Mở đầu (trang 20) SGK Hóa 11 Cánh diều Bài 3: Các acid như acetic acid trong giấm ăn, citric acid trong quả chanh, oxalic acid trong quả khế đều tan và phân li trong nước. Chẳng hạn, acetic acid (CH3COOH) phân li theo phương trình sau:
CH3COOH ⇌ CH3COO- + H+
a) Em hãy dự đoán vị chua của các acid trên được gây ra bởi ion nào.
b) Trong chế biến nước chấm, càng cho nhiều giấm ăn thì nước chấm càng chua. Khi đó nồng độ của ion nào tăng lên?
c) Làm thế nào để xác định được nồng độ ion H+ trong dung dịch acid?
Lời giải:
a) Vị chua của các acid được gây ra bởi ion H+.
b) Trong chế biến nước chấm, càng cho nhiều giấm ăn thì nước chấm càng chua. Khi đó nồng độ của ion H+ tăng lên.
c) Để xác định được nồng độ ion H+ trong dung dịch acid người ta có thể dùng phương pháp chuẩn độ.
I. pH của dung dịch, chất chỉ thị
1. pH của dung dịch
Câu hỏi 1 (trang 21) SGK Hóa 11 Cánh diều Bài 3: Giải thích vì sao nước nguyên chất có môi trường trung tính.
Trả lời:
Phương trình điện li của nước: H2O ⇌ H+ + OH‑
[H+] = [OH-] = 10-7 (M) (25 oC)
Vì nước có nồng độ ion H+ bằng nồng ion OH- nên nước có môi trường trung tính.
Câu hỏi 2 (trang 21) SGK Hóa 11 Cánh diều Bài 3: Giải thích vì sao khi thêm HCI vào nước nguyên chất thì dung dịch thu được có [H+] > 10−7 M.
Trả lời:
HCl là acid, khi thêm HCl tức là thêm một lượng H+ nên trong dung dịch có [H+] > [OH−]
=> [H+] > 10−7 M.
Luyện tập 1 (trang 21) SGK Hóa 11 Cánh diều Bài 3: Sử dụng máy tính cầm tay để tính:
a) pH của các dung dịch có nồng độ H+ lần lượt là: 0,01 M; 0,5 M và 1 M.
b) Nồng độ H+ của các dung dịch có pH lần lượt là 2,0; 7,4 và 14.
Lời giải:
2. Ý nghĩa của pH trong thực tiễn
Luyện tập 2 (trang 22) SGK Hóa 11 Cánh diều Bài 3: Giải thích vì sao việc thiếu acid trong dạ dày là một nguyên nhân gây nên bệnh nhiễm khuẩn đường tiêu hoá.
Lời giải:
- Acid trong dạ dày là môi trường để các enzyme tiêu hóa hoạt động hiệu quả, acid có nhiệm vụ sát khuẩn, tiêu diệt các loại vi khuẩn trong thức ăn. Nếu thiếu acid trong dạ dày là các vi khuẩn sẽ không được tiêu diệt và gây nên các bệnh nhiễm khuẩn đường tiêu hóa.
Vận dụng 1 (trang 22) SGK Hóa 11 Cánh diều Bài 3: Vì sao có thể dùng thuốc muối NaHCO3 khi điều trị bệnh thừa acid trong dạ dày?
Lời giải:
Dịch vị dạ dày của con người có chứa acid HCl với pH dao động khoảng 1,5 đến 3,5. Khi nồng độ acid trong dạ dày tăng cao con người sẽ bị đau dạ dày. Thuốc muối chứa NaHCO3 sẽ phản ứng với HCl giúp làm giảm nồng độ HCl trong dạ dày, làm giảm cơn đau dạ dày.
NaHCO3 + HCl → NaCl + CO2 + H2O.
Luyện tập 3 (trang 22) SGK Hóa 11 Cánh diều Bài 3: Đất nhiễm phèn có pH trong khoảng 4,5 - 5,0. Hãy giải thích vì sao người ta thường bón với bột (CaO) để cải tạo loại đất này.
Lời giải:
Đất nhiễm phèn có pH trong khoảng 4,5 - 5,0 < 7 => Môi trường acid.
Người ta thường bón với bột (CaO) để cải tạo loại đất này vì CaO trong nước tạo môi trường kiềm (Ca(OH)2) có tác dụng trung hòa acid trong đất.
