Hóa học Lớp 11. Dùng tích số ion của nước, chuyển đổi pH và tính pH của acid/base mạnh trong các tình huống đơn giản.
Kiến thức cần nhớ
**1. Sự tự điện li của nước**
Một phần rất nhỏ các phân tử nước chuyển proton cho nhau:
$2H_2O\rightleftharpoons H_3O^++OH^-$
Trong cách viết giản lược thường dùng $H^+$ thay cho $H_3O^+$. Vì thế nước tinh khiết vẫn có ion và dẫn điện rất yếu; “trung tính” không có nghĩa không có ion.
**2. Tích số ion của nước**
$K_w=[H^+][OH^-]$
Ở 25 °C:
$K_w=10^{-14}$
Trong nước trung tính:
$[H^+]=[OH^-]=10^{-7}\,\mathrm{M}$
Giá trị 7 cho trung tính gắn với 25 °C; khi nhiệt độ thay đổi, $K_w$ và pH trung tính có thể thay đổi.
**3. Phân loại môi trường ở 25 °C**
- Acid: $[H^+]>[OH^-]$, pH < 7.
- Trung tính: $[H^+]=[OH^-]$, pH = 7.
- Base: $[H^+]<[OH^-]$, pH > 7.
Có thể dùng $K_w$ để tìm ion còn lại:
$[OH^-]=\frac{10^{-14}}{[H^+]},\qquad[H^+]=\frac{10^{-14}}{[OH^-]}$
**4. pH và pOH**
$pH=-\lg[H^+],\qquad pOH=-\lg[OH^-]$
Ở 25 °C:
$pH+pOH=14$
Các công thức dùng nồng độ mol/L. Khi biết $[OH^-]$, tính pOH rồi suy pH; không thay $[OH^-]$ trực tiếp vào công thức pH.
**5. Acid mạnh và base mạnh đơn giản**
Trong phạm vi bài tập cơ bản, coi acid/base mạnh điện li hoàn toàn. Ví dụ:
- $HCl\rightarrow H^++Cl^-$ nên $[H^+]\approx C_{HCl}$.
- $NaOH\rightarrow Na^++OH^-$ nên $[OH^-]\approx C_{NaOH}$.
- $Ca(OH)_2\rightarrow Ca^{2+}+2OH^-$ nên $[OH^-]\approx2C_{Ca(OH)_2}$.
Phải xét hệ số tạo ion; không mặc định nồng độ ion bằng nồng độ chất.
**6. Pha loãng và trộn dung dịch**
Khi pha loãng, số mol chất tan được bảo toàn:
$C_1V_1=C_2V_2$
Khi trộn acid mạnh và base mạnh, trước hết tính mol $H^+$ và $OH^-$, cho chúng phản ứng:
$H^++OH^-\rightarrow H_2O$
Sau đó tính lượng ion dư trên **tổng thể tích sau trộn**, rồi mới tính pH hoặc pOH.
**7. Ví dụ quy trình tính**
Dung dịch $Ca(OH)_2$ 0,005 M ở 25 °C:
$[OH^-]=2\times0{,}005=0{,}010=10^{-2}\,\mathrm{M}$
$pOH=2\Rightarrow pH=12$
Điểm mấu chốt là hệ số 2. Nếu bỏ hệ số, kết quả pH sẽ sai.
**8. Kiểm tra độ hợp lí**
- $[H^+]$ tăng 10 lần → pH giảm 1 đơn vị.
- Acid phải cho pH < 7, base phải cho pH > 7 ở 25 °C.
- Sau pha loãng acid, pH tăng về gần 7; sau pha loãng base, pH giảm về gần 7.
- Nồng độ ion không thể âm; nếu trộn, chỉ một trong $H^+$ hoặc $OH^-$ có thể dư sau trung hòa.
ezonthi