Khi giải các bài toán hóa học mà đề bài cho “Cho M Gam Hỗn Hợp” các kim loại tác dụng với axit, một trong những dạng bài thường gặp là xác định pH của dung dịch sau phản ứng. Bài viết này sẽ đi sâu vào phương pháp giải quyết dạng toán này, đồng thời tối ưu hóa cho các bạn học sinh và người học hóa học tại Việt Nam.
Xét một ví dụ điển hình: Cho m gam hỗn hợp Mg, Al vào 250ml dung dịch X chứa hỗn hợp axit HCl 1M và H2SO4 0,5M, thu được 5,32 lít H2 (ở đktc) và dung dịch Y (coi thể tích dung dịch không đổi). Dung dịch Y có pH là bao nhiêu?
Phương pháp giải:
-
Xác định số mol các chất: Tính số mol của các axit trong dung dịch X và số mol khí H2 thu được.
- nHCl = V CM = 0,25 1 = 0,25 mol
- nH2SO4 = V CM = 0,25 0,5 = 0,125 mol
- nH2 = V / 22,4 = 5,32 / 22,4 = 0,2375 mol
-
Tính tổng số mol H+: Tính tổng số mol H+ từ các axit. Lưu ý rằng H2SO4 là axit mạnh hai nấc.
- nH+ = nHCl + 2 nH2SO4 = 0,25 + 2 0,125 = 0,5 mol
-
Viết phương trình phản ứng (nếu cần): Trong trường hợp này, kim loại Mg và Al phản ứng với H+ tạo ra H2.
-
Bảo toàn nguyên tố hoặc sử dụng phương pháp ion: Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố H để tính số mol H+ dư sau phản ứng.
- nH+ phản ứng = 2 nH2 = 2 0,2375 = 0,475 mol
- nH+ dư = nH+ ban đầu – nH+ phản ứng = 0,5 – 0,475 = 0,025 mol
-
Tính nồng độ H+ và pH: Tính nồng độ H+ trong dung dịch Y và từ đó suy ra pH.
- [H+] = nH+ dư / Vdd = 0,025 / 0,25 = 0,1 M
- pH = -log[H+] = -log(0,1) = 1
Kết luận:
Trong ví dụ trên, pH của dung dịch Y là 1.
Các yếu tố cần lưu ý khi giải bài toán “cho m gam hỗn hợp” tác dụng với axit:
-
Kim loại: Xác định hóa trị của kim loại để tính toán chính xác số mol electron trao đổi.
-
Axit: Chú ý đến các axit mạnh nhiều nấc (ví dụ H2SO4) và tính số mol H+ chính xác.
-
Bảo toàn nguyên tố: Sử dụng định luật bảo toàn nguyên tố để giải nhanh các bài toán phức tạp.
-
pH: Nắm vững công thức tính pH và ý nghĩa của pH trong dung dịch.
Công thức tính pH: pH = -log[H+] thể hiện độ axit hoặc bazơ của dung dịch.
-
Thể tích: Đề bài có thể cho thể tích dung dịch thay đổi hoặc không đổi sau phản ứng, cần đọc kỹ để áp dụng phù hợp.
Mở rộng:
Bài toán có thể phức tạp hơn khi thêm các yếu tố sau:
- Phản ứng trung hòa: Dung dịch sau phản ứng tác dụng với bazơ hoặc axit khác.
- Kết tủa: Tạo thành kết tủa trong quá trình phản ứng, ảnh hưởng đến thành phần dung dịch.
- Hỗn hợp kim loại: Hỗn hợp nhiều kim loại với hóa trị khác nhau.
Bằng cách nắm vững phương pháp giải và các yếu tố cần lưu ý, bạn có thể tự tin giải quyết các bài toán “cho m gam hỗn hợp” kim loại tác dụng với axit một cách hiệu quả. Chúc các bạn học tốt!
