Trong các dung dịch loãng giá trị tích số ion của nước là

09:32:0013/09/2021

Bài viết cũng giúp các em có thể trả lời nhiều câu hỏi về sự điện li của nước, tích số ion của nước bằng bao nhiêu? pH là gì? cách xác định môi trường axit, trung tính và kiềm theo nồng độ H+ và pH như thế nào ? chất chỉ thị axit bazơ là gì?...

I. Nước là chất điện li rất yếu

1. Sự điện li của nước

- Từ thực nghiệm cho thấy, nước là chất điện ly cực yếu (nước điện li theo phản ứng thuận nghịch):

 H2O  H+ + OH-

2. Tích số ion của nước

- Môi trường trung tính là môi trường trong đó: [H+] = [OH-]

- Bằng thực nghiệm, người ta xác định được nồng độ của H+ và OH- như sau:

  [H+] = [OH-] = 1,0.10-7 (mol/l) ở 250C.

- Tích số ion của nước là:

 KH2O (250C) = [H+].[OH-] = 1,0.10-14.

> Lưu ý: Tích số ion của nước chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ.

3. Ý nghĩa tích số ion của nước

a) Môi trường axit

- Khi hoà tan axit vào nước, nồng độ H+ tăng, vì vậy nồng độ OH− phải giảm sao cho tích số ion của nước không đổi.

* Ví dụ: Khi hòa tan axit HCl vào nước để nồng độ H+ bằng 1,0.10-3M, thì nồng độ OH− là:

Vì có: 

→ Môi trường axit là môi trường trong đó:

 [H+] > [OH–] ⇒ [H+] > 1,0.10-7.

b) Môi trường kiềm

- Khi hoà tan bazơ vào nước, nồng độ OH− tăng, vì vậy nồng độ H+ phải giảm sao cho tích số ion của nước không đổi.

* Ví dụ: Khi hoà tan bazơ vào nước để nồng độ OH− bằng 1,0.10−5 M thì nồng độ H+ là:

Vì có: 

→ Môi trường kiềm là môi trường trong đó:

 [H+] < [OH–] ⇒ [H+] < 1,0.10-7.

⇒ Nếu cho biết nồng độ H+ trong dung dịch nước thì ta sẽ xác định được nồng độ OH- và ngược lại. Độ axit và độ kiềm của dung dịch có thể được đánh giá chỉ bằng nồng độ H+:

- Môi trường trung tính có : [H+] = 1,0.10-7M.

- Môi trường axit có : [H+]  > 1,0.10-7M.

- Môi trường kiềm (bazơ) có : [H+] < 1,0.10-7M.

- pH càng nhỏ thì dung dịch có độ axit càng lớn. pH càng lớn thì dung dịch có độ bazơ càng lớn.

II. Khái niệm về pH. Chất chỉ thị axit - bazơ

1. Khái niệm về pH

• Để đánh giá độ axit và độ kiềm của dung dịch một cách thuận lợi (tránh dùng những nồng độ với số mũ âm) người ta dùng chỉ số pH với quy ước như sau:

Khi đó, ta thấy:

- Môi trường trung tính có : [H+] = 10-7M → pH = -lg[H+] = 7;

- Môi trường axit có : [H+]  > 10-7M →  pH < 7 ;

- Môi trường kiềm (bazơ) có : [H+] < 10-7M →  pH > 7.

• Thang pH thường dùng có giá trị từ 1 đến 14.

• Giá trị pH có ý nghĩa to lớn trong thực tế như pH của máu người và động vật có giá trị gần như không đổi. Thực vật chỉ có thể sinh trưởng bình thường khi giá trị pH của dung dịch trong đất ở trong khoảng xác định đặc trưng cho mỗi loại cây. Tốc độ ăn mòn kim loại trong nước tự nhiên phụ thuộc rất nhiều vào giá trị pH của nước mà kim loại tiếp xúc.

2. Chất chỉ thị axit - bazơ

• Chất chỉ thị axit - bazơ là chất có màu biến đổi phụ thuộc vào giá trị pH của dung dịch.

• Màu của hai chất chỉ thị axit - bazơ là quỳ và phenolphtalein trong dung dịch ở các khoảng pH khác nhau được đưa ra trong bảng dưới đây:

• Trộn lẫn một số chất chỉ thị có màu biến đổi kế tiếp nhau theo giá trị pH, ta được hỗn hợp chất chỉ thị vạn năng. Dùng băng giấy tẩm dung dịch hỗn hợp này có thể xác định được gần đúng giá trị pH của dung dịch theo như hình sau:

• Để xác định tương đối chính xác giá trị pH của dung dịch, người ta dùng máy đo pH.

