Môi trường axit, môi trường trung tính và môi trường kiềm là ba loại môi trường quan trọng trong hóa học, phản ánh sự tương tác giữa ion hidroxonium (H+) và ion hidroxit (OH-) trong dung dịch. Sau đây là bài viết về kiến thức liên quan đến định nghĩa môi trường axit, trung tính và kiềm, mời các bạn cùng theo dõi!
Mục lục bài viết
1. Phát biểu định nghĩa môi trường axit, trung tính và kiềm:
Môi trường axit được xác định bởi sự thừa thế của ion hidro (H+). Trong môi trường axit, nồng độ ion hydrogen [H+] lớn hơn nồng độ ion hidroxit [OH–], hoặc nồng độ ion hidro lớn hơn 10-7M, hoặc giá trị pH nhỏ hơn 7. Điều này phản ánh sự tăng tính axit của dung dịch và thường được thấy trong các chất như axit clohidric (HCl) hoặc axit axetic (CH3COOH). Hay nói một cách ngắn ngon hơn thì môi trường axit là môi trường trong đó [H+] > [OH–] hay [H+] > 10-7M hoặc pH < 7.
Môi trường trung tính là môi trường mà trong đó nồng độ của cả ion hydrogen [H+] và ion hidroxit [OH–] đều bằng nhau và có giá trị là 10-7M, hoặc giá trị pH bằng 7. Điều này xảy ra khi dung dịch không có tính axit hoặc kiềm, mà thường thấy trong nước tinh khiết. Hay nói cách khác thì môi trường trung tính là môi trường trong đó [H+] = [OH–] = 10-7M hoặc pH = 7.
Môi trường kiềm, ngược lại với môi trường axit, là môi trường có sự dư thừa của ion hidroxit [OH–]. Trong môi trường kiềm, nồng độ ion hidro [H+] nhỏ hơn nồng độ ion hidroxit [OH–], hoặc nồng độ ion hydrogen nhỏ hơn 10-7M, hoặc giá trị pH lớn hơn 7. Các dung dịch kiềm thường bao gồm các chất như NaOH hoặc NH4OH . Hay nói cách khác thì môi trường kiềm là môi trường mà trong đó [H+] < [OH–] hay [H+] < 10-7M hoặc pH > 7.
Việc hiểu về các loại môi trường này không chỉ giúp ta định lượng và dự đoán tính chất của các chất hóa học mà còn là cơ sở cho nhiều ứng dụng trong thực tế, từ điều chỉnh pH trong quá trình sản xuất đến xử lý nước và điều trị bệnh.
2. Khái niệm về pH, chất chỉ thị axit – bazơ:
Khái niệm về pH
- pH được dùng để đánh giá độ axit và độ kiềm của dung dịch.
Về mặt toán học:
- Thang pH thường dùng có giá trị từ 1 đến 14, trong đó:
+ pH < 7: môi trường axit.
+ pH > 7: môi trường bazơ.
+ pH = 7: môi trường trung tính.
- Giá trị của pH có ý nghĩa to lớn trong thực tế. Chẳng hạn, pH của máu người và động vật có giá trị gần như không đổi hay tốc độ ăn mòn kim mòn kim loại trong nước tự nhiên phụ thuộc rất nhiều vào giá trị pH của nước.
Chất chỉ thị axit – bazơ
Là chất có màu biến đổi phụ thuộc vào giá trị pH của dung dịch.
Ví dụ: Quỳ tím, phenolphatalenin.
3. Bài tập vận dụng có hướng dẫn đáp án:
Câu số 1: Một dung dịch có [ OH– ]= 1,5.10-5. Môi trường của dung dịch này là:
A. Axit
B. Trung tính
C. Kiềm
D. Không xác định được
Hướng dẫn giải:
Chọn đáp án C
[OH-]= 1,5.10-5
⇒ [H+] = 6,67. 10-10 < 10-7 M
Như vậy thì môi trường của dung dịch là kiềm
Câu số 2: Tính nồng độ H+, OH– và pH của dung dịch HCl 0,10M và dung dịch NaOH 0,010M?
Hướng dẫn:
Dung dịch HCl 0,10M
HCl -> H+ + Cl–
0,10 -> 0,10 0,10 (M)
[H+] = 0,10M = 10-1M => pH= 1
Với dung dịch NaOH 0,010M
NaOH -> Na+ + OH–
[OH-] = 0,010M= 10-2 (M)
=> [H+] = 10^-12
=> pH = 12
Câu số 3: Phát biểu định nghĩa về môi trường axit trung tính và kiềm theo nồng độ H+ và pH?
