To 1

CHAPTER 21: Acids and BasesCHƯƠNG 21: Axit và Bazơ

Phụ trách dịch : Tổ 1Gồm các học sinh : Huỳnh Gia Bảo, Bùi Nguyễn Công Duy, Lê Quý Đông, Lê Nữ Khải Hà, Nguyễn Xuân Bách, Hoàng Khắc Minh, Đặng Thị Huyền Trang, Lê Hà Trâm, Võ Quang Hân

21. 1 ACID – BASE THEORYNote: is often used as an abbreviation for in aqueous solutions. In equations where this abbreviation is used, less water is included. Thus, the following equations both represent the same reaction in aqueous solution:

Note that not every reagent which is added to a solution will react in a manner such as given in Chap 11. Some reagent might merely affect the position of an equilibrium.

21. 1 THUYẾT AXIT – BAZƠ Lưu ý: thường dùng là kí hiệu viết tắt của trong dung dịch nước. Kí hiệu viết tắt này được sử dụng trong những phương trình bao gồm ít nước hơn. Vì vậy, cả hai phương trình sau đây đều biểu diễn cùng một phản ứng trong dung dịch nước:

Lưu ý rằng không phải mọi thuốc thử khi được thêm vào dung dịch sẽ phản ứng theo cách được đưa ra trong chương 11. Một số thuốc thử có thể chỉ đơn thuần ảnh hưởng đến vị trí của một cân bằng.

21.1) When a strong acid dissolves in water, there are ions in the solution afterward. When a soluble metal hydroxide dissolves in water, there are ions in solution afterward. Besides the difference in the identity of the ions, what is the basic difference in these processes? The dissolving process causes the formation of the ions in the case of the strong acids; the ions are present from the beginning in the case of the metal hydroxides. Khi một axit mạnh tan trong nước, dung dịch thu được sẽ chứa các ion. Khi một hydroxit kim loại tan hòa tan trong nước cũng có các ion trong dung dịch. Ngoài sự khác nhau giữa các ion, điểm khác biệt cơ bản giữa các quá trình này là gì? Quá trình hoà tan gây ra sự hình thành của các ion trong trường hợp của các axit mạnh, các ion có mặt từ đầu trong trường hợp của hiđroxit kim loại.

21.2) (a) Distinguish between acid strength and acid concentration. (b) Distinguish between a weak base and an insoluble base. (a) The concentration of acid in a solution is determined by how many mol of acid is dissolved per L of solution; its strength is determined by how completely it ionizes. Both of these factors affect the hydronium ion concentration. (b) A weak base furnishes little hydroxide ion to a solution because it ionizes only partially; an insoluble base furnishes little hydroxide ion because it dissolves only slightly. (a) Phân biệt giữa độ mạnh acid và nồng độ axit.

(b) Phân biệt bazơ yếu và bazơ không tan. (a) Nồng độ axit trong một dung dịch được xác định bởi số mol axit hòa tan trong mỗi L dung dịch; độ mạnh của axit được xác định khả năng phân li hoàn toàn thành ion của axit trong dung

1

dịch. Cả hai yếu tố đều ảnh hưởng đến nồng độ ion hiđro. (b) Một bazơ yếu cung cấp ít ion hydroxit cho dung dịch vì nó chỉ phân li một phần thành ion; một bazơ không tan cung cấp ít ion hidroxit cho dung dịch vì nó chỉ hòa tan một phần.

21.3) Draw an electron dot diagram to illustrate that “ammonium hydroxide” could not exist as a weak base. Explain the weakly basic properties of a solution of ammonia in water.

The diagram shows that there is no covalent bonding of the OH- ion to the NH4+ ion. Since

solutions of ammonia in water do not act as strong bases, this representation must be incorrect. The fact that ammonia acts as a weak base is explained by the equilibrium:

Sử dụng công thức electron để minh họa rằng “amoni hydroxit” không thể tồn tại như một bazơ yếu. Giải thích các tính bazơ yếu của dung dịch amoni trong nước.

Công thức trên cho thấy rằng không có liên kết cộng hóa trị giữa ion OH- và ion NH4+. Bởi vì

dung dịch amoniac trong nước không thể hiện vai trò của một bazơ mạnh nên cách biểu diễn này không chính xác. Thực tế amoniac là một bazơ yếu được giải thích bởi cân bằng hóa học sau:

21.4) Which of the following reagents are strong electrolytes?

(a)NH3 (b)NH4Cl (c)HC2H3O2 (d) NaC2H3O2 (e)HCl (f) NaCl

(b), (d), (e) and (f). All salts (b,d and f), soluble hydroxides, and the acids (e)HCl, HClO 3, HClO4, HBr, HI, HNO3, and H2SO4 (first proton) are strong electrolytes.

Trong các chất sau, chất nào là chất điện li mạnh?

(a)NH3 (b)NH4Cl (c)HC2H3O2 (d) NaC2H3O2 (e)HCl (f) NaCl

(b), (d), (e) và (f). Tất cả các muối (b,d,e,f), hydroxit tan, và các axit (e) HCl, HClO3, HClO4, HBr, HI, HNO3, and H2SO4 (nấc thứ nhất) là chất điện li mạnh.

21.5) Write the equilibrium equation for a solution containing acetic acid, HC2H3O2 and sodium acetate, NaC2H3O2.

Note that the added sodium acetate merely shifted this equilibrium to the left. Viết phương trình cân bằng cho một dung dịch có chứa axit axetic, HC2H3O2 và natri axetat, NaC2H3O2.

Lưu ý rằng natri axetat thêm vào làm cân bằng chuyển dịch sang trái.

21.6) What effect does sodium acetate have on a solution of acetate acid, according to Le Chatelier’s principle? The sodium acetate shifts the ionization reaction to the left. Note that the sodium acetate does not react with the acetic acid to produce other products. Natri axetat ảnh hưởng như thế nào đến dung dịch axit axetic, theo nguyên lí Le Chatelier?

2

Natri axetat sẽ làm quá trình điện li chuyển dịch sang trái. Lưu ý rằng natri axetat không phản ứng với axit axetic để tạo ra các sản phẩm khác.21.7) What reagent would you add to a solution to increase the (a) acetate ion concentration? (b) ammonium ion concentration? (a) Sodium acetate, or any soluble acetate, but not acetic acid. (b) ammonium chloride, or any soluble ammonium salt, but not ammonia (or ammonium hydroxide- a poorer name for ammonia in water solution). Chất nào khi thêm vào dung dịch sẽ làm tăng (a) nồng độ ion axetat? (b) nồng độ ion amoni? (a) Natri axetat, hoặc các muối axetat tan, nhưng không phải là axit axetic. (b) amoni clorua, hoặc muối amoni tan, nhưng không phải là amoniac (hoặc amoni hydroxit- một tên không chính thống để chỉ ion amoni trong dung dịch).

21.8) Write equilibrium constant expressions for the following reactions:

(a)

(b)

(c) In which of these expressions may be omitted?

(a) (b)

(c) Note that only in dilute aqueous solution can the (constant) concentration of water be incorporated into the equilibrium constant. Viết biểu thức hằng số cân bằng cho các phản ứng sau đây:

(a)

(b)

(c) Trong trường hợp nào có thể bỏ qua trong biểu thức hằng số cân bằng?

(a) (b) (c) Lưu ý rằng chỉ có trong dung dịch nước loãng thì nồng độ của nước mới được đưa vào hằng số cân bằng.

21.9) Which of the reagents listed below could be added to water to make 0.10 M solutions of each of the following ions? (a) (b) (c)

(i) (ii) (iii) (iv) (v) (vi)

(a) ii. will furnish 0.10 M to a solution. ( , a week electrolyte, does not

dissociate sufficiently to provide 0.10 M )

(b) iv. . ( , a week electrolyte, does not dissociate sufficiently.)(c) v. and vi. and . Both of these are strong electrolytes, which are completely ionic.

Chất nào được liệt kê dưới đây có thể thêm vào nước để tạo thành dung dịch 0.10M của các ion dưới đây: (a) (b) (c)

(i) (ii) (iii) (iv) (v) (vi)

(a) ii. sẽ cung cấp 0,10 M cho dung dịch. ( là một chất điện li yếu, không

điện li đủ để cung cấp 0,10 M )

3

(b) iv. . ( , một chất điện li yếu, không điện li đủ.)(c) v. và vi. và . Cả hai chất này đều là chất điện li mạnh, điện li hoàn toàn thành các ion.21.10) Sodium chloride, hydrogen chloride gas, and water are put into a vessel. Sodium acetate, acetic acid, and water are put into a second vessel. (a) Write a balanced chemical equation for the reaction which occurs in the first vessel. (b) Does the added NaCl influence the reaction in any way? (c) Is it necessary for every substance which is placed in a vessel to be a reactant in any reaction which might occur? (d) Write a balanced equation for the equilibrium reaction which occurs in the second vessel. (e) Does the added sodium acetate influence the reaction in any way? (f) Are all the substances in the second vessel reactants? (a) (b) no (c) no (d) (e) The acetate ion represses the ionization of the acetic acid (f) no Natri clorua, khí hidro clorua, và nước được đưa vào một bình. Natri axetat, axit axetic, và nước được đưa vào một bình thứ hai. (a) Viết một phương trình cân bằng hóa học cho phản ứng xảy ra trong bình đầu tiên. (b) NaCl thêm vào có ảnh hưởng gì tới phản ứng không? (c) Có phải mỗi chất được cho vào bình đều phải là một chất phản ứng trong bất cứ phản ứng nào xảy ra không? (d) Viết phương trình cân bằng cho phản ứng cân bằng xảy ra ở bình hai (e) Natri axetat ảnh hưởng tới cân bằng của dung dịch như thế nào? (f) Có phải tất cả các chất có trong bình hai đều là chất phản ứng? (a) (b) không có (c) không có

(d) (e) Ion axetat làm giảm sự điện li của axit axetic. (f) không

21.11) (a) Which of the following 0.10 M solutions are acidic, which are basic, and which are neutral? (b) Arrange them in order of increasing pH.

(i) (ii) (iii) (iv)

(v) (vi) (vii)

NH4Cl is acidic because of the hydrolysis of . The buffer solution is less basic than

ammonia alone because the represses the ionization of NH3 in the buffer. (a) Dung dịch 0.10 M nào dưới đây có tính axit, bazơ, và trung tính? (b) Sắp xếp chúng theo thứ tự pH tăng dần.

(i) (ii) (iii) (iv)

(v) (vi) (vii)

NH4Cl có tính axit do sự thủy phân của ion . Dung dịch đệm có tính bazơ ít hơn NH3 một

mình bởi vì làm giảm khả năng điện li của NH3 trong dung dịch đệm.21.12) For each of the following salts, state which ion (if either) hydrolyzes more in water at 25ºC.

(a) (b) (c) (d) (e)

acid neutral basic

axit trung tính bazơ

4

(a) (b) (c) (d) neither (e) both hydrolyzes more in the same extent,

since the values for for acetic acid and for ammonia happen to be equal. Trong mỗi muối dưới đây, cho biết ion nào (nếu cả hai) thủy phân nhiều hơn trong nước ở 25ºC.

(a) (b) (c) (d) (e)

(a) (b) (c) (d) không có ion nào (e) Cả hai đều điện li cùng một mức

độ vì các giá trị của axit axetic và của dung dịch amoniac đều ngang bằng nhau.

21.13) What is the conjugate acid of ?

Axit liên hợp của là gì?

21.14) Write complete net ionic equations for the following processes. Which combinations of reactants will react less than 2% of the theoretically possible extent? Which one(s) will react until more than 98% of the limiting quantity is used up?

(a) (b) (c)

(d) (e) (f)

(g) (h) (i)

(j) (k) (l)

(m) (n) (a) <2%

(b) <2%

(c) >98%

(d) >98%

(e) >98%

(f) >98%

(g) <2%

(h) <2%

(i) >98%

(j) >98%

(k) <2%

(l) >98%

(m) >98%

(n) <2%

Viết phương trình ion thu gọn hoàn chỉnh cho các quá trình sau đây. Sự kết hợp của các chất nào sẽ phản ứng ít hơn 2% so với lý thuyết? (Những) cặp chất nào sẽ phản ứng hơn 98% lượng chất?

(a) (b) (c)

(d) (e) (f)

(g) (h) (i)

(j) (k) (l)

5

(m) (n) (a) <2%

(b) <2%

(c) >98%

(d) >98%

(e) >98%

(f) >98%

(g) <2%

(h) <2%

(i) >98%

(j) >98%

(k) <2%

(l) >98%

(m) >98%

(n) <2%

21.15) Write the formulas for the conjugate bases of the following acids:(a)HCN (b) (c) (d)

In each case the conjugate base is derived from the acid by the loss of a proton. (a) (b) (c)N2H4 (d)

Viết công thức bazơ liên hợp của các axit sau:(a)HCN (b) (c) (d)

Trong mỗi trường hợp bazơ liên hợp xuất phát từ axit mất bớt 1 proton.(a) (b) (c)N2H4 (d)

21.16) Write the formulas for the conjugate acids of the following bases:(a)HC2H3O2 (b) (c) (d)

In each case the conjugate acid is formed from the bases by the addition of a proton.(a) . This is a species which might form in liquid acetic acid upon addition of a

strong acid. (b) H2CO3. Note that can serve as both anacid [Prob. 21.15(b)] and a base.

(c) C5H5NH+. (d) . Not that bases, like acids, can be polyfunctional. The second proton is accepted by N2H4, however, only with great difficulty.

Viết công thức axit liên hợp của các bazơ sau:(a)HC2H3O2 (b) (c) (d)

Trong mỗi trường hợp axit liên hợp được hình thành từ bazơ bằng việc kết hợp thêm 1 proton.

(a) . Tiểu phân này được hình thành từ axit axetic khi thêm vào một axit mạnh.

(b) H2CO3. Chú ý rằng vừa thể hiện tính axit vừa thể hiện tính bazơ.

(c) C5H5NH+. (d) . Các bazơ đó không thể đa chức như axit. Proton thứ hai được nhận bởi N2H4, song, rất khó xảy ra.

