You're Reading a Free Preview
Pages 9 to 22 are not shown in this preview.
You're Reading a Free Preview
Pages 26 to 32 are not shown in this preview.
You're Reading a Free Preview
Pages 36 to 52 are not shown in this preview.
SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM MÔN HÓA HỌC – NĂM HỌC 2012 - 2013SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁTRƯỜNG THPT HOẰNG HÓA IIISÁNG KIẾN KINH NGHIỆMĐỀ TÀIGIẢI BÀI TOÁN TÍNH pH CỦA DUNG DỊCH – CÁC PHÉPLẤY GẦN ĐÚNG ÁP DỤNG TRONG BÀI TOÁN TÍNH pHNgười thực hiện: Trương Thị TuyếnChức vụ: Giáo viênĐơn vị công tác: Trường THPT Hoằng Hóa IIISKKN thuộc môn: Hóa HọcTHANH HOÁ NĂM 2013gv : TR¦¥NG THÞ TUYÕNTR-êng THPTho»ng hãa III-0-SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM MÔN HÓA HỌC – NĂM HỌC 2012 - 2013MỤC LỤCMục lục………………………………………………………………………..1A-Đặt vấn đề………………………………………………………….………21.Lý do chọn đề tài……………………………………………………………22.Thực trạng của vấn đề…………………………………………...………….2B-Nội dung của đề tài…………………………………………………………3I- CƠ SỞ LÝ THUYẾT………………………………………………………3I.1.Khái niệm axit – bazơ theo thuyết A-RÊ-NI-UT………………………….3I.2.Khái niệm axit – bazơ theo thuyết BRON-STÊT………………...……….3I.3. pH và pOH.............................................................................................3I.4. Vấn đề chung về chất điện li trong dung dịch:…………………………3I-5. Những định luật cơ bản áp dụng...............................................................4II-Dạng 1 : Tính pH của dung dịch axít mạnh, dung dịch bazơ mạnh………..7II.1.Tính pH của dung dịch axít mạnh ……………………………………….7II.2.Tính pH của dung dịch bazơ mạnh :………………………….………….8III.Dạng 2: Tính pH của dung dịch axít yếu và bazơ yếu……………...……..9III.1.Tính pH của dung dịch axít yếu :………………………………………..9III.2.Tính pH của dung dịch bazơ yếu :…………………………………. …11IV. Dạng 3: tính pH của dung dịch có một axít yếu và một bazơ yếu………13V. Dạng 4: tính pH của dung dịch chất lưỡng tính ………………………….14VI-Dạng 5 : Tính pH của dung dịch hỗn hợp axit mạnh và axít yếu………..15VII. Dạng 6: Tính pH của dung dịch hỗn hợp bazơ mạnh và bazơ yếu …….16VIII- Dạng 7: Tính pH của dung dịch axit yếu và bazơ liên hợp………..….16IX. Dạng 8 : Bài toán tính pH của dung dịch hỗn hợp chứa các axít yếu …..17X . Dạng 9 : Bài toán hỗn hợp bazơ yếu ………...………………………….18XI.MỘT SỐ BÀI TÍNH pH TRONG CÁC ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI……19XII.KẾT QUẢ ĐIỀU TRA TRƯỚC VÀ SAU KHI THỰC NGHIỆM….....19C- KẾT LUẬN………………………………………………………………21gv : TR¦¥NG THÞ TUYÕNTR-êng THPTho»ng hãa III-1-SNG KIN KINH NGHIM MễN HểA HC NM HC 2012 - 2013A- T VN Lý do chn tiMụi trng cú nh hng rt ln n phn ng húa hc, ti kh nngxy ra phn ng húa hc .Vỡ vy cú ý ngha rt ln trong vn dng thc t canghiờn cu húa hc v ng dng thc t sn xut. Cú l vỡ th bi tp pH rtph bin v ng thi l dng bi tp khú vi hc sinh .Vi giỏo viờn bi dng hc sinh gii vic tỡm kim ti liu v h thngkin thc cú th bi dng cho hc sinh ũi hi giỏo viờn tõm huyt vcụng sc rt ln.Hin nay vi cỏc k thi hc sinh gii quan trng nh : Gii toỏn trờnmỏy tớnh cm tay casio mụn húa hc v thi hc sinh gii cp tnh cngthng xuyờn kim tra hc sinh dng bi tp pH.T cỏc lý do trờn tụi chn ti GII BI TON TNH pH CADUNG DCH-CC PHẫP LY GN NG P DNG TRONG BITON TNH pH lm ti nghiờn cu nhm mc ớch bi dng v tnghp kin thc phc v cho ging dy vi hy vng cú th nõng cao kin thccho bn thõn v phc v cú cht lng hn cho cụng tỏc ging dy ca tụitrong thi gian tip theo.II- Thc trng ca vn Qua quỏ trỡnh ging dy tụi nhn thy mc dự c tip xỳc vi cỏc dngbi toỏn pH rt nhiu nhng cng rt nhiu hc sinh vn lỳng tỳng vi s adng v phc tp ca bi toỏn pH. Vi hc sinh, bi tp v pH trong nhiutrng hp vn l bi tp khú.Hc sinh THPT lng ti liu v bi tp pH khú cũn hn ch, k c khic nghiờn cu cỏc ti liu thỡ vic nhn dng bi tp pH v ỏp dng cụngthc ca hc sinh cũn lỳng tỳng.T ú qua kinh nghim ging dy tụi a ra mt s phng phỏp gii vicỏc dng