Như vậy, qua nội dung bài viết này các em đã có giải đáp các câu hỏi về sự điện li của nước là gì? tích số ion của nước bằng bao nhiêu? pH là gì? cách xác định môi trường axit, trung tính và kiềm theo nồng độ H+ và pH như thế nào ? chất chỉ thị axit bazơ là gì?...

Câu hỏi: Giá trị tích số ion của nước phụ thuộc vào?

A. áp suất.

B. nhiệt độ.

C. sự có mặt của axit hoà tan.

D. sự có mặt của bazơ hoà tan.

Trả lời:

=> Đáp án B

Cùng Top lời giải tìm hiểu về sự điện li của nước nhé.

I. Nước là chất điện li rất yếu:

1. Sự điện li của nước:

- Nước là chất điện rất yếu.

Pt điện li: H2O⇔H++ OH-

2. Tích số ion của nước:

- Ở 25OC, hằng số gọi là tích số ion của nước.

KH2O= [H+]. [OH-]= 10-14

→ [H+] = [OH-] = 10-7

- Nước là môi trường trung tính, nên môi trường trung tính là môi trường trong đó

[H+] = [OH-] = 10-7

3. Ý nghĩa tích số ion của nước

- Môi trường trung tính có : [H+] = [OH–] ;

- Môi trường axit có : [H+] > [OH–] ;

- Môi trường bazơ có : [H+] < [OH–] ;

II. Khái niệm về axit. Chất chỉ thị axit - bazơ

1. Khái niệm về pH

Như đã thấy ở trên, dựa vào nồng độ H+ trong dung dịch nước có thể đánh giá được độ axit và độ kiềm của dung dịch. Nhưng dung dịch thường dùng có nồng độ H+ nhỏ, để tránh ghi nồng độ H+ với số mũ âm, người ta dùng pH với quy ước như sau:

[H+] = 1,0.10−pH(∗)M. Nếu [H+] = 1,0.10−aMthì pH = a.

Thí dụ: [H+] = 1,0.10−1M ⇒ pH = 1,00: môi trường axit.

[H+] = 1,0.10−7M ⇒ pH = 7,00: môi trường trung tính.

[H+] = 1,0.10−11M ⇒ pH = 11,00; môi trường kiềm.

Thang pH thường dùng có giá trị 1 đến 14.

Giá trị pH có ý nghĩa to lớn trong thực tế. Chẳng hạn, pH của máu người và động vật có giá trị gần như không đổi. Thực vật có thể sinh trưởng bình thường chỉ khi giá trị pH của dung dịch trong đất ở trong khoảng xác định đặc trưng cho mỗi loại cây. Tốc độ ăn mòn kim loại trong nước tự nhiên phụ thuộc rất nhiều vào pH của nước mà kim loại tiếp xúc.

2. Chất chỉ thị axit - bazơ

Chất chỉ thị axit - bazơ là chất có màu biến đổi phụ thuộc vào giá trị pH của dung dịch. Thí dụ, màu của hai chất chỉ thị axit bazơ là quỳ và phenolphtalein trong các khoảng pH khác nhau

III. Một số dạng bài tập điển hình

1.Dạng 1​: Lý thuyết về sự điện li của nước và pH

* Một số lưu ý cần nhớ:

- Nước là chất điện li rất yếu : H2​O ⇌ H+​ + OH-​

Tích số ion của nước: = [H+​][OH-​] =10-14​M (đo ở 25o​C)

Môi trường axit :

[H+​] > [OH–​] hay [H+​] > 1,0.10–7​M => pH < 7

Môi trường kiềm :

[H+​] < [OH–​] hay [H+​] < 1,0.10–7​M. => pH > 7

Môi trường trung tính :

[H+​] = [OH–​] = 1,0.10–7​M. => pH = 7

* Một số ví dụ điển hình:

Ví dụ 1:Cho các muối sau đây : NaNO3​; K2​CO3​; CuSO4​; FeCl3​; AlCl3​; KCl. Các dung dịch có pH = 7 là :

A.NaNO3 ​; KCl.

B.K2​CO3​; CuSO4​; KCl.

C.CuSO4​; FeCl3​; AlCl3​.

D.NaNO3​; K2​CO3​; CuSO4​.

