Lý thuyết Sự điện li của nước. pH. Chất chỉ thị axit – bazơ (mới 2023 + Bài Tập) - Hóa học 11

Lý thuyết Hóa 11 Bài 3: Sự điện li của nước. pH. Chất chỉ thị axit – bazơ

Bài giảng Hóa 11 Bài 3: Sự điện li của nước. pH. Chất chỉ thị axit – bazơ

I. Nước là chất điện li rất yếu

1. Sự điện li của nước

- Nước là chất điện li rất yếu. Thực nghiệm đã xác định được ở nhiệt độ thường cứ 555 triệu phân tử nước chỉ có 1 phân tử phân li ra ion.

- Phương trình điện li:

${\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\rightleftarrows {\mathrm{H}}^{+}+{\mathrm{OH}}^{-}$

2. Tích số ion của nước

- Ở 25^oC, tích số ${\mathrm{K}}_{{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}}$= [H⁺].[OH^-] được gọi là tích số ion của nước. Tích số này là hằng số ở nhiệt độ xác định. Tuy nhiên, giá trị tích số ion của nước thường được dùng trong các phép tính, khi nhiệt độ không khác nhiều so với 25^oC.

${\mathrm{K}}_{{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}}$ = [H⁺].[OH^-] = 10^-14

⇒ [H⁺] = [OH^-] = 10^-7 M.

- Môi trường trung tính là môi trường trong đó:

[H⁺] = [OH^-] = 10^-7 M.

3. Ý nghĩa tích số ion của nước

a. Môi trường axit

- Là môi trường trong đó

[H⁺] > [OH^-] hay [H⁺] > 10^-7 M.

b. Môi trường kiềm

- Là môi trường trong đó

[H⁺] < [OH^-] hay [H⁺] < 10^-7 M.

Kết luận: Độ axit và độ kiềm của dung dịch có thể đánh giá bằng nồng độ H⁺.

+ Môi trường trung tính: [H⁺] = 10^-7 M.

+ Môi trường axit: [H⁺] > 10^-7 M.

+ Môi trường kiềm: [H⁺] < 10^-7 M.

II. Khái niệm về pH. Chất chỉ thị axit – bazơ

1. Khái niệm về pH

- pH được dùng để đánh giá độ axit và độ kiềm của dung dịch.

- Quy ước: $\left[{\mathrm{H}}^{+}\right]=1,0.{10}^{-\mathrm{pH}}\mathrm{M}$

Tức là: $\left[{\mathrm{H}}^{+}\right]=1,0.{10}^{-\mathrm{a}}\mathrm{M}$ thì pH = a.

Về mặt toán học:

- Thang pH thường dùng có giá trị từ 1 đến 14, trong đó:

+ pH < 7: môi trường axit.

+ pH > 7: môi trường bazơ.

+ pH = 7: môi trường trung tính.

- Giá trị của pH có ý nghĩa to lớn trong thực tế. Chẳng hạn, pH của máu người và động vật có giá trị gần như không đổi hay tốc độ ăn mòn kim mòn kim loại trong nước tự nhiên phụ thuộc rất nhiều vào giá trị pH của nước.

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, phenolphatalenin.

Hình 1: Màu của quỳ và phenolphtalein trong dung dịch ở các khoảng pH khác nhau

- Trộn lẫn một số chất chỉ thị có màu biến đổi kế tiếp nhau theo giá trị pH, ta được hỗn hợp chất chỉ thị vạn năng.

Hình 2: Màu của chất chỉ thị vạn năng (thuốc thử MERCK của Đức) ở các giá trị pH khác nhau

- Để xác định tương đối chính xác giá trị pH của dung dịch, người ta dùng máy đo pH.

3. Bảng công thức pH trong các môi trường

Trắc nghiệm Hóa 11 Bài 3: Sự điện li của nước. pH. Chất chỉ thị axit-bazơ

Câu 1: Dung dịch X chứa HCl với nồng độ mol là 0,01M. pH của dung dịch là:

A. 1.

B. 2. 

C. 3.

D. 4.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: B

Giải thích:

HCl là một axit mạnh, điện li hoàn toàn nên ta có:

Câu 2: Dung dịch nào sau đây có pH bằng 7?

A. $C{H}_{3}C\text{OOH\hspace{0.17em}\hspace{0.17em}1M}$

B.  $\text{HCl\hspace{0.17em}\hspace{0.17em}1M}$

C.  NaOH 1M

D.  KCL 1M

Hiển thị đáp án  

Đáp án: D

Giải thích:

Câu 3: Cho các dung dịch có cùng nồng độ: Na₂CO₃ (1), H₂SO₄ (2), HCl (3), KNO₃ (4). Giá trị pH của các dung dịch được sắp xếp theo chiều tăng từ trái sang phải là:

A. (3), (2), (4), (1). 

B. (4), (1), (2), (3).

C. (1), (2), (3), (4). 

D. (2), (3), (4), (1).

Hiển thị đáp án  

Đáp án: D

Giải thích:

H₂SO₄, HCl là axit

→ pH < 7, trong đó pH của axit H₂SO₄ < pH của axit HCl vì nồng độ H lớn hơn khi hai axit cùng nồng độ.

