Trang chủ > Lớp 11 > Chân trời sáng tạo > Giải SGK Hóa học 11 - Chân trời sáng tạo

Giải SGK Hóa 11 Chân trời sáng tạo Bài 2: Cân bằng trong dung dịch nước

Bài trướcBài sau

Mở đầu SGK Hóa 11 Chân trời sáng tạo Bài 2 (trang 12): Các hợp chất acid và base có vai trò rất quan trọng trong đời sống của con người. Acid, base là gì? Làm cách nào có thể xác định được nồng độ của dung dịch acid, base?

Trả lời:

- Acid là chất cho proton (H+), base là chất nhận proton. Acid và base có thể là phân tử hoặc ion.

- Để xác định nồng độ của dung dịch acid, base có thể dùng phương pháp chuẩn độ acid – base.

1. Sự điện li, chất điện li, chất không điện li

a. Tìm hiểu hiện tượng điện li

Câu hỏi 1 SGK Hóa 11 Chân trời sáng tạo Bài 2 (trang 12): Quan sát Hình 2.1, nhận xét hiện tượng xảy ra khi thực hiện thí nghiệm. So sánh tính dẫn điện của nước cất và các dung dịch.


Trả lời:

Hiện tượng: bóng đèn ở cốc đựng dung dịch sodium chloride sáng, bóng đèn ở cốc đựng dung dịch nước cất và saccharose không sáng.

→ Dung dịch sodium chloride dẫn điện, dung dịch nước cất và saccharose không dẫn điện.

Câu hỏi 2 SGK Hóa 11 Chân trời sáng tạo Bài 2 (trang 13): Hãy cho biết nguyên nhân vì sao dung dịch NaCl có tính dẫn điện.

Trả lời:

Dung dịch NaCl có tính dẫn điện do trong nước NaCl có thể phân li ra thành các ion.

NaCl → Na+ + Cl-.

b. Tìm hiểu sự phân li các loại điện li

Câu hỏi 3 SGK Hóa 11 Chân trời sáng tạo Bài 2 (trang 13): Quan sát hình 2.3, nhận xét về độ sáng của bóng đèn ở các thí nghiệm. Biết rằng nồng độ mol của các dung dịch bằng nhau, cho biết dung dịch nào dẫn điện mạnh, dẫn điện yếu và không dẫn điện


Trả lời:

- Bóng đèn ở bình chứa dung dịch hydrochloric acid (a) sáng nhất, bóng đèn ở bình chứa dung dịch acetic acid (b) sáng mờ và bóng đèn ở bình chứa dung dịch glucose (c) không sáng. Vậy dung dịch hydrochloric acid dẫn điện mạnh, dung dịch acetic acid dẫn điện yếu và dung dịch glucose không dẫn điện.

Câu hỏi 4 SGK Hóa 11 Chân trời sáng tạo Bài 2 (trang 13): Từ phương trình (1) và (2), nhận xét về mức độ phân li của HCl và CH3COOH trong nước.

Trả lời:

- Phương trình (1): HCl → H+ + Cl-

⇒ HCl phân li hoàn toàn trong nước.

- Phương trình (2): CH3COOH ⇌ CH3COO- + H+

⇒ CH3COOH phân li một phần trong nước.

Câu hỏi 5 SGK Hóa 11 Chân trời sáng tạo Bài 2 (trang 14): Nếu nhỏ thêm vài giọt dung dịch NaOH hoặc CH3COONa vào dung dịch CH3COOH thì cân bằng (2) chuyển dịch theo chiều nào?

Trả lời:

CH3COOH ⇌ CH3COO- + H+

- Khi nhỏ thêm vài giọt NaOH vào dung dịch CH3COOH, NaOH phân li theo phương trình sau: NaOH → Na+ + OH-

OH- kết hợp với H+ có trong cân bằng (2): H+ + OH- → H2O

Vậy khi nhỏ NaOH, lượng H+ trong cân bằng (2) giảm, cân bằng (2) dịch chuyển theo tăng nồng độ H+ (chiều thuận).

- Khi nhỏ thêm vài giọt CH3COONa vào dung dịch CH3COOH, CH3COONa phân li theo phương trình sau:

CH3COONa → CH3COO- + Na+

Vậy khi nhỏ thêm vài giọt CH3COONa, lượng CH3COO- trong cân bằng (2) tăng, cân bằng chuyển dịch theo chiều làm giảm lượng CH3COO- (chiều nghịch).

Luyện tập SGK Hóa 11 Chân trời sáng tạo Bài 2 (trang 14): Viết phương trình điện li (nếu có) của các chất sau khi hoà tan vào nước: HNO3, Ca(OH)2 và BaCl2.

