BÀI 3. PH CỦA DUNG DỊCH. CHUẨN ĐỘ ACID – BASE

MỞ ĐẦU

Các acid như acetic acid trong giấm ăn, citric acid trong quả chanh, oxalic acid trong quả khế đều tan và phân li trong nước. Chẳng hạn, acetic acid (CH₃COOH) phân li theo phương trình sau:

CH₃COOH ⇌ CH₃COO^- + H⁺

a) Em hãy dự đoán vị chua của các acid trên được gây ra bởi ion nào.

b) Trong chế biến nước chấm, càng cho nhiều giấm ăn thì nước chấm càng chua. Khi đó nồng độ của ion nào tăng lên?

c) Làm thế nào để xác định được nồng độ ion H⁺ trong dung dịch acid?

Giải nhanh:

a) Được gây ra bởi ion H+.

b) Nồng độ của ion H+ tăng lên.

c) Ta có thể dùng phương pháp chuẩn độ.

I. PH CỦA DUNG DỊCH, CHẤT CHỈ THỊ

Câu hỏi 1: Giải thích vì sao nước nguyên chất có môi trường trung tính.

Giải nhanh:

PT điện li: H₂O ⇌ H⁺ + OH^-

Tuy nhiên sự điện li này rất yếu. Ở 25 ^oC, nồng độ ion H⁺ và OH^- trong nước là vô cùng nhỏ.

Câu hỏi 2: Giải thích vì sao khi thêm HCl vào nước nguyên chất thì dung dịch thu được có [H⁺] > 10^-7 M

Giải nhanh:

Do nước nguyên chất có môi trường trung tính mà khi thêm HCl vào nước nguyên chất thì có nghĩa là thêm một lượng H⁺.

Luyện tập 1: Sử dụng máy tính cầm tay để tính:

a) pH của các dung dịch có nồng độ H⁺ lần lượt là: 0,01 M; 0,5 M và 1 M.

b) Nồng độ H⁺ của các dung dịch có pH lần lượt là 2,0; 7,4 và 14.

Giải nhanh:

a) 

b) 

Luyện tập 2: Giải thích vì sao việc thiếu acid trong dạ dày là một nguyên nhân gây nên bệnh nhiễm khuẩn đường tiêu hoá.

Giải nhanh:

Vì acid trong dạ dày là môi trường để các enzyme tiêu hóa hoạt động hiệu quả, acid có nhiệm vụ sát khuẩn, tiêu diệt các loại vi khuẩn trong thức ăn. 

Vận dụng 1: Vì sao có thể dùng thuốc muối NaHCO₃ khi điều trị bệnh thừa acid trong dạ dày?

Giải nhanh:

Vì trong dạ dày có chứa acid HCl nên khi nồng độ acid trong dạ dày tăng cao con người sẽ bị đau dạ dày. Mà huốc muối sẽ phản ứng với HCl giúp làm giảm nồng độ HCl trong dạ dày.

PTHH: NaHCO₃ + HCl → NaCl + CO₂ + H₂O.

Luyện tập 3: Đất nhiễm phèn có pH trong khoảng 4,5 – 5,0. Hãy giải thích vì sao người ta thường bón vôi bột (CaO) để cải tạo loại đất này.

Giải nhanh:

Do đất nhiễm phèn là môi trường acid mà CaO trong nước tạo môi trường kiềm có tác dụng trung hòa acid trong đất.

Vận dụng 2: Em hãy tìm hiểu giá trị và ý nghĩa của chỉ số pH ở một số bộ phận trong cơ thể con người.

Giải nhanh:

Chỉ số pH trong cơ thể có liên quan đến tình trạng sức khoẻ. Nếu chỉ số pH tăng hoặc giảm đột ngột, không nằm trong giới hạn cho phép thì có thể là dấu hiệu ban đầu của bệnh lí, cần phải đi khám bệnh để tìm hiểu nguyên nhân. 

II. CHUẨN ĐỘ DUNG DỊCH ACID VÀ BASE

Câu hỏi 3: Để trung hoà 10 mL dung dịch HCl nồng độ x M cần 50 mL dung dịch NaOH 0,5 M. Xác định giá trị của x.

Giải nhanh:

nHCl=10.x1000(mol); nNaOH=0,025 (mol)

PTHH: HCl + NaOH → NaCl + H₂O

Ta có: n_HCl = n_NaOH ⇒x=2,5.

Thí nghiệm: Chuẩn độ dung dịch NaOH chưa biết chính xác nồng độ (biết nồng độ trong khoảng gần với 0,1 M) bằng dung dịch chuẩn HCl 0,1 M với chất chỉ thị phenolphthalein. 

Chuẩn bị: Dung dịch HCl 0,1M, dung dịch NaOH (chưa biết chính xác nồng độ, khoảng 0,1 M), phenolphthalein, burette, bình tam giác 100 mL.

Tiến hành: Burette (loại 25 mL) đã được đổ đầy đến vạch 0 bằng dung dịch NaOH và chắc chắn không còn bọt khí trong burette. Cho 10 mL dung dịch chuẩn HCl vào bình tam giác (loại 100 mL), thêm 2 giọt chỉ thị phenolphthalein (loại 1% pha trong cồn).

