Cách Tính pH Dung Dịch Sau Trộn: Bí Quyết Nắm Vững Hóa Học 11

Để thành thạo các bài toán pH trong chương trình Hóa học lớp 11, việc hiểu rõ cách xác định pH của dung dịch sau khi pha trộn là vô cùng quan trọng. Bài viết này sẽ cung cấp kiến thức chi tiết, phương pháp giải nhanh và các ví dụ minh họa điển hình, giúp bạn tự tin chinh phục mọi dạng bài tập.

Các Dạng Bài Tập pH Thường Gặp Sau Pha Trộn

Có hai dạng bài toán chính liên quan đến việc xác định pH sau khi trộn các dung dịch:

1. Pha trộn không xảy ra phản ứng trung hòa: Các dung dịch axit trộn với axit, hoặc bazơ trộn với bazơ.
2. Pha trộn có xảy ra phản ứng trung hòa: Axit trộn với bazơ, cần xét đến phản ứng trung hòa để xác định chất dư và tính pH.

Dạng 1: Pha Trộn Không Xảy Ra Phản Ứng Trung Hòa

Phương Pháp Giải

• Bước 1: Tính tổng số mol H+ (nếu là axit) hoặc OH- (nếu là bazơ) trong mỗi dung dịch ban đầu.

  • Ví dụ:
    • ∑nH+ = nHCl + 2nH2SO4 + nHNO3 +…
    • ∑nOH- = nNaOH + nKOH + 2nBa(OH)2 + 2nCa(OH)2 + ...

• Bước 2: Tính nồng độ mol của H+ hoặc OH- sau khi trộn.

  • Công thức: CM = n/V. Trong đó, V = V1 + V2 +.... (tổng thể tích các dung dịch).

  Alt: Công thức tính CM (nồng độ mol) sau khi trộn dung dịch, với n là số mol chất tan và V là tổng thể tích dung dịch.

• Bước 3: Tính pH.

  • pH = –log[H+] (nếu tính được nồng độ H+).
  • Hoặc tính pOH: pOH = –log[OH-] sau đó suy ra pH = 14 – pOH.

Ví Dụ Minh Họa

Ví dụ 1: Trộn lẫn 3 dung dịch H2SO4 0,1M; HNO3 0,2M và HCl 0,3M với thể tích bằng nhau, thu được dung dịch A. Tính pH của dung dịch A?

Lời giải:

• Gọi V (lít) là thể tích của mỗi dung dịch.
• Tổng số mol H+ là: 0,3V + 2*0,1V + 0,2V = 0,7V mol
• Nồng độ H+ sau khi trộn: [H+] = (0,7V)/(3V) = 7/30 M
• pH = -log[H+] = -log(7/30) ≈ 0,632

Chọn A

Ví dụ 2: Trộn 100ml dung dịch NaOH 0,02M với 200ml dung dịch KOH 0,05M thu được dung dịch X. Tính pH của dung dịch X.

Lời giải:

• Số mol OH- từ NaOH: 0,1 * 0,02 = 0,002 mol
• Số mol OH- từ KOH: 0,2 * 0,05 = 0,01 mol
• Tổng số mol OH-: 0,002 + 0,01 = 0,012 mol
• Thể tích dung dịch X: 100 + 200 = 300 ml = 0,3 lít
• Nồng độ OH-: [OH-] = 0,012 / 0,3 = 0,04 M
• pOH = -log(0,04) = 1,40
• pH = 14 - 1,40 = 12,6

Chọn B

Lưu ý quan trọng

Khi trộn các dung dịch bazơ, cần chú ý đến số nhóm OH- trong mỗi phân tử bazơ. Ví dụ, Ba(OH)2 có 2 nhóm OH-, do đó, số mol OH- sẽ gấp đôi số mol Ba(OH)2.

Alt: Công thức tính nồng độ OH- sau khi trộn, minh họa số mol OH- bằng n và thể tích dung dịch bằng V.

Dạng 2: Pha Trộn Có Xảy Ra Phản Ứng Trung Hòa

Các Bước Giải

• Bước 1: Tính số mol H+ và OH- trong các dung dịch ban đầu.
• Bước 2: Viết phương trình phản ứng trung hòa: H+ + OH- → H2O. Xác định chất nào dư sau phản ứng. Tính số mol chất dư.
• Bước 3: Tính nồng độ của chất dư (H+ hoặc OH-) sau phản ứng.
• Bước 4: Tính pH của dung dịch sau phản ứng.