21.17) Liquid NH3, like water, is an amphiprotic solvent. Write the equation for the autoionization of NH3.

6

NH3 lỏng, giống như nước là một dung môi lưỡng tính. Viết phương trình tự ion hóa của NH3.

21.18) Aniline is a weak organic base in aqueous solutions. Suggest a solvent in which aniline would become a strong base A solvent is needed which has appreciably stronger acid properties than water; one such solvent is liquid acetic acid. Anilin là một bazơ hữu cơ yếu trong dung dịch nước. Đề nghị một dung môi mà anilin trở thành một bazơ mạnh. Dung môi cần thiết phải có tính axit mạnh hơn nước, chẳng hạn như dung môi là axit axetic lỏng.

21.19) The self-ionization constant for pure formic acid, , has

been estimated as at room temperature. What percentage of formic acid molecules in pure formic acid, , are converted to formate ion? The density of formic acid is 1.22 g/cm3.

Since each ion is produced in equal numbers of moles,

Hằng số tự ion hóa của axit fomic nguyên chất ước tính

khoảng 10-6 ở nhiệt độ phòng. Tính phần trăm phân tử axit fomic HCOOH trong axit fomic nguyên chất được chuyển thành ion fomat? Cho biết khối lượng riêng của axit fomic là 1.22 g/cm3.

Vì các ion sinh ra có số mol bằng nhau nên:

21.20) Would each of the following ions in solution tend to produce an acidic, a basic, or a neutral solution?

(a) (b) Na+ (c) (d) (e) (a), (c), and (d) basic. Each is the conjugate of a weak acid. (b) neutral. It is the conjugate of a

strong base. (e) acidic. It is the conjugate of a weak base. Ion nào dưới đây có xu hướng tạo môi trường axit, bazơ, hoặc trung tính?

(a) (b) Na+ (c) (d) (e) (a), (c), và (d) tạo môi trường bazơ vì chúng là liên hợp của axit yếu. (b) trung tính vì là liên

hợp của bazơ mạnh. (e) tạo môi trường axit vì là liên hợp của bazơ yếu. 21.21) Write an equation showing the dissociation of HX, and label all acids and bases.

7

acid base acid base

Viết phương trình biểu diễn quá trình phân li của HX, chỉ rõ tất cả các axit và bazơ.

axit bazơ axit bazơ

21.22) and both crystallize in the same orthorhombie structure, having unit-cell volumes of 395 and 370 A3, respectively. How do you account for the similarity in crystal structure and crystal dimension? Both substances are ionic substances with lattice sites occupied by cations and anions. In “perchloric acid monohydrate,” the cation is H3O+ and there are no H2O molecules of hydration. The cations in the two crystals, H3O+ and , should occupy nearly equal amounts of space because they are isoelectronic (have the same number of electrons).The data in this problem have been cited as one of the proofs for the existence of the hydronium ion, .

và đều kết tinh cùng kiểu cấu trúc tà phương, có thể tích tế bào đơn vị tương ứng là 395 và 370 A3. Cho biết sự giống nhau về cấu trúc và kích thước tinh thể của chúng? Cả hai chất đều là hợp chất ion, tại các nút mạng được chiếm bởi các cation và anion. Trong

, cation là và không có phân tử nước của sự hyđrat hóa. Các cation của 2 tinh

thể, H3O+ and chiếm gần như cùng khoảng không gian lớn bởi chúng đẳng điện tử ( có cùng số electron).Dữ liệu đưa ra trong vấn đề này đã là một trong những bằng chứng về sự tồn tại của ion .

21.23) (a) Give an explanation for the decreasing acid strength in the series , ,

. (b) What would be the relative basic strengths of , , ? (c) Keeping in mind the discussion of (a), how do you account for the fact that there is very little difference in acid strength in the series , , ?

(a) The Lewis structures are:

O O O Cl O H O Cl O H O Cl O H

O

Since oxygen is more electronegative than chlorine, each terminal oxygen tends to withdraw electrons from the chlorine and in turn from the O-H bond, thus increasing the tendency for the proton to dissociate. In general, the greater the number of terminal oxygens in an oxy-acid, the stronger the acid.

8

conjugates

conjugates

Liên hợp

Liên hợp

(b) A conjugate acid-base pair stand in complementary relationship to each other: the stronger an acid, the weaker its conjugate base. Thus the order of decreasing basic strength is ,

, , the reverse of the order of decreasing strength of the conjugate acids.(c) The hydrogens in these acids are not all bonded to oxygens. From the Lewis structures,

O O O H O P O H H O P O H H P O H

O H H

Hit is seen that the number of terminal oxygen atoms is 1 in all three acids. The electronegativities of P and H are almost the same. Thus, no great differences in acidity are expected.

Giải thích sự giảm dần tính axit trong dãy , , . Cho biết mối liên hện về

độ mạnh tính bazơ giữa , , ? Tương tự như (a), làm thế nào để chứng tỏ

được có sự khác nhau rất ít về độ mạnh tính axit trong dãy , , ? (a) Công thức Lewis là:

O O O Cl O H O Cl O H O Cl O H

OBởi vì oxi có độ âm điện lớn hơn Clo, mỗi nguyên tử oxi có khuynh hướng hút electron từ nguyên tử Clo và từ liên kết O-H, do đó làm tăng khả năng phân li proton. Nhìn chung, càng nhiều nguyên tử Oxi ở cuối thì tính axit càng mạnh. (b) Một cặp axit – bazơ liên hợp nằm trong mối quan hệ bù trừ với nhau, axit càng mạnh thì bazơ liên hợp càng yếu và ngược lại. Do đó trật tự giảm dần tính bazơ sẽ là , , , ngược lại với thứ tự giảm dần độ mạnh axit liên hợp.(c) Các nguyên tử Hiđro trong các axit này không liên kết với tất cả các nguyên tử Oxi.Từ công thức Lewis ,

O O O H O P O H H O P O H H P O H

O H H

H Có thể thấy được số nguyên tử oxi cuối trong cả ba axit là một. Độ âm điện của P và H gần bằng nhau, vì thế không có sự khác nhau nhiều về tính axit trong ba axit này.

21.24) Which one(s) of the following reactions is (are) Lewis acid-base reactions?NH3 + BF3 H3N:BF3

Only the first reaction is defined as a Lewis acid-base reaction. Lewis acid-base reactions involve “donation of an electron pair from base to acid”. This donation, however, must result in a coordinate covalent bond. Phản ứng nào sau đây là phản ứng axit – bazơ theo Lewis?

NH3 + BF3 H3N:BF3

9

Chỉ có phản ứng thứ nhất được xác định là một phản ứng axit-bazơ Lewis. Phản ứng axit – bazơ theo Lewis liên quan đến sự nhường một cặp electron của bazơ cho axit. Sự nhường này tuy nhiên phải tạo ra một liên kết cộng hóa trị cho nhận.21.25) (a) Is a solution of AlCl3 in water acidic, basic, or neutral? (b) Write a net ionic equation to support your answer. (a) Acidic

(b) or

Dung dịch AlCl3 trong nước là axit, bazơ hay trung tính? Viết một phương trình ion thu gọn để chứng minh nhận định của bạn? (a) Axit

(b) hoặc

21.26) In dilute benzene solutions, equimolar additions of and produce a

substance with a dipole moment. In the same solvent, equimolar additions of

and produce a substance having an almost identical dipole moment. What is the nature of the polar substances formed and what is the unifying feature of and ?

Both and are Lewis acids and can react with the amine base to form polar substances which could presumably undergo ionic dissociation in a solvent sufficiently more

polar than benzene. The reactions may be represented as follows .

Even if a double bond structure is written for in which the sulfur atom already had an octet, sulfur is a third-period element which can expand its electron complement in the valance shell to exceed the octet. In any event, sulfur expands its number of valance electron by attaching to the lone pair on the nitrogen. The bond will be polar because of the big difference in electronegativity between N and S

Here the proton pf the HCl attaches to the lone pair on the N. Theo connection between the and Cl is designated by ---, symbolizing an electron pair on the Cl connected to

nitrogen by a hydrogen bond.

Trong dung dịch benzen lỏng, sự thêm vào hỗn hợp đẳng mol của và

tạo ra một chất có mô-men lưỡng cực. Cũng trong dung môi này , sự thêm vào hỗn hợp

đẳng mol của và tạo ra một chất cũng có mô-men lưỡng cực gần giống

như trên. Bản chất của hợp chất có cực được tạo thành là gì và có đặc điểm nào đồng nhất giữa và ?

Cả và đều là axit Lewis và có thể phản ứng với bazơ amin tạo ra hợp chất phân cực. Hợp chất này có thể trải qua quá trình phân li ion trong một dung môi đủ phân cực hơn

benzen. Các phản ứng có thể biểu diễn như sau:

10

Thậm chí nếu biểu diễn công thức dưới dạng liên kết đôi trong đó phân tử S đã đạt octet, lưu huỳnh là nguyên tố chu kì 3, có thể tăng thêm số electron lớp ngoài cùng để vượt qua giới hạn octet (8 e). Trong bất kì trường hợp nào, lưu huỳnh tăng thêm số electron lớp ngoài bằng cách nối với cặp electron chưa liên kết trên nguyên tử nitơ. Liên kết sẽ phân cực bởi sự chênh lệch lớn về độ âm điện giữa N và S.

Ở đây proton của HCl nối vào cặp electron chưa liên kết của nguyên tử N. Liên kết giữa và Cl được biểu diễn bằng ---, kí hiệu một cặp electron của Cl liên kết với N bằng một

liên kết hidro.21.27) How do you account for the formation of from and S in terms of Lewis acid theory? A sulfur atom is electron deficient and can thus be regarded as an acid. for which an octet structure can be written, is the base.

Biểu diễn sự tạo thành từ và S dưới dạng thuyết axit Lewis.

Nguyên tử lưu huỳnh thiếu hụt electron vì thế có thể coi như một axit. Trong - có cấu trúc octet, là một bazơ.

21.28) A certain reaction is catalyzed by acids and the catalytic activity for 0.1M solutions of the acids in water was found to decrease in the order

. The same reaction takes place in anhydrous ammonia, but the three acids all have the same catalytic effect in 0.1 M solutions. Explain. The order of catalytic activity in water is the same as the order of acidity. In anhydrous ammonia all three acids are strong. Một phản ứng xác định được xúc tác bởi các axit và hiệu quả xúc tác cho các dung dịch nồng độ 0,1M của các axit trong nước được xác định theo thứ tự giảm dần

. Cũng phản ứng này nếu xảy ra trong ammoniac khan, ba axit có cùng hiệu quả xúc tác đối với dung dịch 0.1 M. Giải thích. Trật tự hiệu quả xúc tác của các axit trong nước trùng với độ mạnh axit. Trong amoniac khan cả ba axit đều là axit mạnh.21.29) The amino acid glycine exist predominantly in the form . Writte formulas for (a) the conjugate base and (b) the conjugate acid of glycine. (a) (b)

Amino axit glixin tồn tai chủ yếu dưới dạng . Viết công thức cho (a) bazơ liên hợp và (b) axit liên hợp của gli-xin.

11

(a) (b)

21.30) In the reaction of with to form , which reactant is the Lewis acid and which is the Lewis base? is the acid and is the base.

Trong phản ứng của với tạo ra , chất nào là axit Lewis, chất nào là bazơ Lewis? là axit và là bazơ.21.31) Liquid ammonia ionizes to a slight extent. At -50ºC, its ion product is

. How many amide ions, , are present per of pure

liquid ammonia?

thus

Amoniac lỏng phân li một lượng nhỏ, ở -50ºC tích số ion của nó là

. Có bao nhiêu ion amit, , tồn tại trong mỗi

ammoniac lỏng nguyên chất?

vậy

21.32) Which is the strongest acid of the following?

is strongest. and are bases. In , because of the extra oxygen atoms, electrons are pulled away from the bond more than the corresponding bonds in

and . Trong các axit sau axit nào mạnh nhất?

mạnh nhất. and là bazơ. Trong phân tử , do có thêm nhiều nguyên tử oxi, electron bị kéo khỏi liên kết nhiều hơn trong liên kết tương ứng của

và .

21.2 IONIZATION CONSTANTSNote: Before working the following problems, familiarize your self with table 21.1, p.43421.2 HẰNG SỐ ĐIỆN LIChú ý: Trước khi làm các bài toán bên dưới, bạn nên làm quen với bảng 21.1, trang 434

21.33) When 0.100 mol of ammonia, , is dissolved in sufficient water to make 1.00L

of solution, the solution is found to have a hydroxide ion concentration of .

Calculate for ammonia.

Ionization of the base produces equal concentrations of hydroxide and ammonium ions:

12

Also

Hòa tan 0.100 mol amoniac, , trong lượng nước vừa đủ tạo ra 1.00 L dung dịch.

Dung dịch tạo thành có nồng độ ion hidroxit là . Tính cho amoniac.

Sự điện li của bazơ tạo ra một lượng bằng nhau ion hidroxit và ion amoni.

Mà

21.34) Calculate the hydronium ion concentration of a solution containing 0.200 mol of in 1.00 L of solution. . What is the percent ionization of the

acid?

At equilibrium, let then and

or

Application of the quadratic formula yields

The percent ionization of the acid is the number of mol which ionized, divided by the number of mol of acid originally present, times 100. The moles which ionized are represented by the acetate ion, . Since the ionized and the nonionized acid are both in the same volume of solution, their concentrations can be used instead of mol.

The acid is less than 1% ionized

Tính nồng độ ion hidro cho một dung dịch chứa 0.200 mol trong 1.00 L dung

dịch. . Tính độ điện li của axit.

Tại cân bằng, đặt vậy và

hay

Áp dụng phương trình bậc hai cho kết quả

Phần trăm điên li của axit là số mol axit điện li chia cho số mol axit ban đầu, nhân 100. Số mol axit điện li được biểu diễn bởi ion axetat, . Vì lượng axit điện li và không điện li đều ở trong cùng một thể tích dung dịch, nông độ của chúng có thể dùng thay cho số mol.