Hướng dẫn trả lời:
Môi trường axit là môi trường mà trong đó [H+] > [OH–] hay [H +] > 10-7 M hoặc pH < 7
Ta có môi trường trung tính là môi trường trong đó [H+] = [OH–] = 10-7M hoặc pH= 7
Môi trường kiềm là môi trường mà trong đó [ H+] < [OH–] hay [ H+] < 10-7M hoặc pH> 7
Câu số 4: Chất chỉ thị axit – bazơ là gì? Hãy cho biết màu của quỳ tím và phenolphtalein trong các khoảng pH khác nhau?
Chất chỉ thị axit –bazơ là chất có màu biến đổi phụ thuộc vào giá trị pH của dung dịch.
Màu của quỳ tím trong các khoảng pH khác nhau. Cụ thể như sau:
pH nhỏ hơn hoặc bằng 6 thì quỳ chuyển tím đỏ
pH lớn hơn 6 và nhỏ hơn 8 thì quỳ chuyển tím
pH lớn hơn hoặc bằng 8 thì quỳ tím hóa xanh
Màu của phenolphtalien trong các khoảng pH khác nhau thì ta có
pH nhỏ hơn 8,3 thì phenolphtalein không màu
pH lớn hơn hoặc bằng 8,3 và bé hơn hoặc bằng 10 thì phenolphtalein thì chuyển màu hồng
Câu số 5: Một dung dịch có [OH -] = 4,2 . 10-3 M đánh giá nào dưới đây là đúng
A. pH= 3
B. pH= 4
C. pH < 3
D. pH> 4
Hướng dẫn giải:
Chọn đáp án D
Vì [OH-] = 4,2 . 10-3 M
-> pH= 14 + lg[OH–] = 11,62
Câu số 6: Dung dịch X gồm NaOH 0,1M và Ba(OH)2 0,2M. Thể tích dung dịch H2SO4 0,5M cần dùng để trung hòa hết 100 ml dung dịch X là:
A. 50 ml.
B. 100 ml.
C. 150 ml.
D. 200 ml.
Hướng dẫn giải:
Ta có:
nNaOH = 0,01 mol; nBa(OH)2= 0,02mol
nOH- = 0,01 + 0,02. 2 = 0,05 mol
nH+ = 0,05 mol
-> nH2SO4 = 0,025 mol
-> VH2SO4 = 50ml
Câu số 7: Ta có axit HNO3 và axit yếu HNO2 có cùng nồng độ mol 0,1M và ở cùng nhiệt độ. Sự so sánh nồng độ mol ion nào sau đây là đúng?
A. [H+] của HNO3 < [H+] của HNO2
B. [H+] của HNO3 > [H+
] của HNO2.
C. [H+
] của HNO3 = [H+] của HNO2.
D. [H+] của HNO3 < [H+] của HNO2.
Hướng dẫn giải:
Ta có HNO3 là axit mạnh là chất điện li mạnh cho nên phân li hoàn toàn ra ion
HNO2 là axit yếu là một chất điện li yếu cho nên phân li không hoàn toàn ra ion
-> [H+] của HNO3 > [H+] của HNO2
Câu hỏi 8: Cho a lít dung dịch KOH có pH = 12 vào 8 lít dung dịch HCl có pH = 3 thu được dung dịch Y có pH = 11. Giá trị của a là:
A. 0,12.
B. 1,6.
C. 1,78.
D. 0,8.
Hướng dẫn giải:
a lít dung dịch KOH có pH = 12
-> [OH-] = 0.01M
-> nOH- = 0,01 a (mol)
8 lít dung dịch HCl có pH= 3
-> [OH-] = 0,001M
-> nH+ = 0,008 mol
Sau khi mà trộn thu được dung dịch Y có pH= 11
-> [ OH-] = 0,001M
-> nOH- = 0,001 (a+ 8) mol
-> 0,001 (a + 8) = 0,01a – 0,008
-> a = 1,78
Như vậy thì đáp án đúng là C
Câu số 9: Theo bạn thì dung dịch nào sau đây có pH bằng 7
A. CH3COOH 1M
B. HCl 1M
C. NaOH 1M
D. KCl 1M
Hướng dẫn giải:
Ta có CH3COOH -> CH3COO- + H+ -> pH < 7
HCl -> H+ + Cl– -> pH < 7
NaOH -> Na+ + OH– => pH> 7
KCl -> K+ + Cl– => pH= 7
Câu số 10: Trong số các dung dịch Na2CO3, KCl, CH3COONa, NH4Cl, NaHSO4, C6H5ONa, những dung dịch có pH > 7