Lời giải:

HNO3 → H+ + NO3-

Ca(OH)2 → Ca2+ + 2OH-

BaCl2 → Ba2+ + 2Cl-

2. Thuyết Br𝛟nsted - Lowry về Acid - Base

Câu hỏi 6 SGK Hóa 11 Chân trời sáng tạo Bài 2 (trang 14): Quan sát hình 2.4 và hình 2.5 cho biết chất nào nhận H+ chất nào cho H+


Trả lời:

Hình 2.4, HCl là chất nhường H+ (H+ di chuyển từ phân tử HCl đến phân tử H3O+), H2O là chất nhận H+

Hình 2.5, H2O là chất nhường H+ (H+ di chuyển từ phân tử H2O  đến phân tử NH3), NH3 là chất nhận H+

Câu hỏi 7 SGK Hóa 11 Chân trời sáng tạo Bài 2 (trang 14): Nhận xét về vai trò acid - base của phân tử H2O trong các cân bằng ở Hình 2.4, Hình 2.5 và cân bằng của ion HCO3−HCO_{3}^{-}, trong nước.

Trả lời:

- Trong hình 2.4, H2O nhận H+ nên H2O là base.

- Trong hình 2.5, H2O nhường H+ nên H2O là acid.

- Trong cân bằng ion HCO3−HCO_{3}^{-} 

+ H2O nhận H+ nên H2O là base.

+ H2O nhường H+ nên H2O là acid.

Luyện tập SGK Hóa 11 Chân trời sáng tạo Bài 2 (trang 14): Cho phương trình:

(1) CH3COOH + H2O ⇌ H3O+ + CH3COO-

(2) CO32- + H2O ⇌ HCO3- + OH-

Cho biết chất nào là acid, chất nào là base theo thuyết Br𝛟nsted – Lowry.

Lời giải:

- CH3COOH cho proton (H+) nên là acid.

- CO32- nhận proton (H+) nên là base.

3. Khái niệm pH. Chất chỉ thị Acid - Base

a. Tìm hiểu khái niệm pH

Câu hỏi 8 SGK Hóa 11 Chân trời sáng tạo Bài 2 (trang 15): Tính pH của dung dịch có nồng độ H+ là 10-2M

Trả lời:

- Ta có pH = -log[H+] = -log (10-2 )= 2 

Câu hỏi 9 SGK Hóa 11 Chân trời sáng tạo Bài 2 (trang 15): Tính pH của dung dịch có nồng độ OH- là 10-4 M.

Trả lời:

Ta có: Kw = [H+].[OH-]

 pH = -log[H+] = -log[10-10] = 10.

Câu hỏi 10 SGK Hóa 11 Chân trời sáng tạo Bài 2 (trang 15): Quan sát Hình 2.6, cho biết khoảng giá trị nào trong thang pH tương ứng với môi trường của dung dịch là acid, base hay trung tính.


Trả lời:

- Môi trường trung tính: [H+] = [OH-] = 10-7 M hay pH = 7.

- Môi trường acid: [H+] > [OH-] hay [H+] > 10-7 M hay pH < 7.

- Môi trường base: [H+] < [OH-] hay [H+] < 10-7 M hay pH > 7.

Luyện tập SGK Hóa 11 Chân trời sáng tạo Bài 2 (trang 15):

a) Pha 500ml dung dịch HCl 0,2 M vào 500 ml nước. Tính pH của dung dịch thu được

b) Tính khối lượng NaOH cần để pha 100ml dung dịch NaOH có pH = 12 

Lời giải:

a) nH+ = 0,5.0,2 = 0,1 (mol)

[H+]= 0,10,5+0,5\frac{0,1}{0,5+0,5} = 0,1M

pH = -log[H+] = -log (0,1 )= 1

b) pH=12 ➝ 14 + log[OH-]=12 

➝ [OH-] = 0,01

➝  nNaOH=nOH- = 0,1. 0,01= 0,001(mol)

=> mNaOH=0,001.40=0,04(g)

b. Tìm hiểu ý nghĩa của pH trong thực tiễn

Câu hỏi 11 SGK Hóa 11 Chân trời sáng tạo Bài 2 (trang 16): Quan sát Hình 2.7, cho biết khoảng pH thấp nhất và cao nhất ở các cơ quan trong hệ tiêu hóa của con người.


Trả lời:

- Khoảng pH thấp nhất ở khoang dạ dày (pH 1,5 – 3,5).

- Khoảng pH cao nhất ở ruột già (pH 7,9 – 8,5).