bi tp pH c th v phộp ly gn ỳng trong bi toỏn pH hcsinh hiu c bn cht ca cụng thc m hc sinh thng ch mỏy múc vndng vỡ th cng d quờn. T ú giỳp hc sinh hiu c cụng thc v vndng cỏc cụng thc phự hp vi cỏc dng bi tp.I-gv : TRƯƠNG THị TUYếNTR-ờng THPThoằng hóa III-2-SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM MÔN HÓA HỌC – NĂM HỌC 2012 - 2013B- NỘI DUNG ĐỀ TÀII- CƠ SỞ LÝ THUYẾTI.1.Khái niệm axit – bazơ theo thuyết A-RÊ-NI-UT- Axit: Là chất khi tan trong nước phân li ra cation H+.Ví dụ:HCl H+ + Cl.CH3COOH H+ + CH3COO- Bazơ: Là chất khi tan trong nước phân li ra ion OH-.Ví dụ :NaOH Na+ + OHBa[OH]2 Ba2+ + 2OHI.2.Khái niệm axit – bazơ theo thuyết BRON-STÊT- Axit là chất nhường proton [H+]. Bazơ là chất nhận proton.Axit Bazơ + H+Ví dụ :CH3COOH + H2O H3O+ + CH3COOAxitbazơ+NH3 + H2O NH4 + OHI.3. pH và pOH[H+] = 10-pH M Hay pH = -lg [H+]- tương tự ta có:pOH = -lg[OH-] và pK = - lgK.[Vì: [H+][O H-] = 10-14 nên pH + pOH = 14]I.4. Vấn đề chung về chất điện li trong dung dịch:I.4.1. Độ điện li và hằng số điện li.I.4.1. 1. Độ điện li Là tỷ số giữa số mol [n] của chất đã điện li thành ion với tổng số mol[n0 ] của chất tan trong dung dịch:n[2.2]noNếu chia cả hai số hạng của biểu thức [2.2] cho thể tích V của dungdịch thì:C phânliCchatdienli : có các giá trị giao động từ 0 đến 1: = 0 đối với chất không điện li. = 1 đối với chất điện li hoàn toàn.0 < < 1 : chất điện li yếuI.4.1.2. Hằng số điện li: aA + bB cC + dDgv : TR¦¥NG THÞ TUYÕNTR-êng THPTho»ng hãa III-3-SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM MÔN HÓA HỌC – NĂM HỌC 2012 - 2013Kc =[ A] a [ B]b[C ]c [ D] dở đây, [i] chỉ nồng độ của cấu tử i trong dung dịch ở trạng thái cân bằng.I.4.2. Phân loại chất điện li:I.4.2.1. Chất điện li mạnh* Khái niệm : Là chất khi tan trong nứơc các phân tử hoà tan đều phân li raion* Độ điện li = 1* Các chất điện li mạnh là :- Các Bazơ mạnh : , NaOH, KOH, RbOH, CsOH, FrOH, Ca[OH]2,Sr[OH]2, Ba[OH]2 [nấc 1].- Các axit mạnh : HCl, HBr, HI, HSCN, HClO3, HBrO3, HNO3,H2SO4 [Nấc1], HClO4....- Hầu hết các muối : NaNO3, NaCl, Al[NO3]3 …I.4.2.2. Chất điện li yếu* Khái niệm : Là chất khi tan trong nước chỉ có một số phần tử số phân tử hoàtan phân li ra ion, phần còn lại vẫn tồn tại dưới dạng phân tử trong dung dịch .* Độ điện li : 0 < < 1* Các chất điện li yếu là :- Các axit yếu : CH3COOH, HClO, H2S, HF, H2SO3 …- Các bazơ yếu : Bi[OH]3, Mg[OH]2 …* Cân bằng điện li- Sự điện li của chất điện li yếu là quá trình thuận nghịch. Cân bằng điện lilà cân bằng động.Ví dụ : CH3COOH CH3COO- + H+I-5. Những định luật cơ bản áp dụngI-5.1. Định luật bảo toàn nồng độQui ước biểu diễn nồng độ trong dung dịch:Trong dung dịch các chất điện li, nồng độ các chất thường được biểudiễn theo nồng độ mol/lit. Sau đây là một số qui ước về cách biểu diễn nồngđộ:+ Nồng độ gốc C0: là nồng độ các chất trước khi đưa vào hỗn hợp phảnứng.+ Nồng độ ban đầu C0: là nồng độ các chất trong hỗn hợp, trước khiphản ứng xảy ra:Cio Coi .ViVi[3.1]+ Nồng độ ban đầu C: là nồng độ các chất sau khi phản ứng xảy rahoàn toàn [nhưng hệ chưa đạt đến trạng thái cân bằng]. Trong trường hợpkhông có phản ứng xảy ra thì C và C0 chỉ là một.+ Nồng độ cân bằng [ ]: là nồng độ các chất khi hệ đạt đến trạng tháicân bằng.gv : TR¦¥NG THÞ TUYÕNTR-êng THPTho»ng hãa III-4-SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM MÔN HÓA HỌC – NĂM HỌC 2012 - 2013- Định luật bảo toàn nồng độ [ĐLBTNĐ] ban đầu: Phát biểuđịnh luật: Nồng độ ban đầu của một cấu tử bằng tổng nồng độ cân bằngcủa các dạng tồn tại của cấu tử đó có mặt trong dung dịch.Ví dụ : Cho dung dịch KH2PO4 nồng độ C mol/l. Viết biểu thức bảo toànnồng độ ban đầu.Các quá trình điện li xảy ra trong dung dịch:Biểu thức ĐLBTNĐ đối với H 2 PO4 :I-5.2.