Giải bài tập SGK Hóa 11 Nâng cao Bài 3: Axit, bazơ và muối

Phát biểu các định nghĩa axit và bazơ theo thuyết A-rê-ni-út và Bron-stêt. Lấy các thí dụ minh họa.

Phương pháp giải

Để giải bài tập này cần xem lại phần lý thuyết về axit, bazơ và muối

Theo thuyết A-rê-ni-ut:

- Axit là chất khi tan trong nước phân li ra cation H⁺

- Bazơ là chất khi tan trong nước phân li ra anion OH^-

Theo thuyết Bron – stêt:

- Axit là chất nhường proton (H⁺) 

- Bazơ là chất nhận proton

Hướng dẫn giải

* Theo thuyết A-rê-ni-út:

- Axit là chất khi tan trong nước phân li ra cation H⁺.

Thí dụ : HCl → H⁺ + Cl^-

CH₃COOH ↔ H⁺ + CH₃COO^-

- Bazơ là chất khi tan trong nước phân li ra anion OH^-.

Thí dụ : NaOH → Na⁺ + OH^-

* Theo thuyết Bron – stêt:

- Axit là chất nhường proton (H⁺) . Bazơ là chất nhận proton.

Axit ↔ Bazơ + H⁺

- Thí dụ 1: CH₃COOH + H₂O ↔ H₃O⁺ + CH₃COO^-

- Thí dụ 2: NH₃ + H₂O ↔ NH₄⁺ + OH^-

Thế nào là bazơ một nấc và nhiều nấc, axit một nấc và nhiều nấc, hidroxit lưỡng tính, muối trung hòa, muối axit? Lấy các thí dụ và viết phương trình điện li của chúng trong nước.

Phương pháp giải

- Những axit mà tan trong nước phân li nhiều nấc ra ion H⁺ gọi là các axit nhiều nấc.

- Hiđroxit lưỡng tính là hiđroxit khi tan trong nước vừa có thể phân li như axit, vừa có thể phân li như bazơ

- Muối trung hòa là muối mà anion gốc axit không có khả năng phân li ra ion H⁺.

- Muối axit là muối mà anion gốc axit có khá năng phân li ra ion H⁺.

Hướng dẫn giải

Câu a: Axit nhiều nấc

- Những axit khi tan trong nước mà phân tử phân li một nấc ra ion H⁺ là các axit một nấc.

- Những axit khi tan trong nước mà phân tử phân li nhiều nấc ra ion H⁺ là các axit nhiều nấc.

- Thí dụ:

HCl → H⁺ + Cl^-

Ta thấy phân tử HCl trong dung dịch nước chỉ phân li một nấc ra ion H⁺, đó là axit một nấc.

H₃PO₄ ↔ H⁺ + H₂PO₄^- 

H₂PO₄^- ↔ H⁺ + HPO₄^2- 

HPO₄^2- ↔ H⁺ + PO₄^3- 

Phân tử H₃PO₄ phân I ba nấc ra ion H⁺, H₃PO₄ là axit ba nấc.

Câu b: Bazơ nhiều nấc

- Những bazơ khi tan trong nước mà phân tử phân li một nấc ra ion OH^- là các bazơ một nấc.

- Những bazơ khi tan trong nước mà phân tử phân li nhiều nấc ra ion OH^- là các bazơ nhiều nấc.

- Thí dụ: NaOH → Na⁺ + OH^-

Phân tử NaOH khi tan trong nước chỉ phân li một nấc ra ion OH^-, NaOH là bazơ một nấc.

Mg(OH)₂ ↔ Mg(OH)⁺ + OH^- 

Mg(OH)⁺ ↔ Mg²⁺ + OH^- 

Phân tử Mg(OH)₂ phân li hai nấc ra ion OH^-, Mg(OH)₂ là bazơ hai nấc.

Câu c: Hidroxit lưỡng tính là hidroxit khi tan trong nước vừa có thể phân li như axit, vừa có thể phân li như bazơ.

- Thí dụ: Zn(OH)₂ là hidroxit lưỡng tính:

Zn(OH)₂ ↔ Zn²⁺ + 2OH^- : Phân li theo kiểu bazơ

Zn(OH)₂ ↔ 2H⁺ + ZnO₂^2-(*) : Phân li theo kiểu axit

Câu d: Muối mà anion gốc axit không còn hidro có khả năng phân li ra ion H⁺ (hidro có tính axit) được gọi là muối trung hòa.

- Thí dụ: NaCl, (NH₄)₂ SO₄, Na₂CO₃.

(NH₄)₂ SO₄ → 2NH₄⁺ + SO₄^2-

Câu e: Nếu anion gốc axit của muối vẫn còn hidro có khả năng phân li ra ion H⁺, thì muối đó được gọi là muối axit.

