Sự tự ion hóa của nước
Các giá trị Kw ở những nhiệt độ khác nhau được cho trong bảng sau:
1) Quá trình tự ion hóa của nước là thu nhiệt hay tỏa nhiệt?
2) Tính pH của nước tinh khiết ở 50 o C
3) Từ đồ thị ln(Kw) - 1/T (sử dụng thang Kelvin), hãy ước tính giá trị Kw ở 37 o C, nhiệt độ sinh lí thông thường
4) Tính pH của dung dịch trung hòa ở 37 o C
Dung dịch acid
1) Monochloroacetic acid (HC2H2ClO2) là một chất kích thích da được dùng trong liệu pháp
Lột da bằng hóa chất là phương pháp hiệu quả để loại bỏ lớp da chết và cải thiện làn da Monochloroacetic acid, với giá trị Ka là 1.35∙10 -3, được sử dụng trong quy trình này Để tính pH của dung dịch monochloroacetic acid 0.10 M, cần áp dụng công thức liên quan đến độ dissociation của axit.
2) Tính pH của dung dịch iodic acid (HIO3, Ka = 0.17) nồng độ 0.010 M
3) Một dung dịch được điều chế bằng cách hòa tan 0.56 g of benzoic acid (C6H5CO2H, Ka = 6.4
∙10 -5 ) vào nước, tạo thành 1.0 L dung dịch Tính [C6H5CO2H], [C6H5CO2 -], [H + ], [OH - ], và pH của dung dịch Có bao nhiêu % acid đã bị phân li
Dung dịch acid
Một viên aspirin thông thường chứa 325 mg acetylsalicylic acid (HC9H7O4, Ka = 3.3∙10 -4) Khi hòa tan 2 viên aspirin vào 237 mL nước, ta cần tính pH của dung dịch Giả sử rằng các viên aspirin được chế tạo từ acetylsalicylic acid tinh khiết, việc tính toán pH sẽ dựa trên nồng độ ion H+ trong dung dịch sau khi hòa tan.
Để tính pH của dung dịch chứa HF 1.0 M và HOC6H5 1.0 M, ta cần sử dụng giá trị hằng số phân ly axit Ka Với Ka của HF là 7.2∙10^-4 và HOC6H5 là 1.6∙10^-10, ta có thể xác định nồng độ ion hydroxide (-OC6H5) trong dung dịch khi đạt trạng thái cân bằng Quá trình này yêu cầu tính toán kỹ lưỡng để đảm bảo độ chính xác trong việc xác định pH và nồng độ các ion trong dung dịch.
Dung dịch acid
Dung dịch 1 được tạo ra bằng cách hòa tan 15.41 g 3,4-dihydroxybenzoic acid (3,4-DHBA) và 15.41 g 3,5-dihydroxybenzoic acid (3,5-DHBA) vào 1 L nước, với pKa lần lượt là 4.48 và 4.4 Trong khi đó, dung dịch 2 được chuẩn bị bằng cách hòa tan 30,80 g hỗn hợp 3,4-DHBA và 3,5-DHBA vào nước, sau đó pha loãng đến 1 L dung dịch, cho ra pH đo được là 2.40 Độ chính xác của phép đo pH là ±0.02.
1) Tính nồng độ [H + ] và pH của dung dịch 1
2) Tính khối lượng cần thiết của từng acid để pha dung dịch 2
Với pH = 2.38 và pH = 2.42, khối lượng của từng acid trong dung dịch 2 sẽ có sự thay đổi nhất định Qua đó, có thể rút ra kết luận rằng việc đo pH có thể giúp xác định chính xác thành phần của hỗn hợp ban đầu hay không.
Dung dịch acid
Một dung dịch khử trùng dùng để vệ sinh tổ ong chứa acid formic và propionic đã được một nhân viên vệ sinh dịch tễ trộn lẫn, tạo ra 1.5 L dung dịch với nồng độ 0.3 mol mỗi acid Điều thú vị là cả hai dung dịch ban đầu đều có giá trị pH giống nhau, và pH của dung dịch thu được cũng giữ nguyên giá trị này.
1) Tớnh pH của hỗn hợp cỏc acid Biết hằng số acid của HCOOH và C2H5COOH là 1.77ã10 -4 và 1.34ã10 -5
2) Xác định nồng độ của các acid trong các dung dịch ban đầu
3) Tính tỉ lệ thể tích của các acid đem trộn ban đầu
4) Xác định độ phân li của các acid trong các dung dịch ban đầu và trong hỗn hợp Giải thích kết quả này
5) Xác định thể tích nước cần thêm vào hỗn hợp acid để tăng gấp đôi độ phân li của formic acid
Dung dịch axit axetic có độ phân li trong nước là 85% Để xác định nồng độ của axit axetic với hằng số phân ly Ka = 1.74∙10^-5 và tính pH, cần tính toán lượng axit axetic cần hòa tan để thu được 1 L dung dịch.
Sodium propionate được hòa tan trong dung dịch sodium hydroxide và pha loãng đến 250 mL, tạo ra dung dịch có pH 12.18 Từ dung dịch này, 20 mL được sử dụng để chuẩn độ với hydrochloric acid có nồng độ không xác định Dựa vào kết quả biểu diễn trong đồ thị, ta có thể tính toán lượng sodium propionate đã hòa tan theo gram.
Bài 7: Giản đồ bậc thang
Xây dựng giản đồ bậc thang cho các hệ sau, và mô tả thông tin có thể nhận được từ mỗi giản đồ:
1) HF (pKa = 3.17) và H3PO4 (pKa: 2.15; 7.20 và 12.35)
2) Ag(CN)2 - (lgβ2 = 20.48), Ni(CN)4 2- (lgβ4 = 30.24) và Fe(CN)6 2- (lgβ6 = 35.4)
3) Cr2O7 2-/Cr 3+ (E o = +1.36 V) và Fe 3+ /Fe (E o = +0.771 V)
Bài 8: Giản đồ bậc thang
Dưới đây là giản đồ bậc thang biểu diễn các vùng ưu thế của H3PO4 (bên trái) và HF (bên phải.)