13

Axit điện li nhỏ hơn 1%.

21.35) At 25ºC, a 0.0100 M ammonia solution is 4.1% ionized. Calculate (a) the concentration of the and ions, (b) the concentration of molecular ammonia,

(c) the ionization constant of aqueous ammonia, (d) after 0.0090 mol of is

added to 1.00 L of the above solution, (e) of a solution prepared by dissolving

0.010 mol of and 0.0050 mol of HCl per L

The label on a solution refers to the stoichiometric or weight composition and does not indicate the concentration of any particular component of an ionic equilibrium. Thus the designation 0.0100 M means that the solution might have been made by dissolving 0.0100 mol ammonia in enough water to make 1.00 L of solution does not mean that the concentration of

un-ionized ammonia in solution, , is 0.100. Rather, the sum of ionized and the un-

ionized ammonia is equal to 0.0100 mol/L

(a) (b)

(c)

(d) Since the base is so slightly ionized, we may assume that (1) the [NH4+] is completely

derived from the NH4Cl and that (2) the [NH3] at equilibrium is the same as the stoichiometric molar concentration of the base. Then

givesThe addition of NH4Cl represses the ionization of NH3, thus reducing greatly the [OH-] of the solution; this phenomenon is called the common-ion effect, and is in accord with Le Chatelier’s Principle.Assumptions made to simplify the solution of a problem should always be verified after the problem has been solved. In this case we assumed that practically all the NH4

+ came from the added NH4Cl. In addition to this, there is a small amount of NH4

+ resulting from the dissociation of NH3. From the chemical equation given in the statement of the problem, the amount of NH4

+ coming from the NH3 must equal the amount of OH-, which we now know is

M. The correct total [NH4+] is then the sum of the contributions of NH4Cl and NH3,

0.0090 + ( ). This sum is indeed equal to 0.0090, well within our 10% allowance. We have thus justified our assumption.The reader may wonder why we must make assumptions at all. This problem could have been solved by a more complete analysis as follows, without the assumption.

NH3 + H2O NH4+ + OH-

M at start from NH3: 0.0100 0 0

M at start from NH4+: 0 0.0090 0

14

Change by reaction:M at equilibrium 0.0100 0.0090

This is a quadratic equation in x and can be solved by the usual methods. In the solution,

the acceptable root requires the same sign for the square root as the sign of b. The value of the square root, however, is so close to the value of b that the square root must be evaluated to 4 significant figures in order that x be known to even 2 figures. There are mathematical methods of solving the problem by approximations without having to evaluate the square root to 4 significant figures, but these mathematical approximations are essentially equivalent to the chemical approximations we had originally made.(e) Since HCl is a strong acid, the 0.0050 mol of HCl will react completely with 0.0050 mol of NH3 to form 0.0050 mol NH4

+. Of the original 0.0100 mol of NH3, only half will remain as un-ionized ammonia.

Check of assumption: The amount of NH4+ contributed by protonation of NH3 must be equal to

the amount of OH-, or mol/L. This is indeed small compared with the 0.0050 mol/L formed by neutralization of NH3 with HCl. Tại 25ºC, một dung dịch amoniac 0.0100 M điện li 4.1%. Tính (a) nồng độ ion và

, (b) nồng độ phân tử ammoniac, (c) hằng số điện li của ammoniac trong nước, (d)

sau khi 0.0090 mol được thêm vào 1.00 L dung dịch trên, (e) của

một dung dịch điều chế bởi hòa tan 0.010 mol và 0.0050 mol HCl trong mỗi L dung dịch. Nhãn (nồng độ) trên một dung dịch chỉ thành phần định lượng hay thành phần khối lượng và không xác định nồng độ của bất kì ion thành phần nào ở một trạng thái cân bằng. Vì thế nồng độ 0.0100 M nghĩa là dung dịch được điều chế bằng cách hòa tan 0.0100 mol amoniac trong lượng nước vừa đủ để tạo ra 1.00 L dung dịch, không có nghĩa là nồng độ amoniac không

điện li trong dung dịch, , là 0.100. Thay vào đó, tổng nồng độ ion amoniac điện li và

không điện li bằng 0.0100 mol/L

(a) (b)

(c)

(d) Vì quá trình phân li ra ion của bazơ không đáng kể, ta có thể cho rằng: (1) [NH4+] được tạo

ra hoàn toàn từ NH4Cl, (2) [NH3] tại thời điểm cân bằng luôn bằng nồng độ mol ban đầu của bazơ. Như thế

15

nên

Việc thêm NH4Cl làm giảm sự phân li ra ion của NH3, vì vậy làm giảm đáng kể của

quá trình hòa tan; hiện tượng này gọi là hiệu ứng ion chung, và phù hợp với nguyên lý Le Chatelier. Giả thiết được thực hiện để đơn giản quá trình tính toán nên được kiểm tra lại sau khi đã giải quyết xong vấn đề. Trong trường hợp này, chúng ta thừa nhận rằng gần như tất cả lượng NH4

+ được tạo ra từ NH4Cl. Bên cạnh đó, có một lượng nhỏ NH4

+ được tạo thành từ sự phân li của NH3. Từ phương trình hóa học đã được nêu, lượng NH4

+tạo thành từ NH3 bằng với lượng OH-

và bằng M.. Chính xác lượng [NH4+] là kết quả của sự kết hợp phân li giữa NH4Cl

và NH3, 0.0090 + ( ). Kết quả này qần đúng so với 0.0090, tất nhiên không vượt quá 10%. Ta chứng minh xong điều vừa thừa nhận.Người đọc có lẽ tự hỏi tại sao chúng ta phải đặt giả thiết như thế này. Vấn đề (bài toán) này có thể được giải quyết hoàn chỉnh bởi cách phức tạp hơn như sau, không cần phải giả thiết:


Nồng độ ban đầu từ NH3: 0.0100 0 0

Nồng độ ban đầu từ NH4+: 0 0.0090 0

Phản ứng:Nồng độ lúc cân bằng: 0.0100 0.0090

Đây là phương trình bậc hai ẩn x và được giải bằng công thức toán

nghiệm được chấp nhận cần có cùng dấu để bình phương của nghiệm cùng dấu với b. Tuy nhiên, giá trị bình phương của nghiệm gần với giá trị của b nên bình phương của nghiệm phải được ước lượng thành 4 chữ số có nghĩa để x có 2 chữ số. Có những phương pháp toán học giải vấn đề bằng những phép tính gần đúng mà không phải ước lượng bình phương của nghiệm tới 4 chữ số có nghĩa như chúng ta đã làm.(e) Vì HCl là một axit mạnh, 0.0050 mol HCl sẽ phản ứng hoàn toàn với 0.0050 mol NH3 để tạo thành 0.0050 mol NH4

+. Từ 0.0100 mol NH3, chỉ còn một nửa tồn tại dưới dạng ammoniac chưa phân li.

Kiểm tra giả thiết: Lượng NH4+ được tạo thành do sự nhận thêm proton của NH3 phải bằng với

lượng OH-, hay bằng mol/L. Lượng này thật sự nhỏ so với 0.0050 mol/L được tạo thành do sự trung hoà của NH3với HCl.

21.36) Calculate the pH of a 0.10 M NH3 solution. NH3 + H2O NH4

+ + OH-

pOH = 2.87 pH = 11.13

16

Tính độ pH của dung dịch NH3 0.10 M NH3 + H2O NH4

+ + OH-

pOH = 2.87 pH = 11.1321.37) Calculate the hydronium ion concentration and the percent dissociation of an acid with in (a) 0.10 M solution, (b)0.0010 M solution. (c) Explain precisely the difference between the terms higher hydronium ion concentration and greater percent dissociation, as applied to weak acid solutions.

HA + H2O H3O+ + A-

(a)

or thus

% ionization =

(b) or thus

% ionization =

Despite the lower hydronium ion concentration, the weak acid is ionized to a greater percent in part (b), where it is more dilute.

Tính nồng độ ion hidro và độ điện li của một axit với trong (a) dung dịch 0.10 M (b) dung dịch 0.0010 M (c) Giải thích một cách chính xác sự khác nhau giữa nồng độ ion hidro lớn hơn và độ điện li lớn hơn trong trường hợp axit yếu.

HA + H2O H3O+ + A-

(a)

or nên

% điên li =

(b) or nên

% điện li =

(c) Mặc dù có nồng độ ion hidro thấp hơn, axit yếu bị điện li với phần trăm cao hơn ở câu (b), khi dung dịch loãng hơn.

21.38) What is the H3O+ concentration of a solution of 0.600 M HC2H3O2? HC2H3O2 + H2O C2H3O2

- + H3O+

Ka = (from Table 21.1)

initial produced used up equilibrium[H3O+] 0 x x[A-] 0 x x[HA] 0.10 x

ban đầu tạo thành phản ứng cân bằng[H3O+] 0 x x[A-] 0 x x[HA] 0.10 x

17

thus

TABLE 21.1 Values of Ka and Kb at 250CK1 K2 K3

AcidsAcetic HC2H3O2

Benzoic HC7H5O2 6.3Boric H3BO3 7.3 10-10

Carbonic H2CO3 4.5 10-7 4.7 10-11

Chloroacetic HC2H2ClO2 1.36 10-3

Cyanic HOCN 3.3 10-4

Dichloroacetic HC2HClO2 5.0 10-2

Formic HCOOH or HCHO2 1.8 10-4

Hydrocyanic HCN 6.2 10-10

Hydrofluoric HF 6.7 10-4

Hydrogen sulfate ion HSO4- 1.02 10-2

Hydrogen sulfide H2S 1.0 10-7 1.0 10-14

Nitrous HNO2 4.5 10-4

Oxalic H2C2O4 5.6 10-2 5.4 10-5

Phenol HC6H5O 1.05 10-10

Phosphoric H3PO4 7.1 10-3 6.3 10-8 4.5 10-13

Phthalic H2C8H4O4 1.1 10-3 3.9 10-6

BasesAmmonia NH3 1.8 10-5

Ethylenediamine NH2C2H4NH2 8.5 10-5 7.1 10-8

Pyridine C5H5N 1.52 10-9

Tính nồng độ H3O+ của dung dịch HC2H3O2 0.600 M ? HC2H3O2 + H2O C2H3O2

- + H3O+

Ka = (từ Bảng 21.1)

nên

BẢNG 21.1 Một số giá trị Ka và Kb ở 250CK1 K2 K3

AxitAxetic HC2H3O2

Benzoic HC7H5O2 6.3Boric H3BO3 7.3 10-10

Cacbonic H2CO3 4.5 10-7 4.7 19-11

Cloroaxetic HC2H2ClO2 1.36 10-3

Xianic HOCN 3.3 10-4

Đicloroaxetic HC2HClO2 5.0 10-2

Fomic HCOOH or HCHO2 1.8 10-4

Hiđroxianic HCN 6.2 10-10

Hiđrofloric HF 6.7 10-4

Ion hiđro sunphat HSO4- 1.02 10-2

Hiđro sunphua H2S 1.0 10-7 1.0 10-14

Nitrơ HNO2 4.5 10-4

Oxalic H2C2O4 5.6 10-2 5.4 10-5

18

Phenol HC6H5O 1.05 10-10

Photphoric H3PO4 7.1 10-3 6.3 10-8 4.5 10-13

Phtalic H2C8H4O4 1.1 10-3 3.9 10-6

BazơAmoniac NH3 1.8 10-5

Etilenđiamin NH2C2H4NH2 8.5 10-5 7.1 10-8

Piriđin C5H5N 1.52 10-9

21.39) Consider the reaction A- + H3O+ ⇋ HA + H2O. The Ka value for the acid HA is 1.0x10-6. . What is the value of the K for this reaction?

The reaction is the reverse of the ionization reaction of HA; hence the equilibrium constant is the reciprocal of Ka.

K = = = 1: (1.0x10-6) = 1.0x106

Xét phản ứng: A- + H3O+ ⇋ HA + H2O. Biết giá trị Ka của axit HA bằng 1.0x10-6. Tính K của phản ứng trên ?

Phản ứng trên là phản ứng ngược chiều của phản ứng điện ly HA; vì vậy hằng số cân bằng là nghịch đảo của Ka:

K = = = 1: (1.0x10-6) = 1.0x106

21.40) Write equilibrium constant expressions for the following equations. Show how they are related.

(a) Na2CO3 + HCl NaHCO3 + NaCl

(b) 2Na+ + CO32- + H+ + Cl- ⇋ 2Na+ + HCO3

- + Cl-

(c) CO32- + H+ ⇋ HCO3

-

(a) K =

(b) K = =

(c) K =

19

The value of the constants in (b) and (c), of course, are equal. The constant of part (a) is inapplicable, since it incorporates [NaCl] when NaCl is not involved in the actual reaction (which takes place between the ions)

Viết các biểu thức tính hằng số cân bằng của các phản ứng sau và chỉ ra mối liên hệ giữa chúng

(a) Na2CO3 + HCl NaHCO3 + NaCl

(b) 2Na+ + CO32- + H+ + Cl- ⇋ 2Na+ + HCO3

- + Cl-

(c) CO32- + H+ ⇋ HCO3

-

(a) K =

(b) K = =

(c) K =

Giá trị của hằng số ở (b) và (c) bằng nhau. Hằng số ở (a) khôngthể áp dụng được, vì nó phụ thuộc vào nồng độ NaCl trong khi NaCl không bị ảnh hưởng trong các phản ứng thực tế (xảy ra giữa các ion.)

21.41) What is the OH- concentration of axit 0.20M solution of NH3 ? ( Kb = 1.8x10-5)


Kb = = 1.8 x 10-5 = thus x = [OH-] = 1.9 x 10-3 M

Tính nồng độ OH- trong dung dịch NH3 2.0 M (Kb= 1.8x10-5)


Kb = = 1.8 x 10-5 = Vì vậy x = [OH-] = 1.9 x 10-3 M

21.42) Calculate the molar concentration of an acetic acid solution which is 2.0% ionized

HC2H3O2 ⇋ H+ + C2H3O2-

Let x = molar concentration of acetic acid solution. Then

[H+] = [C2H3O2-] = 0.020x and [HC2H3O2] = x – 0.020x x

The approximation being well within 10%

20

= Ka or = 1.8 x 10-5

Solving, (0.020)2x = 1.8 x 10-5 or x = 0.045

Tính nồng độ mol của axit axetic trong dung dịch có độ điện ly là 2%.