Ví Dụ Minh Họa

Ví dụ 1: Trộn lẫn 50 ml dung dịch Ba(OH)2 0,05M với 150ml dung dịch HCl 0,02M thu được dung dịch có pH là:

Lời giải:

• Số mol OH-: nOH- = 2 * nBa(OH)2 = 2 * 0,05 * 0,05 = 0,005 mol
• Số mol H+: nH+ = nHCl = 0,15 * 0,02 = 0,003 mol
• Phản ứng: H+ + OH- → H2O. OH- dư sau phản ứng.
• Số mol OH- dư: 0,005 - 0,003 = 0,002 mol
• Tổng thể tích dung dịch: 50 + 150 = 200 ml = 0,2 lít
• Nồng độ OH- dư: [OH-] = 0,002 / 0,2 = 0,01 M
• pOH = -log[OH-] = -log(0,01) = 2
• pH = 14 - 2 = 12

Chọn B

Ví dụ 2: Dung dịch X gồm Ba(OH)2 1M và NaOH 1M; dung dịch Y gồm HCl 0,125M và H2SO4 0,375M. Trộn 10 ml dung dịch X với 40 ml dung dịch Y, được dung dịch Z. Giá trị pH của Z là?

Lời giải:

• Số mol OH- trong X: nOH- = 2 * 0,01 * 1 + 0,01 * 1 = 0,03 mol
• Số mol H+ trong Y: nH+ = 0,04 * 0,125 + 2 * 0,04 * 0,375 = 0,035 mol
• Phản ứng: H+ + OH- → H2O. H+ dư sau phản ứng.
• Số mol H+ dư: 0,035 - 0,03 = 0,005 mol
• Tổng thể tích dung dịch Z: 10 + 40 = 50 ml = 0,05 lít
• Nồng độ H+ dư: [H+] = 0,005 / 0,05 = 0,1 M
• pH = -log[H+] = -log(0,1) = 1

Chọn A

Alt: Công thức tính nồng độ H+ dư sau phản ứng, minh họa hiệu số mol H+ và OH- chia cho thể tích dung dịch.

Mẹo khi giải bài tập

• Nhớ công thức: Nắm vững công thức tính số mol, nồng độ, và mối liên hệ giữa pH và pOH.
• Xác định đúng chất dư: Trong phản ứng trung hòa, việc xác định chính xác chất dư là yếu tố then chốt để tính pH.
• Cẩn thận với thể tích: Luôn chuyển đổi thể tích về cùng một đơn vị (thường là lít) trước khi tính toán.

Bài Tập Tự Luyện

Dưới đây là một số bài tập tự luyện để bạn củng cố kiến thức:

1. Trộn 200 ml dung dịch Ca(OH)2 0,1M với 100 ml dung dịch Ba(OH)2 0,05M thu được dung dịch X. pH của dung dịch X là bao nhiêu?
2. Trộn 20 ml dung dịch HCl 0,05M với 20 ml dung dịch H2SO4 0,075M thu được dung dịch có pH bằng bao nhiêu?
3. Trộn 100ml dung dịch Ba(OH)2 0,1M với 100ml dung dịch HCl 0,1M. Tính pH của dung dịch sau phản ứng.

Lời giải gợi ý cho câu 3:

• nBa(OH)2 = 0.1 * 0.1 = 0.01 mol
• nHCl = 0.1 * 0.1 = 0.01 mol
• Ba(OH)2 + 2HCl -> BaCl2 + 2H2O
• nHCl phản ứng vừa đủ = 2 * nBa(OH)2 = 0.02 mol. Vậy HCl hết
• pH = 7

Alt: Hình ảnh minh họa sự đổi màu của giấy quỳ tím khi nhúng vào dung dịch axit (đỏ) và dung dịch bazơ (xanh).

Kết Luận

Việc nắm vững lý thuyết và phương pháp giải các bài tập về pH của dung dịch sau khi pha trộn là rất quan trọng trong chương trình Hóa học lớp 11. Hy vọng rằng, với những kiến thức và ví dụ minh họa chi tiết trong bài viết này, bạn sẽ tự tin hơn khi đối mặt với các bài toán pH và đạt kết quả cao trong học tập. Chúc các bạn thành công!