Trộn dung dịch HNO3 0,01M với H2SO4 0,005M thể tích bằng nhau: tính pH
Lớp 11Hóa học

Trộn dung dịch HNO3 0,01M với H2SO4 0,005M thể tích bằng nhau: tính pH

Trả lời nhanh

Dung dịch X có pH = 2. Cả HNO3 và H2SO4 đều là axit mạnh. Dung dịch A có [H+] = 0,01M; dung dịch B có [H+] = 2 × 0,005 = 0,01M. Hai dung dịch có cùng nồng độ H+ nên trộn thể tích bằng nhau, nồng độ H+ không đổi: [H+] = 0,01M, pH = −lg 0,01 = 2.

Đề bài

A là dung dịch HNO3 0,01M; B là dung dịch H2SO4 0,005M. Trộn các thể tích bằng nhau của A và B được dung dịch X. Tính pH của dung dịch X.

Lời giải chi tiết

Bước 1. Viết phân li của từng axit (axit mạnh, phân li hoàn toàn).

  • HNO3 → H+ + NO3−
  • H2SO4 → 2H+ + SO42−

Bước 2. Tìm [H+] của mỗi dung dịch.

  • Dung dịch A: [H+] = 0,01M.
  • Dung dịch B: [H+] = 2 × 0,005 = 0,01M (mỗi phân tử H2SO4 cho 2 ion H+).

Bước 3. Tính số mol H+ sau khi trộn. Gọi thể tích mỗi dung dịch là V lít.

  • n(H+) từ A = 0,01V mol.
  • n(H+) từ B = 0,01V mol.
  • Tổng n(H+) = 0,02V mol, thể tích dung dịch X = 2V lít.

Bước 4. Tính nồng độ và pH. [H+] = 0,02V : 2V = 0,01M, suy ra pH = −lg(0,01) = 2.

Sơ đồ trộn dung dịch HNO3 0,01M và H2SO4 0,005M thể tích bằng nhau cho dung dịch X có pH bằng 2
Hình 1. Trộn thể tích bằng nhau hai axit mạnh cùng [H⁺] = 0,01M thì dung dịch X có pH = 2.

Cách nhìn nhanh

Chỉ cần so sánh “nồng độ H+” của hai dung dịch. Nếu hai giá trị bằng nhau thì dù trộn tỉ lệ nào, [H+] cũng không đổi. Ở bài này, 0,01M của HNO3 đúng bằng 2 × 0,005M của H2SO4, nên đáp án là pH = 2 mà không cần tính nhiều.

Cách tính tổng quát khi trộn axit mạnh

  1. Đổi mỗi axit về số mol H+ (nhớ H2SO4 nhân 2, HCl và HNO3 nhân 1).
  2. Cộng các số mol H+ lại.
  3. Chia cho tổng thể tích để được [H+], rồi tính pH = −lg[H+].

Lỗi sai thường gặp

  • Quên hệ số 2 của H2SO4: lấy [H+] của B là 0,005M thì hỗn hợp có [H+] = 0,0075M và ra pH ≈ 2,12. Kết quả này sai.
  • Tính trung bình pH thay vì trung bình [H+]. pH là hàm logarit nên không cộng trực tiếp được.
  • Quên rằng thể tích dung dịch sau khi trộn là tổng hai thể tích, nồng độ bị pha loãng.

Lưu ý về nấc phân li thứ hai của H2SO4

Chương trình phổ thông coi H2SO4 phân li hoàn toàn cả hai nấc ở dung dịch loãng. Thực tế, nấc thứ hai (HSO4−) chỉ phân li một phần với hằng số khoảng 1,2 × 10−2. Nếu tính chính xác, pH của X xấp xỉ 2,05. Trong bài thi phổ thông, đáp án chuẩn vẫn là pH = 2.

Luyện tập có đáp án

  1. Trộn 100 ml HCl 0,1M với 100 ml H2SO4 0,05M. Tính pH.
    Đáp án: n(H+) = 0,01 + 0,01 = 0,02 mol; V = 0,2 lít; [H+] = 0,1M; pH = 1.
  2. Trộn 200 ml HNO3 0,01M với 300 ml H2SO4 0,01M. Tính pH.
    Đáp án: n(H+) = 0,002 + 0,006 = 0,008 mol; V = 0,5 lít; [H+] = 0,016M; pH = −lg0,016 ≈ 1,80.
  3. Cần pha loãng dung dịch X (pH = 2) bao nhiêu lần để có pH = 3?
    Đáp án: pha loãng 10 lần, vì [H+] giảm từ 10−2 xuống 10−3.

Câu hỏi thường gặp

Trộn HNO3 0,01M và H2SO4 0,005M thể tích bằng nhau thì pH bằng bao nhiêu?

pH = 2. Cả hai dung dịch đều có [H+] = 0,01M (H2SO4 cho 2 ion H+ mỗi phân tử), nên hỗn hợp vẫn có [H+] = 0,01M.

Vì sao phải nhân đôi nồng độ H2SO4 khi tính [H+]?

Mỗi phân tử H2SO4 phân li ra 2 ion H+, nên [H+] = 2 × [H2SO4] khi coi phân li hoàn toàn.

Có thể lấy trung bình cộng pH của hai dung dịch không?

Không nên. pH là logarit của nồng độ H+, phải cộng số mol H+ rồi chia tổng thể tích, sau đó mới tính pH.

Nếu tính cả nấc phân li thứ hai của H2SO4 thì pH có khác không?

Có khác nhẹ, pH khoảng 2,05, vì HSO4- chỉ phân li một phần. Bài phổ thông vẫn lấy pH = 2.

Bài học liên quan