HC2H3O2 ⇋ H+ + C2H3O2-

Đặt x = nồng độ mol axit axetic. Khi đó:

[H+] = [C2H3O2-] = 0.020x

[HC2H3O2] = x – 0.020x x

Phép xấp xỉ được chấp nhận trong khoảng 10%.

= Ka hay = 1.8 x 10-5

Suy ra : (0.020)2x = 1.8 x 10-5

Vậy x = 0.045

21.43) Calculate the percent ionization of a 1.00M solution of hydrocyanic acid, HCN

HCN ⇋ H+ + CN-

Since H+ and CN- are present in the solution only as a result of the ionization, their concentrations must be equal. (The contribution of the ionization of water to [H+] can be neglected)Let x = [H+] = [CN-]. Then [HCN] = 1.00 – x. Let us assume that x will be very small compared with 1.00, so that [HCN] = 1.00, within the allowed 10% error. Then

Ka = or: 6.2 x 10-10 = thus : x = 2.5 x 10-5

% ionization = x 100 = x 102 = 0.0025%

Check of assumption: x(=2.5 x 10-5) is indeed very small conpared with 1.00. (Or, as long as the percent ionization is less then 10% the assumption is justified)

Tính độ điện li của dung dịch HCN 1.00 M

HCN ⇋ H+ + CN-

Vì H+ và CN- tồn tại trong dung dịch chỉ do kết quả của quá trình điện li nên nồng độ của chúng phải bằng nhau (sự đóng góp của nước vào [H+] có thể bỏ qua)

Đặt x = [H+] = [CN-] khi đó: [HCN] = 1.00 – x

21

Giả sử x << 1.00 thì: [HCN] = 1.00 (được cho phép khi x nhỏ hơn 10% ). Nên :

Ka = hay: 6.2 x 10-10 = vì vậy : x = 2.5 x 10-5

% điện li = x 100 = x 102 = 0.0025%

Kiểm tra giả thuyết : x(=2.5 x 10-5) thật sự nhỏ hơn nhiều so với 1.00 (Miễn là độ điện li nhỏ hơn 10% thì giả thiết là hợp lí)

21.44) In 1.00 L of 0.100 M solution, 0.00135 mol of ammonia dissociates. Calculate the value of the equilibrium constant.

NH3 + H2O ⇋ NH4+ + OH-

Kb = = = 1.84 x 10-5

Trong 1L dung dịch 0.100 M, có 0.00135 mol amoniac phân li. Tính giá trị hằng số cân bằng.

NH3 + H2O ⇋ NH4+ + OH-

Kb = = = 1.84 x 10-5

21.45) The [H+] in a 0.072 M solution of benzoic acid is 2.1 x 10-3. Compute Ka for the acid from this information.

HC7H5O2 ⇋ H+ + C7H5O2-

Since the hydrogen ion and benzoate ion come only from the ionization of the acid, their concentration must be equal ( We have neglected the contribution of the ionization of water to [H+])[H+] = [C7H5O2

-] = 2.1 x 10-3

[HC7H5O2] = 0.072 – (2.1 x 10-3) = 0.070

Ka = = = 6.3 x 10-5

Nồng độ H+ trong dung dịch axit benzoic 0.072 M là 2.1 x 10-3. Tính Ka của axit từ thông tin trên.

HC7H5O2 ⇋ H+ + C7H5O2-

Vì ion H+ và C7H5O2- chỉ được tạo thành từ sự điện li của axit nên nồng độ của chúng phải

bằng nhau ( bỏ qua H+ từ sự điện li của nước )

22

[H+] = [C7H5O2-] = 2.1 x 10-3

[HC7H5O2] = 0.072 – (2.1 x 10-3) = 0.070

Ka = = = 6.3 x 10-5

21.46) The ionization constant of formic acid, HCO2H is 1.80 x 10-4. What is the percent ionization of a 0.00100M solution of this acid?

Let x =[H+] = [HCO2-] then : [HCO2H] = 0.00100 – x. Assume, as in Prob. 21.43, that the

percent ionization is less than 10% and that the formic acid concentration, 0.00100 – x, may be approximated as 0.00100

Then Ka = = = 1.80 x 10-4 or x = 4.2 x 10-4

In checking the assumption, we see that x is not negligible compared with 0.00100. Therefore the assumption and the solution based on it must be rejected and full quadratic form of the equation must be solved.

= 1.80 x 10-4 thus x = 3.4 x 10-4

(We reject the negative root, -5.2 x 10-4)

% ionization = x 100 = x 100 = 34%

This exact solution (34% ionization) shows that the solution based on the original assumption was by about 20%

Hằng số điện li của axit formic HCO2H là 1.80 x 10-4. Độ điện li của dung dịch axit formic 0.00100 M là bao nhiêu ?

Đặt x = [H+] = [HCO2-] khi đó: [HCO2H] = 0.00100 – x.

Giả sử, như trong bài 21.43, độ điện li nhỏ hơn 10% và như vậy, nồng độ của axit formic ( 0.00100 – x ) xấp xỉ 0.00100

23

Vậy: Ka = = = 1.80 x 10-4 hay x = 4.2 x 10-4

Đối chiếu lại giả thuyết, ta thấy x không quá bé so với 0.00100. Vì vậy, giả thuyết và kết quả dựa trên giả thuyết không được chấp nhận. Ta phải giải phương trình bậc 2:

= 1.80 x 10-4 vậy x = 3.4 x 10-4

(Ta loại nghiệm âm: -0.52 x 10-4)

Độ điện li = x 100 = x 100 = 34%

Kết quả chính xác (điện li 34%) cho thấy kết quả dựa trên giả thuyết ban đầu sai số khoảng 20%

21.47) What concentration of acetic acid is needed to give a [H+] of 3.5 x 10-4 M?

Let x = mol of acetic acid/L[H+] = [C2H3O2

-] = 3.5 x 10-4 [HC2H3O2] = x – 3.5 x 10-4

= = 1.8 x 10-5 or x = 7.2 x 10-3

Nồng độ axit axetic cần để phân li thành H+ có nồng độ 3.5 x 10-4 M là bao nhiêu ?

Đặt x là nồng độ mol/L của axit axetic

[H+] = [C2H3O2-] = 3.5 x 10-4

[HC2H3O2] = x – 3.5 x 10-4

= = 1.8 x 10-5 hay x = 7.2 x 10-3

21.48) The Ka of an unknown acid, HX, was determined to be 1.0 x 10-6. Calculate the [H3O+] and [X-] in a 0.10 M solution of HX.

HX + H2O ⇋ H3O+ + X-

Ka = = = 1.0 x 10-6

Thus x = = [ = 3.2 x 10-4

Biết Ka của một axit HX là 1.0 x 10-6. Tính [H3O+] và [X-] trong dung dịch HX 0.10 M

HX + H2O ⇋ H3O+ + X-

24

Ka = = = 1.0 x 10-6

Vậy x = = [ = 3.2 x 10-4

21.49) What is the CN- ion concentration in a 0.010 M solution of HCN ?

HCN + H2O ⇋ H3O+ + CN-

Ka = = = 6.2 x 10-10 thus x = 2.5 x 10-6 M = [CN-]

Nồng độ ion CN- trong dung dịch HCN 0.010 M là bao nhiêu ?

HCN + H2O ⇋ H3O+ + CN-

Ka = = = 6.2 x 10-10 vậy x = 2.5 x 10-6 M = [CN-]

21.50) Calculate the [H+] and the [OH-] in 0.100 M HC2H3O2 which is 1.31% ionized

[H+] = (0.0131)(0.100) = 1.31 x 10- [OH-] = = = 7.6 x 10-12

[H+] is computed assumption if the HC2H3O2 were the only contributor, thereas [OH-] is based on the ionization of water. If water ionizes to supply OH-, it must supply an equal amount of H+

at the same time. Implied in this solution is the assumption that water’solution contribution to [H+], 7.6 x 10-12 mol/L, is negligible compared with that of the HC2H3O2 .(This assumption will be valid in all but the most dilute or weakest acid solution ) . In computting [OH-], however, water is the only source and it therefore cannot be overlooked.

Tính [H+] và [OH-] trong dung dịch HC2H3O2 0.100 M điện li 1.31%

[H+] = (0.0131)(0.100) = 1.31 x 10-3

[OH-] = = = 7.6 x 10-12

[H+] tính được là chỉ từ HC2H3O2 điện li, nhưng [OH-] phụ thuộc vào sự điện li của nước. Nếu nước điện li thành OH- thì lượng H+ tương đương cũng đồng thời được sinh ra. Tuy nhiên, ở đây ta giả sử rằng sự tạo thành H+ của nước, 7.6 x 10-12 mol/L, là không đáng kể so với lượng H+ được sinh ra từ HC2H3O2. (Giả thuyết này là hợp lí, chỉ trừ những trường hợp dung dịch axit quá loãng hoặc quá yếu ) Trong việc toán [OH-], tuy nhiên nước là chất điện li duy nhất nên không thể bỏ qua được.

21.51) Determine the [OH-] and the [H+] in 0.0100 M ammonia solution which is 4.1% ionized

[OH-] = (0.041)(0.0100) = 4.1 x 10-4

25

[H+] = = = 2.4 x 10-11

Here we have made the assumption that the contribution of water to [OH-] (equal to [H+], or 2.4 x 10-11) is negligible compared with that of NH3. Kw is used to compute [H+], since water is the only supplier of H+. In general, [H+] for acidic solution can usually be computed without regard to the water equilibrium; then Kw is used to compute [OH-]. Conversely, [OH-] for basic solution can usually be computed without regard to the water equilibrium; then Kw is used to compute [H+].

Tính [OH-] và [H+] trong dung dịch amoniac 0.0100 M điện li 4.1%

[OH-] = (0.041)(0.0100) = 4.1 x 10-4

[H+] = = = 2.4 x 10-11

Ở đây chúng ta giả sử rằng [OH-] do nước điện li ( bằng nồng độ [H+] và bằng 2.4 x 10-11) là không đáng kể so với [OH-] do NH3 điện li. Kw được dùng để tính [H+] vì nước là chất duy nhất điện li thành H+. Nói chung, khi tính [H+] trong dung dịch axit thường có thể bỏ qua cân bằng của nước; khi đó Kw được dùng tính [OH-]. Ngược lại, khi tính [OH-] trong dung dịch bazơ có thể bỏ qua cân bằng của nước; khi đó Kw dùng để tính [H+].

21.52) Calculate the ionization constant of formic acid, HCHO2, which ionizes 4.2% in 0.10M solution.

HCHO2 + H2O CHO2- + H3O+

Ka = = = 1.8 x 10-4

Tính hằng số điện li của dung dịch axit formic 0.10 M điện li 4.2%

HCHO2 + H2O CHO2- + H3O+

Ka = = = 1.8 x 10-4

21.53) A solution of acetic acid is 1.0% ionized. Determine the molar concentration of acetic acid and the [H+] of the solution.

HC2H3O2 + H2O C2H3O2- + H3O+

Ka = = 1.8 x 10-5

Since = 0.010; [H3O+](0.010) = 1.8 x 10-5 and [H3O+] = 1.8 x 10-3 M

[HC2H3O2] = 100[H3O+] = 1.8 x 10-1 M

26

Cho dung dịch axit axetic điện li 1.0%. Tính nồng độ mol của axit và [H+] của dung dịch trên.

HC2H3O2 + H2O C2H3O2- + H3O+

Ka = = 1.8 x 10-5

Vì = 0.010; [H3O+](0.010) = 1.8 x 10-5 và [H3O+] = 1.8 x 10-3 M

[HC2H3O2] = 100[H3O+] = 1.8 x 10-1 M

21.54) Determine (a) with the degree of ionization and (b) the [OH-] of a 0.080 M solution NH3

NH3 + H2O ⇋ NH4+ + OH-

Kb = = 1.8 x 10-5

At equilibrium, [NH4+] = [OH-] since both were produced by the ionization. Let x = [NH4

+] = [OH-]

= 1.8 x 10-5 thus x = 1.2 x 10-3

% ionized = ( ) x 100% = 1.5%

Tính (a) độ điện li và (b) [OH-] của dung dịch NH3 0.080 M

NH3 + H2O ⇋ NH4+ + OH-

Kb = = 1.8 x 10-5

Trong cân bằng, [NH4+] = [OH-] vì cả 2 ion này đều được sinh ra trong phản ứng điện li. Đặt x

= [NH4+] = [OH-]

= 1.8 x 10-5 vậy x = 1.2 x 10-3

Độ điện li = ( ) x 100% = 1.5%

21.55) Fluoroacetic acid has a Ka of 2.6 x 10-3. What concentration of the acid is needed so that [H+] is 2.0 x 10-3?

HC2H2FO2 + H2O C2H2FO2- + H3O+

Ka = = = 2.6 x 10-3

27

Thus [HC2H2FO2] = = 1.5 x 10-3 M remaining in solution.

Total concentration = (2.0 x 10-3) + (1.5 x 10-3) = 3.5 x 10-3 M

Axit floroaxetic có Ka = 2.6 x 10-3. Dung dịch axit phải có nồng độ bằng bao nhiêu để [H+] trong dung dịch bằng 2.0 x 10-3?

HC2H2FO2 + H2O C2H2FO2- + H3O+

Ka = = = 2.6 x 10-3

Vậy nồng độ axit còn lại trong dung dịch:

[HC2H2FO2] = = 1.5 x 10-3 M

Tổng nồng độ = (2.0 x 10-3) + (1.5 x 10-3) = 3.5 x 10-3 M

21.56) What molar concentration of NH3 provides a [OH-] of 1.5 x 10-3?