Định luật bảo toàn điện tích:[ ĐLBTĐT]ĐLBTĐT được phát biểu dựa trên nguyên tắc các dung dịch có tínhtrung hòa về điện: Tổng đ iện tích âm của các anion phải bằng tổng điệntích dương của các cation.Trong đó, [i] : nồng độ của ion i lúc cân bằngZi : điện tích của ion iVí dụ : Viết biểu thức ĐLBTĐT cho dung dịch KH2PO4 nồng độ C mol/lTrong dung dịch có các ion: K+, H+, H2PO4-, HPO42-, PO43-, OHBiểu thức ĐLBTĐT:I-5.3. Định luật tác dụng khối lượng- Phát biểu định luật: ở trạng thái cân bằng tỉ số giữa tích củanồng độ các chất tạo thành sau phản ứng với số mũ thích hợp bằng hệ sốtỉ lượng của nó, trên tích nồng độ của các chất phản ứng với lũy thừathích hợp là một hằng số ở nhiệt độ và áp suất đã cho.- Biểu diễn ĐLTDKL đối với cân bằng axit-bazơ:+ Cân bằng phân li của axit:Ka là hằng số phân li axit [hay gọi tắt là hằng số axit].+ Cân bằng phân li của bazơ:Kb là hằng số phân li bazơ [hay gọi tắt là hằng số bazơ].- Tổng hợp cân bằng:Trong thực tế, chúng ta thường gặp những cân bằng phức tạp từ nhữnggv : TR¦¥NG THÞ TUYÕNTR-êng THPTho»ng hãa III-5-SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM MÔN HÓA HỌC – NĂM HỌC 2012 - 2013cân bằng riêng lẻ. Sau đây là một số ví dụ tổng hợp cân bằng:+ Biểu diễn cân bằng theo chiều nghịch:Quá trình thuận:Quá trình nghịch:áp dụng ĐLTDKL:Như vậy, hằng số cân bằng nghịch bằng giá trị nghịch đảo củahằng số cân bằng thuận.+ Cộng cân bằng:Cho:Tính hằng số cân bằng:Cân bằng [3.4] là cân bằng tổng của hai cân bằng [3.2] và [3.3]Hằng số cân bằng tổ hợp khi cộng các cân bằng với nhau bằng tíchcác cân hằng số của các cân bằng riêng lẻ.+ Nhân cân bằng với một thừa số n [ n= -2, -1, 1, 2, …]Khi nhân cân bằng với một thừa số n bất kì sẽ tương đương với việccộng n lần của cân bằng đó. Do đó, hằng số của cân bằng tổ hợp [hằng sốcủa cân bằng khi nhân với thừa số n] bằng hằng số của cân bằng gốc lũythừa n lần.Ví dụ : Khi nhân cân bằng [3.2] với thừa số n, ta được cân bằng tổ hợp:Hằng số cân bằng kn = K1n.I-5.4. Định luật bảo toàn proton [điều kiện proton]Đây là trường hợp riêng của ĐLBTNĐ và ĐLBTĐT áp dụng chocác hệ axit-bazơ:Phát biểu định luật:Nồng độ proton trong dung dịch lúc cân bằng bằng hiệu giữa tổngnồng độ proton giải phóng ra và tổng nồng độ proton thu vào ở mức không.gv : TR¦¥NG THÞ TUYÕNTR-êng THPTho»ng hãa III-6-SNG KIN KINH NGHIM MễN HểA HC NM HC 2012 - 2013 thun tin cho vic tớnh toỏn, ngi ta thng chn mc khụng ltrng thỏi ú nng ca cỏc cu t chim u th.Vớ d : Vit biu thc KP cho dung dch KH2PO4 nng C mol/lChn mc khụng: H2PO4- v H2OII-Dng 1 : Tớnh pH ca dung dch axớt mnh, dung dch baz mnhII.1.Tớnh pH ca dung dch axớt mnhTrong dung dch axớt mnh cú cỏc quỏ trỡnh in li :HA H+ + AH2O H+ + OHTheo nh lut bo ton in tớch ta cú :[1] [H+] = [OH-] + [A-]Trng hp 1 : [A-] >>[OH-] => [H+] [A-][II.1]Trng hp 2 : Dung dch Axớt rt loóng [A-] nh[H+] 2 = [H+] .[A-] + 10-14 [H+] 2 - [H+] .[A-] - 10-14 = 0 [H+] 2 - [H+] .C0- 10-14 = 0[II.2]+Gii phng trỡnh bc 2 trờn ta c giỏ tr ca [H ] .- Khi no dung dch axớt c xem l rt loóng ?Phộp gn ỳng :Nu ta cú : a + b v a + b a khi b pH = -lgCagv : TRƯƠNG THị TUYếN[II.3]TR-ờng THPThoằng hóa III-7-SNG KIN KINH NGHIM MễN HểA HC NM HC 2012 - 2013 Nu Ca < 4,47.10-7 thỡ dung dch axớt l rt loóng v tớnh n s phõnli ca H2O.Gii phng trỡnh bc 2 vi [H +] [II.2] v tỡm c giỏ trpH.Vớ d 1 : Tớnh pH ca dung dch [dd]a. dd HCl 0,01Mb. dd HCl 2.10 -7MHng dn :a. Ca = 0,01 > 4,47.10-7 nờn cú th xem s phõn li ca H2O khụng ỏng k .[H+] = Ca = 0,01=> pH = - lg[H+] = 2b. Ca = 2.10-7 < 4,47.10-7 [ khụng th b qua s phõn li ca H2O ] .ỏp dng phng trỡnh [II.2] ta cú :[H+] 2 - [H+] .[A-] - 10-14 = 0=> [H+] = 2,414.10-7 hoc [H+] = -4,142.10-8 [ loi ]=> pH = -lg[H+] = -lg[2.414.10-7 ] = 6,617II.2.Tớnh pH ca dung dch baz mnh :Trong dung dch baz mnh xy ra cỏc quỏ trỡnh in li :BOH B+ + OHH2O H+ + OHTa cú : [OH-] = [H+] + [B+]Gi Cb l nng ban u ca baz mnh BOHBin i tng t vi bi toỏn ca axit mnh ta cng cú : Khi Cb ln [Cb > 4,47.10-7 ] thỡ cú th xem phõn li ca H2O khụng ỏngk=> [OH-] Cb v pH = 14 +lgCb[II.4] Khi Cb nh [Cb < 4,47.10-7 ] dung dch baz rt loóng nờn k n c sphõn li ca H2O=> [OH-] = [H+] + [B+]=> [OH-]2 - [B+].