BÀI 2: CÂN BẰNG TRONG DUNG DỊCH NƯỚC

(21 câu)

1. NHẬN BIẾT (5 câu)

Câu 1. Sự điện li là gì? 

Trả lời:

Là quá trình phân li  các chất trong nước tạo thành ion.

Câu 2. Chất điện li mạnh là gì?

Trả lời:

Là các chất khi tan trong nước, các phân tử hòa tan đều tạo thành ion.

Câu 3. Chất điện li yếu là gì?

Trả lời:

Là chất khi tan trong nước chỉ có một số phân tử hòa tan tạo thành ion, phần còn lại vẫn tồn tại dưới dạng phân tử trong dung dịch.

Câu 4. Thuyết Bronsted – Lowry về acid và base là?

Trả lời:

- Acid là chất cho proton (H+); Base là chất nhận proton

- Acid và Base có thể là phân tử hoặc ion.

Câu 5. pH là gì?

Trả lời:

- pH là chỉ số đánh giá độ acis hay base của một dung dịch

- Thang pH thường dường có giá trị từ 1 đến 14

2. THÔNG HIỂU (6 câu)

Câu 1. Trình bày về tích số ion của nước? Công thức tính giá trị pH?

Trả lời:

* Tích số ion của nước (Kw) là tích của nồng độ ion hydroxyl (OH-) và ion hydrogen (H+) trong nước ở điều kiện tiêu chuẩn (25°C, áp suất khí quy định là 1 atm). Giá trị của Kw được tính toán là 1×10-14.

* Công thức tính giá trị pH là pH = -log[H+], trong đó [H+] là nồng độ ion hydrogen trong dung dịch. 

- Giá trị pH của dung dịch phụ thuộc vào cân bằng ion trong nước (Kw). Giá trị pH từ 0 đến 7 thể hiện tính axit của dung dịch, giá trị từ 7 đến 14 thể hiện tính kiềm của dung dịch, giá trị pH 7 thể hiện sự trung hòa của dung dịch và có tính chất trung lập.

Câu 2. Để chuẩn độ được Acid, Base thì ta cần làm gì?

Trả lời:

Để chuẩn độ được acid hoặc base, ta cần làm các bước sau đây:

- Chuẩn bị dung dịch chuẩn: Dung dịch chuẩn là dung dịch có nồng độ đã biết chính xác, được sử dụng để xác định nồng độ của dung dịch cần chuẩn độ.

- Định lượng dung dịch cần chuẩn độ: Dung dịch cần chuẩn độ được định lượng và đưa vào bình chuẩn độ.

- Thêm chỉ thị vào bình chuẩn độ: Chỉ thị thường được thêm vào bình chuẩn độ trước khi thực hiện chuẩn độ.

- Thực hiện chuẩn độ: Dung dịch chuẩn được thêm vào từng giọt vào bình chuẩn độ chứa dung dịch cần chuẩn độ đến khi chỉ thị thay đổi màu sắc. 

- Tính toán kết quả: Sau khi đã biết thể tích dung dịch chuẩn và nồng độ dung dịch chuẩn, ta có thể tính toán được nồng độ của dung dịch cần chuẩn độ.

Câu 3. Mô tả sự điện li hoàn toàn trong nước? Cho ví dụ cụ thể?

Trả lời:

* Sự điện li hoàn toàn trong nước (hay còn gọi là phản ứng oxi hóa khử hoàn toàn) là quá trình oxi hóa hoàn toàn một chất hữu cơ thành các sản phẩm không còn chứa carbon hoặc hydrogen. Khi điện li hoàn toàn được thực hiện, các chất hữu cơ sẽ bị chuyển hóa thành CO2 và H2O.

* Ví dụ cụ thể về sự điện li hoàn toàn trong nước là phản ứng cháy của butan, một hydrocacbon bão hòa đơn chức với công thức hóa học là C4H10:

2C4H10 + 13O2 =>  8CO2 + 10H2O

Trong phản ứng này, butan được chuyển hóa thành CO2 và H2O bởi khí oxy trong không khí. Quá trình này tạo ra nhiệt và ánh sáng, gây ra hiện tượng cháy. 

Câu 4. Mô tả sự điện li không hoàn toàn trong nước? Cho ví dụ cụ thể?

Trả lời:

* Sự điện li không hoàn toàn trong nước xảy ra khi một phần chất tan trong nước không ion hóa hoàn toàn thành các ion. Điều này có nghĩa là chỉ một phần của các phân tử chất tan được ion hóa thành các ion, trong khi phần còn lại vẫn ở dạng phân tử không ion. 

* Ví dụ cụ thể cho sự điện li không hoàn toàn trong nước là trong dung dịch axit axetic. + Axit axetic có công thức hóa học là CH3COOH, và trong nước nó sẽ phân li thành các ion H+ và CH3COO-. 

+ Độ ion hóa của axit axetic chỉ khoảng 1%, có nghĩa là chỉ một phần nhỏ các phân tử axit axetic sẽ chuyển thành các ion H+ và CH3COO-. Phần lớn phân tử axit axetic vẫn ở dạng phân tử không ion.

Câu 5. Trình bày tính ứng dụng của chuẩn độ acid-base trong thực tế?

Trả lời:

Khi tăng hoặc giảm nồng độ một chất trong cân bằng thì cân bằng chuyển dịch theo chiều làm giảm tác động của việc tăng hoặc giảm nồng độ của chất đó, nghĩa là cân bằng sẽ chuyển dịch tương ứng theo chiều làm giảm hoặc tăng nồng độ của chất đó.

Câu 6. Viết 3 phương trình điện li của các chất trong nước?

Trả lời:

* Phương trình điện li của nước:

H2O(l) ⇌ H+(aq) + OH-(aq)

* Phương trình điện li của muối:

NaCl(s) → Na+(aq) + Cl-(aq)

* Phương trình điện li của axit axetic:

CH3COOH(aq) ⇌ H+(aq) + CH3COO-(aq)

3. VẬN DỤNG (7 câu)

Câu 1. Viết một thí nghiệm tiến hành chuẩn độ NaOH và HCl?

Trả lời:

- Một thí nghiệm chuẩn độ acid và base đơn giản có thể được thực hiện bằng cách sử dụng một dung dịch axit hoặc bazơ chuẩn như HCl hoặc NaOH và dung dịch cần chuẩn độ như NaOH hoặc HCl. Sau đây là hướng dẫn cho một thí nghiệm chuẩn độ NaOH bằng dung dịch HCl.

- Các bước thực hiện:

+ Đo lượng dung dịch NaOH cần chuẩn độ và cho vào một cốc thủy tinh.

+ Thêm một ít chỉ thị Phenolphthalein vào dung dịch NaOH để biết được khi nào trạng thái trung hòa được đạt.

+ Thêm từ từ dung dịch HCl chuẩn vào dung dịch NaOH, đồng thời khuấy đều và quan sát màu sắc của dung dịch. Dung dịch sẽ chuyển từ màu hồng sang màu vô hình khi trạng thái trung hòa được đạt đến.

+ Ghi lại lượng dung dịch HCl đã dùng để đạt được trạng thái trung hòa.

- Thí nghiệm này có thể được lặp lại nhiều lần để xác định được nồng độ chính xác của dung dịch NaOH. Nồng độ của dung dịch NaOH có thể tính bằng cách nhân lượng dung dịch HCl đã dùng với nồng độ dung dịch HCl chuẩn và chia cho thể tích dung dịch NaOH đã sử dụng.

Câu 2. Với quá trình ở câu 1. Ví dụ, nếu ta thực hiện thí nghiệm chuẩn độ NaOH bằng dung dịch HCl và sử dụng 50 ml dung dịch NaOH cần chuẩn độ, và cần 22,5 ml dung dịch HCl chuẩn để đạt được trạng thái trung hòa, thì nồng độ của dung dịch NaOH sẽ là?

Trả lời:

Nồng độ NaOH = (nồng độ HCl x thể tích HCl) / thể tích NaOH

Nồng độ NaOH = (0,1 mol/L x 22,5 ml) / 50 ml

Nồng độ NaOH = 0,045 mol/L

 Do đó, nồng độ của dung dịch NaOH được xác định là 0,045 mol/L sau khi thực hiện thí nghiệm chuẩn độ.

Câu 3. Tại sao việc duy trì mức độ pH cân bằng trong cơ thể người là rất quan trọng và có tác động lớn đến sức khỏe?

