Công thức tính pH và hướng dẫn giải bài tập về độ pH

Công thức tính pH và hướng dẫn giải bài tập về độ pH

Chủ đề hôm nay chúng ta sẽ nghiên cứu về độ PH và các công thức tính pH. Như các em đã biết, pH là chỉ số đo độ hoạt động của các ion H⁺ trong dung dịch, vì vậy là độ axít hay bazơ của nó. Các dung dịch nước có giá trị pH < 7 được coi là có tính axít, trong khi các giá trị pH > 7 được coi là có tính kiềm. Để xác định được độ pH, chúng ta cùng tham khảo qua một số công thức tính pH trong bài viết dưới đây.

Nội dung chính

Phân loại bài tập tính pH

+ Tính giá trị pH của dung dịch

+ Pha trộn dung dịch

Dạng 1: Tính giá trị pH của dung dịch

Phương pháp giải

+ Tính pH của dung dịch axit: Xác định nồng độ mol/l của ion H+ trong dung dịch ở trạng thái cân bằng pH=-lg([H+])

+Tính pH của dung dịch bazơ: Xác định nồng độ mol/l của ion OH- trong dung dịch ở trạng thái cân bằng  [H+] pH, hoặc pH = 14-pOH= 14+lg([OH-]).

Ví dụ:  Cho dung dịch A là một hỗn hợp: H2SO4 2*10^(-4) M và HCl 6*10^(-4)M Cho dung dịch B là một hỗn hợp: NaOH 3.10-4M và Ca(OH)2 3,5.10-4M

a) Tính pH của dung dịch A và dung dịch B

b) Trộn 300ml dung dịch A với 200ml dung dịch B được dung dịch C. Tính pH của dung dịch C.

Lời giải

a)  Ta có nồng độ H+ trong A: [H+] = 2 * 2*10^(-4) + 6*10^(-4) = 0,001M =  10^(-3) => pH = 3

Ta có nồng độ OH- trong B: [OH-] = 3*10^(-4) + 2 * 3,5*10^(-4) = 0,001M =  10^(-3) => pOH = 3 => pH = 14 – 3 =11

[OH-] trong B: 3.10-4 + 2.3,5.10-4 = 10-3 mol   pOH = 3 ®    pH =11

b) Trong 300ml dung dịch A có số mol H+ là:

n = CM * V = 0,3 * 0,001 mol

Trong 200 ml dung dịch B có số mol OH- là:

n = CM * V = 0,2* 0,001 mol

Dung dịch C có: V = 0,5 lít; số mol H+ = 0,3 * 0,001 – 0,2* 0,001 = 10^(-4)  mol

Dạng 2: Pha trộn dung dịch

Phương pháp giải

+ Sử dụng phương pháp đường chéo, ghi nhớ: Nước có C% hoặc CM =0.

+ Xác định số mol chất, pH ® [H+]® mol H+ hoặc mol OH-.

+ Việc thêm, cô cạn nước làm thay đổi nồng độ mol/l và không làm thay đổi số mol chất. Tính toán theo số mol chất.

Ví dụ: Dung dịch HCl có pH=3. Hỏi phải pha loãng dung dịch HCl đó bằng nước bao nhiêu lần để được dung dịch HCl có pH = 4. Giải thích?

Lời giải:

Giả sử dung dịch HCl ban đầu có thể tích V1 (l), pH = 3.

Số mol H+ ban đầu là V1 * 10^(-3) mol

Thể tích H2O cần thêm vào là V2 (lít).

Số mol H+ trong dung dịch pH= 4 là (V1 + V2 ).10^(-4)

Việc pha loãng dung dịch chỉ làm thay đổi nồng độ mol/l chứ không làm thay đổi số mol H+.

Vì vậy :  (V1 + V2 ).10-4 = V1.10-3 => 9 V1 = V2

Vậy phải pha loãng dung dịch gấp 10 lần (nước thêm vào gấp 9 lần thể tích ban đầu)

Công thức tính nhanh bài tập độ pH

a) Công thức tính pH của dung dịch axit yếu HA.( Ví dụ: HF, HCOOH, CH3COOH…)

          pH = (log K_axit + log C_axit )= -log (α.C_axit)

Trong đó:  là độ điện li

K_a : hằng số phân li của axit

C_a : nồng độ mol/l của axit ( C_a 0,01 M )

b) Công thức tính pH của dung dịch bazơ yếu BOH. ( Ví dụ: NH3, CH3-NH2, …)

pH = 14+(log K_bazơ + log C_bazơ )

Trong đó:  K_bazo : hằng số phân li của bazơ

C_bazo : nồng độ mol/l của bazơ

c) Công thức tính pH của dung dịch axit yếu HA và muối NaA. (Ví dụ: HF và NaF, HCOOH và HCOONa, CH3COOH và CH3COONa…)

pH = -(log K_axit + log )

C_a : nồng độ mol/l của axit

C_m : nồng độ mol/l của muối

Một số bài toán áp dụng

Ví dụ 1: Tính pH của dung dịch CH₃COOH 0,1 M ở 25⁰C . Biết K_CHCOOH = 1,8. 10^-5

Giải.