NH3 + H2O ⇋ NH4+ + OH-

Kb = = = 1.8 x 10-5

Equilibrium [NH3] = = 0.125 M and Total = (1.5 x 10-3) + 0.125 = 0.13 M

Tính nồng độ NH3 cần để phân li thành OH- có nồng độ = 1.5 x 10-3

NH3 + H2O ⇋ NH4+ + OH-

Kb = = = 1.8 x 10-5

Nồng độ NH3 lúc cân bằng = = 0.125 M

Nồng độ NH3 tổng cộng = (1.5 x 10-3) + 0.125 = 0.13 M

21.57) What is [NH4+] in a solution that is 0.0200M NH3 and 0.0100M KOH?

NH3 + H2O ⇋ NH4+ + OH-

Kb = = = 1.8 x 10-5 so [NH4+] = 3.6 x 10-5

Tính [NH4+] trong dung dịch NH3 0.0200 M và KOH 0.0100 M

28

NH3 + H2O ⇋ NH4+ + OH-

Kb = = = 1.8 x 10-5 vậy [NH4+] = 3.6 x 10-5

21.58) What is [HCOO-] in a solution that is both 0.015 M HCOOH and 0.020 M HCl ?

HCOOH + H2O ⇋ HCOO- + H3O+

The HCl reacts completely with water to yield 0.020M H3O+

Ka = = = 1.8 x 10-4 so [HCOO-] = 1.4 x 10-4

Tính [HCOO-] trong dung dịch gồm 0.015 M HCOOH và HCl 0.020 M

HCOOH + H2O ⇋ HCOO- + H3O+

HCl điện li hoàn toàn trong nước tạo thành 0.020 M H3O+

Ka = = = 1.8 x 10-4 vậy [HCOO-] = 1.4 x 10-4

21.59) What concentration of dichloroacetic acid gives a [H+] of 8.5 x 10-3?

HC2HCl2O2 + H2O ⇋ C2HCl2O2- + H3O+

Ka = = = 5.0 x 10-2

Or (8.5 x 10-3)2 = (0.050)C – (8.5 x 10-3)(0.050) and C = 0.0099 M

Nồng độ nào của HC2HCl2O2 có [H+] = 8.5 x 10-3?


Ka = = = 5.0 x 10-2

Or (8.5 x 10-3)2 = (0.050)C – (8.5 x 10-3)(0.050) and C = 0.0099 M

21.60) Calculate [H+] and [C2HCl2O2-] in a solution that is 0.0100 M in HCl and 0.0100M

in HC2HCl2O2. Ka for HC2HCl2O2 is 5.0 x 10-2


Ka = = 5.0 x 10-2

initial produced Used up Equilibrium

[HC2HCl2O2] 0.0100 x 0.0100 - x

29

[C2HCl2O2-] 0 x x

[H3O+] 0.0100 x 0.0100 + x

= 0.050 or x(0.0100 – x) = 5.0 x 10-4 – 0.050x

Or x2 + 0.0600x – (5 x 10-4) = 0

x = = 7.4 x 10-3

[H3O+] = 0.0100 + (7.4 x 10-3) = 0.0174 M

Tính [H+] và [C2HCl2O2-] trong dung dịch HCl 0.0100 M và HC2HCl2O2 0.0100M. Biết

Ka của HC2HCl2O2 bằng 5.0 x 10-2


Ka = = 5.0 x 10-2

Ban đầu Tạo thành Mất đi Cân bằng[HC2HCl2O2] 0.0100 x 0.0100 - x[C2HCl2O2

-] 0 x x[H3O+] 0.0100 x 0.0100 + x

= 0.050 hay x(0.0100 – x) = 5.0 x 10-4 – 0.050x

Hay x2 + 0.0600x – (5 x 10-4) = 0

x = = 7.4 x 10-3

[H3O+] = 0.0100 + (7.4 x 10-3) = 0.0174 M

21.61) What is the percent ionization of 0.0065 M chloroacetic acid?


Ka = = = 1.36 x 10-3

x2 = -(1.36 x 10-3)x + 8.84 x 10-6 or x2 + (1.36 x 10-3)x –(8.84 x 10-6) = 0

x = = 2.37 x 10-3

% ionization = ( ) x 100% = 36%

30

Tính độ điện li của dung dịch axit cloroaxetic 0.0065 M


Ka = = = 1.36 x 10-3

x2 = -(1.36 x 10-3)x + 8.84 x 10-6 hay x2 + (1.36 x 10-3)x –(8.84 x 10-6) = 0

x = = 2.37 x 10-3

Độ điện li = ( ) x 100% = 36%

21.62) Calculate the percent dissociation of acetic acid in a solution 0.200M in HC2H3O2 and 0.100M in HCl

Since the HCl is completely dissociated in water, the equilibrium of interest is the ionization of the acetic acid in the presence of 0.100M H3O+

HC2H3O2 + H2O C2H3O2- + H3O+

Ka =

At equilibrium, let [C2H3O2-] = x [HC2H3O2] = 0.200 – x 0.200

[H3O+] = 0.100 + x 0.100

Then Ka = = 1.8 x 10-5 x = 3.6 x 10-5 M = [C2H3O2-]

Since all the acetate ion resulted from the dissociation of acetic acid, the percent dissociation is given by

% dissociation = x 100 = x 100 = 0.018%

If there were no in this solution, the acetic acid would have been 0,945% dissociated, as shown in Prob. 21.34. Thus the added strong acid represses the ionization of the acetic acid. Tính độ phân li của axit axetic trong dung dịch HC2H3O2 0.200 M và HCl 0.100 M

Vì HCl điện li hoàn toàn trong nước nên cân bằng được quan tâm đến là cân bằng của axit axetic trong dung dịch đã có 0.100 M H3O+

HC2H3O2 + H2O C2H3O2- + H3O+

Ka =

Tại cân bằng, đặt [C2H3O2-] = x [HC2H3O2] = 0.200 – x 0.200

[H3O+] = 0.100 + x 0.100

31

Vậy Ka = = 1.8 x 10-5 x = 3.6 x 10-5 M = [C2H3O2-]

Vì tất cả các ion axetat đều được tạo thành từ sự điện li của axit axetic nên độ điện li được tính như sau :

Độ điện li = x 100 = x 100 = 0.018%

Nếu không có trong dung dịch, axit axetic sẽ có độ điện ly là 0,945% - như bài 21.34. Như vậy axit mạnh thêm vào dung dịch làm giảm sự điện li của axit axetic.21.63) Consider a solution of a monoprotic weak acid of acidity constant . What is the

minimum concentration, C, in terms of , such that the concentration of the undissociated acid can be equated to C within a 10% limit of error? Assume that activity coefficient corrections can be neglected. Let C = minimum initial concentration

The approximation which is usually made is C - x C. Within an error of 10%, C - x = 0,90C or 0.10C = x

so C = 90

Xét dung dịch axit một nấc có hằng số axit . Tính nồng độ tối thiểu C theo , coi như nồng độ của axit không điện ly đó có thể bằng C trong khoảng giới hạn sai số 10%? Giả sử rằng hệ số hoạt độ có thể bỏ qua. Gọi C là nồng độ tối thiểu ban đầu

Tính gần đúng : C - x C Trong khoảng 10% sai số C - x = 0,90C hoặc 0.10C = x

Vậy C = 90

21.64) Calculate , , and in a solution that is 0,0200M in

and 0,0100M in . values for and are 1,8.10-

5 and 6,3.10- 5 , respectively. Since the acids are approximately the same strength,we may neglect the ionization of neither

1,8.10 - 5

6,3.10 - 5

Assuming a negligible reduction in acid concentration by ionization,

By electronneutrality,

32

Tính , , và trong dung dịch 0,0200 M và

0,0100 M . của và lần lượt là 1,8.10- 5 và 6,3.10- 5. Vì hai axit có độ mạnh tương đương, ta không thể bỏ qua sự ion hoá của cả hai axit.

1,8.10 - 5

6,3.10 - 5

Giả sử nồng độ axit giảm không đáng kể bởi sự ion hoá

Theo định luật bảo toàn điện tích

21.65) Find the value of in a solution made by dissolving 0.0050 mol each of

ammonia and pyridine ( ) in enough water to make 200cm3 of solution.What are the concentrations of ammonium and pyridinium ions?

is not significantly affected by ionization of the weaker base

Initial NH3 concentration

was calculated above (both equilibria are in the same solution)

so

Tìm giá trị trong dung dịch điều chế bằng cách hòa tan 0,0050 mol mỗi chất

amoniac và pyridin ( ) trong lượng vừa đủ nước tạo thành 200 cm3 dung dịch. Tính nồng độ của ion amoni và pyridi?

33

không bị ảnh hưởng đáng kể từ sự điện li của bazơ yếu hơn.

=

Nồng độ NH3 ban đầu

Kb

được tính ở trên (hai cân bằng ở trong một dung dịch)

Vậy

21.66 ) What are , and in a solution that is 0.030M

and 0.100M ? Ka values for and are 1,38.10-4 and 1,05.10-10 , respectively.

The ionization of the weaker acid is neglected in calculating .

Ka

was calculated above. Since both acids are in the same solution, there is only one

hydrogen ion concentration.

so .

Tính , và trong dung dịch 0,030M và

0,100M ? Ka của và có giá trị lần lượt là 1,38.10 - 4 và 1,05.10 -10 .

Sự phân li của axit yếu hơn được bỏ qua khi tính .

Ka

đã được tính như trên .Vì cả 2 axit ở trong cùng 1 dung dịch, nên chỉ có một giá trị

nồng độ ion hidro.34

Vậy .

21.67) Calculate in a solution that is 0,1M and 0,1M

This is case in which two weak acids both contribute to , neither contributing such a

preponderant amount that the other’s share can be neglected.

M (initial) 0.100 0 0 0.100 0 0

Change by reaction

(equilibrium) 0.100 0.100

Approx (equilibrium) 0.100 0,100

The final line in the above ltabulation is based on the assumption that x ang y are both small compared with 0.100

Dividing the equation by the equation,

or

Subtracting the equation from the equation,

or

Substitute into the last equation and solve to obtain .Then

and

Check of assumptlons: The values of x and y are slightly less than 10% of 0.100

Tính trong dung dịch 0,1M và 0,1M .

Đây là trường hợp hai axit yếu điện ly góp chung , không quá trình nào góp một lượng vượt trội khiến quá trình còn lại có thể bị bỏ qua.

M (ban đầu) 0.100 0 0 0.100 0 0

Phản ứng thay đổi

(Cân bằng) 0.100 0.100

(CB) gần đúng 0.100 0,100

35

Dòng cuối cùng của bảng trên được căn cứ vào giả định rằng cả và đều nhỏ hơn rất nhiều so với 0,100

Chia phương trình của cho ta có :

hay

Trừ của cho ta có:

hay

Thế vào phương trình trên và giải ta thu được: . Khi đó:

và Kiểm tra giả thiết: giá trị của x và y thực sự nhỏ hơn 10% của 0,100.

21.3 IONIZATION OF WATER21.3 SỰ ĐIỆN LI CỦA NƯỚC

21.68) The number 10.92 has how many significant figures ? The number 0.92 has how many? If these were pH values, how many significant figures should be reported for the corresponding hydronium ion concentration ? The number 10.92 has four significant figures; 0.92 has two. Since the intergral portion of a logarithm determines the power of 10 only, each hydronium ion concentration should be reported to 2 significant digits - the same number of decimal digits in the pH. Antilog Antilog Con số 10,92 có bao nhiêu chữ số có nghĩa? Con số 10,92 có bao nhiêu chữ số có nghĩa? Nếu đây là các giá trị độ , mỗi giá trị nồng độ ion hidro tương ứng nên được biểu diễn đến bao nhiêu chữ số có nghĩa? Số 10,92 có bốn chữ số có nghĩa, số 0,92 có 2 chữ số có nghĩa. Vì phần nguyên của một hàm logarit xác định chỉ có cơ số 10, mỗi nồng độ nên được biểu diễn đến 2 chữ số có nghĩa, như số chữ số hàng thập thập phân trong

antilog antilog

21.69) What is the of 10-2 M KOH?

thus

Tính độ của dung dịch ?

Vậy

21.70) Calculate the pH of a solution which has a hydronium ion coucentrtion of

Tính độ của dung dịch có nồng độ ion

21.71) Calculate the hydronium ion concentration of a solution which has a pH of 11.73

pH = -log = 11.73

In order that it may be located in the logarithm table, the part of the logarithm to the right of the demical point (the mantissa) must be positive. Hence:

36

log = -11.73 thus = = x

From the logarithm table, = 1.9. Hence = 1.9 x

Tính nồng độ ion phân li trong dung dịch có dung dịch độ pH là 11.73.

pH = -log = 11.73

Để có thể xác định trong bảng logarit, ta phải đổi dấu của hàm logarit là dấu +. Do đó:

log = -11.73 như vậy = = x

Từ bảng logarit, = 1.9. Do đó = 1.9 x

21.72) In pure water at , = 1.0 x . What is the pH of pure water at

? pH = -log(1.0 x ) = 7.00

Tính pH của nước nguyên chất ở ? Biết = 1.0 x

pH = -log(1.0 x ) = 7.0021.73) Calculate the hydronium ion concentration and the hydroxide ion concentration in pure water at .

= = 1.0 x

Let x = =

Hence = 1.0 x and x = 1.0 x M = =

Tính nồng độ ion H+ và nồng độ trong nước nguyên chất ở

= = 1.0 x

Đặt x = =

Do đó = 1.0 x và x = 1.0 x M = =

21.74) Calculate the hydronium ion concentration of a 0.100M NaOH solution. The hydroxide ion concentration from the autoionization of water is neglidible compared to that provided from the NaOH, and the solution consists of 0.100M and 0.100M .

Hence = 0.100 M. In any dilute aqueous solution

= = 1.0 x

In this solution, 1.0 x = (0.100) thus = 1.0 x

Tính nồng độ ion của dung dịch 0.100 M NaOH.

