Phần $\rm 3.$ 3. Hòa tan 1,00 mmol $SOF_2$ vào 100ml nước xảy ra phương trình hóa học,$SOF_2+2H_2O\rightarrow H_2SO_3+2HF$,a) Tính pH của dung dịch thu được.,b) Cần bao nhiêu ml dung dịch NaOH 0,10M để điều chỉnh pH của dung dịch về $pH=4.$,Biết axit $H_2SO_3$ có $K_{a1}=1,70.10^{-2};K_{a2}=5,00.10^{-6};$ HF có $K_a=6,40.10^{-4}.$

Question

Accepted Answer

Để giải bài toán này, ta sẽ thực hiện theo từng phần yêu cầu:

### Phần a: Tính pH của dung dịch thu được

1. **Tính số mol của các chất trong phản ứng**:
   - Số mol $SOF_2 = 1,00$ mmol = $0,001$ mol.
   - Từ phương trình phản ứng, mỗi mol $SOF_2$ sẽ tạo ra 1 mol $H_2SO_3$ và 2 mol $HF$.
   - Do đó, sau phản ứng ta có:
     - Số mol $H_2SO_3 = 0,001$ mol.
     - Số mol $HF = 2 \times 0,001 = 0,002$ mol.

2. **Tính nồng độ của các axit trong dung dịch**:
   - Tổng thể tích dung dịch là 100 ml = 0,1 L.
   - Nồng độ $[H_2SO_3] = \frac{0,001}{0,1} = 0,01$ M.
   - Nồng độ $[HF] = \frac{0,002}{0,1} = 0,02$ M.

3. **Sử dụng phương trình cân bằng axit**:
   - Đối với $H_2SO_3$, có sự phân ly: 
     $$
     H_2SO_3 \rightleftharpoons H^+ + HSO_3^-
     $$
     và
     $$
     HSO_3^- \rightleftharpoons H^+ + SO_3^{2-}
     $$

- Đối với HF:
     $$
     HF \rightleftharpoons H^+ + F^-
     $$

4. **Tính pH sử dụng các giá trị $K_a$**:
   - Ta cần tính $[H^+]$ từ cả $H_2SO_3$ và $HF$.
   
   **Áp dụng công thức**:
   - Với $H_2SO_3$: $K_{a1} = 1,70 \times 10^{-2}$:
     $$
     K_{a1} = \frac{[H^+][HSO_3^-]}{[H_2SO_3]} \implies 1,70 \times 10^{-2} = \frac{x^2}{0,01 - x}
     $$

- Giả sử $x$ rất nhỏ so với 0,01, ta có:
     $$
     1,70 \times 10^{-2} \approx \frac{x^2}{0,01} \implies x^2 = 1,70 \times 10^{-4} \implies x \approx 0,0124 \text{ M}
     $$

- Vậy $[H^+]$ từ $H_2SO_3$ là khoảng 0,0124 M.

- Với HF: $K_a = 6,40 \times 10^{-4}$:
     $$
     K_a = \frac{[H^+][F^-]}{[HF]} \implies 6,40 \times 10^{-4} = \frac{x^2}{0,02 - x}
     $$

- Tương tự, ta cũng giả sử $x$ rất nhỏ:
     $$
     6,40 \times 10^{-4} \approx \frac{x^2}{0,02} \implies x^2 = 1,28 \times 10^{-5} \implies x \approx 0,0036 \text{ M}
     $$

5. **Tính tổng $[H^+]$**:
   $$
   [H^+] = 0,0124 + 0,0036 = 0,0160 \text{ M}
   $$

6. **Tính pH**:
   $$
   pH = -\log(0,0160) \approx 1,80
   $$

### Phần b: Tính số ml dung dịch NaOH 0,10M cần dùng để điều chỉnh pH về 4.

1. **Tính nồng độ $[H^+]$ tương ứng với pH = 4**:
   $$
   [H^+] = 10^{-4} \text{ M}
   $$

2. **Số mol $H^+$ cần giảm**:
   - Hiện tại $[H^+] = 0,0160$ M trong 0,1 L dung dịch:
   $$
   n_{H^+\, \text{hiện tại}} = 0,0160 \times 0,1 = 0,0016 \text{ mol}
   $$
   - Cần đạt $[H^+] = 10^{-4}$ trong 0,1 L:
   $$
   n_{H^+\, \text{cần đạt}} = 10^{-4} \times 0,1 = 0,00001 \text{ mol}
   $$
   - Số mol $H^+$ cần loại bỏ:
   $$
   n_{H^+\, \text{cần loại bỏ}} = 0,0016 - 0,00001 = 0,00159 \text{ mol}
   $$

3. **Sử dụng NaOH để trung hòa**:
   - Với dung dịch NaOH 0,10M:
   $$
   n_{NaOH} = n_{H^+\, \text{cần loại bỏ}} = 0,00159 \text{ mol}
   $$
   - Thể tích dung dịch NaOH cần dùng:
   $$
   V_{NaOH} = \frac{n_{NaOH}}{C_{NaOH}} = \frac{0,00159}{0,10} = 0,0159 \text{ L} = 15,9 \text{ ml}
   $$

### Kết luận:
- a) pH của dung dịch thu được là khoảng 1,80.
- b) Cần khoảng 15,9 ml dung dịch NaOH 0,10 M để điều chỉnh pH về 4.