Áp dụng công thức giải nhanh.

pH = – (logK_a + logC_a )  = – (log1,8. 10^-5  + log0,1 ) = 2,87

Ví dụ 2: Tính pH của dung dịch HCOOH 0,46 % ( D = 1 g/ml ). Cho độ điện li của HCOOH trong dung dịch là = 2 %

Giải

Ta có : C_M =  =  = 0,1 M

Áp dụng công thức giải nhanh.

pH = – log (C_a ) = – log (.0,1 ) = 2,7

Ví dụ 3: Tính pH của dung dịch NH₃ 0,1 M . Cho K_NH = 1,75. 10^-5

pH = 14 + (logK_b + logC_b ) = 14 + (log1,75. 10^-5 + log0,1 ) = 11,13

Ví dụ 4:( KB 2009). Tính pH của dung dịch CH₃COOH 0,1 M và CH₃COONa 0,1 M ở 25⁰C. Biết K_CHCOOH = 1,75. 10^-5, bỏ qua sự điện li của H₂O.

Giải.

Áp dụng công thức giải nhanh.

pH = – (logK_a + log)  = – (log1,75. 10^-5  + log) = 4,76

Ví dụ 5:( CHUYÊN-VINH LẦN 3-2011). Cho hỗn hợp gồm CH₃COOH 0,05 M và CH₃COONa 0,05 M ở 25⁰C. Biết K_CHCOOH = 1,8. 10^-5  , bỏ qua sự điện li của H₂O.

Vậy  pH của dung dịch ở 25⁰C là :

A. 5,12                    B. 4,85                        C. 4,74                         D. 4,31

Giải.

Áp dụng công thức giải nhanh.

pH = – (logK_a + log)  = – (log1,8. 10^-5  + log) = 4,74  => C đúng.

Ví dụ 6: (CHUYÊN-VINH LẦN 2-2011). Cho hỗn hợp đung dịch X gồm HF 0,1 M và NaF 0,1 M ở 25⁰C. Biết K_HF = 6,8. 10^-4  , bỏ qua sự điện li của H₂O.

Vậy  pH của dung dịch ở 25⁰C là :

A. 4,25                       B. 1,58                          C. 3,17                 D. 3,46

Giải.

Cách 1: Áp dụng công thức giải nhanh.

pH = – (logK_a + log)  = – (log6,8. 10^-4  + log) = 3,17  => C đúng.

Cách 2: Giải thông thường xem có mất nhiều thời gian hơn không nhé,

Ta có

=> C đúng.

Ví dụ 7: Dung dịch CH₃COOH 0,1 M. có độ điện ly α =1% .Vậy  pH của dung dịch ở 25⁰C là :

A. 4,2                     B. 3                      C. 3,17                 D. 2

Giải.

Áp dụng công thức giải nhanh.

pH = -log(α.C_axit) = -log(0,01.0,1) = 3 => B đúng.

Ví dụ 8: Dung dịch chứa 3,00 gam CH₃COOH trong 250ml dung dịch .Biết M_CH3COOH=60,05. Ka=10^-4,75.  Vậy  pH của dung dịch ở 25⁰C là :

A. 4,2                         B. 2,4                             C. 3,4                             D. 2,7

Giải.

Tính toán bình thường ta được dung dịch có nồng độ là 0,2 M

Áp dụng công thức giải nhanh => D đúng

Xem thêm:

• Cách viết phương trình điện li.
• Giải bài tập Ancol.

Chúng ta vừa tìm hiểu xong một số dạng bài thường gặp trong bài toán tính độ pH. Đặc biệt là công thức tính độ pH theo phương pháp tính nhanh, giúp chúng ta giải quyết những bài tập chắc nghiệm nhanh chóng và chính xác nhất. Ngoài ra, còn có một số ví dụ minh họa và những câu trắc nghiệm của các trường chuyên, nhằm định hướng những cái nhìn xa hơn và chuẩn bị tư tưởng cho những câu hỏi thi, nhất là trong kì thi trung học phổ thông quốc gia. Chúc các em học tập thật tốt!

Bản quyền bài viết thuộc trường trung học phổ thông Sóc Trăng. Mọi hành vi sao chép đều là gian lận.
Nguồn chia sẻ: Trường THPT Thành Phố Sóc Trăng (thptsoctrang.edu.vn)