Nồng độ ion phân li từ sự tự phân li của nước là không đáng kể nên xem như là từ

NaOH, và dung dịch gồm có 0.100M và 0.100M . Do đó = 0.100M. Sự pha

loãng trong dung dịch do nước sản sinh ra = = 1.0 x

Trong dung dịch, 1.0 x = (0.100) như vậy = 1.0 x

21.75) Express the following concentrations in terms of pH: (a) 1 x mol/L(b) 5.4 x mol/L

(a) pH = -log = -log = 3

(b) pH = -log = -log(5.4 x ) = -log5.4 + 9 = -0.73 + 9 = 8.27

Biểu diễn các nồng độ ion sau dưới dạng pH: (a) 1 x mol/L(b) 5.4 x mol/L

37

(a) pH = -log = -log = 3

(b) pH = -log = -log(5.4 x ) = -log5.4 + 9 = -0.73 + 9 = 8.27

21.76) Calculate the pH values, assuming complete ionization, of (a) 4.9 x M monoprotic acid (b) 0.0016M monoprotic base.

(a) Here = 4.9 x

pH = -log = -log(4.9 x ) = -log4.9 + 4 = -0.69 + 4 = 3.31

(b) = =

pH = -log = -log = -(-14-log1.6 +3) = 14 + 0.20 – 3 = 11.20

Tính giá trị của pH, giả sử sự ion hóa là hoàn toàn, của (a) 4.9 x M đơn axit (b) 0.0016M đơn bazơ.

(a) Ở đây: = 4.9 x

pH = -log = -log(4.9 x ) = -log4.9 + 4 = -0.69 + 4 = 3.31

(b) = =

pH = -log = -log = -(-14-log1.6 +3) = 14 + 0.20 – 3 = 11.20

21.77) Change the following pH values to values: (a) 4 (b) 3.6

(a) = = (b) = = = = x

From a table of logarithms, = antilog 0.4 = 2.5

And so = 2.5 x .

Note that a negative number like -3.6 cannot be found in tables of logarithms, nor can -0.6. Only positive mantissas appear in the printed logarithm tables. The positive mantissa was achieved by adding and subtracting the next higher integer to the negative number: -3.6 = 4.0 – 3.6 – 4.0 = 0.4 – 4.0. Then 0.4 can be found to be the logarithm of 2.5.

Đổi các kết quả sau của pH sang giá trị của : (a) 4 (b) 3.6

(a) = = (b) = = = = x

Từ bảng logarit, = antilog 0.4 = 2.5

Vậy nên = 2.5 x .

Lời giải thích là số âm -3.6 không thể tìm thấy trong bảng logarit, cũng không thể với -0.6. Chỉ chắc chắn là phần định trị trong bảng logarit. Phần định trị chắc chắn được xác định bằng cách cộng và trừ với số nguyên cao hơn để thay thế số đó: -3.6 = 4 – 3.6 – 4 = 0.4 – 4 . Số 0.4 có thể tìm thấy là bằng logarit của 2.521.78) Calculate the pH of each the following solutions from the given hydronium ion molarity: (a) 1.0 x (b)3.0 x (c) 3.9 x (d) 0.15

(e) 1.23 x (f) 1.0 (g) 2.0 (a) 3.00 (b) 10.52 (c) 7.41 (d) 0.82 (e) 14.910 (f) 0.00 (g) -0.30. For (c): pH = -log(3.9 x ) = -log3.9 – log = -(0.59) – (-8) = 7.41

38

Tính pH của mỗi dung dịch sau đây từ nồng độ mol của ion : (a) 1.0 x (b)3.0 x (c) 3.9 x (d) 0.15 (e) 1.23 x (f) 1.0 (g) 2.0

(a) 3.00 (b) 10.52 (c) 7.41 (d) 0.82 (e) 14.910 (f) 0.00 (g) -0.30. Với (c): pH = -log(3.9 x ) = -log3.9 – log = -(0.59) – (-8) = 7.4121.79) Calculate the hydronium ion concentration of each of the following solutions from the given pH values: (a) 5.00 (b) 7.572 (c) 12.12 (d) 0.00 (e) 13.85 (a) 1.0 x (b) 2.68 x (c) 7.6 x (d) 1.0 (e) 1.4 x . For (b):

Log = -pH = -7.572 = +0.428 – 8 thus = 2.68 x

Tính nồng độ ion của mỗi dung dịch sau đây từ giá trị của pH: : (a) 5.00 (b) 7.572 (c) 12.12 (d) 0.00 (e) 13.85 (a) 1.0 x (b) 2.68 x (c) 7.6 x (d) 1.0 (e) 1.4 x . Với (b):

Log = -pH = -7.572 = +0.428 – 8 như vậy = 2.68 x

21.80) Calculate the pH of 1.0 x solutions of each of the following: (a) HCl (b)

NaOH (c) (d) NaCl

(a) = 1.0 x so pH = 3.00

(b) = 1.0 x and = = 1.0 x

Thus = 1.0 x so pH = 11.00

(c) = 2.0 x = 5.0 x thus pH = 11.30

(d) = = 1.0 x so pH = 7 (NaCl is neither acidic nor basic.)

Tính độ pH của 1.0 x M của mỗi dung dịch sau: (a) HCl (b) NaOH (c)

(d) NaCl

(a) = 1.0 x nên pH = 3.00

(b) = 1.0 x và = = 1.0 x

Như vậy = 1.0 x nên pH = 11.00

(c) = 2.0 x = 5.0 x như vậy pH = 11.30

(d) = = 1.0 x nên pH = 7 (NaCl không là axit cũng không

là bazơ.)21.81) What is the pH of a 500 mL aqueous solution containing 0.050 mol of NaOH?

= 0.100 M so pH = 13.00

Độ pH của 500 mL dung dịch nước chứa 0.050 mol của NaOH là bao nhiêu?

= 0.100 M nên pH = 13.00

21.82) What is the values of (a) in 0.10M NaOH solution? (b) in 0.10 M NaCl solution? (a) and (b) = 1.0 x in dilute aqueous solutions at , no matter what the solute. Giá trị của (a) trong 0.10 M dung dịch NaOH? (b) trong 0.10 M dung dịch NaCl?

(a) và (b) = 1.0 x trong dung dịch nước ở , không phụ thuộc vào chất tan nào.

21.83) Calculate the pH of 0.0030 M solution.

39

= 0.0060M and = = 1.0 x

Thus = = 1.7 x . and pH = 11.78

Tính độ pH của dung dịch 0.0030 M .

= 0.0060M và = = 1.0 x

Như vậy = = 1.7 x . và pH = 11.78

21.84) Calculate the pH and pOH of the following solutions, assuming complete ionization: (a) 0.00345 M nitric acid (b) 0.000775 M HCl (c) 0.00886 M NaOH The number of significant demical places in pH and pOH values is the total number of significant digits in the corresponding concentrations.

pH = -log pH + pOH = 14.00

(a) pH = -log(0.00345) = 2.462 pOH = 14.000 – 2.462 = 11.538(b) pH = -log(0.000775) = 3.111 pOH = 14.000 – 3.111 = 10.889(c) pOH = -log(0.00886) = 2.053 pH = 14.000 – 2.053 = 11.947

Tính pH và pOH của các dung dịch sau, giả sử sự điện li là hoàn toàn: (a) 0.00345 M nitric axit (b) 0.000775 M HCl (c) 0.00886 M NaOH

pH = -log pH + pOH = 14.00

(a) pH = -log(0.00345) = 2.462 pOH = 14.000 – 2.462 = 11.538(b) pH = -log(0.000775) = 3.111 pOH = 14.000 – 3.111 = 10.889(c) pOH = -log(0.00886) = 2.053 pH = 14.000 – 2.053 = 11.947

21.85) Convert the following pH values to values: (a) 4 (b) 7 (c) 2.50 (d) 8.26

=

(a) = (b) =

(c) = = 3.2 x (d) = = 5.5 x

Đổi pH sang : (a) 4 (b) 7 (c) 2.50 (d) 8.26

=

(a) = (b) =

(c) = = 3.2 x (d) = = 5.5 x

21.86) The of an solution is 1 x , and the of an NaOH solutions is

1 x . Find the molar concentration and pH of each solution.

Both and NaOH are completely ionized. Hence, for

= 1 x M pH = -log(1 x ) = 3.0

For NaOH, = 1 x M so pH = 12.0

= = 1.0 x thus = 1 x M

của dung dịch là 1 x , của dung dịch NaOH là 1 x . Tính

nồng độ mol và pH của mỗi dung dịch. Cả và NaOH đều điện li hoàn toàn. Do đó, đối với

= 1 x M pH = -log(1 x ) = 3.0

Đối với NaOH, = 1 x M vì vậy pH = 12.0

40

= = 1.0 x do đó = 1 x M

21.87) (a) Calculate for an acid whose 0.10 M solution has a pH of 4.50. (b) Calculate

for a base whose 0.10 M solution has a pH of 10.50. (a) pH = 4.50 so [H3O+] = 3.16 × 10-3 HA + H20 H3O+ + A-

Initial produced used equilibrum

[H3O+] 0 3.16 × 10-3 3.16 × 10-3

[A-] 0 3.16 × 10-3 3.16 × 10-3

[HA] 0.10 3.16 × 10-3 0.10

Ka = = = 1.0 × 10 -8

(b) pH = 10.50 and pOH = 3.50 so [OH -] = 3.16 × 10 -4

B + H2O BH+ + OH - Kb = = = 1.0 ×

(a) Tính cho một axit mà dung dịch 0.10 M của nó có pH = 4.50. (b) Tính cho một bazơ mà dung dịch 0.10 M của nó có pH = 10.50. (a) pH = 4.50 nên [H3O+] = 3.16 × 10-3 HA + H20 H3O+ + A-

Ban đầu tạo thành phản ứng cân bằng

[H3O+] 0 3.16 × 10-3 3.16 × 10-3

[A-] 0 3.16 × 10-3 3.16 × 10-3

[HA] 0.10 3.16 × 10-3 0.10

Ka = = = 1.0 × 10 -8

(b) pH = 10.50 như vậy pOH = 3.50 nên [OH -] = 3.16 × 10 -4

B + H2O BH+ + OH - Kb = = = 1.0 ×

21.88) Find the pH of the solution resulting when 50mL of 0.20 M HCl is mixed with 50mL of 0.20 M . The diluted HCl is 1.00 M, the pH is 1.0. With added strong acid present, the H + from ionization of the weak acid HC2H3O2 is insignificant. Tìm độ pH của dung dịch thu được khi hòa tan 50mL dung dịch HCl 0.20 M với 50mL dung dịch HC2H3O2 0.20 M Nồng độ của HCl loãng là 1.00 M, độ pH bằng 1.00.Với sự có mặt của axit mạnh nồng độ ion H + từ quá trình điện li axit yếu HC2H3O2 là không đáng kể.

21.89) Compute [H +] and [OH-] in a 0.0010 M solution of a monobasic acid which is 4.2% ionized. What is the pH of the solution? What are Ka and pKa for the acid?

HA + H20 H3O+ + A- Ka =

[H3O+] = 0.000042 M thus pH = 4.38It follows that pOH = 9.62 so [OH-] = 2.40 × 10-10 M

Ka = = 1.8 × 10 - 6 and pKa = 5.73

41

Tính [H +]và [OH-] trong dung dịch 0.0010 M của một monoaxit có độ phân li là 4.2% . Tính độ pH của dung dịch. Hãy cho biết Ka và pKa của axit trên.

HA + H20 H3O+ + A- Ka =

[H3O+] = 0.000042 M vậy pH = 4.38Từ đó pOH = 9.62 nên [OH-] = 2.40 × 10-10 M

Ka = = 1.8 × 10 - 6 và pKa = 5.73

21.90) Compute [OH-] and [H +] in a 0.10 M solution of a weak monoprotic base which is 1.3% ionized. What is the pH of the solution? B + H2O BH + + OH –

[OH -] = 0.013 × 0.10 M = 1.3 ×10 -3 MThus [H3O+] = 7.7 × 10 -12 M and pH = - log (7.7 × 10-12) = 11.11 Tính [OH-] và [H +] trong dung dịch 0.10 M một monobazơ yếu, có độ phân li là 1.3%. Tính pH của dung dịch trên. B + H2O BH + + OH –

[OH -] = 0.013 × 0.10 M = 1.3 ×10 -3 MVậy [H3O+] = 7.7 × 10 -12 M như thế pH = - log (7.7 × 10-12) = 11.1121.91) When 0.100 mol of NH3 is dissolved in sufficient water to make 1.00 L, the solution is found to have a hydroxide ion concentration of 1.33 ×10 – 3 M.(a) What is the pH of the solution? (b) What will be the pH of the solution after 0.100 mol of NaOH is added to it? (Assume no change in volume.) (c) Calculate Kb for ammonia. (d) How will NaOH added to the solution affect the extent of dissociation of ammonia?

(a) [OH-] = 1.33 × 10 – 3 thus [H3O+] = = 7.52 × 10 – 12 and pH = 11.12

(b) pH = 13.00 (The OH – concentration from the NH3 is negligible, since the NaOH represses the dissociation of the weak base.)

(c) NH3 + H2O + OH- Kb = = = 1.79×10-5

(d) The OH- of the NaOH represses the dissociation of NH3.

Khi hòa tan 0.100 mol NH3 vào một lượng nước vừa đủ tạo ra 1.00 L dung dịch. Dung dịch thu được có nồng độ của ion hiđroxit là 1.33 × 10 – 3

(a)Tính độ pH của dung dịch.(b) Độ pH của dung dịch sẽ là bao nhiêu khi thêm 0.100 mol NaOH?(giả sử thể tích dung dịch không đổi)(c) Tính Kb của dung dịch amoniac.(d) Độ phân li của amoniac sẽ thay đổi như thế nào khi thêm NaOH vào dung dịch?

(a) [OH-] = 1.33 × 10 – 3 vậy [H3O+] = = 7.52 × 10 – 12 và pH = 11.12

(b) pH = 13.00 (Nồng độ OH- phân ly từ NH3 không đáng kể, so với NaOH có độ phân ly lớn hơn nhiều so với bazơ yếu)

(c) NH3 + H2O + OH- Kb = = = 1.79×10-5

(d) OH- của NaOH làm giảm độ phân ly của NH3.21.92) (a) What is the pH of a solution containing 0.010 mol HCl/L?