[OH-]- 10-14 = 0=> [OH-]2 - Cb .[OH-] - 10-14 = 0 [II.5]Gii phng trỡnh bc 2 trờn cú giỏ tr ca [OH-] pH = 14 + lg[OH-]Vớ d 2 : Tớnh pH ca cỏc dung dch baza. Dung dch Ba[OH]2 0,01M ; b. Dung dch KOH 2,5.10-7Mc. Dung dch NaOH 10-8MHng dn :a.Ba[OH]2 Ba2+ + 2OH0,010,02pH = 14 + lg[OH ] = 14 + lg[0,02] = 12,3b. Cb = 2,5.10-7 < 4,47.10-7 khụng th b qua s phõn li ca H2Oỏp dng phng trỡnh [II.5] ta cú:gv : TRƯƠNG THị TUYếNTR-ờng THPThoằng hóa III-8-SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM MÔN HÓA HỌC – NĂM HỌC 2012 - 2013[OH-]2 -2,5.10-7 .[OH-] - 10-14 = 0=> [OH-] = 2,85. 10-7pH = 14 + lg[OH-] = 14 + lg[2,85. 10-7 ] = 7,455[OH-]2 -10-8 .[OH-] - 10-14 = 0c. tương tự câu b :=> [OH-] = 1,0512. 10-7pH = 14 + lg[OH-] = 14 + lg[1,0512. 10-7] = 7,022III.Dạng 2: Tính pH của dung dịch axít yếu và bazơ yếuIII.1.Tính pH của dung dịch axít yếu :Kí hiệu : axít yếu là A, bazơ liên hợp là BCa : Nồng độ axít ban đầuKa : Hằng số phân li axít của A* Cơ sở lý thuyết :Các quá trình điện li xảy ra :[III.1.1]A+ H2O B + H+[III.1.2]H2O H+ + OH-KaKwTa có các phương trình :1. Ka=[OH ].[ B][ A]2. Ca = [A] + [B]3 . [H+] = CH+[A] + CH+[B]= [B] + [OH-]4. [H+].[OH-] = 10-14Từ 1. => [H+] =Ka.[ A]Ka.[Ca [ B]] Ka.[Ca [ H ] [OH ]]==[ B][ B][ H ] [OH ] [H+].[ [H ] [OH ] ] = Ka.[ Ca – [H+] + [OH-] ] [H+].[[H+] -10-14 /[H+] ] = Ka.[ Ca - [H+] + 10-14 /[H+] ]Biến đổi đưa về phương trình bậc 3 với [H+][H+]3 + Ka .[H+]2 – [10-14 + Ka. Ca ] .[H+] - 10-14. Ka = 0 [III.6]Giải phương trình [III.6] ta được giá trị [H+].* Phép tính gần đúngCó thể xem sự phân li của H2O là không đáng kể và áp dụng phép tínhgần đúng :- C H [ H O ] 20.[OH ] < [B]=> 20.[OH-] .[H+] < [H+].[B]gv : TR¦¥NG THÞ TUYÕNTR-êng THPTho»ng hãa III-9-SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM MÔN HÓA HỌC – NĂM HỌC 2012 - 2013=> 20 .10-14 < [H+].[B]Ka.[A] = [H+].[B] => Ka.[A] > 20 .10-14 = 2.10-13Ca > [A] => Ka.Ca > 2.10-13* Vậy khi Ka.Ca đủ lớn [ Ka.Ca > 2.10-13 ] có thể xem sự điện li của H2Olà không đáng kể .[III.7]Khi đó ta có :[H+] CH+[A] = [B]Ka =[ H ].[ B][H ]2=[ A]Ca - [H ]+[H ]2 = Ka.Ca - Ka.[H ]=> [H ]2 + Ka.[H+] - Ka.Ca = 0[III.8]Giải phương trình bậc 2 với [H+] [III.8] ta tìm được [H+]- Nếu có [B] [A] = Ca - [B] CaMột cách gần đúng khi [B] < 0,05 Ca [ có thể xem [B] [H ] =[H ]2Ca=> [H ]2 = Ka.Ca[III.9]Ka.CaTa có :[B] 2 < 0,0025 Ca=> [A]= Ca - [B] > 0,95 Ca=> Ka ==>2CaKa[B] 2[A]=0,95= 3800,0025[III.10]Như vậy:- Khi Ka.Ca < 2.10-13 áp dụng phương trình [III.6].- Khi Ka.Ca > 2.10-13 :* NếuCaKa> 380 có thể xem [A] Cagv : TR¦¥NG THÞ TUYÕNTR-êng THPTho»ng hãa III- 10 -SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM MÔN HÓA HỌC – NĂM HỌC 2012 - 2013Và áp dụng công thức [III.9]* NếuCaKakhông đủ lớn [CaKa< 380 ] thì [H+] được tính từphương trình [III.8]Ví dụ 3 . Tính pH của dung dịch HNO2 0,2M biết Ka = 4.10--4Hướng dẫn :Ta có : Các quá trình điện li :HNO2 NO2- + H+Ka = 4.10--4H2O H+ + OH-Ka = 10-14- Sử dụng các phép thử để có thể tính gần đúngKa.Ca = 0,2.4.10-4 = 8.10-5 [ 8.10-5 > 2.10-13 ] [theo III.7]có thể xem sự điện li của H2O là không đáng kểCaKa= 500 > 380 [ lớn ] có thể xem [A] Ca và áp dụngcông thức [III.8] ta có :=> [H ] =Ka.Ca =0,2.4.10-4 = 0,8944. 10-2=> pH=- lg [H ] = - lg [0,8944.10 -2 ] = 2,05.* Phát triển bài toán :Có thể áp dụng phép lấy gần đúng và các công thức tương tự cho các dạngbài tập: Bài toán tính pH của dung dịch muối tạo bởi cation của bazơ yếuvà gốc axít mạnh .Ví dụ 4 . Coi trong dung dịch Fe3+ chỉ tồn tại sự điện li được biễu diễn bằngphương trình sauFe3+ +2H2O Fe[OH]2+ + H3O+Ka=10-2,2Tính pH của dung dịch FeCl3 0,05M ?Hướng dẫn : Tương tự ví dụ 3, xét các điều kiện gần đúng.