Hệ đệm CH₃COOH/CH₃COO⁻ có pKa = 4.76.
a) Tính pH của dung dịch đệm khi [CH₃COOH] = 0.10 M và [CH₃COO⁻] = 0.025 M.
b) Tính pH sau khi thêm 0.01 mol HCl vào 1 L dung dịch trên. Giải thích khái niệm khả năng đệm và giới hạn hiệu quả của hệ đệm.

Question

Accepted Answer

Để giải bài toán này, chúng ta sẽ sử dụng phương trình Henderson-Hasselbalch cho hệ đệm.

### a) Tính pH của dung dịch đệm

Phương trình Henderson-Hasselbalch được viết như sau:

$$
pH = pKa + \log\left(\frac{[A^-]}{[HA]}\right)
$$

Trong đó:
- $ pKa = 4.76 $
- $[A^-] = [CH₃COO^-] = 0.025 \, M$
- $[HA] = [CH₃COOH] = 0.10 \, M$

Thay các giá trị vào phương trình:

$$
pH = 4.76 + \log\left(\frac{0.025}{0.10}\right)
$$

Tính tỷ lệ:

$$
\frac{0.025}{0.10} = 0.25
$$

Sau đó tính logarit:

$$
\log(0.25) = -0.602
$$

Giờ thay vào phương trình pH:

$$
pH = 4.76 - 0.602 = 4.158
$$

**Kết quả a**: pH của dung dịch đệm là **4.16** (làm tròn đến hai chữ số thập phân).

### b) Tính pH sau khi thêm 0.01 mol HCl vào 1 L dung dịch trên

Khi thêm 0.01 mol HCl vào dung dịch đệm, HCl sẽ phản ứng với $ CH₃COO^- $ (base) để tạo thành $ CH₃COOH $ (acid).

Số mol ban đầu:
- $[CH₃COOH] = 0.10 \, M$ (1 L → 0.10 mol)
- $[CH₃COO^-] = 0.025 \, M$ (1 L → 0.025 mol)

Sau khi thêm 0.01 mol HCl, phản ứng sẽ diễn ra như sau:

$$
CH₃COO^- + H^+ \rightarrow CH₃COOH
$$

Số mol sau phản ứng:
- $ CH₃COOH $: 0.10 + 0.01 = 0.11 mol
- $ CH₃COO^- $: 0.025 - 0.01 = 0.015 mol

Giờ tính pH mới bằng phương trình Henderson-Hasselbalch:

$$
pH = pKa + \log\left(\frac{[CH₃COO^-]}{[CH₃COOH]}\right)
$$

Thay các giá trị vào:

$$
pH = 4.76 + \log\left(\frac{0.015}{0.11}\right)
$$

Tính tỷ lệ:

$$
\frac{0.015}{0.11} \approx 0.13636
$$

Tính logarit:

$$
\log(0.13636) \approx -0.868
$$

Thay vào phương trình pH:

$$
pH = 4.76 - 0.868 = 3.892
$$

**Kết quả b**: pH sau khi thêm 0.01 mol HCl vào dung dịch là **3.89** (làm tròn đến hai chữ số thập phân).

### Giải thích khái niệm khả năng đệm và giới hạn hiệu quả của hệ đệm

**Khả năng đệm** là khả năng của dung dịch duy trì pH ổn định khi có sự thêm vào của một lượng nhỏ axit hoặc bazơ. Hệ đệm hoạt động hiệu quả nhất khi nồng độ của acid và base có trong hệ đệm là tương đương nhau, điều này cho phép chúng trung hòa các ion H⁺ và OH⁻ thêm vào.

**Giới hạn hiệu quả** của hệ đệm là khi nồng độ của acid hoặc base trong hệ đệm giảm xuống dưới một mức nào đó (thường là khoảng 0.1 M), khả năng duy trì pH ổn định sẽ giảm đi và có thể dẫn đến sự thay đổi lớn trong pH khi thêm axit hoặc bazơ.

Hệ đệm CH₃COOH/CH₃COO⁻ có pKa = 4.76. a) Tính pH của dung dịch đệm khi [CH₃COOH] = 0.10 M và [CH₃COO⁻] = 0.025 M. b) Tính pH sau khi thêm 0.01 mol HCl vào 1 L dung dịch trên. Giải thích khái niệm khả n...