Bài 3.14 trang 12, 13 SBT Hóa 11 - Kết nối tri thức: CH3COOH (có trong giấm ăn) là một acid yếu. Tính pH của dung dịch CH3COOH 0...

a) CH₃COOH (có trong giấm ăn) là một acid yếu. Tính pH của dung dịch CH₃COOH 0,1 M (biết hằng số cân bằng của sự phân li CH₃COOH là 1,8.10^-5 bỏ qua sự phân li của nước).

b) Trong dung dịch nước ion \[{\rm{C}}{{\rm{H}}_{\rm{3}}}{\rm{CO}}{{\rm{O}}^ - }\]nhận proton của nước. Viết phương trình thuỷ phân và cho biết môi trường của dung dịch CH₃COONa.

c) Cho 10 mL dung dịch NaOH 0,1 M vào 10 mL dung dịch CH₃COOH 0,2 M thu được 20 mL dung dịch A. Tính pH của dung dịch A.

Phương pháp giải :

Tổng quát, nếu có phản ứng thuận nghịch sau:aA+bB \[ \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} \] cC +dD

Khi phản ứng ở trạng thái cân bằng, ta có: \[{{\rm{K}}_{\rm{C}}}{\rm{ = }}\frac{{{{{\rm{[C]}}}^{\rm{c}}}{{{\rm{[D]}}}^{\rm{d}}}}}{{{{{\rm{[A]}}}^{\rm{a}}}{{{\rm{[B]}}}^{\rm{b}}}}}\]

Trong đó [A], [B], [C] và [D] là nồng độ mol các chất A, B, C và D ở trạng thái cân bằng; a, b, c và d là hệ số tỉ lượng các chất trong phương trình hoá học. Chất rắn không xuất hiện trong biểu thức hằng số cân bằng.

Lời giải chi tiết:

a) Xét cân bằng hóa học:

\[{\rm{C}}{{\rm{H}}_{\rm{3}}}{\rm{COOH }} \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} {\rm{ }}{{\rm{H}}^ + }{\rm{ }} + {\rm{ C}}{{\rm{H}}_{\rm{3}}}{\rm{CO}}{{\rm{O}}^ - }\]

Ban đầu (M): 0,1 0 0

Phản ứng (M): x ← x → x

Cân bằng (M): 0,1 -x x x

Ta có: \[{\rm{K}} = 1,{8.10^{ - 5}}\]

\[\begin{array}{l} \Leftrightarrow \frac{{[{{\rm{H}}^ + }][{\rm{C}}{{\rm{H}}_{\rm{3}}}{\rm{CO}}{{\rm{O}}^ - }]}}{{[{\rm{C}}{{\rm{H}}_{\rm{3}}}{\rm{COOH}}]}} = 1,{8.10^{ - 5}}\\ \Leftrightarrow \frac{{{x^2}}}{{0,1 - x}} = 1,{8.10^{ - 5}} \Rightarrow x \approx 1,{33.10^{ - 3}}{\rm{ (M)}}\\ \Rightarrow [{{\rm{H}}^ + }] = 1,{33.10^{ - 3}}{\rm{ (M)}}\\ \Rightarrow {\rm{pH}} = - \log 1,{33.10^{ - 3}} \approx 2,88\end{array}\]

b) Phương trình thủy phân CH₃COONa: \[{\rm{C}}{{\rm{H}}_{\rm{3}}}{\rm{COONa}} \to {\rm{C}}{{\rm{H}}_{\rm{3}}}{\rm{CO}}{{\rm{O}}^ - } + {\rm{N}}{{\rm{a}}^ + }\]

Ion \[{\rm{C}}{{\rm{H}}_{\rm{3}}}{\rm{CO}}{{\rm{O}}^ - }\]tiếp tục bị thủy phân: \[{\rm{C}}{{\rm{H}}_{\rm{3}}}{\rm{CO}}{{\rm{O}}^ - } + {{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{O}} \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} {\rm{C}}{{\rm{H}}_{\rm{3}}}{\rm{COOH}} + {\rm{O}}{{\rm{H}}^ - }\]

\[ \Rightarrow \] Dung dịch CH₃COONa có môi trường base.

