Bài 3: Sự điện li của nước - pH và Chất chỉ thị axit-bazơ

1.1.1. Sự điện li của nước

• Nước là chất điện rất yếu.
• Phương trình điện li: H₂O \(\rightleftarrows\) H⁺ + OH^-

1.1.2. Tích số ion của nước

• Ở 25^OC, hằng số ^{\({K_{{H_2}O}}\)} gọi là tích số ion của nước.

\({K_{{H_2}O}}\)  = [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 

1.1.2. Ý nghĩa tích số ion của nước

*Trong môi trường axit

Ví dụ: Tính [H⁺]  và [OH ^-]  của dung dịch HCl 10^-3 M.

        HCl →      H⁺      + Cl^-

       10^-3 M → 10^-3 M    

=> [H⁺] = [HCl] = 10^-3 M 

=>[OH^-] = \(\frac{{{{10}^{ - 14}}}}{{{\rm{[}}{{\rm{H}}^ + }{\rm{]}}}} = \frac{{{{10}^{ - 14}}}}{{{{10}^{ - 3}}}}\) = 10^-11M

=> [H⁺] > [OH^-] hay [H⁺] >10^-7 M.

*Trong môi trường bazơ

Vd: Tính [H⁺] và [OH^-] của dung dịch NaOH 10^-5 M

     NaOH → Na⁺ + OH^-

    10^-5 M  →         10^-5 M

=> [OH^-] = [NaOH] = 10^-5 M

=> [H⁺] =\(\frac{{{{10}^{ - 14}}}}{{{\rm{[}}O{H^ - }{\rm{]}}}} = \frac{{{{10}^{ - 14}}}}{{{{10}^{ - 5}}}}\) = 10^-9 M   

=>[OH^-] > [H⁺]  

* Kết luận

Vậy [H⁺] là đại lượng đánh giá độ axít, độ bazơ của dung dịch.

Mt trung tính: [H⁺]  = 10^-7 M

Mt bazơ  :       [H⁺]  <10^-7 M

Mt axít:          [H⁺]  > 10^-7 M  

1.2.1. Khái niệm pH

• Dung dịch được sử dụng nhiều thường có [H⁺]  trong khoảng 10 ^-1 à 10^-14 M. Để tránh ghi giá trị [H⁺]   với số mũ âm, người ta dùng pH.
• Công thức: [H⁺]  = 10^-pH M  hay pH= -lg [H⁺]

• Nếu [H⁺]   = 10^-a M  thì pH = a

Ví dụ: 

[H⁺]   = 10^-3 M => pH=3 môi trường axít

[H⁺] = 10^-11 M => pH = 11: môi trường bazơ

[H⁺]= 10^-7 M => pH = 7 :môi trường trung tính.

1.2.2. Chất chỉ thị Axit - bazơ

• Là chất có màu biến đổi phụ thuộc vào giá trị pH của dung dịch
• Ví dụ: Quỳ tím, phenolphtalein

Hình 1: Màu của chất chỉ thị vạn năng

(Thuốc thử MERCK của Đức) ở các giá trị pH khác nhau

Video 1: Chỉ thị đo pH từ bắp cải tím

Bài 1:

Có 5 dung dịch NH₃, HCl, NH₄Cl, Na₂CO₃, CH₃COOH được đánh ngẫu nhiên là A, B, C, D, E. Gía trị pH và khả năng dẫn điện của dung dịch theo bảng sau:

Các dung dịch A, B, C, D, E lần lượt là:

Hướng dẫn:

Các chất điện ly mạnh và phân ly ra càng nhiều ion so với số phân tử chất ban đầu thì dẫn điện càng mạnh
Chất dẫn điện tốt: HCl; NH₄Cl; Na₂CO₃
Chất dẫn điện kém là: CH₃COOH; NH₃
Độ pH tăng dần: HCl; CH₃COOH; NH₄Cl; NH₃; Na₂CO₃

Bài 2:

Cho các dung dịch có cùng nồng độ mol/l: NaHCO₃ (1), Na₂CO₃ (2), NaCl (3), NaOH (4). pH của các dung dịch tăng theo thứ tự:

Hướng dẫn:

NaOH là bazơ mạnh nên có pH lớn nhất
Muối Na₂CO₃ có pH > muối NaHCO₃ vì HCO₃^- vẫn còn 1 Hidro có khả năng phân ly thành H⁺ nhưng vẫn có tính bazo mà không đáng kể
NaCl là muối trung tính nên pH thấp nhất

Vậy ta kết luận pH của các dung dịch tăng theo thứ tự: 3, 1, 2, 4.