A. Na2CO3, NH4Cl, KCl.
B. Na2CO3, C6H5ONa, CH3COONa.
C. NH4Cl, CH3COONa, NaHSO4.
D. KCl, C6H5ONa, CH3COONa.
Hướng dẫn giải:
Để giải bài toán này, chúng ta cần hiểu về tính axit hoặc kiềm của từng dung dịch và làm sao chúng ảnh hưởng đến giá trị pH của dung dịch.
Trước hết, chúng ta xác định các dung dịch có pH lớn hơn 7, tức là môi trường kiềm. Theo hướng dẫn, các dung dịch này là các dung dịch khi thủy phân trong nước tạo ra môi trường kiềm.
Dung dịch Na2CO3 là muối của axit cacbonic yếu (H2CO3) và là muối của một axit yếu. Khi thủy phân, nó tạo ra ion CO32- và ion hidroxit (OH–), làm tăng nồng độ OH- và do đó làm tăng pH của dung dịch.
Dung dịch CH3COONa là muối của axit axetic yếu (CH3COOH) và là muối của một axit yếu. Khi thủy phân, nó tạo ra ion CH3COO– và ion hidroxit (OH-), cũng làm tăng nồng độ OH– và do đó làm tăng pH của dung dịch.
Dung dịch C6H5ONa cũng là muối của một axit yếu (C6H5OH), và khi thủy phân, nó cũng tạo ra ion phenoxide (C6H5O-) và ion hidroxit (OH-), làm tăng pH của dung dịch.
Như vậy, các dung dịch Na2CO3, CH3COONa và C6H5ONa đều có pH lớn hơn 7 và được xem là môi trường kiềm.
Vậy, đáp án đúng là B.
Câu số 11: Cho các muối sau đây : NaNO3 ; K2CO3 ; CuSO4 ; FeCl3 ; AlCl3 ; KCl. Các dung dịch có pH = 7 là :
A. NaNO3 ; KCl.
B. K2CO3 ; CuSO4 ; KCl.
C. CuSO4 ; FeCl3 ; AlCl3.
D. NaNO3 ; K2CO3 ; CuSO4.
Hướng dẫn giải:
Để giải bài toán này, chúng ta cần xác định các dung dịch từ các muối đã cho có pH bằng 7, tức là môi trường trung tính. Theo hướng dẫn, các dung dịch này là các dung dịch mà khi thủy phân trong nước không tạo ra sự thay đổi đáng kể trong nồng độ ion hidro (H+) và ion hidroxit (OH-), và do đó có giá trị pH ổn định ở mức 7.i
Trước hết, ta xem xét từng muối một để xác định xem chúng tạo ra dung dịch có tính axit, kiềm hay trung tính khi thủy phân.
NaNO3 là muối của axit nitric mạnh và kiềm natri, nó sẽ thủy phân thành ion Na+ và ion NO3-, không ảnh hưởng đáng kể đến pH của dung dịch.
K2CO3 là muối của axit cacbonic yếu và kiềm kali, khi thủy phân, nó tạo ra ion K+ và ion CO32-, cũng không ảnh hưởng đáng kể đến pH của dung dịch.
CuSO4 là muối của axit sunfuric mạnh và bazơ, khi thủy phân, nó tạo ra ion Cu2+ và ion SO42-, cũng không ảnh hưởng đáng kể đến pH của dung dịch.
FeCl3 và AlCl3 đều là muối của axit clohidric mạnh và bazơ, khi thủy phân, chúng tạo ra các ion kim loại và các ion Cl–, cũng không ảnh hưởng đáng kể đến pH của dung dịch.
KCl là muối của axit clohidric mạnh và bazơ kali, cũng giống như NaNO3, khi thủy phân, nó tạo ra ion K+ và ion Cl–, không ảnh hưởng đáng kể đến pH của dung dịch.
Dựa trên phân tích trên, chúng ta thấy rằng không có muối nào gây ra sự thay đổi đáng kể trong nồng độ ion hydrogen (H+) hoặc ion hidroxit (OH–) khi thủy phân trong nước. Do đó, tất cả các dung dịch từ các muối đã cho đều có pH = 7, là môi trường trung tính.
Vậy đáp án đúng là A
THAM KHẢO THÊM:
