Công thức tính pH đối với axit, bazơ và muối kèm bài tập có lời giải

Nếu bạn muốn biết pH là gì và công thức tính pH đối với axit, bazơ và muối như thế nào thì hãy đọc ngay bài viết dưới đây của Hyundai Smart Phone sẽ được giải đáp chi tiết kèm theo các bài tập minh họa có lời giải giúp bạn củng cố lại kiến thức của mình

pH là gì?

pH là chỉ số đo độ hoạt động (hoạt độ) của các ion H₃O^⁺ (H^⁺) trong dung dịch và vì vậy là độ axit hay bazơ của nó.

Nếu hàm lượng ion H^⁺ trong dung dịch nhiều và hoạt động mạnh thì dung dịch đó mang tính Axit, ngược lại nếu lượng ion H^⁺ thấp thì dung dịch đó có tính Bazơ. Trường hợp lượng hydro (H^⁺) cân bằng với lượng hydroxit (OH^–) thì dung dịch đó trung tính, độ pH khi đó xấp xỉ 7.

Công thức tính pH

pH = -log [H⁺] hay [H⁺][OH⁻] = 10^-14

Trong đó:

• H⁺ biểu thị hoạt độ của các ion H⁺ (ion hidronium) được đo theo đơn vị là mol/l.
• OH^– là biểu thị hoạt độ của ion OH^– (ion hydroxit) được đo theo đơn vị là mol/l.
• -Log là logarit cơ số 10

1. Công thức tính pH đối với axit

Dung dịch axit mạnh: pH = -log(Ca) trong đó Ca là nồng độ của axit.

Dung dịch axit yếu: pH = -1⁄2.logKa – 1⁄2.logCa , với Ka là hằng số điện ly của axit (axit yếu chỉ bị điện ly 1 phần).

2. Công thức tính pH đối với bazo

Đối với bazơ mạnh: pH = 14 + log(Cb) ; Cb là nồng độ bazo.

Bazơ yếu: pH = 14 + 1⁄2logKb + 1⁄2.log(Cb) ; Kb là hằng số điện ly bazo.

3. Cách tính pH đối với muối:

Đối với dung dịch muối: pH = -1⁄2.logKa – 1⁄2.log(Cm).

Đặc biệt, dung dịch muối tạo ra từ bazo mạnh hoặc axit yếu thì tính theo công thức:

pH= 14 + 1⁄2.logKb + 1⁄2.log(Cm).

4. Cách tính pH của dung dịch đệm:

pH= pKa – lg Ca/Cb

Trong đó:

• Ka là hằng số điện ly của axit;
• Ca là nồng độ của axit;
• Cb là nồng độ bazơ.

Tham khảo thêm: 

• Cách cân bằng phản ứng oxi hóa khử và bài tập có đáp án chuẩn 100%
• Công thức tính khối lượng dung dịch và bài tập có lời giải
• Phương trình điện li và các dạng bài tập có lời giải chuẩn 100%

Bài tập áp dụng công thức tính pH thường gặp có đáp án

Ví dụ 1: Trộn 10g dung dịch HCl 7,3% với 20g dung dịch H₂SO₄ 4,9% rồi thêm nước để được 100ml dung dịch A. Tính pH của dung dịch A.

Lời giải:

Số mol HCl là

n_HCl = (10.7,3)/(100.36,5) = 0,02 mol

Số mol H₂SO₄ là

n_H2SO4 = (20.4,9)/(100.98) = 0,01 mol

Phương trình điện ly:

HCl → H⁺ + Cl^–

0,02 → 0,02 mol

H₂SO₄ → 2H⁺ + SO₄^2-

0,01 → 0,02 mol

Tổng số mol H⁺ là n_H+ = 0,02 + 0,02 = 0,04 mol

C_M(H+) = 0,04/0,1 = 0,4 M ⇒ pH = 0,4

Ví dụ 2:  Hoà tan 3,66 gam hỗn hợp Na, Ba vào nước dư thu được 800ml dung dịch A và 0,896 lít H₂ (đktc). Tính pH của dung dịch A

Lời giải:

n_H2 = 0,896/22,4 = 0,04 mol

Gọi số mol của Na và Ba lần lượt là x, y mol. Ta có: 23x + 137y = 3,66 (1)

Na + H₂O → NaOH + ½ H₂

x    →          x   →        x/2 mol

Ba + 2H₂O → Ba(OH)₂ + H₂

y             → y              → y mol

⇒ x/2 + y = 0,04 (2)

Từ (1), (2) ta có: x = 0,04 và y = 0,02

Phương trình điện ly:

NaOH → Na⁺ + OH^–

0,04           0,04 mol

Ba(OH)₂ → Ba²⁺ + 2OH^–

0,02            0,04 mol

Tổng số mol OH^– là:

n_OH- = 0,08 mol

C_M(OH-) = 0,08/0,8 = 0,1 M ⇒ pOH = 1 ⇒ pH = 13

Ví dụ 3: Hoà tan 1,07g NH₄Cl vào nước được 2 lít dung dịch X.

a. Tính pH của dung dịch X biết hằng số phân li bazơ của NH₃ là 1,8.10-5.

b. Nếu thêm vào dung dịch X 100 ml dd HCl 0,01M được dd Y. Tính pH của dd Y?

