Bài 2.18 trang 13

1. Nội dung câu hỏi

Trộn 3 dung dịch H₂SO₄ 0,1 M, HNO₃ 0,2 M và HCl 0,3 M với thể tích bằng nhau thu được dung dịch (A). Lấy 300 mL dung dịch (A) cho tác dụng với một dung dịch (B) gồm NaOH 0,20 M và KOH 0,29 M. Tính thể tích dung dịch (B) cần dùng để sau khi tác dụng với 300 mL dung dịch (A) thu được dung dịch có pH = 2.

2. Phương pháp giải

pH là chỉ số đánh giá độ acid hay độ base trong dung dịch.

pH = -lg[H⁺]. Với [H⁺] là nồng độ ion H⁺ trong dung dịch.

Tích số ion của H₂O: K_w = [H⁺][OH^-], ở 25^oC K_w = 10^-14

3. Lời giải chi tiết

Bảo toàn nguyên tố H, ta có: \[{{\rm{n}}_{{{\rm{H}}^{\rm{ + }}}}}{\rm{ =  2}}{{\rm{n}}_{{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{S}}{{\rm{O}}_{\rm{4}}}}}{\rm{ +  }}{{\rm{n}}_{{\rm{HN}}{{\rm{O}}_{\rm{3}}}}}{\rm{ +  }}{{\rm{n}}_{{\rm{HCl}}}} = (2 \times 0,1 + 0,2 + 0,3) \times 0,3 = 0,21{\rm{ (mol)}}\]

Gọi V là thể tích dung dịch B, ta có: \[{{\rm{n}}_{{\rm{O}}{{\rm{H}}^{\rm{ - }}}}} = {{\rm{n}}_{{\rm{NaOH}}}}{\rm{ +  }}{{\rm{n}}_{{\rm{KOH}}}} = (0,2 + 0,29) \times {\rm{V}} = {\rm{0,49V (mol)}}\]

Dung dịch sau phản ứng có \[{\rm{pH  =  2}} \Rightarrow {\rm{ - log[}}{{\rm{H}}^{\rm{ + }}}{\rm{]  =  2}} \Rightarrow {\rm{[}}{{\rm{H}}^{\rm{ + }}}{\rm{]  =  1}}{{\rm{0}}^{ - 2}}{\rm{(M)}}\]

=> H⁺ dư, OH^- hết.

Phương trình: \[{{\rm{H}}^ + }{\rm{      }} + {\rm{      O}}{{\rm{H}}^ - } \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} {{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{O}}\]

                     0,49V       ← 0,49V

\[\begin{array}{l} \Rightarrow {{\rm{n}}_{{{\rm{H}}^ + }({\mathop{\rm p}\nolimits} u)}} = {{\rm{n}}_{{\rm{O}}{{\rm{H}}^ - }}} = 0,49{\rm{V (mol)}}\\ \Rightarrow {{\rm{n}}_{{{\rm{H}}^ + }({\rm{du}})}} = 0,21 - 0,49{\rm{V (mol)}}\end{array}\]

Mặt khác: \[{\rm{ [}}{{\rm{H}}^{\rm{ + }}}{{\rm{]}}_{{\rm{du}}}}{\rm{  =  1}}{{\rm{0}}^{ - 2}}{\rm{(M)}} \Leftrightarrow \frac{{0,21 - 0,49{\rm{V}}}}{{0,3 + {\rm{V}}}} = {10^{ - 2}} \Rightarrow {\rm{V  =  0,414 (L)}}\]