c) \[{{\rm{n}}_{{\rm{C}}{{\rm{H}}_{\rm{3}}}{\rm{COOH}}}} = 0,2 \times 0,01 = 0,002{\rm{ (mol); }}{{\rm{n}}_{{\rm{NaOH}}}} = 0,1 \times 0,01 = 0,001{\rm{ (mol)}}\]

Xét phản ứng: \[{\rm{C}}{{\rm{H}}_{\rm{3}}}{\rm{COOH + NaOH}} \to {\rm{C}}{{\rm{H}}_{\rm{3}}}{\rm{COONa}} + {{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{O}}\]

0,002 0,001

Ta thấy: \[\frac{{{{\rm{n}}_{{\rm{C}}{{\rm{H}}_{\rm{3}}}{\rm{COOH}}}}}}{1} > \frac{{{{\rm{n}}_{{\rm{NaOH}}}}}}{1}\left( {\frac{{0,002}}{1} > \frac{{0,001}}{1}} \right) \Rightarrow \]\[{\rm{C}}{{\rm{H}}_{\rm{3}}}{\rm{COOH}}\]dư, \[{\rm{NaOH}}\]hết.

\[\begin{array}{l}{{\rm{n}}_{{\rm{C}}{{\rm{H}}_{\rm{3}}}{\rm{COOH p/u}}}} = {{\rm{n}}_{{\rm{NaOH}}}} = 0,001{\rm{ (mol)}}\\ \Rightarrow {{\rm{n}}_{{\rm{C}}{{\rm{H}}_{\rm{3}}}{\rm{COOH du}}}} = 0,002 - 0,001 = 0,001{\rm{ (mol)}}\\ \Rightarrow {{\rm{C}}_{{\rm{C}}{{\rm{H}}_{\rm{3}}}{\rm{COOH du}}}} = \frac{{0,001}}{{0,02}} = 0,05{\rm{ (M)}}\\ \Rightarrow {{\rm{n}}_{{\rm{C}}{{\rm{H}}_{\rm{3}}}{\rm{CO}}{{\rm{O}}^ - }}} = {{\rm{n}}_{{\rm{C}}{{\rm{H}}_{\rm{3}}}{\rm{COONa}}}} = 0,001{\rm{ (mol)}} \Rightarrow {{\rm{C}}_{{\rm{C}}{{\rm{H}}_{\rm{3}}}{\rm{CO}}{{\rm{O}}^ - }}} = \frac{{0,001}}{{0,02}} = 0,05{\rm{ (M)}}\end{array}\]

Xét cân bằng hóa học:

\[{\rm{C}}{{\rm{H}}_{\rm{3}}}{\rm{COOH }} \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} {\rm{ }}{{\rm{H}}^ + }{\rm{ }} + {\rm{ C}}{{\rm{H}}_{\rm{3}}}{\rm{CO}}{{\rm{O}}^ - }\]

Ban đầu (M): 0,05 0 0,05

Phản ứng (M): x ← x → x

Cân bằng (M): 0,005 - x x 0,05 + x

Ta có: \[{\rm{K}} = 1,{8.10^{ - 5}}\]

\[\begin{array}{l} \Leftrightarrow \frac{{[{{\rm{H}}^ + }][{\rm{C}}{{\rm{H}}_{\rm{3}}}{\rm{CO}}{{\rm{O}}^ - }]}}{{[{\rm{C}}{{\rm{H}}_{\rm{3}}}{\rm{COOH}}]}} = 1,{8.10^{ - 5}}\\ \Leftrightarrow \frac{{x(0,05 + x)}}{{0,05 - x}} = 1,{8.10^{ - 5}} \Rightarrow x \approx 1,{798.10^{ - 5}}{\rm{ (M)}}\\ \Rightarrow [{{\rm{H}}^ + }] = 1,{798.10^{ - 5}}{\rm{ (M)}}\\ \Rightarrow {\rm{pH}} = - \log 1,{798.10^{ - 5}} \approx 4,7\end{array}\]