Lời giải:

a. n_NH4Cl= 1,07/53,5 = 0,02 ⇒ C_M(NH4Cl) = 0,02/2 = 0,01 M

Phương trình điện ly:

NH₄Cl → NH⁴⁺ + Cl^–

0,01 …… 0,01

NH₄⁺ + H₂O ⇔ NH₃ + H₃O⁺

Ban đầu: 0,01

Điện ly: x …………………..x………x

Sau điện ly : 0,01-x……………x………. x

K_b = x2/(0,01-x) = 1,8.10-5 ⇒ x = 4,24.10^-4 ⇒ pH = 3,37

b. Phương trình điện ly:

HCl → H⁺ + Cl^–

0,001    0,001

NH₄⁺ + H₂O ⇔ NH₃ + H₃O⁺

Ban đầu: 0,01……………………….0,001

Điện ly: x………………….x………x

Sau điện ly: 0,01-x…………… x………x+0,001

K_b = x(x+0,001)/(0,01-x) = 1,8.10-5 ⇒ x = 3,69.10^-4 ⇒ pH = 3,43

Ví dụ 4: Cho m gam Ba vào 100 ml dung dịch H₂SO₄ 0,1M thu được dung dịch X. Pha loãng dung dịch X 10 lần được dung dịch Y có pH = 12. Khối lượng Ba đã dùng là bao nhiêu?

Lời giải

n_H2SO4 = 0,1.0,1 = 0,01 mol

pH = 12 ⇒ sau phản ứng OH^– dư

Pha loãng dung dịch 10 lần ⇒V_Y= 100.10 = 1000 ml = 1 lít

⇒ n_OH- = 0,01.1 = 0,01 mol ⇒ n_{Ba(OH)2 dư} = 0,01 mol

Ba + 2H₂O → Ba(OH)₂ + H₂

Ba(OH)₂ + H₂SO₄ → BaSO₄ + 2H₂O

0,01            ←              0,01

⇒ ∑n_Ba(OH)2 = 0,01 + 0,01= 0,02 mol

⇒ m_Ba = 0,02.137 = 2,74 gam

Ví dụ 5: Trộn 100 ml dung dịch có pH =1 gồm HCl và HNO3 với 100 ml dung dịch NaOH nồng độ a(mol/l) thu được 200 ml dung dịch A có pH = 12.

a. Tính a

b. Pha loãng dung dịch A bao nhiêu lần để thu được pH = 11

Lời giải:

a. n_H+ = 0,01 mol; nOH- = 0,1a mol

Ta có: H⁺ + OH^– → H₂O (Sau phản ứng pH =12 ⇒ dư bazo)

Ban đầu 0,01……0,1a

Pư 0,01……0,01

Sau pư 0….….0,01-0,1a

(0,01-0,1a)/(0,1+0,1) = 0,01 ⇒ a= 0,08 lít

b. số mol NaOH dư : n_OH- = 0,002 mol

Gọi x là thể tích nước thêm vào.

Dung dịch sau pha loãng có pH = 10 ⇒ 0,002/(0,2+x) = 0,001 ⇒ x = 1,8

Vậy cần phải pha loãng 10 lần.

Ví dụ 6: Trộn 200 ml dung dịch H₂SO₄ 0,05M với 300 ml dung dịch NaOH 0,06M. pH của dung dịch thu được là bao nhiêu?

Lời giải

n_H2SO4 = 0,01 (mol);

n_NaOH = 0,018 (mol)

n_H+= 2.0,01 = 0,02 (mol)

H₂SO₄ + 2NaOH → Na₂SO₄+ H₂O

Ban đầu 0,01 mol 0,018 mol

Phản ứng 0,009 mol 0,018 mol

Sau 0,001 mol

n_H2SO4d = 0,001 (mol)

⇒ n_H+ = 2n_H2SO4d = 0,002 (mol)

⇒ [H+] = 0,002/(200 +300).10−3= 4.10−3 (M)

Vậy pH = −log([H+ ]) = 2,4

Ví dụ 7: Cho 100 ml dd hh gồm Ba(OH)₂ 0,1M và NaOH 0,1M với V ml dd hh gồm H₂SO₄ 0,0375M và HCl 0,0125M thu được dd có pH = 2 . Giá trị V là:

Lời giải:

n_OH- = 0,03 mol; n_H+ = 0,0875 V

Dung dịch sau khi trộn pH = 2 → môi trường axit .

(0,0875V-0,03)/(0,1+V) = 10^-2 → V = 0,4 lit

Sau khi đọc xong bài viết của chúng tôi có thể giúp các bạn biết được độ pH là gì và các công thức tính pH để áp dụng vào làm bài tập rồi nhé. Cảm ơn các bạn đã theo dõi bài viết của chúng tôi.