42

(b) Calculate the change in pH if 0.020 mol NaC2H3O2 is added to 1.0L of this solution. (a) (100% ionization)

0.010 M H3O+ pH = 2.00(b) The salt contains acetate ions, which react with hydronium ions :H3O+ + C2H3O2

- HC2H3O2 + H2OAssume complete reaction of the hydronium ion, yielding 0.010M HC2H3O2 and leaving 0.010 M C2H3O2

– in excess :

HC2H3O2 + H2O C2H3O2 - + H3O+

Ka = = = 1.8 × 10 - 5

[H3O+] = 1.8 × 10 -5 so pH = 4.74 and ∆ pH = 4.74 – 2.00 = 2.74 (a) Độ pH của dung dịch chứa 0.010 mol HCl/L như thế nào? (b)Tính sự thay đổi của độ pH nếu thêm 0.020 mol NaC2H3O2 vào 1.0L dung dịch trên. (a) (phân li 100%)

0.010 M H3O+ pH = 2.00(b) Muối chứa ion axetat, ịon này phản ứng với ion H+:H3O+ + C2H3O2

- HC2H3O2 + H2OGiả sử phản ứng của ion H+ là hoàn toàn, tạo ra 0.010M HC2H3O2 và 0.010 M C2H3O2

– dư :

HC2H3O2 + H2O C2H3O2 - + H3O+

Ka = = = 1.8 × 10 - 5

[H3O+] = 1.8 × 10 -5 nên pH = 4.74 và ta có ∆ pH = 4.74 – 2.00 = 2.7421.93) The value of Kw at the physiological temperature 37ºC is 2.4 × 10 – 14. What is the pH at the neutral point of water at this temperature, where there are equal numbers of H + and OH -?

[H+] = = 1.55 × 10-7 so pH = 6.81

Tại nhiệt độ bình thường 37ºC thì Kw có giá trị là 2.4 × 10 – 14. Độ pH tại cân bằng của nước với nồng độ H+ cân bằng với nồng độ ở nhiệt độ này là bao nhiêu?

[H+] = = 1.55 × 10-7 nên pH = 6.81

21.94) Calculate the pH of a 1.0 × 10-8 M solution of HCl. 2H2O H3O + + OH - Kw = [OH- ][H3O+] = 1.0 × 10-14

Let . The H3O + concentration is generated (1) from the HCl dissolved, and (2) from the ionization of water. In solutions of 10-5 M of greater HCl, the ionization is repressed and negligible. In this very dillute solution, both sources of H3O + must be considered:

[H3O+] = 10-8 + (10 -8 + )( ) = 1.0 × 10 -14 or 2 + 10 -8 – 10 -14 = 0

so pOH = 7.02 and pH = 6.98

Tính độ pH của dung dịch 1.0 × 10-8 M HCl. 2H2O H3O + + OH - Kw = [OH- ][H3O+] = 1.0 × 10-14

Đặt . Nồng độ H3O + tạo ra (1) từ sự phân li của HCl, và (2) từ sự ion hóa của nước. Trong dung dịch HCl có nồng độ lớn hơn hoặc bằng 10 -5 M, sự ion hóa của nước là không đáng kể. Trong dung dich rất loãng, cả hai nguồn tạo H3O+ đều phải được xét:

[H3O+] = 10-8 +

43

(10 -8 + )( ) = 1.0 × 10 -14 hay 2 + 10 -8 – 10 -14 = 0

nên pOH = 7.02 và pH = 6.98

21.95) Calculate the precent error in the hydronium ion concentration made by neglecting the ionization of water in 1.0 × 10 -6 M NaOH solution. Neglecting the ionization of water, [H3O+] = 1.0 × 10 -8. Including the ionization of water (see answer to Prob 21.94 ) Let = [H3O+] and 1.0 × 10 -6 + = [OH- ]

[(1.0 × 10-6 ) + ] = 1.0 × 10 -14 or 2+1.0 ×10-6 - 1.0 × 10-14 = 0

Tính phần trăm sai số của nồng độ ion H3O+ khi bỏ qua sự ion hóa của nước trong dung dịch NaOH 1.0 × 10 -6 M. Bỏ qua sự ion hóa của nước, [H3O+] = 1.0 × 10 -8. Bao gồm sự ion hóa của nước (xem lời giải của bài 21.94 ) Đặt = [H3O+] và 1.0 × 10 -6 + = [OH- ]

[(1.0 × 10-6 ) + ] = 1.0 × 10 -14 hay 2+1.0 ×10-6 - 1.0 × 10-14 = 0

21.96) What is the pH of 7.0 × 10 -8 M acetic acid? What is the concentration of un-ionized acetic acid? In such dilute acid solutions, we are able to assume complete ionization of the weak acid, but we must take into account the ionization of the water.

2H2O H3O + + OH - Kw = [OH- ][H3O+] = 1.0 × 10-14

Let = [OH- ] then [H3O+] = + ( 7.0 ×10 -8) (from water and acid)Kw= ( +7.0 × 10 -8) = 1.0 × 10-14 or 2 + (7.0 × 10 -8) -(1.0 × 10-14 ) =0 = 7.1 × 10-8 M = [OH- ] thus [H3O+] = 1.4 × 10 -7 M and pH = 6.85

From electroneutrality[C2H3O2

-] + [OH- ] = [H3O+] [C2H3O2 -] = (1.4 × 10 -7) – (7.1 × 10-8) = 7 × 10-8

HC2H3O2 + H2O C2H3O2 - + H3O+ Ka = = 7 × 10 -8

[HC2H3O2] = = 5 × 10-10 M

Tính độ pH của dung dịch 7.0 × 10 -8 M của axit axetic? Nồng độ của axit axetic không điện ly là bao nhiêu? Trong những dung dịch axit loãng như thế này, ta có thể giả sử các axit yếu phân ly hoàn toàn, nhưng phải tính đến sự ion hóa của nước.

2H2O H3O + + OH - Kw = [OH- ][H3O+] = 1.0 × 10-14

Đặt = [OH- ] ta có [H3O+] = + ( 7.0 ×10 -8) (từ nước và axit)Kw= ( +7.0 × 10 -8) = 1.0 × 10-14 hay 2 + (7.0 × 10 -8) -(1.0 × 10-14 ) =0 = 7.1 × 10-8 M = [OH- ] nên [H3O+] = 1.4 × 10 -7 M và pH = 6.85

Từ định luật bảo toàn điện tích:

[C2H3O2 -] + [OH- ] = [H3O+] [C2H3O2

-] = (1.4 × 10 -7) – (7.1 × 10-8) = 7 × 10-8

44

HC2H3O2 + H2O C2H3O2 - + H3O+ Ka = = 7 × 10 -8

[HC2H3O2] = = 5 × 10-10 M

21.97) What is the pH of (a) 85.0 10 M HCl (b) 105.0 10 M HCl (a) If we were to consider only the contribution of the HCl to the acidity of the solution, [H+] would be 5.0 x 10-8 and the pH would be greater than 7. This obviously cannnot be true, beacause a solution of a pure acid, no matter how dilute, cannot be less acid than pure water alone. It is necessary in this problem to take into account the contribution of water to the total acidity.

H2O H+ + OH

M from HCl: 5.0 x 10-8

Change by ionization of H2O: x xM at equilibrium: (5.0 x 10-8) + x x

8 14OH 5.0 10 + 1.00 10wK H x x From which 70.78 10x

Then8 75.0 10 + 1.28 10H x and 7log 1.28 10 6.89pH

(b) Although the method of (a) could be used here, the problem can be simplified by noting that the HCl is so dilute as to make only a negligible contribution to [H+] as compared with the

ionization of water. Thus71.00 10H and pH=7.00.

Tính pH của (a) HCl 85.0 10 M (b) HCl 105.0 10 M (a) Nếu ta xem tính axit của dung dịch chỉ là do HCl gây ra thì [H+] sẽ bằng 5.0 x 10-8 M và pH sẽ lớn hơn 7. Điều này hoàn toàn không đúng, bởi vì dung dịch của một axit tinh khiết dù loãng đến thế nào cũng không thể có tính axit nhỏ hơn của nước nguyên chất. Do đó bài toán này cần xét đến sự phân li của nước.

H2O H+ + OH

M từ HCl: 5.0 x 10-8

Thay đổi từ sự phân li H2O: x xM tại cân bằng: (5.0 x 10-8) + x x

8 14OH 5.0 10 + 1.00 10wK H x x Suy ra 70.78 10x

Do đó8 75.0 10 + 1.28 10H x và 7log 1.28 10 6.89pH

21.4 BUFFER SOLUTIONS21.4 DUNG DỊCH ĐỆM

21.98) Explain why a solution containing a strong base and its salt does not act as a buffer solution. Addition of OH- does not shift an equilibrium toward un-ionized base, as it would with a weak base and its conjugate.

Giải thích tại sao một dung dịch chứa một bazơ mạnh và muối của nó thì không đóng vai trò như dung dịch đệm được. Việc thêm OH- không làm chuyển dịch cân bằng về phía không phân li bazơ như trong trường hợp bazơ yếu và liên hợp của nó.

45

21.99) Which of the following combinations of solutes would result in the formation of a buffer solution?(a) NaC2H3O2 + HC2H3O2 (b)NH4Cl + NH3 (c) HCl + NaCl (d) HCl + HC2H3O2

(e) NaOH + HCl (f) NaOH + HC2H3O2 in a 1:1 mole ratio (g) NH3 + HCl in a 2:1 mole ratio (h) HC2H3O2 + NaOH in a 2:1 mole ratio.(a), (b), (g), and (h). (The solution in (g) contains equimolar quantities of 4NH and NH3. The

4NH resulted from the reaction

3 4H Cl NH NH Cl )The NH3 was present in excess. A similar situation occurs in (h). Sự kết hợp các chất nào sau đây sẽ tạo thành dung dịch đệm.(a) NaC2H3O2 + HC2H3O2 (b)NH4Cl + NH3 (c) HCl + NaCl (d) HCl + HC2H3O2

(e) NaOH + HCl (f) NaOH + HC2H3O2 theo tỉ lệ mol 1:1 (g) NH3 + HCl theo tỉ lệ mol 2:1 (h) HC2H3O2 + NaOH theo tỉ lệ mol 2:1.(a), (b), (g), và (h).Dung dịch ở trường hợp (g) chứa lượng đẳng mol của 4NH and NH3. 4NH được tạo thành từ

phản ứng: 3 4H Cl NH NH Cl Tương tự như trường hợp (h).21.100) Calculate the pH of a solution containing 0.10 M H3BO3 and 0.18 M NaH2BO3

3 3 2 2 3 3H BO H O H BO H O

2 3 3 10 101

3 3

0.187.3 10 or 4.1 10

0.10

H BO H O xK x

H BO

log 9.39pH x . Tính pH của dung dịch chứa H3BO3 0.10 M và NaH2BO3 0.18 M

3 3 2 2 3 3H BO H O H BO H O

2 3 3 10 101

3 3

0.187.3 10 or 4.1 10

0.10

H BO H O xK x

H BO

log 9.39pH x 21.101) (a) Calculate the concentration of each ion, Mg2+, H3O+, and Br , in a solution prepared by dissolving 0.20 mol of MgBr2 and 0.10 mol of HBr in enough water to make 1.0 L of solution. Both substances are completely solube and ionic in solution. (b) Calculate the concentration of each ion, H3O+, Mg2+,and 2 3 2C H O , in a solution prepared

by dissolving 0.20 mol of 2 3 2HC H O and 0.050 mol of 2 3 2 2Mg C H O in enough water to

make 1.0 L of solution.

(a) 2

30.20 , Br 0.50 , H 0.10Mg M M O M

(b) 2

2 3 20.050 , 0.10Mg M C H O M

3 5 5

3

0.101.8 10 thus 3.6 10

0.20a

H OK H O M

(a) Tính nồng độ của các ion Mg2+, H3O+, và Br , trong dung dịch được tạo thành bằng cách hòa tan 0.20 mol MgBr2 và0.10 mol HBr trong lượng nước vừa đủ tạo thành 1.0 L dung dịch. Cả hai chất này đều tan và điện li hoàn toàn trong nước. (b) Tính nồng độ của

46

các ion H3O+, Mg2+, và 2 3 2C H O , trong dung dịch tạo thành bằng cách hòa tan 0.20 mol

2 3 2HC H O và 0.050 mol 2 3 2 2Mg C H O trong lượng nước vừa đủ tạo thành 1.0 L dung

dịch.

(a) 2

30.20 , Br 0.50 , H 0.10Mg M M O M

(b) 2

2 3 20.050 , 0.10Mg M C H O M

21.102) Calculate the pH of a solution of 0.10 M HA and 0.20 M NaA, 71.0 10aK .

3 7

2 3 1.0 10a

H O AHA H O H O A K

HA

initial Produced by reaction

used up by reaction

equilibrium

HA 0.10 x 0.10 0.10x

3H O 0.00 x x

A 0.20 x 0.20 0.20x

Tính pH của dung dịch chứa HA 0.10 M và NaA 0.20 M, 71.0 10aK

3 7

2 3 1.0 10a

H O AHA H O H O A K

HA

Ban đầu

Tạo thành Đã dùng Cân bằng

HA 0.10 x 0.10 0.10x

3H O 0.00 x x

A 0.20 x 0.20 0.20x

21.103) It is desired to prepare a buffer solution consisting of 0.10 M HC2H3O2 and 0.10 M NaC2H3O2. Assuming no volume change upon the addition of the pure compounds, state what reagents and in what quantities should be added to 1.00 L of each of the following solutions to prepare the desired buffer solution: (a) 0.10 M HC2H3O2 (b) 0.20 M HC2H3O2 (c) 0.20 M NaC2H3O2 (d) 0.10 M NaC2H3O2 (e) 0.10 M NaOH.