Trả lời:

Trong cơ thể người, sự cân bằng pH đóng vai trò quan trọng trong nhiều quá trình sinh hóa, bao gồm hoạt động của enzyme, sự vận chuyển oxy, chuyển hóa chất và độc tố. Mức độ pH không cân bằng có thể dẫn đến các vấn đề sức khỏe nghiêm trọng, chẳng hạn như acidosis hoặc alkaloza.

Câu 4. Phèn chua có công thức hóa học là gì? Tại sao chúng có thể làm sạch gỉ sét?

Trả lời:

* Công thức: KAl(SO4)2·12H2O hoặc dạng K2SO4.Al2(SO4)3.24H2O.

* Phèn chua có thể làm sạch gỉ sét nhờ vào tính chất chelat hóa của nó. Khi phèn chua pha loãng với nước và được sử dụng để làm sạch các bề mặt bị gỉ sét, các phân tử phèn chua sẽ kết hợp với ion kim loại trong gỉ sét để tạo thành các phức chất có tính chất hòa tan tốt hơn. Các phức chất này có thể được dễ dàng rửa bỏ khỏi bề mặt bằng nước, để lại bề mặt sạch và không có gỉ sét.

Câu 5. Nêu những ứng dụng của cân bằng ion CO32- trong dung dịch nước?

Trả lời:

1. Xử lý nước: Ion CO32- được sử dụng để cân bằng pH trong quá trình xử lý nước, đặc biệt là nước cứng, giúp loại bỏ các ion Ca2+ và Mg2+ gây cặn và làm giảm lưu lượng nước.
2. Sản xuất hóa chất: Ion CO32- được sử dụng trong sản xuất nhiều hóa chất, chẳng hạn như natri cacbonat, sắt cacbonat, kẽm cacbonat và canxi cacbonat.
3. Thực phẩm: Ion CO32- cũng được sử dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm để điều chỉnh độ pH của sản phẩm, giữ cho sản phẩm được bảo quản trong thời gian dài mà không ảnh hưởng đến chất lượng và vị giác của sản phẩm.
4. Dược phẩm: Ion CO32- được sử dụng trong sản xuất thuốc và mỹ phẩm, đặc biệt là các sản phẩm dạng bột, giúp tăng tính ổn định và độ bền của sản phẩm.
5. Trồng trọt: Ion CO32- được sử dụng để điều chỉnh độ pH của đất trong trồng trọt, giúp cây trồng phát triển tốt hơn và tăng năng suất.

Câu 6. Để cân bằng lượng Acid và Base trong đất nông nghiệp, người dân cần pahir làm gì?

Trả lời:

* Để cân bằng lượng acid và base trong đất nông nghiệp, người dân cần thực hiện các bước sau:

- Đo pH đất: Đo độ pH của đất bằng cách sử dụng bộ đo pH hoặc chỉ thị pH. Độ pH của đất thường nằm trong khoảng từ 4 đến 8.

- Xác định lượng axit hoặc bazơ trong đất: Sử dụng các phương pháp xác định lượng axit hoặc bazơ trong đất, chẳng hạn như sử dụng dung dịch nước vôi hoặc dung dịch NaOH để đo lượng acid hoặc base trong đất.

- Thực hiện cân bằng acid và base trong đất: Nếu độ pH của đất quá thấp, người dân cần thêm phân bón có tính bazơ để tăng pH của đất. 

- Thực hiện kiểm tra lại sau khi cân bằng: Sau khi thêm phân bón, người dân cần thực hiện lại việc đo độ pH và xác định lượng axit hoặc bazơ trong đất để đảm bảo rằng đất đã được cân bằng và đạt mức pH phù hợp cho loại cây trồng được trồng.

Câu 7. Một dung dịch HCl có nồng độ 0,1 M. Tính nồng độ mol của ion H+ trong dung dịch?

Trả lời:

Trong dung dịch HCl, một phần tử HCl sẽ phân li thành một ion H+ và một ion Cl-. Vì vậy, nồng độ mol của ion H+ trong dung dịch sẽ bằng nồng độ mol của dung dịch HCl.

Với dung dịch HCl có nồng độ 0,1 M, ta có:

Nồng độ mol H+ = 0,1 M

 Vậy nồng độ mol của ion H+ trong dung dịch HCl là 0,1 M.

4. VẬN DỤNG CAO (3 câu)

Câu 1. Một dung dịch có nồng độ HCl là 0,05 M. Tính nồng độ mol của ion H+ và pH trong dung dịch?