Mở khoá burette để nhỏ từ từ từng giọt dung dịch NaOH vào bình tam giác, đồng thời lắc đều bình. Tiếp tục nhỏ dung dịch NaOH (vẫn duy trì lắc đều bình) cho tới khi dung dịch trong bình chuyển từ không màu sang hồng và bền trong ít nhất 20 giây thì kết thúc chuẩn độ (khoá burette). Ghi lại thể tích NaOH đã dùng. Lặp lại thí nghiệm ít nhất 3 lần.

Yêu cầu: Quan sát hiện tượng, viết phương trình hoá học và xác định nồng độ dung dịch NaOH.

 Giải nhanh:

- Hiện tượng: Dung dịch trong bình chuyển từ không màu sang hồng.

- PTHH: NaOH + HCl → NaCl + H₂O.

- HS tự xác định theo kết quả chuẩn độ trên lớp.

 Luyện tập 4: Giải thích vì sao trong thí nghiệm chuẩn độ dung dịch NaOH bằng dung dịch HCl, ta kết thúc chuẩn độ ngay khi dung dịch trong bình tam giác chuyển từ không màu sang hồng (bền trong ít nhất 20 giây).

Giải nhanh:

Do đã đạt tới điểm tương đương. 

Luyện tập 5: Giả sử khi kết thúc chuẩn độ, thể tích dung dịch NaOH (tính trung bình sau 3 lần chuẩn độ) đã sử dụng ở burette là 10,27 mL. Tính nồng độ của dung dịch NaOH.

Giải nhanh:

Nồng độ của dung dịch NaOH là: [NaOH] = 0,097 M.

Vận dụng 3: Nước ép bắp cải tím có màu sắc phụ thuộc vào pH. Em hãy thiết lập bảng màu của nước ép bắp cải tím theo pH bằng cách sử dụng giấy chỉ thị phi và acid, base thích hợp.

Giải nhanh:

BÀI TẬP 

Bài 1: Để xác định nồng độ của một dung dịch HCl, người ta tiến hành chuẩn độ bằng dung dịch NaOH 0,1 M. Để chuẩn độ 10 mL dung dịch HCl này cần 20 mL dung dịch NaOH. Xác định nồng độ của dung dịch HCl trên.

Giải nhanh:

Nồng độ của dung dịch HCl trên là: C_HCl = 0,2 M

Bài 2: Sưu tầm thông tin về ý nghĩa thực tiễn của pH trong đời sống và trong sản xuất nông nghiệp, công nghiệp.

Giải nhanh:

- Chỉ số pH trong cơ thể có liên quan đến tình trạng sức khoẻ. Nếu chỉ số pH tăng hoặc giảm đột ngột, thì có thể là dấu hiệu ban đầu của bệnh lí, con người cần được khám để tìm ra nguyên nhân.

- Một số động vật sống dưới nước cần có pH thích hợp, ví dụ tôm và cá ưa sống trong môi trường nước có pH khoảng 7,5 – 8,5 do đó cần thường xuyên theo dõi pH của nước.

- Một số loại thực vật chỉ phát triển tốt trong đất có giá trị pH thích hợp nên cần cải tạo đất có pH phù hợp với loại cây đang trồng.

- Trong đời sống hàng ngày, các sản phẩm như dầu gội, xà phòng, kem dưỡng da…cũng đều cần có giá trị pH trong một khoảng nhất định để an toàn với người sử dụng.

Bài 3: rong môi trường acid, diệp lục có màu vàng đến đỏ; còn trong môi trường kiềm, diệp lục có màu xanh.

a) Giải thích vì sao khi vắt chanh vào nước luộc rau muống thì màu xanh của nước lại bị nhạt đi.

b*) Vì sao khi luộc bánh chưng, cho thêm một chút thuốc muối (NaHCO₃) sẽ làm cho lá dong gói bánh có màu xanh đẹp hơn?

 Giải nhanh:

a) Vì khi vắt chanh đã tạo môi trường acid cho nước luộc rau muốn..

b) vì NaHCO₃ bị thuỷ phân tạo môi trường base:

NaHCO₃  Na⁺ + HCO₃^-

HCO₃^- + H₂O ⇋ H₂CO₃ + OH ^–

Bài 4: Bình thường, chỉ số pH của nước tiểu ở người dao động trong khoảng 4,5 – 8,0. Nếu pH của nước tiểu giảm xuống dưới 4,5 thì có nghĩa là bị dư acid, còn cao hơn 8,0 thì có nghĩa là bị dư kiềm. Sỏi thận là khối khoáng chất nhỏ có thể tích tụ trong thận, gây đau khi ngăn cản dòng nước tiểu từ thận xuống liệu quản. Một trong các dấu hiệu của bệnh sỏi thận và nước tiểu bị dư acid hoặc dư kiềm. Đề xuất cách làm đơn giản để có thể tiên lượng bệnh sỏi thận.

Giải nhanh:

- Có thể sử dụng giấy chỉ thị pH.

- Cách làm: sử dụng giấy chỉ thị pH nhúng vào nước tiểu sau đó tra với thang pH của giấy chỉ thị từ đó xác định được pH gần đúng của nước tiểu.