Cho dung dịch đệm X có pH = 5.01 được pha chế từ 12.8mL CH3COONa 1M và 7.2mL CH3COOH 1M. Thêm 10mL dung dịch Y gồm FeCl2 0.01M và FeCl3 0.01M vào 10mL dung dịch X. Tính pH dung dịch sau khi trộn và...

Để tính pH của dung dịch sau khi trộn, chúng ta cần làm theo các bước sau: 1. **Tính nồng độ của ion CH3COO⁻ và CH3COOH trong dung dịch X**: - Số mol CH3COONa = 12.8 mL * 1 M = 0.0128 mol - Số mol CH3COOH = 7.2 mL * 1 M = 0.0072 mol - Tổng thể tích dung dịch X = 12.8 mL + 7.2 mL = 20 mL Nồng độ CH3COO⁻ trong dung dịch X: \[ [CH3COO^-] = \frac{0.0128 \text{ mol}}{0.020 \text{ L}} = 0.64 \text{ M} \] Nồng độ CH3COOH trong dung dịch X: \[ [CH3COOH] = \frac{0.0072 \text{ mol}}{0.020 \text{ L}} = 0.36 \text{ M} \] 2. **Kiểm tra tính ổn định pH của dung dịch đệm X**: - Sử dụng công thức Henderson-Hasselbalch để xác định pH: \[ pH = pKa + \log\left(\frac{[CH3COO^-]}{[CH3COOH]}\right) \] Thay giá trị vào: \[ pH = 4.76 + \log\left(\frac{0.64}{0.36}\right) = 4.76 + 0.231 = 5.01 \] Đây là đúng với thông tin đã cho. 3. **Thêm dung dịch Y vào dung dịch X**: - Tổng thể tích sau khi trộn = 20 mL + 10 mL = 30 mL. - Nồng độ ion Fe²⁺ và Fe³⁺ trong dung dịch Y: \[ [Fe^{2+}] = [Fe^{3+}] = \frac{0.01 \text{ M} \times 0.01 \text{ L}}{0.030 \text{ L}} = \frac{0.0001 \text{ mol}}{0.030 \text{ L}} = 0.00333 \text{ M} \] 4. **Tính pH của dung dịch sau khi trộn**: - Tổng nồng độ ion Fe trong dung dịch = 0.00333 M + 0.00333 M = 0.00666 M. - Dung dịch sẽ chuyển hóa theo phản ứng: \[ Fe^{3+} + 3OH^- \rightleftharpoons Fe(OH)_3 \] Để tách Fe(OH)₃, chúng ta cần biết pH cần thiết để nồng độ OH⁻ đủ lớn để phản ứng này xảy ra. 5. **Tính pOH và pH cần thiết để tách Fe³⁺ ra dưới dạng Fe(OH)₃**: - pKs(Fe(OH)₃) = 37.0, tức là Ksp(Fe(OH)₃) = 10^{-37}. - Tính nồng độ ion OH⁻ cần thiết để tạo ra Fe(OH)₃: \[ Ksp = [Fe^{3+}][OH^-]^3 \implies 10^{-37} = 0.00666 \cdot [OH^-]^3 \] Giải phương trình này để tìm [OH⁻]: \[ [OH^-]^3 = \frac{10^{-37}}{0.00666} \implies [OH^-]^3 \approx 1.504 \times 10^{-35} \] \[ [OH^-] \approx 2.48 \times 10^{-12} \text{ M} \] Tính pOH: \[ pOH = -\log(2.48 \times 10^{-12}) \approx 11.61 \] Tính pH: \[ pH = 14 - pOH \approx 14 - 11.61 \approx 2.39 \] 6. **Kết luận**: Tổng nồng độ của Fe³⁺ trong dung dịch là 0.00666 M, và pH tối thiểu để Fe³⁺ có thể tách ra dưới dạng Fe(OH)₃ là 11.61. Vì pH của dung dịch sau khi trộn là 5.01, nhỏ hơn pH cần thiết, nên không thể tách ion Fe³⁺ ra khỏi dung dịch dưới dạng Fe(OH)₃. **Đáp án**: pH dung dịch sau khi trộn là 5.01 và không thể tách ion Fe³⁺ ra khỏi dung dịch dưới dạng Fe(OH)₃.