trung tính SO42- + H2O HSO4- + OH- Kb = 10-12 (bazơ rất yếu) S2- + H2O HS- + OH- Kb = 10-1 (bazơ mạnh) CO32- + H2O HCO3- + OH- Kb = 10-3,67 (bazơ) Vậy pH của các dung dịch muối tăng theo thứ tự: NH4HSO4 < NH4NO3 < (NH4)2SO4 < (NH4)2CO3 < (NH4)2S Bài 12. Cho A là dung dịch CH3COOH 0,02M. Trộn 100 ml dung dịch A với 100 ml dung dịch NaHSO4 0,1M thu được dung dịch B. Tính pH của dung dịch B và độ điện li của CH3COOH trong dung dịch B. Cho = 10-2; = 10-4,75. TPGH của dung dịch B: CH3COOH 0,01M; HSO4- 0,05M HSO4- H+ + SO42- = 10-2 (1) CH3COOH CH3COO- + H+ Ka’ = 10-4,75 (2) H2O H+ + OH- Kw = 10-14 (3) So sánh (1), (2), (3) ta thấy: >> Ka’. >> Kw → Cân bằng (1) chiếm ưu thế HSO4- H+ + SO42- Ka = 10-2 [ ] 0,05 – x x x = 10-2 → x = 0,018 →pH = 1,745 Xét cân bằng (2): CH3COOH CH3COO- + H+ Ka’ = 10-4,75 [ ] 0,01 –y y 0,018 → y = 9,87.10-6 →= 9,87.10-2 %= 0,0987% Bài 13. Nén 2 mol nitơ và 8 mol hiđro vào một bình kín có thể tích 2 lít (chỉ chứa sẵn chất xúc tác với thể tích không đáng kể) đã được giữ ở nhiệt độ không đổi. Khi phản ứng trong bình đạt cân bằng, áp suất khí trong bình bằng 0,8 áp suất lúc đầu (khi mới cho xong các khí vào bình, chưa xảy ra phản ứng). Tính hằng số cân bằng của phản ứng xảy ra trong bình. Xét phản ứng: N2 + 3 H2 2 NH3 Số mol lúc đầu 2 8 Số mol phản ứng x 3x 2x Số mol cân bằng 2-x 8 -3x 2x Tổng số mol khí lúc đầu: 2 + 8 = 10 mol Tổng số mol khí lúc cân bằng: (2 - x) + (8- 3x) + 2x = 10- 2x mol Vì thể tích bình và nhiệt độ không đổi nên áp suất trong bình tỉ lệ thuận với số mol khí: → x = 1 mol Nồng độ các chất ở cân bằng: [NH3] = 1 M; [N2] = 0,5 M; [H2] = 2,5 M Hằng số cân bằng Kc = 0,128 Bài 14. Sắp xếp các dung dịch H2SO4, HCl, NaOH, Na2CO3 và Na2SO4 có cùng nồng độ 0,1M theo chiều tăng pH của dung dịch và giải thích ngắn gọn thứ tự đó? Sắp xếp theo chiều pH tăng dần : H2SO4, HCl, Na2SO4, Na2CO3, NaOH Giải thích: + H2SO4 → 2H+ + SO42- [H+] = 2.0,1 = 0,2M → pH = 1-lg2 = 0,7 + HCl → H+ + Cl- [H+] = 0,1 M → pH = 1 + Na2SO4 →2Na+ + SO42- do 2 ion này đều không có khả năng cho nhận proton nên dd có pH = 7 + Na2CO3 → 2Na+ + CO32- CO32- + H2O → HCO3- + OH- có [OH-] < 0,1 nên 7 <pH < 13 + NaOH → Na+ + OH- có [OH-] = 0,1 M → [H+] = 10-13 → pH = 13 Bài 15. Tính pH của dung dịch H2SO4 0,025M và dụng dịch Ba(OH)2 0,02M, dung dịch chứa CH3COOH 0,1M ( biết Ka = 1,75.10-5) H2SO4 → 2H+ + SO42- có [H+ ] = 2.[H2SO4] = 0,025.2 = 0,05 M → pH = 2-lg5 = 1,3 Ba(OH)2 → 2OH- + Ba2+ có [OH-] = 2.0,02 = 0,04M → [H+] = → pH = 13 - lg2,5 = 12,6 CH3COOH ↔ CH3COO- + H+ có Ka = 1,75.10-5 với x > 0 Ban đầu 0,1 0 0 Phân li x → x x Cân bằng 0,1-x x x Ta có Ka = = ( I ) Vì Ka « 0,1 nên coi 0,1 - x ≈ 0,1 Khi đó I sẽ trở thành ó x2 -1,75.10-6 = 0 → x =1,323.10-3 → [H+] = 1,323.10-3 → pH = 3 - lg1,323 = 2,878 Bài 16. Tính pH của dung dịch thu được khi trộn lẫn 50,0 mL dung dịch NH4Cl 0,200 M với 75,0 mL dung dịch NaOH 0,100 M. Biết Kb (NH3) = 1,8.10-5. ; NH4Cl + NaOH ® NaCl + NH3 + H2O 0,08 0,06 0,06 0,06 0,06 0,02 0 0,06 Xét cân bằng : NH3 + H2O ⇄ NH4+ + OH- 0,06 0,02 x x x 0,06–x 0,02+x x , gần đúng → BÀI TẬP VỀ PH Câu 1: Hòa tan hết 7,33 gam hợp kim kim loại M (chỉ có hóa trị II) và oxit của nó vào nước, thu được 1 lít dung dịch X có pH = 13. a. Xác định kim loại M. b. Tính thể tích dung dịch chứa HCl và H2SO4 có pH = 0 cần thêm vào 1 lít dung dịch X để thu được dung dịch mới có pH = 1,699. a) Gọi x, y lần lượt là số mol của M và MO ta có: Mx + y(M+16) = 7,33. (1) M + 2H2O → M(OH)2 + H2 x x MO + H2O → M(OH)2. y y → số mol OH- = 2x + 2y = 1.0,1 (II) + Từ (I, II) ta có: 16y = 7,33 – 0,05M ð M = 146,6 – 320y (*) + Từ (II) suy ra: 0,05 > y > 0 thay vào (*) ta có:146,6 > M > 130,6 ð M là Ba. b/ Số mol của OH- = 0,1.0,1 = 0,01 mol; Gọi V là thể tích cần tìm ð số mol H+ = 1.V mol. Vì pH của dd sau pư = 1,699 < 7 nên axit dư H+ + OH- → H2O bđ: V 0,01 pư: 0,01 0,01 còn: V-0,01 0 → =10-1,699 → V = 0,0122 lít Câu 2. Tính pH của dung dịch thu được khi trộn lẫn các dung dịch sau: a. 10ml dung dịch CH3COOH 0,10M với 10ml dung dịch HCl có pH = 4,00 b. 25ml dung dịch CH3COOH có pH = 3,00 với 15ml dung dịch KOH có pH= 11,00 c. 10ml dung dịch CH3COOH có pH = 3,00 với 10ml dung dịch axit fomic (HCOOH) có pH=3,00. Biết Ka của CH3COOH và HCOOH lần lượt là 10-4,76 và 10-3,75 (Khi tính lấy tới chữ số thứ 2 sau dấu phẩy ở kết quả cuối cùng). a. Dung dịch HCl có pH = 4,0 → [H+] = [HCl] = 10-4M Sau khi trộn: HCl → H+ + Cl- 5.10-5M 5.10-5M CH3COOH CH3COO- + H+ C 0,05M 0 5.10-5M ∆C x x x [ ] 0,05-x x 5.10-5 + x pH = -lg[H+] = -lg(5.10-5 + x) = 3,023=3,02 b. Gọi CA là nồng độ M của dung dịch CH3COOH C CA 0 0 ΔC x x x [ ] CA – x x x Với pH = 3,0 Þ x = 10-3M Dung dịch KOH có pH = 11,0 Þ [OH-] = [KOH] = Sau khi trộn: Phản ứng 3,66.10-2 3,75.10-4 0 0 Sau phản ứng (3,66.10-2 – 3,75.10-4 )0 3,75.10-4 3,75.10-4 Nên Ka= x(x+3,75.10-4)/(0,036225-x)=10-4,76 → x = 6,211.10-4 pH = 3,207=3,21 c. Tương tự với câu trên: Dung dịch CH3COOH có pH = 3,0 ứng với Dung dịch HCOOH có pH = 3,0 ứng với nồng độ axit fomic Sau khi trộn lẫn: Bảo toàn điện tích : [H+]=[CH3COO-]+[HCOO-] Ta có: h= C1Ka1/(Ka1+h)+ C2Ka2/(Ka2+h) → h3+h2(Ka1+Ka2)+h(Ka1Ka2 –C1Ka1-C2Ka2 )-( C1Ka1Ka2 +C2 Ka1Ka2)=0 Ta có h= 9,997.10-4. Nên pH = 3,00 Câu 3. Khí N2O4 kém bền, bị phân ly một phần theo phương trình: N2O4 (khí) 2NO2 (khí) (1) Thực nghiệm cho biết các số liệu sau khi (1) đạt tới trạng thái cân bằng ở áp suất chung 1 atm: Nhiệt độ (0oC) 35 45 (g) 72,450 66,800 ( là khối lượng mol trung bình của hỗn hợp khí ở trạng thái cân bằng) a. Tính độ phân ly a của N2O4 ở các nhiệt độ đã cho. b. Tính hằng số cân bằng Kp của (1) ở mỗi nhiệt độ trên. c. Cho biết (1) là phản ứng thu nhiệt hay tỏa nhiệt. Giải thích? (Khi tính lấy tới chữ số thứ 3 sau dấu phẩy). a) Đặt a là số mol N2O4 có ban đầu, a là độ phân li của N2O4 ở toC xét cân bằng: N2O4 2NO2 Số mol ban đầu a 0 Số mol chuyển hóa aa 2aa Số mol lúc cân bằng a(1 - a) 2aa Tổng số mol khí tại thời điểm cân bằng là a(1 + a) Khối lượng mol trung bình của hỗn hợp khí: - ở 35oC thì = 72,45 ® = 72,45 ®a = 0,270 hay 27% - ở 45oC thì = 66,8 a = 0,377 hay 37,7% b) Ta có Kc = V là thể tích (lít) bình chứa khí Và PV = nS. RT ® RT = Thay RT, Kc vào biểu thức KP = Kc. ở đây Dn = 1 ® KP = ở 35oC thì a = 0,27 ® KP = 0,315 ở 45oC thì a = 0,377 ® = 0,663 c) Vì khi tăng nhiệt độ từ 35oC ® 45oC thì độ điện li a của N2O4 tăng (hay KP tăng) ® Chứng tỏ khi nhiệt độ tăng thì cân bằng chuyển sang chiều thuận (phản ứng tạo NO2) do đó theo nguyên lí cân bằng Lơ Satơliê (Le Chatelier) thì phản ứng thuận thu nhiệt. Câu 4. Hãy tính pH của dung dịch A gồm KCN 0,120M; NH3 0,150M và KOH 0,005M. Cho biết pKa của HCN là 9,35; của là 9,24. CN- + H2O HCN + OH- Kb1 = 10- 4,65 (1) NH3 + H2O + OH- Kb2 = 10- 4,76 (2) H2O H+ + OH- KW = 10-14 (3) So sánh (1)(3), tính pH theo ĐKP áp dụng cho (1) và (2): [OH-] = CKOH + [HCN] + [] Đặt [OH-] = x x = 5.10-3 + + x2 - 5.10-3x - (Kb1[CN-] + Kb2[NH3]) = 0 Chấp nhận: [CN-] = CCN- = 0,12M ; [NH3] = = 0,15M. Ta có: x2 - 5.10-3x - 5,29.10-6 = 0 x = [OH-] = 5,9.10-3M = 10-2,23M [H+] = 10-11,77M Kiểm tra: [CN-] = 0,120,12 M; [NH3] = 0,150,15 M Vậy cách giải gần đúng trên có thể chấp nhận được pH = 11,77. Câu 5. N2O4 phân li 20,0 % thành NO2 ở 27oC và 1,00 atm. Hãy xác định : (a) giá trị Kp; (b) độ phân li của N2O4 tại 27oC và 0,10 atm; (c) độ phân li của 69g N2O4 trong bình 20 L ở 27oC. Xét phản ứng phân li: N2O4 D 2NO2 n 0 na 2na n-na 2na Phần mol: , a) b) c) Þ Câu 6. Tính pH của dung dịch thu được khi thổi hết 224 mL khí CO2 vào 200 mL dung dịch NaOH 0,05M, biết axit cacbonic có , . Vì số mol CO2 và NaOH bằng nhau nên hệ chỉ chứa NaHCO3. Có thể tính pH của hệ lưỡng tính này bằng công thức: Câu 7. Tính pH của dung dịch thu được khi trộn lẫn 50,0 mL dung dịch NH4Cl 0,200 M với 75,0 mL dung dịch NaOH 0,100 M. Biết Kb (NH3) = 1,8.10-5. ; NH4Cl + NaOH ® NaCl + NH3 + H2O 0,08 0,06 0,06 0,06 0,06 0,02 0 0,06 Xét cân bằng : NH3 + H2O ⇄ NH4+ + OH- 0,06 0,02 x x x 0,06–x 0,02+x x , gần đúng → Câu 8. Xét phản ứng tổng hợp amoniac : N2 (k) + 3H2 (k) ⇄ 2NH3 (k) Ở 450oC hằng số cân bằng của phản ứng này là KP = 1,5.10-5. Tính hiệu suất phản ứng tổng hợp NH3 nếu ban đầu trộn N2 và H2 theo tỉ lệ 1:3 về thể tích và áp suất hệ bằng 500 atm. Gọi x và h lần lượt là số mol ban đầu của N2 và hiệu suất phản ứng. N2 (k) + 3H2 (k) ⇄ 2NH3 (k) no x 3x 0 n hx 3hx 2hx x(1-h) 3x(1-h) 2hx Þ Sn = x(4-2h) với , Vậy hiệu suất phản ứng bằng 46,7% Câu 9. Trộn lẫn 7 mL dung dịch NH3 1M và 3 mL dung dịch HCl 1M thu được dung dịch A. Thêm 0,001 mol NaOH vào dung dịch A thu được dung dịch B. a) Xác định pH của các dung dịch A và B, biết . b) So với dung dịch A, giá trị pH của dung dịch B đã có sự thay đổi lớn hay nhỏ ? Nguyên nhân của sự biến đổi lớn hay nhỏ đó là gì ? (a) Xét phản ứng của dung dịch NH3 và dung dịch HCl : NH3 + H+ " NH4+ Co 0,7M 0,3M C 0,3M 0,3M [C] 0,4M 0 0,3M Vậy dung dịch A gồm các cấu tử chính là NH3 0,4M, NH4+ 0,3M và Cl-. NH3 + H2O ⇄ NH4+ + OH- Kb Co 0,4M 0,3M C xM xM xM [C] (0,4-x)M (0,3+x)M xM Khi thêm 0,001 mol NaOH vào dung dịch A có phản ứng : NH4+ + OH- " NH3 + H2O Co 0,3M 0,1M 0,4M C 0,1M 0,1M 0,1M [C] 0,2M 0 0,5M Vậy dung dịch B gồm các cấu tử chính là NH3 0,5M, NH4+ 0,2M và Cl-. NH3 + H2O ⇄ NH4+ + OH- Kb Co 0,5M 0,2M C xM xM xM [C] (0,5-x)M (0,2+x)M xM (b) Sự khác biệt giá trị pH của dung dịch B so với dung dịch A là không lớn, do trong dịch A tồn tại một cần bằng axit – bazơ, cân bằng này có khả năng làm giảm (chống lại) tác động thay đổi nồng độ axit (H+) hoặc bazơ (OH-). Câu 10. Tính pH và nồng độ mol của Cr, Cr2 trong dung dịch K2Cr2O7 0,01M và CH3COOH 0,1M. Cho: = 1,8.10-5 HCr + H2O Cr + H3O+ pK2 = 6,5 2HCr Cr2 + H2O pK1 = -1,36 Ta có các cân bằng: CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O+ Ka = 1,8.10-5 (1) Cr2 + H2O 2HCr K1 = 10-1,36 (2) HCr + H2O H3O+ + Cr K2 = 10-6,5 (3) Vì K1 >> Ka, K2 Þ cân bằng (2) chiếm ưu thế. Tính nồng độ Cr2 và HCr dựa vào cân bằng (2). Cr2 + H2O 2HCr K1 = 10-1,36 BĐ