Bài 3:

Cho V lít dung dịch Ba(OH)₂ 0,025M vào 200ml dung dịch X có pH = 1 gồm HNO₃ và HCl, thu được dung dịch có pH = 2. Giá trị của V là:

Hướng dẫn:

pH dung dịch sau = 2 < 7 ⇒ H⁺ dư
⇒ n_H+ - n_OH- = n_H+ (sau)
⇒ 0,02 – 0,05V = 0,01(V + 0,2)
⇒ V = 0,3 lit 

Sau bài học cần nắm:

• Khái niệm Tích số ion của nước, về pH, chất chỉ thị axit - bazơ
• Đánh giá độ axit và độ kiềm của các dung dịch theo nồng độ ion H+ và pH
• Xác định màu của một số chất chỉ thị trong khoảng pH khác nhau.

Bài kiểm tra Trắc nghiệm Hóa học 11 Bài 3 có phương pháp và lời giải chi tiết giúp các em luyện tập và hiểu bài.

• Câu 1:

  Hãy chỉ ra công thức sai về pH 

  • A. pH = -lg [H⁺]  
  • B. pH + pOH = 14
  • C. [H⁺] = 10^a thì pH= a          
  • D. [H⁺]. [OH^-] = 10^-14

• Câu 2:

  Trong dung dịch HCl  0,001 M.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^-] \(\geq\) 1,0.10 ^-14

• Câu 3:

  Dung dịch nào sau đây có pH < 7:

  • A. NaOH
  • B. NaCl
  • C. HCl
  • D. Na₂CO₃

• Câu 4:

  Có 4 dung dịch có nồng độ bằng nhau: HCl (pH = a); H₂SO₄ (pH = b); NH₄Cl (pH = c); NaOH (pH = d). Kết quả nào sau đây đúng:

  • A. d < c < a < b.
  • B. a < b < c < d.
  • C. c < a < d < b.
  • D. b < a < c < d.

• Câu 5:

  Dung dịch HCl 0,01M. pH của dung dịch có giá trị là:

  • A. 3.
  • B. 2.5.
  • C. 1.
  • D. 2.

• Câu 6:

  Hòa tan m gam Na vào nước được 100 ml dung dịch có pH = 13. Giá trị của m bằng:

  • A. 0,23 gam.
  • B. 2,3 gam.
  • C. 3,45 gam.
  • D. 0,46 gam.

• Câu 7:

  Cho V ml dung dịch NaOH 0,05M vào V ml dung dịch H₂SO₄ 0,035M, thu được 2V ml dung dịch X. Giá trị pH của dung dịch X là:

  • A. 7.
  • B. 2.
  • C. 12.
  • D. 3.

Câu 2- Câu 5: Xem thêm phần trắc nghiệm để làm thử Online 

Các em có thể hệ thống lại nội dung bài học thông qua phần hướng dẫn Giải bài tập Hóa học 11 Bài 3.

Bài tập 6 trang 10 SGK Hóa học 11 nâng cao

Bài tập 7 trang 10 SGK Hóa học 11 nâng cao

Bài tập 1 trang 20 SGK Hóa học 11 nâng cao

Bài tập 2 trang 20 SGK Hóa học 11 nâng cao

Bài tập 3 trang 20 SGK Hóa học 11 nâng cao

Bài tập 4 trang 20 SGK Hóa học 11 nâng cao

Bài tập 5 trang 20 SGK Hóa học 11 nâng cao

Bài tập 6 trang 20 SGK Hóa học 11 nâng cao

Bài tập 7 trang 20 SGK Hóa học 11 nâng cao

Bài tập 8 trang 20 SGK Hóa học 11 nâng cao

Bài tập 9 trang 20 SGK Hóa học 11 nâng cao

Bài tập 10 trang 20 SGK Hóa học 11 nâng cao

Trong quá trình học tập nếu có bất kì thắc mắc gì, các em hãy để lại lời nhắn ở mục Hỏi đáp để cùng cộng đồng Hóa Chúng tôi thảo luận và trả lời nhé.