Để xác định thuốc thử nào có thể nhận biết axit trong dung dịch CH₃COOH 0,2M (dung dịch A), chúng ta cần xét pH của dung dịch A.
Đầu tiên, tính pH của dung dịch CH₃COOH. Ta biết rằng:
- CH₃COOH là axit yếu, do đó có thể sử dụng công thức sau để tính pH:
\[
K_a = \frac{[H^+][A^-]}{[HA]}
\]
Với:
- \( K_a = 10^{-4,75} \)
- Ban đầu, nồng độ CH₃COOH là 0,2M.
Gọi \( x \) là nồng độ của ion H⁺ sinh ra, ta có:
\[
K_a = \frac{x^2}{0,2 - x} \approx \frac{x^2}{0,2} \quad \text{(vì } x \text{ nhỏ so với 0,2)}
\]
Thay vào công thức:
\[
10^{-4,75} = \frac{x^2}{0,2} \implies x^2 = 0,2 \cdot 10^{-4,75}
\]
Tính giá trị \( 10^{-4,75} \) khoảng 0,000178, do đó:
\[
x^2 = 0,2 \cdot 0,000178 \approx 0,0000356 \implies x \approx 0,00596
\]
Vậy nồng độ ion H⁺ là khoảng 0,00596M. Từ đó tính pH:
\[
pH = -\log(0,00596) \approx 2,23
\]
Giờ đây, ta sẽ xét các thuốc thử:
- A. Giấy quỳ: Đổi màu từ pH 5-8,2 (không nhận biết được axit).
- B. Phenolphtalein: Đổi màu từ pH 8,3-10 (không nhận biết được axit).
- C. Metyj cam: Đổi màu từ pH 2,1-4,4 (có thể nhận biết được axit).
- D. Metyl đỏ: Đổi màu từ pH 4,2-6,3 (có thể nhận biết được axit).
Với pH khoảng 2,23, thuốc thử thích hợp để nhận biết axit trong dung dịch A là **C. Metyj cam**.
**Đáp án: C. Metyj cam**.