Vận dụng SGK Hóa 11 Chân trời sáng tạo Bài 2 (trang 16): Đất chua là đất có độ pH dưới 6,5. Để cải thiện đất trồng bị chua, người nông dân có thể bổ sung chất nào trong các chất sau vào đất: CaO, P2O5? Giải thích.

Lời giải:

- Đất chua là đất dư acid, để cải thiện đất trồng bị chua người ta bón CaO do:

CaO + H2O → Ca(OH)2

Ca(OH)2 là base, sẽ trung hoà bớt acid trong đất chua, làm tăng pH của đất.

- Không bón P2O5 do: P2O5 + 3H2O → 2H3PO4.

H3PO4 là acid, càng làm tăng độ chua của đất.

Câu hỏi 12 SGK Hóa 11 Chân trời sáng tạo Bài 2 (trang 16): Quan sát hình 2.8 Trình bày sự biến đổi màu sắc của chất chỉ thị acid - base trong các dung dịch có độ pH khác nhau


Trả lời:

- Giấy pH

+ Màu đỏ: khi pH < 7 và nhạt dần khi pH tăng

+ Màu xanh: khi pH >7 và đậm dần khi pH tăng

- Phenolphtaleine

+ Không màu môi trường acid, trung tính (pH từ 0 đến 8,3)

+ Màu hồng đậm dần trong môi trường base

4. Chuẩn độ Acid - Base

Câu hỏi 13 SGK Hóa 11 Chân trời sáng tạo Bài 2 (trang 17): Hãy nêu vai trò của chất chỉ thị trong phương pháp chuẩn độ acid – base.

Trả lời:

Vai trò của chất chỉ thị trong phương pháp chuẩn độ acid – base là để nhận biết điểm tương đương.

Câu hỏi 14 SGK Hóa 11 Chân trời sáng tạo Bài 2 (trang 17): Quan sát hình 2.9, giải thích vì sao cần lắc nhẹ dung dịch trong bình tam giác trong khi thực hiện thao tác chuẩn độ.


Trả lời:

- Thao tác lắc nhẹ dung dịch trong bình tam giác nhằm mục đích để dung dịch chuẩn trộn đều trong dung dịch khi rơi xuống bình tam giác, phản ứng xảy ra hoàn toàn, từ đó xác định được chính xác điểm kết thúc chuẩn độ thông qua các hiện tượng quan sát được khi sử dụng chất chỉ thị thích hợp.

Câu hỏi 15 SGK Hóa 11 Chân trời sáng tạo Bài 2 (trang 17): Viết phương trình hóa học của phản ứng xảy ra trong thí nghiệm chuẩn độ dung dịch NaOH bằng dung dịch HCl.

Trả lời:

NaOH + HCl → NaCl + H2O

Câu hỏi 16 SGK Hóa 11 Chân trời sáng tạo Bài 2 (trang 18): Quan sát Hình 2.10, mô tả hiện tượng ở thời điểm kết thúc chuẩn độ.


Trả lời:

- Tại thời điểm kết thúc chuẩn độ dung dịch trong bình tam giác xuất hiện màu hồng nhạt bền trong khoảng 30 giây.

Câu hỏi 17 SGK Hóa 11 Chân trời sáng tạo Bài 2 (trang 18): Giả sử khi kết thúc chuẩn độ thể tích dung dịch NaOH đã sử dụng là 12,5 ml. Tính nồng độ dung dịch NaOH ban đầu

Trả lời:

Áp dụng công thức: CNaOH = VHCl.CHClNaOH=10.0,112,5=0,08M\frac{V_{HCl.C_{HCl}}}{NaOH}=\frac{10.0,1}{12,5}=0,08M

5. Ý nghĩa thực tiễn cân bằng trong dung dịch nước của ion Al3+, Fe3+ và CO32-

a. Tìm hiểu ý nghĩa ý nghĩa thực tiễn cân bằng trong dung dịch nước của ion Al3+, Fe3+

Câu hỏi 18 SGK Hóa 11 Chân trời sáng tạo Bài 2 (trang 18): Tại sao khi bảo quản dung dịch muối M3+ trong phòng thí nghiệm người ta thường nhỏ vài giọt dung địch acid vào trong lọ đựng dung dịch muối?

Trả lời:

Trong dung dịch muối M3+, xảy ra sự thủy phân M3+ theo phương trình sau:

M3+ + 3H2O → M(OH)3 + 3H+

Khi nhỏ thêm vài giọt acid, nồng độ H+ tăng, cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch. Hạn chế được sự tạo thành M(OH)3, dung dịch muối M3+ được bảo quản tốt hơn.