KNO₃ là muối trung hòa tạo bởi kim loại mạnh và gốc axit mạnh

→ pH = 7

Dung dịch Na₂CO₃ có môi trường bazơ do tạo bởi kim loại mạnh và gốc axit yếu

→ pH > 7

→ Giá trị pH tăng dần: (2), (3), (4), (1).

Câu 4: Chọn câu trả lời sai :

A. Dung dịch pH = 7 có môi trường trung tính.  

B. Dung dịch pH < 7 làm quỳ tím hóa đỏ.

C. Giá trị pH tăng thì độ axit tăng.  

D. Giá trị [H⁺] tăng thì độ axit tăng.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: C

Giải thích:

pH tăng → nồng độ [H⁺] giảm

→ độ axit giảm.

Câu 5: Axit mạnh HNO₃ và axit yếu HNO₂ có cùng nồng độ mol 0,1M và ở cùng nhiệt độ. Sự so sánh nồng độ mol ion nào sau đây là đúng?

A. [$H^{+}$] của HNO₃ < [ $H^{+}$] của HNO₂.        

B. [$H^{+}$] của HNO₃ > [$H^{+}$] của HNO₂.

C. [$H^{+}$] của HNO₃ = [$H^{+}$] của HNO₂.        

D. [$H^{+}$] của HNO₃ < [$H^{+}$] của HNO₂.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: B

Giải thích:

HNO₃ là axit mạnh → là chất điện li mạnh → phân li hoàn toàn ra ion.

HNO₂ là axit yếu → là chất điện li yếu → phân li không hoàn toàn ra ion.

→ [ $H^{+}$] của HNO₃ > [ $H^{+}$] của HNO₂.

Câu 6: Một dung dịch có [ $O{H}^{-}$] $={\mathrm{4,2.10}}^{-3}$ M, đánh giá nào dưới đây là đúng?

A. pH = 3.

B. pH = 4. 

C. pH < 3.

D. pH > 4.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: D

Giải thích:

[$O{H}^{-}$ ] = ${\mathrm{4,2.10}}^{-3}M$

→ pH = 14 + lg[$O{H}^{-}$ ] = 11,62

Câu 7: Cho a lít dung dịch KOH có pH = 12 vào 8 lít dung dịch HCl có pH = 3 thu được dung dịch Y có pH = 11. Giá trị của a là:

A. 0,12. 

B. 1,6. 

C. 1,78. 

D. 0,8.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: C 

Giải thích:

a lít dung dịch KOH có pH = 12

→ [$O{H}^{-}$ ] = 0,01M

→ $n_{O{H}^{-}}=\mathrm{0,01}a\left(mol\right)$

8 lít dung dịch HCl có pH = 3

→ [ $O{H}^{-}$] = 0,001M

→$n_{H^{+}}=\mathrm{0,008}mol$

Sau khi trộn thu được dung dịch Y có pH =11

→ [$O{H}^{-}$ ] = 0,001M

→ $n_{O{H}^{-}}=\mathrm{0,001}(a+8)\left(mol\right)$

→ 0,001(a + 8) = 0,01a – 0,008

→ a = 1,78

Câu 8: Dung dịch axit mạnh H₂SO₄ 0,1M có:

A. pH = 1.

B. pH > 1. 

C. pH < 1.

D. [H⁺] > 0,2M.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: C

Giải thích:

H₂SO₄ $\to 2H^{+}+S{O}_4^{2-}$

→ [H⁺] = 0,2M

→ pH = lg[H⁺] = 0,7

Câu 9:  Dung dịch X gồm NaOH 0,1M và Ba(OH)₂ 0,2M. Thể tích dung dịch H₂SO₄ 0,5M cần dùng để trung hòa hết 100 ml dung dịch X là:

A. 50 ml.

B. 100 ml. 

C. 150 ml. 

D. 200 ml.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: A

Giải thích: 

Câu 10: Một dung dịch có pH = 5, đánh giá nào dưới đây là đúng?

A. [$H^{+}$] = 2.10^-5M. 

B. [$H^{+}$] = 5.10^-4M.

C. [$H^{+}$] = 10^-5M.

D. [$H^{+}$] = 10^-4M.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: C

Giải thích: pH = 5 → [H⁺] = 10^-5 M

Xem thêm các bài tổng hợp lý thuyết Hóa học lớp 11 đầy đủ, chi tiết khác:

Lý thuyết Bài 4: Phản ứng trao đổi ion trong dung dịch các chất điện li

Lý thuyết Bài 5: Luyện tập: Axit, bazơ và muối. Phản ứng trao đổi ion trong dung dịch các chất điện li

Lý thuyết Bài 7: Nito

Lý thuyết Bài 8: Amoniac và muối amoni

Lý thuyết Bài 9: Axit nitric và muối nitrat