Hướng dẫn giải chi tiết:

- Dung dịch có môi trường trung tính sẽ có p H = 7

Mặt khác muối có môi trường trung tính là muối của KL mạnh và gốc axit mạnh

Đáp ánA

Ví dụ 2:Trong số các dung dịch : Na2​CO3​, KCl, CH3​COONa, NH4​Cl, NaHSO4​, C6​H5​ONa, những dung dịch có pH > 7 là :

A.Na2​CO3​, NH4​Cl, KCl.

B.Na2​CO3​, C6​H5​ONa, CH3​COONa.

C.NH4​Cl, CH3​COONa, NaHSO4​.

D.KCl, C6​H5​ONa, CH3​COONa.

Hướng dẫn giải chi tiết:

Dung dịch có p H lớn hơn 7 là dung dịch khi thủy phân trong nước cho môi trường bazo. Mặt khác muối có môi trường bazo là muối của KL mạnh và gốc axit yếu.

A loại do KCl có môi trường trung tính

C loại do NaHSO4​có môi trường axit

D loại do KCl có môi trường trung tính.

Đáp ánB.

2.Dạng 2​: Xác định pH của axit, bazo mạnh

* Một số lưu ý cần nhớ:

- Tính số mol H+, OH- có trong dung dịch

- Nồng độ H+, OH- có trong dung dịch => pH

* Một số ví dụ điển hình:

Ví dụ 1: Trộn 10g dung dịch HCl 7,3% với 20g dung dịch H2​SO4​ 4,9% rồi thêm nước để được 100ml dung dịch A. Tính pH của dung dịch A.

Hướng dẫn giải chi tiết:

mHCl = 10.7,3% = 0,73 gam

=> nHCl = 0,73 : 36,5 = 0,02 mol

mH2​SO4​ = 20.4,9% = 0,98 gam

=> nH2​SO4​ = 0,98 : 98 = 0,01 mol

Ta có phương trình điện li như sau:

HCl → H+​ + Cl-​

0,02 0,02

H2​SO4​ → 2H+​ + SO4​2-​

0,01 0,02

=> nH+ = 0,02 + 0,02 = 0,04 (mol)

V dung dịch sau khi pha trộn là 100ml = 0,1 lít

=> [H+] = 0,04 : 0,1 = 0,4M

=> pH = -log[H+] = 0,4

3. Câu hỏi bài tập vận dụng liên quan

Câu 1.Tích số ion của nước sẽ tăng lên khi tăng

A. Áp suất

B. Nhiệt độ.

C. Nồng độ ion hiđro.

D. Nồng độ ion hiđroxit

Câu 2.Trong dung dịch HCl 0,001M ở 25oC, tích số ion của nước là:

A. [H+][OH-] > 1,0.10-14.

B. [H+][OH-] = 1,0.10-14.

C. [H+][OH-] < 1,0.10-14.

D. [H+][OH-] = 10.10-14.

Câu 3.Trong dung dịch HNO30,01M thì tích số ion của nước ở nhiệt độ bất kì là:

A. =10-14

B. >10-14

C. <10-14

D. Tất cả đều sai

Giải thích: Ở 25oC tích số ion của H2O là 10-14còn tùy nhiệt độ tích số ion của H2O sẽ thay đổi.

Câu 4.Dung dịch nào sau đây có pH = 7

A. NH4NO3.

B. CH3COONa.

C. C6H5ONa.

D. KClO3.

Câu 5: Có 250 ml dung dịch HCl 0,4M. Hỏi phải thêm bao nhiêu nước vào dung dịch này để được dung dịch có pH =1,00? Biết rằng sự biến đổi thể tích khi pha trộn là không đáng kể.

Để có pH = 1 thì nồng độ HCl phải bằng 1.10−1mol/l. Vậy phải pha loãng 4 lần dung dịch HCl 0,4 M, nghĩa là pha thêm 750 ml nước.

Câu 6: Chỉ dùng thuốc thử phenolphtalein, hãy trình bày cách phân biệt ba dung dịch cùng nồng độ mol sau: KOH,HNO3vàH2SO4.

- Nhỏ vài giọt dung dịch phenolphtalein vào cả ba dung dịch. Dung dịch nào có màu hồng là dung dịch KOH.

- Lấy các thể tích bằng nhau của ba dung dịch : V ml dung dịch KOH và V ml của mỗi dung dịch axit. Thêm vào hai dung dịch axit vài giọt dung dịch phenolphtalein. Đổ V ml dung dịch KOH vào từng V ml dung dịch axit, sau đó thêm một ít dung dịch KOH nữa, nếu có màu hồng thì dung dịch axit đó làHNO3 ngược lại nếu không có màu hồng là dung dịchH2SO4.