pH của dung dịch: công thức pH = -lg[H+], tích số ion của nước, cách tính pH và bài tập có đáp án Hóa 11

pH của dung dịch đo độ acid hay base: pH = -lg[H+]. Tích số ion của nước Kw = 1e-14 ở 25 độ C, môi trường acid, trung tính, base, cách tính pH của acid mạnh, base mạnh, dung dịch trộn và pha loãng, kèm bài tập có đáp án Hóa 11.

PH của dung dịch là gì?

pH của dung dịch là đại lượng đặc trưng cho tính acid hay base, được tính bằng $\text{pH} = -\lg[\ce{H+}]$. Dung dịch có pH nhỏ hơn $7$ có môi trường acid, pH bằng $7$ trung tính, pH lớn hơn $7$ có môi trường base (ở $25\ ^\circ\text{C}$).

Tích số ion của nước và pH

Nước điện li rất yếu: $\ce{H2O <=> H+ + OH-}$. Ở $25\ ^\circ\text{C}$ tích số ion của nước là hằng số:

$$K_w = [\ce{H+}][\ce{OH-}] = 10^{-14}$$

$$\text{pH} = -\lg[\ce{H+}] \qquad \text{pOH} = -\lg[\ce{OH-}] \qquad \text{pH} + \text{pOH} = 14$$

Môi trường	$[\ce{H+}]$	pH
Acid	$> 10^{-7}$	$< 7$
Trung tính	$= 10^{-7}$	$= 7$
Base	$< 10^{-7}$	$> 7$

Cách tính pH

Ví dụ 1

Tính pH của dung dịch $\ce{HCl}$ $0{,}01$ M.

$[\ce{H+}] = 0{,}01 = 10^{-2}$ nên $\text{pH} = 2$.

Ví dụ 2

Tính pH của dung dịch $\ce{NaOH}$ $0{,}01$ M.

$[\ce{OH-}] = 10^{-2}$ nên $\text{pOH} = 2$, $\text{pH} = 12$.

Ví dụ 3

Tính pH của dung dịch $\ce{Ba(OH)2}$ $0{,}005$ M.

$[\ce{OH-}] = 2 \cdot 0{,}005 = 0{,}01$ M nên $\text{pH} = 12$.

Ví dụ 4

Trộn $100$ mL $\ce{HCl}$ $0{,}1$ M với $100$ mL $\ce{NaOH}$ $0{,}05$ M. Tính pH.

$n_{\ce{H+}} = 0{,}01$ mol, $n_{\ce{OH-}} = 0{,}005$ mol nên dư $0{,}005$ mol $\ce{H+}$ trong $0{,}2$ L: $[\ce{H+}] = 0{,}025$ M, $\text{pH} = -\lg 0{,}025 \approx 1{,}6$.

Ví dụ 5

Pha loãng $10$ lần dung dịch $\ce{HCl}$ có pH $= 2$ thì pH bằng bao nhiêu?

$[\ce{H+}]$ giảm $10$ lần nên pH tăng $1$ đơn vị: $\text{pH} = 3$.

Xem bài: Sự điện li và chất điện li

Đo pH trong thực tế

Dùng giấy quỳ, giấy chỉ thị pH hoặc máy đo pH. Dịch vị dạ dày có pH khoảng $1$–$2$, nước nguyên chất pH $= 7$, máu người pH khoảng $7{,}4$.

Những lỗi thường gặp

Bài tập thực hành

Tính pH của dung dịch $\ce{HNO3}$ $0{,}001$ M.
Tính pH của dung dịch $\ce{KOH}$ $0{,}1$ M.
Dung dịch có pH $= 3$. Tính $[\ce{H+}]$.
Trộn $50$ mL $\ce{NaOH}$ $0{,}2$ M với $50$ mL $\ce{HCl}$ $0{,}1$ M. Tính pH.
Pha loãng $100$ mL dung dịch $\ce{NaOH}$ có pH $= 12$ thành $1000$ mL. Tính pH mới.

Đáp án

$\text{pH} = 3$.
$\text{pOH} = 1$ nên $\text{pH} = 13$.
$[\ce{H+}] = 10^{-3}$ M.
$n_{\ce{OH-}} = 0{,}01$, $n_{\ce{H+}} = 0{,}005$, dư $0{,}005$ mol $\ce{OH-}$ trong $0{,}1$ L: $0{,}05$ M, $\text{pOH} \approx 1{,}3$, $\text{pH} \approx 12{,}7$.
Pha loãng $10$ lần: $[\ce{OH-}]$ từ $10^{-2}$ còn $10^{-3}$, $\text{pOH} = 3$, $\text{pH} = 11$.