(a) 0.10 mol NaC2H3O2 (b) 0.10 mol NaOH. The 0.10 mol of NaOH will react with 0.10 mol of HC2H3O2 , producing a solution equivalent to that produced in part (a). (c) 0.10 mol HCl. The HCl will react with 2 3 2C H O (producing 0.10 mol of HC2H3O2 ) and yielding the same solution as produced in (a) except with NaCl added. (d) 0.10 mol HC2H3O2 . (e) 0.20 mol HC2H3O2. Half of this acid will neutralize the NaOH, yielding the same solution as produced in part (a). Note that this combination of reactants is the same as in part (b).

47

Đề nghị chuẩn bị một dung dịch đệm chứa HC2H3O2 0.10 M và NaC2H3O2 0.10 M. Giả sử không có sự thay đổi về thể tích khi thêm các chất tinh khiết này, cho biết chất nào và lượng bao nhiêu cần thêm vào 1.00 L mỗi dung dịch sau để chuẩn bị hệ đệm đề nghị ở trên: (a) HC2H3O2 0.10 M (b) HC2H3O2 0.20 M (c) NaC2H3O2 0.20 M (d) NaC2H3O2 0.10 M (e) NaOH 0.10 M. (a) 0.10 mol NaC2H3O2 (b) 0.10 mol NaOH. 0.10 mol NaOH sẽ phản ứng với 0.10 mol của HC2H3O2 tạo thành một dung dịch tương đương như ở câu (a). (c) 0.10 mol HCl. HCl sẽ phản ứng với 2 3 2C H O (tạo thành 0.10 mol HC2H3O2 ) và tạo thành dung dịch tương đương như ở câu (a) ngoại trừ NaCl thêm vào. (d) 0.10 mol HC2H3O2 . (e) 0.20 mol HC2H3O2. Nửa lượng axit sẽ trung hòa NaOH, tạo thành một dung dịch tương đương như ở câu (a). Chú ý rằng sự kết hợp các chất phản ứng giống như câu (b).

21.104) (a) What is the hydronium ion concentration in a solution of 0.0200 M NaC2H3O2

and 0.0500 M HC2H3O2? ( 51.8 10aK ) (b) Determine the pH of the solution.

(a) 3 2 3 2 5

2 3 2

1.8 10a

H O C H OK

HC H O

initial produced used up equilibrium

2 3 2C H O 0.0200 x 0.0200 0.0200x

3H O 0.0000 x x

2 3 2HC H O 0.0500 x 0.0500 0.0500x

5 53

0.02001.8 10 thus 4.5 10

0.0500

xx H O

(b) 53log log 4.5 10 4.35pH H O

(a) Tính nồng độ ion H+ trong dung dịch chứa NaC2H3O2 0.0200 M và HC2H3O20.0500 M? ( 51.8 10aK ) (b) Tính pH của dung dịch.

(a) 3 2 3 2 5

2 3 2

1.8 10a

H O C H OK

HC H O

Ban đầu

Tạo thành Phản ứng Cân bằng

2 3 2C H O 0.0200 x 0.0200 0.0200x

3H O 0.0000 x x

2 3 2HC H O 0.0500 x 0.0500 0.0500x

5 53

0.02001.8 10 thus 4.5 10

0.0500

xx H O

(b) 53log log 4.5 10 4.35pH H O

21.105) Calculate the acetic acid to acetate ion concentration ratio in a buffer solutions whose pH is 7.00. Explain how it is possible to have any acid in a neutral solution.

3 2 3 27 5

32 3 2

= 1.0 10 1.8 10a

H O C H OH O K

HC H O

72 3 2 3

52 3 2

1.0 105.6 10

1.8 10

HC H O

C H O

48

It is possible for an acid to exist at pH 7 if, in the same solution, some base is present - in this case 2 3 2C H O (in 180 times the concentration). Tính tỉ lệ nồng độ axetic axit trên ion axetat trong dung dịch đệm có pH = 7,00. Tại sao một axit có thể tồn tại trong dung dịch trung tính?

3 2 3 27 5

32 3 2

= 1.0 10 1.8 10a

H O C H OH O K

HC H O

72 3 2 3

52 3 2

1.0 105.6 10

1.8 10

HC H O

C H O

Một axit có thể tồn tại tại pH = 7 nếu trong dung dịch này có mặt một bazơ – trong trường hợp này là 2 3 2C H O (nồng độ gấp180 lần).

21.106) (a) Determine the pH of a 0.10 M solution of pyridine, C5H5N. (b) Predict the effect of addition of pyridinium ion, C5H5NH+, on the position of the equilibrium. Will the pH be raised or lowered? Calculate the pH of 1.00L of 0.10 M pyridine solution to which

0.15 mol of pyridinium chloride, C5H5NH+Cl-, has been added, assuming no change in volume.

+5 5+ 9

5 5 2 5 55 5

H NH OHH N H O H NH + OH 1.52 10

H Nb

CC C K

C

(a)

(b) According to Le Chatelier’s principle, the addition of will shift the equilibrium

to the left, decreasing the concentration and the pH

(c)

The prediction of part (b) is calculated to be correct; the pH has dropped 4.08 units because of the addition of the pyridinium ion. (a) Xác định pH của dung dịch piriđin 0,10M, C5H5N. (b) Cho biết ảnh hưởng của việc thêm ion C5H5NH+ vào đối với vị trí cân bằng. pH tăng hay giảm? Tính pH của 1.00L dung dịch piriđin 0,10M khi có thêm 0,15 mol C5H5NH+Cl-, giả sử thể tích không đổi.

+5 5+ 9

5 5 2 5 55 5

H NH OHH N H O H NH + OH 1.52 10

H Nb

CC C K

C

(a)

vì thế vậy

(b)Theo nguyên lí Le Chatelier, sự tăng nồng độ ion sẽ chuyển dời cân bằng sang

trái, làm giảm nồng độ ion và pH.

(c)

vì thế vậy và

49

Dự đoán ở câu (b) đã được tính toán chứng minh; pH đã giảm 4.08 đơn vị bởi sự tăng nồng độ ion pyridinium.21.107) What is the pH of a solution that is 0.0100 M in HCN and 0.0200 M in NaCN?

Tính pH một dung dịch chứa 0.0100 M HCN và 0.0200 M NaCN?

vì thế

21.108) A solution was made up to be 0.0100 M in chloroacetic acid, , and

also 0.0020 M in sodium chloroacetate, , what is in the solution?

Assume that the concentration of chloroacetate ion can be approximated by the molar concentration of the sodium salt, 0.0020, and that the extent of dissociation of the acid is small.

Letting ,

Then

Check: Our assumption is invalid; the value of x obtained, , cannot be neglected in comparison with either 0.0020 or 0.0100.Without making the simplifying assumptions, we have

The solution of the resulting quadratic equation gives the proper value for , .

Chloroacetic acid is apparently strong enough that the common-ion effect does not repress its ionization to a residual value small enough to be neglected. This result might have been guessed from the relatively large value of .

Một dung dịch có axit cloroaxetic 0.0100 M, và natri

Cloroaxetat 0.0020 M, , pH của dung dịch là bao nhiêu? Coi nồng độ ion cloroaxetat trong dung dịch tương đương với nồng độ phân tử muối natri,

0.0020, và lượng axit điện li rất nhỏ. Đặt

Ta có

Kiểm tra: giả thiết đưa ra là sai; giá trị x tính được, , không thể bỏ qua so với cả 0.0020 lẫn 0.0100.Với việc không giả sử lược giản hóa, ta có:

Giải phương trình bậc hai trên cho giá trị đúng của , .

Axit cloroaxetic có thể đủ mạnh để hiệu ứng ion chung không ngăn cản quá trình điện li của nó ở một giá trị đủ nhỏ để có thể bỏ qua. Kết quả trên có thể được dự đoán từ giá trị tương đối lớn của .

50

21.109) Caculate and in a solution that is 0.100 M in and

0.050 M in HCl

The HCl contributes so much more than the that we can take as equal

to the molar concentration of the HCl, 0.050; this is another example of the common-ion effect.

Then, if we have

Check of assumptions: (1) Contribution of acetic acid to , x, is indeed small compared

with 0.050; (2) x is indeed small compared with 0.100.

Tính và trong dung dịch 0.100 M và 0.050 M HCl.

HCl đóng góp rất nhiều hơn so với do đó ta có thể lấy giá trị bằng

với nồng độ phân tử HCl, 0.050; đây là một ví dụ nữa của hiệu ứng ion chung.

Vậy, nếu ta có

Kiểm tra giả thiết: (1) axit axetic đóng góp, x, thật sự rất nhỏ so với 0,050; (2) x thật sự

rất nhỏ so với 0,100.

21.110) Calculate , and in a solution that is 0.100 M in

and 0.200 M in HCN. This problem is similar to prob: 21.109 in that one of the acids, acetic, completely

dominates the other in terms of contribution to the total of the solution. We base this

assumption on the fact that for is much greater than for HCN; we will check the assumption after solving the problem. We will proceed by treating the acetic acid as if the HCN were not present.

Let

Check of assumption: x is indeed small compared with 0.100.

Now we treat the HCN equilibrium established at a value of determined by the acetic

acid, .

Let ; then

Check of assumptions: (1) y is indeed small compared with 0.200; (2) the amount of

contributed by HCN ionization, equal to the amount of formed , is

indeed small compared with the amount of contributed by .

Tính , và trong một dung dịch 0,100 M và HCN

0,200 M. Bài toán này tương tự với bài 21.109 trong đó một trong các axit, axit axetic, hoàn toàn lấn

át các chất khác về việc đóng góp vào tổng số của dung dịch. Chúng ta căn cứ giả thiết

này theo thực tế rằng của lớn hơn nhiều so với HCN; chúng ta sẽ kiểm tra giả

51

thiết sau khi giải quyết bài toán. Chúng ta sẽ tiến hành giải toán bằng việc xét axit axetic như thể HCN không tồn tại.

đặt ; vậy và

Kiểm tra giả thiết: x thật sự rất nhỏ so với 0,100.

Bây giờ ta xét cân bằng của HCN được thiết lập tại giá trị xác định bởi axit axetic,

.

Đặt ; vậy

và

Kiểm tra giả thiết: (1) y thật sự rất nhỏ so với 0,200; (2) lượng đóng góp bởi quá trình điện

li HCN bằng với lượng ion tạo thành - thật sự rất nhỏ so với lượng

đóng góp bởi , .

21.111) A buffer solution of pH 8.50 is desired, (a) Starting with 0.0100 mol of KCN and the usual inorganic reagents or the laboratory, how would you prepare 1.00 L of the buffer solution? (b) By how much would the pH change after the addition of mol HCl to of the buffer? (c) By how much would the pH change after the addition of mol NaOH to of the buffer? CAUTION: NEVER add acid to cyanide solutions.

(a) To find the desired :

The buffer solution could be prepared by mixing (weak base) with HCN (weak acid) in

the proper proportions so as satisfy the ionization constant equilibrium for HCN

Hence

This ratio of to HCN can be attained if some of the is pronated with a strong acid, like HCl, to form an equivalent amount of HCN. The total cyanide available for both forms is

0.0100 mol. Let ; then , substituting in (1),

.

from which x = 0.0084 and . The buffer solution can be prepared by dissolving 0.0100 mol KCN and 0.0084 mol HCl in enough water to make up 1.00 L of solution. (b) of the buffer contains.

The addition of mol of strong acid will convert more to HCN. The resulting amount of HCN will be

52

and the resulting amount of will be

Only the ratio of the two concentrations is needed

The drop in pH caused by the addition of the acid is 8.50 - 8.30, or 0.20 pH unit.(c) The addition of mol of strong base will convert an equivalent amount of HCN to

.

The rise in pH caused by the addition of base is 8.64 - 8.50, or 0.14 pH unit

Cần một dung dịch đệm có pH= 8,50; (a) bắt đầu với 0,0100 mol KCN và những thuốc thử vô cơ thông thường trong phòng thí nghiệm, bằng cách nào điều chế 1,00 L dung dịch? (b) pH sẽ thay đổi thế nào sau khi thêm mol HCl vào hệ đệm? (c) pH sẽ thay đổi thế nào sau khi thêm mol NaOH vào hệ đệm? LƯU Ý: KHÔNG BAO GIỜ được thêm axit vào dung dịch xianua.

(a) Để tìm ra cần thiết:

Dung dịch đệm có thể điều chế bằng cách trộn ( bazơ yếu) với HCN (axit yếu) theo tỉ lệ

thích hợp để thỏa mãn hằng số điện li của HCN.

Vì thế

Tỉ lệ của với HCN có thể đạt được nếu một phần được proton hóa bởi một axit mạnh, như HCl, để tạo một lượng HCN tương đương. Lượng xianua tổng cộng là 0,0100 mol.

Đặt ; vậy , thế vào (1), .

Từ đó x = 0,0084 và . Dung dịch đệm có thể điều chế bằng cách hòa tan 0,0100 mol KCN và 0,0084 mol HCl trong lượng nước vừa đủ để tạo ra 1,00 L dung dịch. (b) dung dịch chứa

Thêm mol axit mạnh sẽ chuyển nhiều thành HCN hơn. Lượng HCN tạo thành sẽ là

Và lượng tạo thành sẽ là

Chỉ cần đến nồng độ của 2 ion này

53

Sự giảm pH gây ra bởi axit là 8,50 – 8,30 hay 0,20 đơn vị pH.

(c) Thêm mol bazơ mạnh sẽ chuyển một lượng HCN tương đương thành .

HCN: lượng tạo thành =

: lượng tạo thành =

Sự tăng pH gây ra bởi bazơ thêm vào là 8,64 – 8,50 hay 0,14 đơn vị pH.

21.112) Determine of a 0.050 M solution of ammonia to which has been added

sufficient to make the total equal to 0.100

thus

Xác định của một dung dịch amoniac 0,050 M đã được thêm đủ để

toàn phần đạt 0,100.

vì vậy

54

To 1

Documents

vo mt bnh

cl

nhng khng

o4nh cl nacl

nh hng

4nh

dung dch

sodium acetate