[H ] =Ka.Ca =0,05.10 -2,2 = 10-1,75=> pH=- lg [H ] = 1,75III.2.Tính pH của dung dịch bazơ yếu :Gọi : Cb là nồng độ ban đầu của bazơ yếuKb là hằng số điện li của bazơ yếu- Khi Kb.Cb > 2.10-13 có thể xem sự điện li của H2O là không đáng kểgv : TR¦¥NG THÞ TUYÕNTR-êng THPTho»ng hãa III- 11 -SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM MÔN HÓA HỌC – NĂM HỌC 2012 - 2013CbKb*lớn [ > 380] ta có thể sử dụng phép gần đúngCoi [B] Cb => [OH ] =*CbKb[III.10]Kb.Cbnhỏ [ < 380]Tương tự ta áp dụng phương trình bậc 2 với [OH ] :[OH ]2 + Kb. [OH ] - Kb.Cb = 0[III.11]=> [OH ]- Khi Kb.Cb < 2.10-13 cần tính đến sự điện li của H2O.Tương tự biến đổiphần III.1 ta có phương trình bậc 3 với [OH ][OH ]3+ Kb .[OH-]2 – [10-14 + Kb. Cb ] .[OH- ] - 10-14. Kb = 0 [III.12]Ví dụ 5: Tính pH của dung dịch CH3-NH2 0,2M, biết K b [CH NH ] = 4,4.10-432Hướng dẫn : Ta có Kb.Cb = 0,2.4,4.10-4 =0,88.10-4- Kb.Cb không quá nhỏ [ Kb.Cb > 2.10-13 ] nên có thể xem sự điện licủa H2O là không đáng kể ta có :-0,2Cb=> 380Kb4,4.10 -4Có thể xem : [CH3-NH2 ] Cb .áp dụng công thức [III.10] ta có:=> [OH ] =Kb.Cb =0,88.10 -4 = 9,3808.10-3=> pOH = 2,02776 => pH = 11,97224*Phát triển bài toán : Có thể áp dụng phép lấy gần đúng và các công thứctương tự cho dạng bài tập: Bài toán tính pH của dung dịch muối tạo bởication của bazơ mạnh và gốc axít yếu .Ví dụ 6 : Tính pH của dung dịch natri benzonat [ C6H5COONa ] có nồng độ2.10-5. Biết hằng số axit của axít benzonic bằng 6,29.10-5Hướng dẫn : C6H5COONa Na+ + C6H5COO C6H5COOHC6H5COO + H+ Ka1 H+ + OHH2O KwTổ hợp 2 phương trình trên ta có : C6H5COOH + OHC6H5COO + H2O gv : TR¦¥NG THÞ TUYÕNKbTR-êng THPTho»ng hãa III- 12 -SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM MÔN HÓA HỌC – NĂM HỌC 2012 - 2013Kb=1014Kw== 1,59 101056,29 10Ka- Khi Kb.Cb = 1,59 1010 . 2.10-5 < 2.10-13 nên cần tính đến sự điện li củaH2O .áp dụng phương trình [III.12] :[OH ]3+ Kb .[OH-]2 – [10-14 + Kb. Cb ] .[OH- ] - 10-14. Kb = 0Với Kb= 1,59 1010 và Cb = 2.10-5 Giải phương trình ta được :[OH ] = 1,146643.10-7=> pOH = 6,94 => pH = 7,06IV – Dạng 3: tính pH của dung dịch có một axít yếu và một bazơ yếu* Cơ sở lý thuyết :Xét với dung dịch hòa tan axít A1 [ có bazơ liên hợp là B1 ] và bazơ B2[ có axít liên hợp là A2]Các quá trình điện li xảy ra trong dung dịch :[IV.1]A1+ B2 B1 + A2[IV.2]A1+ H2O B1 + H+[IV.3]B2 + H2O A2 + OH[IV.4]H2O H+ + OHTa có : KA1[B1 ][H ][B 2 ][H ][A 2 ][OH ]=;KB2 =;KA2 =[A 1 ][A 2 ][A 2 ]- Nếu ta có : KA1 .KA2 > 2.10-13 và KB1 .KB2 > 2.10-13Thì [IV.1] được coi là tương tác axít - bazơ chủ yếu trong dung dịch và :[B1] [A2] ;[A1] CA1 - [B1];[B2] CB2 - [A2]Ta có :KA1 .KA2 =[B1 ][H ] [B 2 ][H ].[A 1 ][A 2 ]=> KA1 .KA2 = [H ]2 .- Khi :C A1K A1> 380 vàC B2K B2[B 2 ][ do [B1][A 1 ] [A2]]> 380 thì ta có thể coi :[A1] CA1 và [B2] CB2Nên ta có :gv : TR¦¥NG THÞ TUYÕNTR-êng THPTho»ng hãa III- 13 -SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM MÔN HÓA HỌC – NĂM HỌC 2012 - 2013KA1 .KA2 = [H ]2 .[H+] =K A1 .K A 2C B2C A1C A1CB2[IV.13]=> [H+] =- Nếu CA1 = CB2K A1 .K A2[IV.14]Ví dụ 7 : Tính pH của dung dịch CH3COONH4 0,5M biết-5K a [ CH 3COOH ] =1,8.10 , K b [ NH 3 ] =1,6.10-5Hướng dẫn :- Nhân dạng bài toán : Dung dịch chứa ion NH4+ là axit yếu [A1] vàbazơ yếu [ B2]- áp dụng :KA1 = K a [ NH ] =410 -1410 -14==6,25.10-10-5K b[NH3 ] 1,6.10KB2 = K b[CH COO ] =310 -14K a[CH 3COOH ]=10 -14=5,56.10-10-51,8.10- Thử các phép gần đúng :KA1 .CA1= K a [ NH ] C[ NH ] =6,25.10-10.0,5 > 2.10-1344KB2 .CB2 = K b[CH COO ] . C[CH COO ] = 5,56.10-10 . 