Vận dụng 2 (trang 22) SGK Hóa 11 Cánh diều Bài 3: Em hãy tìm hiểu giá trị và ý nghĩa của chỉ số pH ở một số bộ phận trong cơ thể con người.
Lời giải:
- Nồng độ pH là một trong những yếu tố vô cùng quan trọng ảnh hưởng đến sức khỏe của con người. Độ pH của cơ thể có khả năng ảnh hưởng đến mọi tế bào trong cơ thể. Bộ não, hệ tuần hoàn, thần kinh, hệ cơ, hệ tiêu hoá, hệ hô hấp làm việc tốt ở mức độ pH thích hợp.
- Chỉ số pH của một số bộ phận trong cơ thể con người:
+ Dạ dày có độ pH từ 1,5 đến 3,5. Trong dạ dày có acid HCl, nếu thiếu acid cơ thể bị nhiễm khuẩn đường tiêu hoá, nếu dư acid sẽ bị đau dạ dày.
+ Chỉ số pH của nước tiểu ở người dao động trong khoảng 4,5 – 8,0. Nếu pH của nước tiểu giảm xuống dưới 4,5 thì có nghĩa là bị dư acid, còn cao hơn 8,0 thì có nghĩa là bị dư kiềm. Một trong các dấu hiệu của bệnh sỏi thận là nước tiểu bị dư acid hoặc dư kiềm.
II. Chuẩn độ dung dịch acid và base
Câu hỏi 3 (trang 24) SGK Hóa 11 Cánh diều Bài 3: Để trung hoà 10 mL dung dịch HCl nồng độ x M cần 50 mL dung dịch NaOH 0,5 M. Xác định giá trị của x.
Trả lời:
Phương trình hoá học:
HCl + NaOH → NaCl + H2O
Theo phương trình hoá học ta có:
Luyện tập 4 (trang 24) SGK Hóa 11 Cánh diều Bài 3: Giải thích vì sao trong thí nghiệm chuẩn độ dung dịch NaOH bằng dung dịch HCl, ta kết thúc chuẩn độ ngay khi dung dịch trong bình tam giác chuyển từ không màu sang hồng (bền trong ít nhất 20 giây).
Lời giải:
- Ta kết thúc chuẩn độ ngay khi dung dịch trong bình tam giác chuyển từ không màu sang hồng (bền trong ít nhất 20 giây) vì lúc này HCl vừa được NaOH trung hòa hết, phần nhỏ NaOH khi được thêm tiếp sẽ làm phenolphtalein chuyển sang màu hồng.
Luyện tập 5 (trang 24) SGK Hóa 11 Cánh diều Bài 3: Giả sử khi kết thúc chuẩn độ, thể tích dung dịch NaOH (tính trung bình sau 3 lần chuẩn độ) đã sử dụng ở burette là 10,27 mL. Tính nồng độ của dung dịch NaOH.
Lời giải:
Vận dụng 3 (trang 24) SGK Hóa 11 Cánh diều Bài 3: Nước ép bắp cải tím có nhiều màu sắc phụ thuộc vào pH. Em hãy thiết lập bảng màu của nước ép bắp cải tím theo pH bằng cách sử dụng giấy chỉ thị pH và acid, base thích hợp.
Lời giải:
Chuẩn bị:
- Bắp cải tím thái nhỏ (khoảng 100 g).
- Cốc thuỷ tinh 250 mL, nước sôi, đũa thuỷ tinh, lưới/ vải lọc.
- Các cốc (đã được dán nhãn) đựng các acid và base thích hợp.
- Giấy pH hoặc máy đo pH.
Tiến hành:
– Ngâm khoảng 100 g bắp cải tím đã được chuẩn bị vào 100 mL nước sôi trong khoảng 10 phút. Lọc bằng lưới lọc hoặc vải lọc, thu được dung dịch. Dung dịch này được sử dụng làm chất chỉ thị.
– Dùng máy đo pH (hoặc giấy pH) xác định pH của các dung dịch acid, base đã chuẩn bị.
- Cho vài giọt chất chỉ thị lần lượt vào các dung dịch acid, base đã chuẩn bị và khuấy đều. Quan sát sự đổi màu của các dung dịch.