- Thí dụ: NaHCO₃, NaH₂PO₄ , NaHSO₄.

NaHCO₃ → Na⁺ + HCO₃^-

Hằng số phân li axit, hằng số phân li bazơ là gì? Lấy ví dụ.

Phương pháp giải

Hằng số điện li axit là một đại lượng đo sức mạnh của một axit trong dung dịch

Hướng dẫn giải

a. Axit

CH₃COOH ⇔ CH₃COO^- + H⁺

\({K_a} = \frac{{[C{H_3}CO{O^ - }][{H^ + }]}}{{[C{H_3}COOH]}}\)

pK_a = -lgK_a

K_a phụ thuộc vào bản chất của axit và nhiệt độ. Giá trị K_a càng nhỏ (hay pK_a càng lớn), lực axit của nó càng yếu

b. Bazo

NH₃ + H₂O ⇔ NH₄⁺ + OH^-

\({K_b} = \frac{{[N{H_4}^ + ][O{H^ - }]}}{{[N{H_3}]}}\)

pK_b = -lgK_b

K_a phụ thuộc vào bản chất của bazo và nhiệt độ. Giá trị K_b càng nhỏ (hay pK_b càng lớn), lực bazo của nó càng yếu

Kết luận nào dưới đây là đúng theo thuyết A-rê-ni-ut?

A. Một hợp chất trong thành phần phân tử có hidro là axit.

B. Một hợp chất trong thành phần phân tử có nhóm OH là bazơ.

C. Một hợp chất trong thành phần phân tử có hidro và phân li ra H⁺ trong nước là axit.

D. Một bazơ không nhất thiết phải có nhóm OH trong thành phần phân tử.

Phương pháp giải

Theo thuyết A-rê-ni-út: Axit là chất khi tan trong nước phân li ra cation H⁺.

Hướng dẫn giải

Theo A-rê-ni-ut:

Axit là chất khi tan trong nước phân li ra cation H⁺ hay một hợp chất trong thành phần phân tử có hiđro và phân li ra  H⁺ trong nước là axit.

→ Vậy đáp án đúng là C.

Theo thuyết Bron-stêt thì nhận xét nào sau đây là đúng?

A. Trong thành phần của bazơ phải có nhóm OH.

B. Axit hoặc bazơ có thể là phân tử hoặc ion.

C. Trong thành phần của axit có thể không có hidro.

D. Axit hoặc bazơ không thể là ion.

Phương pháp giải

Theo thuyết Bron – stêt: Axit hoặc bazơ có thể là phân tử hoặc ion.

Hướng dẫn giải

Theo thuyết Bron – stêt: Axit hoặc bazơ có thể là phân tử hoặc ion.

→ Đáp án cần chọn là B.

Chọn câu trả lời đúng trong số các câu dưới đây:

A. Giá trị K_a của một axit phụ thuộc vào nồng độ.

B. Giá trị K_a của một axit phụ thuộc vào ấp suất.

C. Giá trị K_a của một axit phụ thuộc vào nhiệt độ.

D. Giá trị K_a của axit càng nhỏ lực axit càng mạnh.

Phương pháp giải

Ta có: HA ⇔ A^- + H⁺

\({K_a} = \frac{{[{A^ - }].[{H_3}{O^ + }]}}{{[HA].[{H_2}O]}}\)

Hướng dẫn giải

Ka phụ thuộc vào bản chất của axit và nhiệt độ. Giá trị K_a càng nhỏ (hay pK_a càng lớn), lực axit của nó càng yếu.

→ Đáp án cần chọn là C.

Viết phương trình điện li của các chất sau trong dung dịch: K₂CO₃, NaClO, Na₂HPO₄, Na₃PO₄, Na₂S, NaHS, Sn(OH)₂.

Phương pháp giải

Nắm vững các nguyên tắt viết phương trình điện li

+ Điện li mạnh: axit, bazo

+ Điện li yếu

Hướng dẫn giải

Phương trình điện li:

K₂CO₃ → 2K⁺ + CO₃^2-

Na₂HPO₄ → 2Na⁺ + HPO₄^2-

Na₂S → 2Na⁺ + S^2-

Sn(OH)₂ ↔ Sn²⁺ + 2OH^-

NaClO → Na⁺ + ClO-

Na₃PO₄ → 3Na⁺ + PO₄^3-

NaHS → Na⁺ + HS^-

H₂SnO₂ ↔ 2H⁺ + SnO₂^2-

Hãy cho biết các phân tử và ion sau là axit, bazơ hay lưỡng tính theo thuyết BronStêt: HI, CH₃COO^-, H₂PO₄^-, PO₄^3-; NH₃, S^2-, HPO₄^2-. Giải thích.

Phương pháp giải

Theo thuyết Bron – stêt: Axit là chất nhường proton (H⁺) . Bazơ là chất nhận proton.