0,5 > 2.10-13330,5C A1= C[ NH 4 ] / K a [ NH 4 ] => 3806,25.10 -10K A10,5C B2= C[CH 3COO ] / K b[CH 3COO ] => 3805,56.10 -10K B2Do C[ NH ] = C[CH COO ] = 0,5 nên có thể áp dụng công thức [IV.14]43[H+] = K A1 .K A2 = 6,25.10 10.1,8.10 5 = 1,0607.10-7 pH= -lg[H+] = -lg[1,0607.10-7] = 6,9744V. Dạng 4: tính pH của dung dịch chất lưỡng tínhTrong dung dịch ta có thể bắt gặp các ion như : HCO 3- , HSO3- , HS-,H2PO4- , HPO42-…là các ion lưỡng tính. Các ion đó vừa là axit yếu, vừa làbazơ yếu . Ta có thể xem tương tự như bài toán tính pH của dung dịchchứa dồng thời axit yếu và bazơ yếu.Ví dụ 8 : Tính pH của dung dịch NaHCO3 0,5M biết axit cabonic có các hằngsố điện li axit là : K1 = 4,3.10-7 , K2 = 4,8.10-11Hướng dẫn : - A1 là HCO3- có KA1 = K2gv : TR¦¥NG THÞ TUYÕNTR-êng THPTho»ng hãa III- 14 -SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM MÔN HÓA HỌC – NĂM HỌC 2012 - 2013HCO3- H+ + CO32- B2 là HCO3- : HCO3- + H2O H2CO3 + OHKB210 -1410 -14===2,325.10-8-7K a14,3.10KA2 = K1 = 4,3.10-7- Thử các phép gần đúng :KA1 .CA1 = 4,8.10-11 .0,5 = 2,4.10-11 >2.10-13KB2 .CB2 = 2,325.10-8. 0,5 = 1,1625.10-8 > 2.10-130,5C A1=> 3804,8.10-11K A10,5C B2=> 3802,325.10 -8K B2Do axit yếu và bazơ yếu đều là HCO3- nên CA1 = CB2áp dụng công thức [IV.14]+[H ] = K A1 .K A2 = K1.K 2[IV.15]= 4,3.10 7.4,8.10 11 = 10-8,34 pH= -lg[H+] = -lg[10-8,34] = 8,34*Trên cơ sở của phép lấy gần đúng và công thức ở 4 dạng bài tập trêncó thể phát triển với các dạng bài tập pH sau :VI-Dạng 5 : Tính pH của dung dịch hỗn hợp axit mạnh và axít yếuGọi axít mạnh là HX có nồng độ C1[M], Gọi axít yếu là HA có nồng độC2[M], các quá trình điện li trong dung dịch là :HX H+ + X[VI.1]+HA H + A[VI.2]+H2O H + OH[VI.3]- Nếu có : Ca.Ka [HA ] > 2.10-13 có thể xem sự điện li của H2O là khôngđáng kể .Bài toán trở thành tương tự với tính pH của axít yếu, tuy nhiên cân bằng[VI.2] lượng H+ kể đến sự có mặt của H+ do phân li ở [VI.1] ta có :HA H+ + AKaC0C2C1x[]C2 -x C1 +xxKa =x[C 1 x][C 2 x][VI.16]Giải phương trình [VI.16] được giá trị của x => [H+] = C1 + x* Khi x 2.10-13 => xem sự điện li của H2O làkhông đáng kể .- áp dụng công thức [VI.16] ta có :Ka =x[5.10 -3 x][5.10 -2 x]= 10-4,76 => x= 2,3609.10-3[H+] = C1 + x = 5.10-3 + 2,3609.10-3 = 7,3609.10-3 pH = 2,1331VII. Dạng 6: Tính pH của dung dịch hỗn hợp bazơ mạnh và bazơ yếuTương tự ở dạng 5 :Cb.Kb > 2.10-13 xem sự điện li của H2O là không đáng kể .Kb =x[C 1 x][C 2 x][VII.19]Giải phương trình [VII.19] được giá trị của x và [OH-] = C1 + xpH = 14 + lg[C1 + x]* Khi x 2.10-13 nên có thể xem sự điện licủa H2O là không đáng kể , áp dụng công thức [VII.21] :x = Kb .C20,1= 10-10,71 . -4 =10-7,71 =>[OH-] = C1 + x = 10-7,71 +10-410C1=> pOH = 4 pH = 10VIII- Dạng 7: Tính pH của dung dịch axit yếu và bazơ liên hợp.Gọi axit yếu là HA nồng độ CaBazơ liên hợp là A- nồng độ Cb- Các quá trình điện li trong dung dịch:HA H+ + A[VIII.1] KaA +H2O HA + OH[VIII.2] Kb= Ka-1H2O H+ + OH[VIII.3] Kw- Xét sự gần đúng :*Nếu Ca.Ka > 2.10-13 và Cb.Ka-1 > 2.10-13 xem sự điện li của H2O là khôngđáng kể .gv : TR¦¥NG THÞ TUYÕNTR-êng THPTho»ng hãa III- 16 -SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM MÔN HÓA HỌC – NĂM HỌC 2012 - 2013*Nếu Ca.Ka > > Cb.Ka-1 xem quá trình [VIII.1] là chủ yếu.Ta có:HA H+ + AKaC0CaCb[]Ca -xx Cb + xx[C b x][C a x]Ka =[VIII.22]Giải phương trình [VIII.22] ta được x .[H+] = x => pH = -lg[x]Nếu có : x pH=14+lgx = 11,2244IX. Dạng 8 : Bài toán tính pH của dung dịch hỗn hợp chứa các axít yếu- Dung dịch hỗn hợp chứa các axít yếu : A1, A2,A3 …- áp dụng các phép gần đúng : Ca1.Ka1, Ca2.Ka2, Ca3.Ka3 …>2.10-13Xem sự điện li của H2O là không đáng kể.* Nếu có Ca1.Ka1 >> Ca2.Ka2, Ca3.Ka3 xem sự điện li chủ yếu của A1 bàitoán trở thành tương tự với dung dịch chứa 1 axít yếu và [H+] = Ca1 .K a1gv : TR¦¥NG THÞ TUYÕNTR-êng THPTho»ng hãa III- 17 -SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM MÔN HÓA HỌC – NĂM HỌC 2012 - 2013* Nếu có Ca1.Ka1 Ca2.Ka2 Ca3.Ka3 vàC ai>380K ai [H+] = C a1 .K a1 C a 2 .K a 2 C a3 .K a 3 [IX.28]Ví dụ 12 : Tính pH của dung dịch hỗn hợp CH3COOH 0,01M và NH4Cl0,2M, cho biết K a [ CH 3COOH ] = 10-4,76 , K a [ NH 4 ] = 10-9,24Hướng dẫn :A1 là CH3COOH ; A2 là NH4+Ca1.Ka1 = 0,01.10-4,76 = 10-6,76; Ca2.Ka2= 0,2.10-9,24 = 10-9,94Ta có : Ca1.Ka1, Ca2.Ka2 >> 2.10-13 nên có thể xem sự điện li của H2O làkhông đáng kểCa1.Ka1 >> Ca2.Ka2 xem sự điện li của CH3COOH là chủ yếu[H+] = Ca1 .K a1 = 10-3,38 =>pH = -lg[H+] = 3,38X . Dạng 9 : Bài toán hỗn hợp bazơ yếuTương tự bài toán hỗn hợp axít yếu ta có các phép lấy gần đúng :* Nếu Cb1.Kb1, Cb2.Kb2, Cb3.Kb3 …>2.10-13 xem sự điện li của H2O làkhông đáng kể .