Từ đó thiết lập được bảng màu của nước ép bắp cải tím theo pH như sau:
Bài tập
Bài tập 1 (trang 25) SGK Hóa 11 Cánh diều Bài 3: Để xác định nồng độ của một dung dịch HCl, người ta đã tiến hành chuẩn độ bằng dung dịch NaOH 0,1 M. Để chuẩn độ 10 mL dung dịch HCl này cần 20 mL dung dịch NaOH. Xác định nồng độ của dung dịch HCl trên.
Lời giải:
nNaOH = 0,1. 20.10−3 = 0,002 mol
HCl + NaOH → NaCl + H2O
=> nHCl = 0,002 mol
Nồng độ của dung dịch HCl là: CMddHCl =
Bài tập 2 (trang 25) SGK Hóa 11 Cánh diều Bài 3: Sưu tầm thông tin về ý nghĩa thực tiễn của pH trong đời sống và trong sản xuất nông nghiệp, công nghiệp.
Lời giải:
- Trong sản xuất:
+ Độ pH trong đất được dùng làm cơ sở cho việc sử dụng đất, sử dụng phân bón một cách hợp lí và hiệu quả nhằm bảo vệ chất lượng môi trường đất và phòng tránh ô nhiễm nguồn nước.
+ Mỗi loại cây trồng sẽ phát triển tốt nhất trong một khoảng pH của đất xác định: cà chua, xà lách cần giá trị pH khoảng 6,0 – 7,0; cải bắp cần giá trị pH khoảng 6,5 – 7,0; khoai tây cần giá trị pH khoảng 5,0 – 6,0; khoai lang cần giá trị pH khoảng 5,5 – 6,8;... Việc theo dõi và điều chỉnh pH thích hợp có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao năng suất cây trồng.
- Trong đời sống: Quy chuẩn kĩ thuật quốc gia về chất lượng nước sạch sử dụng cho mục đích sinh hoạt được Bộ Y tế quy định mức giới hạn các thông số chất lượng đối với nước, trong đó ngưỡng giới hạn cho phép đối với độ pH trong khoảng 6,0 – 8,5. Quy chuẩn này cũng áp dụng cho nước hồ bơi.
Bài tập 3 (trang 25) SGK Hóa 11 Cánh diều Bài 3: Trong môi trường acid, diệp lục có màu vàng đến đỏ; còn trong môi trường kiềm, diệp lục có màu xanh.
a) Giải thích vì sao khi vắt chanh vào nước luộc rau muống thì màu xanh của nước lại bị nhạt đi.
b) Vì sao khi luộc bánh chưng, cho thêm một chút thuốc muối (NaHCO3) sẽ làm cho lá dong gói bánh có màu xanh đẹp hơn?
Lời giải:
Trong môi trường acid, diệp lục có màu vàng đến đỏ; còn trong môi trường kiềm, diệp lục có màu xanh.
a) Khi vắt chanh vào nước luộc rau muống đã tạo môi trường acid cho nước luộc rau muống do đó màu xanh của nước luộc rau muống bị nhạt đi.
b) Trong nước, muối NaHCO3 bị thuỷ phân tạo môi trường base (kiềm):
NaHCO3 → Na+ +
+ H2O ⇌ H2CO3 + OH−
Do đó, khi luộc bánh chưng, cho thêm một chút thuốc muối (NaHCO3) sẽ làm cho lá dong gói bánh có màu xanh đẹp hơn.
Bài tập 4 (trang 25) SGK Hóa 11 Cánh diều Bài 3: Bình thường, chỉ số pH của nước tiểu ở người dao động trong khoảng 4,5 – 8,0. Nếu pH của nước tiểu giảm xuống dưới 4,5 thì có nghĩa là bị dư acid, còn cao hơn 8,0 thì có nghĩa là bị dư kiềm. Sỏi thận là khối chất rắn hình thành trong thận, gây đau khi ngăn cản dòng nước tiểu từ thận xuống niệu quản. Một trong các dấu hiệu của bệnh sỏi thận là nước tiểu bị dư acid hoặc dư kiềm. Đề xuất cách làm đơn giản để có thể tiên lượng bệnh sỏi thận.
Lời giải:
- Xét nghiệm pH của nước tiểu, pH của nước tiểu giảm xuống dưới 4,5 và cao hơn 8,0 thì có dấu hiệu bệnh sỏi thận => tiên lượng được bệnh sỏi thận.