Hướng dẫn giải

- Axit: HI. HI + H₂O → H₃O⁺ + I^-

- Bazơ: CH₃COO^-, S^2-, PO₄^3-; NH₃

CH₃COO^- + H₂O ↔ CH₃COOH + OH^-

PO₄^3- + H₂O ↔ HPO₄^2- + OH^-

S^2- + H₂O ↔ HS^- + OH^-

NH₃ + H₂O ↔ NH₄⁺ + OH^-

- Lưỡng tính: HPO₄^2-, H₂PO₄^-

HPO₄^2- + H₂O ↔ PO₄^3- + H₃O⁺

HPO₄^2- + H₂O ↔ H₂PO₄^- + OH^-

H₂PO₄^- + H₂O ↔ HPO₄^2- + H₃O⁺

H₂PO₄^- + H₂O ↔ H₃PO₄ + OH^-

Viết biểu thúc hằng số phân li axit K_a hoặc hằng số phân li bazơ K_b cho các trường hợp sau: HF, ClO^-; NH₄⁺; F^-.

Phương pháp giải

Ta có: HA ⇔ A^- + H⁺

\({K_a} = \frac{{[{A^ - }].[{H_3}{O^ + }]}}{{[HA].[{H_2}O]}}\)

Hướng dẫn giải

HF ↔ H⁺ + F^-

Ta có: \({K_a} = \frac{{[{H^ + }][{F^ - }]}}{{[HF]}}\)

ClO^- + H₂O ↔ HClO + OH^-

Ta có: \({K_b} = \frac{{[HClO][O{H^ - }]}}{{[Cl{O^ - }]}}\)

NH₄⁺ + H₂O ↔ NH₃ + H₃O⁺

Ta có: \({K_a} = \frac{{[NH_3^{}][{H_3}{O^ + }]}}{{[N{H_4}^ + ]}}\)

F^- + H₂O ↔ HF + OH^-

Ta có: \({K_b} = \frac{{[HF][O{H^ - }]}}{{[{F^ - }]}}\)

Có hai dung dịch sau:

a) CH₃COOH 0,10M (K_a = 1,75.10^-5). Tính nồng độ mol của ion H⁺.

b) NH₃ 0,10M (K_b = 1,80.10^-5). Tính nồng độ mol của ion OH^-.

Phương pháp giải

CH₃COOH ⇔ CH₃COO^- + H⁺

\(\begin{array}{l}
{K_a} = \frac{{[CH_3^{}CO{O^ - }][{H^ + }]}}{{[C{H_3}COOH]}} = 1,{75.10^{ - 5}}\\
 \to \frac{{x.x}}{{(0,1 - x)}} = 1,{75.10^{ - 5}}
\end{array}\)

NH₃ + H₂O ⇔ NH₄⁺  + OH^-

\(\begin{array}{l}
K = \frac{{[NH_4^ + ][O{H^ - }]}}{{[N{H_3}]}} = 1,{8.10^{ - 5}}\\
 \to \frac{{x.x}}{{(0,1 - x)}} = 1,{8.10^{ - 5}}
\end{array}\)

Hướng dẫn giải

Câu a: Xét 1 lít dung dịch CH₃COOH.

                        CH₃COOH ⇔ CH₃COO^- + H⁺

Trước điện li:      0,1                    0             0

Điện li:                  x                      x             x

Sau điện li:        (0,1-x)                x              x

Ta có :

\(\begin{array}{l}
{K_a} = \frac{{[CH_3^{}CO{O^ - }][{H^ + }]}}{{[C{H_3}COOH]}} = 1,{75.10^{ - 5}}\\
 \to \frac{{x.x}}{{(0,1 - x)}} = 1,{75.10^{ - 5}}
\end{array}\)

Vì x << 0,1 ⇒ (0,1 – x) ≈ 0,1 ⇒ x.x = 0,1.1,75.10^-5 = 1,75.10^-6

⇒ x = 1,32.10^-3

⇒ [H⁺] = 1,32.10^-3 mol/lít

Câu b: Xét 1 lít dung dịch NH₃

                             NH₃ + H₂O ⇔ NH₄⁺  + OH^-

Trước phản ứng:    0,1       0           0

Phản ứng:                x          x          x

Cân bằng:             (0,1 -x)   x          x

Ta có:

\(\begin{array}{l}
K = \frac{{[NH_4^ + ][O{H^ - }]}}{{[N{H_3}]}} = 1,{8.10^{ - 5}}\\
 \to \frac{{x.x}}{{(0,1 - x)}} = 1,{8.10^{ - 5}}
\end{array}\)

Vì x << 0,1 ⇒ (0,1 – x) ≈ 0,1 ⇒ x² = 1,8.10^-6

⇒ x = 1,34.10^-3

⇒ [OH^-] = 1,34.10^-3 mol/lít.