* Nếu có Cb1.Kb1 >> Cb2.Kb2, Cb3.Kb3 và xem sự điện li chủ yếu của A1 bàitoán trở thành tương tự với dung dịch chứa 1 axít yếu vàC b1>380 thi có thểK b1tính [OH-] = Cb1 .K b1* Nếu Cb1.Kb1 Cb2.Kb2 Cab3.Kb3 vàC bi>380K bi- Gọi các bazơ yếu là B1, B2 , axít liên hợp tương ứng A1, A2 các quá trìnhđiện li trong dung dịch :B1 + H2O A1 + OHKb1B2 + H2O A2 + OHKb2+H2O H + OHáp dụng điều kiện proton ta có : [H+] = [OH- ] – [A1] – [A2] [9.1]Kb1 =[OH - ][A 1 ][ B1 ]=> [OH-] = [H+] +=> [A1] =K b1[B1 ][OH ], tương tự [A2] =K b2 [B 2 ][OH ]K b1[B1 ]K [B ]+ b2 2[OH ][OH ]=> [OH-]2 = 10-14 + Kb1.[B1] +Kb2.[B2] =>[OH-]= 10-14 K b1.[B1 ] K b2 .[B 2 ]KhiC b1C> 380 và b2 > 380 =>[OH-]= 10 -14 K b1.C b1 K b2 .C b2K b1K b2[X.29]Ví dụ 13 : Tính pH của dung dịch KCN 0,1M [ Ka[HCN] = 10-9,35 và NH3 0,1M[ K a [ NH ] = 10-9,24 ] .4Hướng dẫn : CN- + H2O HCN + OHgv : TR¦¥NG THÞ TUYÕNKb1 =10 -14= 10-4,659 , 3510TR-êng THPTho»ng hãa III- 18 -SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM MÔN HÓA HỌC – NĂM HỌC 2012 - 2013NH3 + H2O NH4+ + OHCó :Cb1.Kb1 Cb2.Kb2vàKb2 =C b1C>380 ; b2 >380K b1K b210 -1410 9, 24= 10-4,76áp dụng [X.29] :[OH-]= 10 -14 10 -4,65.0,1 10 -4,76.0,1=> pH = 11,299 Có thể phát triển tương tự cho bài toán tính pH của dung dịch đaaxit,đa bazơ yếu và bài toán tính pH của các dung dịch hỗn hợp axitmạnh với đa axit yếu,hỗn hợp bazơ mạnh với đa bazơ yếu.XI.MỘT SỐ BÀI TÍNH pH TRONG CÁC ĐỀ THI HỌC SINH GIỎICâu 1: Tính pH của dung dịch HCOOH có nồng độ 0,1M;Cho Ka = 1,77. 10-4 .Câu 2: 1. Trộn V lít CH3COOH 0,1 M vào 100 ml dung dịch CH3COONa 0,1M thu được dung dịch có pH= 4,74 . Tính V biết Ka [CH3COOH = 1,8.10-5]2. Có dung dịch CH3COOH 0,1M, K = 1,58.10-5. Hãy cho biết cần phải thêmbao nhiêu mol CH3COOH vào 1 lít dung dịch đó để của axit giảm đi mộtnửa [ coi thể tích không đổi khi thêm ]. Tính pH của dung dịch mới này.Câu 3:a]Tính pH của dung dịch HCl nồng độ 0,5.10-7 mol/lít.b]Tính pH của dung dịch X được tạo thành khi trộn 200ml dung dịch HA0,1M [Ka = 10-3.75] với 200ml dung dịch KOH 0.05M; pH của dung dịch Xthay đổi như thế nào khi thêm 10-3 mol HCl vào dung dịch X.Câu 4: Tính pH của dung dịch CH3COOH 0,01M và độ điện li =4,25%.Câu 5: Cho dung dịch HCOOH 0,2M. Biết hằng số ion hoá của axit này làKa= 2,1.10-4. Tính nồng độ mol của ion H+.Câu 6:a] Xác định đội điện ly của H-COOH 1M biết hằng số điện ly Ka=2.10 -4b] khi pha 10 ml axit trên băng nước thành 200 ml dd thì độ điện ly thay đổibao nhiêu? Giải thích.Câu 7: Một hỗn hợp dung dịch chứa HCN 0,005 M và NaCN 0,5M hãy tínhPH của dung dịch biết Ka=10-9,35 ,Kw=10-14Câu 8: Tính nồng độ mol/l các ion và pH của dung dịch Na 2CO3 0,01M?Biết CO32- có Kb1 = 10-3,76 ; Kb2 = 10-7,65 .Câu 9: Cho dung dịch A: CH3COOH 0,2M , dung dịch B: NaOH 0,2M , dungdịch C: CH3COONa 0,2M.a] Tính pH của các dung dịch A, B, Cb] Tính pH của dung dịch sau khi trộn dd A và B với thể tích bằng nhau.c] Tính pH của dung dịch sau khi trộn dd A và C với thể tích bằng nhau.Biết: Ka[CH3COOH] = 1,8.10-5gv : TR¦¥NG THÞ TUYÕNTR-êng THPTho»ng hãa III- 19 -SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM MÔN HÓA HỌC – NĂM HỌC 2012 - 2013XII- KẾT QUẢ ĐIỀU TRA TRƯỚC VÀ SAU KHI THỰC NGHIỆMTừ tháng 9 năm 2012 đến tháng 02/2013 tôi đã tiến hành:- Phát và thu phiếu điều tra trước và sau khi tiến hành thực nghiệm ở hailớp 11A8 và 11A9 trường THPT HOẰNG HÓA 3.- Thực nghiệm ở hai lớp 11A8 và 11A9 trường THPT HOẰNG HÓA 3.