Trả lời:

Trong dung dịch HCl, một phần tử HCl sẽ phân li thành một ion H+ và một ion Cl-. Vì vậy, nồng độ mol của ion H+ trong dung dịch sẽ bằng nồng độ mol của dung dịch HCl.

- Với dung dịch HCl có nồng độ 0,05 M, ta có:

Nồng độ mol H+ = 0,05 M

- Để tính pH của dung dịch, ta sử dụng công thức:

pH = -log[H+]

- Với dung dịch có nồng độ mol H+ là 0,05 M, ta có:

pH = -log(0,05) = 1,3

 Vậy, nồng độ mol của ion H+ trong dung dịch là 0,05 M và pH của dung dịch là 1,3.

Câu 2. Cho dung dịch có nồng độ 0,1 M của axit axetic (CH3COOH) và dung dịch có nồng độ 0,1 M của natri axetat (CH3COONa). Tính pH của dung dịch sau khi trộn hai dung dịch lại với nhau?

Trả lời:

Axit axetic (CH3COOH) có khả năng đóng vai trò như một axit yếu trong nước và phân li thành ion axetat (CH3COO-) và ion H+ như sau:

CH3COOH + H2O ⇌ CH3COO- + H+

Khi trộn dung dịch axit axetic và dung dịch natri axetat với nhau, ion axetat (CH3COO-) của dung dịch natri axetat sẽ kết hợp với ion H+ của dung dịch axit axetic để tạo thành axit axetic (CH3COOH). Việc hình thành axit axetic sẽ làm giảm nồng độ ion H+ và do đó giảm độ axit của dung dịch. Quá trình này được mô tả bởi phương trình:

CH3COO- + H+ ⇌ CH3COOH

Với độ pKa của axit axetic là 4,76, ta có:

pH = pKa + log([CH3COO-]/[CH3COOH])

Trước tiên, ta cần tính tổng nồng độ của ion axetat và axit axetic sau khi trộn dung dịch lại với nhau. Tổng nồng độ này sẽ bằng tổng của hai nồng độ ban đầu:

[CH3COO-] + [CH3COOH] = 0,1 M + 0,1 M = 0,2 M

Tiếp theo, ta tính tỉ lệ giữa nồng độ ion axetat và axit axetic bằng cách sử dụng định luật bảo toàn điện tích. Tức là, tổng số điện tích của các ion trong dung dịch trộn lại phải bằng 0:

[CH3COO-] + [H+] = [CH3COOH]

Với [CH3COO-] + [CH3COOH] = 0,2 M, ta có:

[H+] = [CH3COO-] + [CH3COOH] - [Na+]

Với [Na+] là nồng độ của ion natri, bằng 0,1 M.

[H+] = 0,2 M - 0,1 M = 0,1 M

Từ đó, ta tính nồng độ mol của ion axetat:

[CH3COO-] = [Na+] = 0,1 M

Cuối cùng, ta tính pH của dung dịch bằng công thức:

pH = pKa + log([CH3COO-]/[CH3COOH])= 4,76 + log(0,1/0,1) = 4,76

Câu 3. Cho dung dịch có nồng độ 0,05 M của NaOH và dung dịch có nồng độ 0,025 M của Ca(OH)2. Tính nồng độ mol của ion OH- trong dung dịch sau khi trộn hai dung dịch lại với nhau?

Trả lời:

- Trong dung dịch NaOH, NaOH phân li hoàn toàn thành Na+ và OH-. Công thức hóa học cho quá trình phân li này là:

NaOH → Na+ + OH-

- Do đó, dung dịch NaOH có nồng độ mol OH- là 0,05 M.

- Trong dung dịch Ca(OH)2, Ca(OH)2 cũng phân li hoàn toàn thành ion Ca2+ và 2 ion OH-. Công thức hóa học cho quá trình phân li này là:

Ca(OH)2 → Ca2+ + 2 OH-

- Vì vậy, dung dịch Ca(OH)2 có nồng độ mol OH- là 0,025 × 2 = 0,05 M.

- Khi trộn hai dung dịch lại với nhau, nồng độ mol OH- của dung dịch trộn sẽ là tổng của nồng độ mol OH- của dung dịch NaOH và dung dịch Ca(OH)2:

[OH-] = [NaOH] + [Ca(OH)2] = 0,05 M + 0,05 M = 0,1 M