Hệ đệm axit axetic / natri axetat: [CH3COOH]0 = 0.20 M, [CH3COONa]0 = 0.10 M, Ka = 1.8×10^-5. a) Tính pH ban đầu. b) Nếu thêm 0.01 mol HCl vào 1 L dung dịch, tính pH sau phản ứng. c) Giải thích khả năn...

a) Để tính pH ban đầu của hệ đệm axit axetic / natri axetat, ta sử dụng công thức Henderson-Hasselbalch: \[ pH = pKa + \log\left(\frac{[A^-]}{[HA]}\right) \] Trước tiên, chúng ta tính giá trị pKa: \[ pKa = -\log(Ka) = -\log(1.8 \times 10^{-5}) \approx 4.74 \] Tiếp theo, chúng ta có nồng độ của axit (CH₃COOH) và muối (CH₃COONa): - [HA] = [CH₃COOH] = 0.20 M - [A⁻] = [CH₃COONa] = 0.10 M Áp dụng vào công thức: \[ pH = 4.74 + \log\left(\frac{0.10}{0.20}\right) = 4.74 + \log(0.5) \approx 4.74 - 0.301 = 4.44 \] Vậy pH ban đầu là khoảng 4.44. b) Khi thêm 0.01 mol HCl vào 1 L dung dịch, HCl sẽ phản ứng với ion A⁻ (CH₃COO⁻) để tạo ra HA (CH₃COOH): \[ \text{CH}_3\text{COO}^- + \text{H}^+ \rightarrow \text{CH}_3\text{COOH} \] Số mol ban đầu của CH₃COO⁻ là 0.10 mol. Sau khi thêm HCl, ta sẽ có: - Số mol CH₃COO⁻ còn lại = 0.10 - 0.01 = 0.09 mol - Số mol CH₃COOH sau phản ứng = 0.20 + 0.01 = 0.21 mol Tính nồng độ mới: \[ [A^-] = \frac{0.09 \text{ mol}}{1 \text{ L}} = 0.09 \text{ M} \] \[ [HA] = \frac{0.21 \text{ mol}}{1 \text{ L}} = 0.21 \text{ M} \] Sử dụng lại công thức Henderson-Hasselbalch: \[ pH = 4.74 + \log\left(\frac{0.09}{0.21}\right) = 4.74 + \log(0.4286) \approx 4.74 - 0.368 = 4.37 \] Vậy pH sau phản ứng là khoảng 4.37. c) Giải thích khả năng đệm và giới hạn của hệ: Hệ đệm axit axetic / natri axetat có khả năng duy trì pH ổn định khi có thêm một lượng nhỏ axit hoặc bazo. Điều này là do phản ứng giữa HA và A⁻, giúp hấp thụ các ion H⁺ từ axit hoặc giải phóng H⁺ khi có bazo. Hệ đệm hiệu quả nhất khi nồng độ của axit và muối tương đối lớn và tỷ lệ nồng độ của chúng nằm trong khoảng 0.1–10. Giới hạn của hệ đệm xảy ra khi quá nhiều axit hoặc bazo mạnh được thêm vào, làm vượt quá khả năng trung hòa của hệ. Khi nồng độ axit hoặc bazo mạnh quá cao, hệ đệm sẽ không còn khả năng duy trì pH ổn định, dẫn đến thay đổi pH mạnh mẽ.