- Tiến hành kiểm tra trước và sau thực nghiệm đề tài ở hai lớp 11A8 và11A9 trường THPT HOẰNG HÓA 3.- lấy ý kiến từ các giáo viên tổ Hóa Học trường THPT HOẰNG HÓA 3.XII.1.Trước khi thực nghiệmBảng 1: Kết quả về ý kiến của học sinh khi gặp bài toán tính pH của dungdịch trong các đề thi học sinh giỏi.Lúng túngBình thườngĐơn giảnKết quả632512Phần trăm63%25%12%Bảng 2: Kết quả mức điểm của học sinh khi làm bài tập về pH trong các đềthi học sinh giỏi.Giỏi[%]Khá[%]Trung bình[%]Yếu[%]Lớp 11A85%12%65%18%Lớp 11A93%10%66%21%Từ kết quả điều tra khiến tôi cảm thấy trăn trở và lo lắng thực sự. Từ đóthôi thúc tôi tìm phương pháp giải quyết.XII.1.Sau khi thực nghiệmBảng 3: Kết quả về ý kiến của học sinh khi gặp bài toán tính pH của dungdịch trong các đề thi học sinh giỏi.Lúng túngBình thườngĐơn giảnKết quả135730Phần trăm13%57%30%Bảng 4: Kết quả mức điểm của học sinh khi làm bài tập về pH trong các đềthi học sinh giỏi.gv : TR¦¥NG THÞ TUYÕNTR-êng THPTho»ng hãa III- 20 -SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM MÔN HÓA HỌC – NĂM HỌC 2012 - 2013Giỏi[%]Khá[%]Trung bình[%]Yếu[%]Lớp 11A820%43%35%2%Lớp 11A916%35%45%4%Từ kết quả thực nghiệm cho thấy đề tài đã tạo hứng thú hơn cho họcsinh với dạng bài toán tính pH trong dung dịch. Học sinh có thể từ đó tự xâydựng và chứng minh các công thức, từ đó không còn lúng túng mà tự tin hơnkhi gặp dạng bài tập này. Các công thức gần đúng giúp học sinh giải bài tậpvề pH một cách đơn giản,nhanh và dễ hiểu hơn.C- KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊI- KẾT LUẬNTrong khuôn khổ của đề tài tôi đã trình bày được 29 công thức và cáchlấy gần đúng của 9 dạng bài tập tính pH. Từ các công thức và cách lấy gầnđúng của các dạng bài tập đó ta có thể phát triển ở các bài toán cụ thể và cácdạng tương tự khác.Trong quá trình giảng dạy tôi đã áp dụng nội dung của đề tài, nhậnthấy học sinh có thể tự xây dựng lại công thức nên hiểu rõ bản chất của từngdạng bài toán tính pH. Việc nhận dạng đúng bài toán giúp học sinh vận dụngcác công thức chính xác hơn. Giải bài tập pH với học sinh trở nên dễ dàngvà không còn lúng túng. Học sinh hứng thú hơn với dạng bài tập này và cũngkhông mất nhiều thời gian khi gặp các dạng bài tập pH trong các kỳ thi nữa.Như vậy các phép lấy gần đúng giúp học sinh giải bài toán pH một cáchnhanh chóng, đơn giản và chính xác hơn.II-KIẾN NGHỊTừ kết quả bước đầu của đề tài tôi nhận thấy để bồi dưỡng và dạy họcsinh giỏi phương pháp tạo sự hứng thú, kích thích việc tự học, tự tìm hiểu, vàtạo cho học sinh có thói quen tìm hiểu kỹ bản chất của vấn đề là hết sức quantrọng. Bởi khi tự tìm được công thức, hiểu bản chất của mỗi hiện tượng hóahọc không những giúp học sinh làm bài tập một cách nhanh, chính xác màhơn hết giúp học sinh tin tưởng vào kiến thức, tự tin hơn vào bản thân vàngày càng hứng thú với môn Hóa Học. Tạo cho học sinh thói quen luôn tìmhiểu cặn kẽ bản chất của mọi vấn đề kiến thức, từ đó có phương pháp học tậpvà nghiên cứu hợp lí kể cả cho các môn học khác.Bản thân là một giáo viên trẻ nên còn phải học tập và rút kinh nghiệmnhiều để năng lực và kinh nghiệm giảng dạy ngày càng tốt hơn, hiệu quảtrong giảng dạy cao hơn.gv : TR¦¥NG THÞ TUYÕNTR-êng THPTho»ng hãa III- 21 -SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM MÔN HÓA HỌC – NĂM HỌC 2012 - 2013Mặc dù rất tâm huyết và nỗ lực trong thực hiện đề tài nhưng khôngtránh khỏi còn thiếu sót và hạn chế. Vì vậy tôi rất mong nhận được sự góp ýcủa các đồng nghiệp. Cũng hy vọng các đồng nghiệp quan tâm đến nội dungcủa đề tài và có thể tìm thấy những nội dung bổ ích của đề tài để áp dụng cóhiệu quả trong thực dạy.XÁC NHẬN CỦA HIỆU TRƯỞNGThanh Hóa, ngày 19 tháng 05 năm 2013Tôi xin cam đoan đây là SKKN của mìnhviết, không sao chép nội dung của ngườikhác.Trương Thị Tuyếngv : TR¦¥NG THÞ TUYÕNTR-êng THPTho»ng hãa III- 22 -