Vận dụng SGK Hóa 11 Chân trời sáng tạo Bài 2 (trang 19): Ngoài tác dụng làm trong nước dung dịch phèn chua còn có khả năng làm sạch gỉ sét trên inox. Giải thích. 

Lời giải:

Phèn chua có công thức: KAl(SO₄)₂·12H₂O

Khi hoà tan trong nước phân li ra ion Al3+ , Al3+ dễ bị thuỷ phân trong nước tạo thành Al(OH)3 không tan và cho môi trường acid --> H+ sinh ra phản ứng với với gỉ sét --> làm sạch inox

b. Tìm hiểu ý nghĩa thực tiễn cân bằng trong dung dịch nước của ion CO32 –

Câu hỏi 19 SGK Hóa 11 Chân trời sáng tạo Bài 2 (trang 19): Giải thích vì sao quá trình thuỷ phân ion CO32−CO_{3}^{2-} trong nước làm tăng pH của nước.

Trả lời:

Phản ứng thủy phân ion CO32−CO_{3}^{2-} 

CO32−CO_{3}^{2-} + H2O → CO3−CO_{3}^{-} + OH-

Quá trình thủy phân ion CO32−CO_{3}^{2-} sinh ra OH-. Nồng độ OH- tăng, làm tăng pH của nước.

Vận dụng SGK Hóa 11 Chân trời sáng tạo Bài 2 (trang 19): Khi mưa nhiều ngày liên tục có thể làm cho pH của nước ở ao, hồ giảm xuống dưới 6,5 và người ta thường rắc vôi bột để điều chỉnh pH. Giải thích.

Lời giải:

Vôi bột: CaO.

Vôi bột tác dụng với nước: CaO + H2O → Ca(OH)2.

Ca(OH)2 là base, sẽ trung hoà bớt acid trong nước ao, hồ, làm tăng pH của nước ao, hồ.

Bài tập

Bài tập 1 SGK Hóa 11 Chân trời sáng tạo Bài 2 (trang 19): Một dung dịch có [OH-] = 2,5.10-10 M. Tính pH và xác định môi trường dung dịch này. 

Lời giải:

[H+] = 10-14 : 2,5. 10-10 = 4 .10-5

pH = -log[H+] = -log (410-5) = 4,4 < 7

Vậy dung dịch có môi trường acid

Bài tập 2 SGK Hóa 11 Chân trời sáng tạo Bài 2 (trang 19): Tính pH của dung dịch thu được sau khi trộn 40 mL dung dịch HCl 0,5 M với 60 mL dung dịch NaOH 0,5 M.

Lời giải:

Ta có: nHCl = 0,04.0,5 = 0,02 mol; nNaOH = 0,06.0,5 = 0,03 mol.

Phương trình hoá học:

NaOH + HCl → NaCl + H2O

0,03 0,02 mol

Theo phương trình hoá học có NaOH dư 0,01 mol;

NaOH → Na+ + OH-

[OH-] = 

Bài tập 3 SGK Hóa 11 Chân trời sáng tạo Bài 2 (trang 19): Một mẫu dịch vị có pH = 2,5. Xác định nồng độ mol của ion H+ trong mẫu dịch vị đó.

Lời giải:

[H+] = 10-pH = 10-2,5 = 3,16.10-3M.

Bài tập 4 SGK Hóa 11 Chân trời sáng tạo Bài 2 (trang 19): Viết phương trình điện li của các chất sau H2SO4, Ba(OH)2, Al2(SO4)3

Lời giải:

Phương trình điện li 

H2SO4 → H+ + HSO4-

HSO4- ⇌ H+ + SO42-

Ba(OH)2 → Ba2+ + OH-

Al2(SO4)3 → 2Al 3+ + 3SO4 2-

Bài tập 5 SGK Hóa 11 Chân trời sáng tạo Bài 2 (trang 19): Ở các vùng quê, người dân thường dùng phèn chua để làm trong nước nhờ ứng dụng của phản ứng thuỷ phân ion Al3+. Giải thích. Chất hay ion nào là acid, là base trong phản ứng thuỷ phân Al3+?

Lời giải:

Công thức của phèn chua: K2SO4.Al2(SO4)3.24H2O

Khi hòa tan phèn chua vào nước, sinh ra kết tủa keo trắng Al(OH)3 kéo theo các chất bẩn lơ lửng trong nước lắng xuống.

Phương trình thủy phân, tạo Al(OH)3: Al3+ + 3H2O ⇌ Al(OH)3 + 3H+