Sử dụng giản đồ trên, hãy giải thích tại sao phản ứng: H3PO4(aq) + F - (aq) HF(aq) +
Phản ứng H2PO4(aq) diễn ra thuận lợi, trong khi phản ứng H3PO4(aq) + 2F-(aq) không thuận lợi Cần xác định hằng số cân bằng cho các phản ứng này để hiểu rõ hơn về tính chất hóa học của chúng.
Bài 9: Giản đồ bậc thang
Để xây dựng giản đồ bậc thang cho các acid yếu hai nấc (H2L), chúng ta cần ước lượng khoảng pH của các dung dịch H2L, HL- và L2- với nồng độ 0.10 M Đối với acid maleic, giá trị pKa lần lượt là 1.910 và 6.332 Acid malonic có pKa là 2.847 và 5.696 Cuối cùng, acid succinic có pKa là 4.207 và 5.636.
Các giá trị trong dấu ngoặc đơn lần lượt là pKa1 và pKa2
2) Tính pH của các dung dịch tương ứng (H2A, HA - , A 2- ) của malonic acid, đều có nồng độ bằng 0.10 M
Bài 10: Dung dịch đệm pH của một hệ đệm chứa một acid yếu, HA và base yếu liên hợp của nó, A - được tính bởi phương trình: a lg A
1) Tính khối lượng sodium formate cần thêm vào 500.00 mL dung dịch formic acid 1.00 M để tạo thành dung dịch đệm có pH 3.50
2) Tính thể tích HCl 0.200 M cần thêm vào 500.0 mL dung dịch sodium mandelate 0.300 M để tạo thành dung dịch đệm có pH 3.37
Phương trình tính pH của hệ đệm tạo thành từ HA và A - ( a lg A
= + − ) được giữ nếu nồng độ của OH - và H3O + nhỏ hơn đáng kể so với nồng độ của HA và A -
1) Tính pH của các hệ đệm acid-base sau: a) 100 mL formic acid 0.025 M và sodium formate 0.015 M b) 50.00 mL NH3 0.12 M và 3.50 mL HCl 1.0 M c) 5.00 gam Na2CO3 và 5.00 gam NaHCO3 trong 0.100 L nước
2) Tính pH của các hệ đệm ở ý 1 khi thêm vào 5.0∙10 -4 mol HCl
3) Tính pH của các hệ đệm ở ý 1 khi thêm vào 5.0∙10 -4 mol NaOH
Bài 12: Acid, base và hệ đệm
Hệ đệm là dung dịch được tạo thành từ một acid yếu và base liên hợp của nó, hoặc từ một base yếu và acid liên hợp Hệ đệm có khả năng kháng lại sự biến thiên pH khi có sự bổ sung một lượng nhỏ acid hoặc base mạnh Các dung dịch đệm đóng vai trò quan trọng trong nhiều ứng dụng khác nhau.
1) Khí HCl được dẫn qua một dung dịch 1-aminopropane (PrNH2) 0.1 M cho đến khi pH đạt 9.71 Tính tỉ lệ [PrNH2]/[PrNH3 +] trong dung dịch này Biết pKa(PrNH3 +) = 1.96×10 -11
2) Thêm 0.4 g NaOH rắn vào 1 L dung dịch đệm trên Tính pH dung dịch tạo thành
3) Chuẩn độ 20.0 mL dung dịch 1-aminopropane với HCl 0.10 M Tính pH ở điểm tương đương và chọn chỉ thị acid-base phù hợp từ bảng dưới đây
Sự biến đổi màu sắc
Methyl da cam 3.2-4.4 Đỏ-da cam
Thymolphthalein 9.3-10.5 Không màu-xanh dương Bảng 1: Danh sách các chỉ thị acid-base
4-aminobutanoic acid là một chất dẫn truyền thần kinh quan trọng Nó đóng vai trò trong việc điều tiết kích thích thần kinh trong hệ thần kinh
4) Vẽ tất cả các cấu trúc khả dĩ của amino acid trên có thể tồn tại trong dung dịch nước ở các pH khác nhau
5) Dưới đây là đường cong chuẩn độ pH của dung dịch 4-aminobutanoic acid hydrochloride 0.10 M bởi NaOH Chọn ra các vùng đệm trong chuẩn độ này
Tính tỉ lệ [H2N-R-COO - ]/[H3N + -R-COOH] ở pH 7.0 đối với 4-aminobutanoic acid (R (CH2)3) có thể được thực hiện thông qua kĩ thuật điện di giấy Kĩ thuật này cho phép tách các phân tử mang điện tích nhỏ như amino acid bằng cách thấm ướt giấy lọc trong hệ đệm và nhúng các đầu giấy vào dung dịch đệm có điện cực Khi mẫu được đặt ở giữa giấy, một điện áp cao sẽ được áp dụng, khiến các hợp chất di chuyển về các điện cực tương ứng với điện tích của chúng.
7) Khi 4-aminobutanoic acid tham gia vào quá trình điện di ở pH 6.0, các phân tử i) Không di chuyển ii) Di chuyển về phía anode (+) iii) Di chuyển về phía cathode (-)
Bài 13: Cân bằng acid-base
Giấm, một chất lỏng có tính acid chủ yếu do acetic acid tạo nên, được sử dụng phổ biến trong nấu ăn và bảo quản thực phẩm Nồng độ acetic acid trong giấm ăn thường là 5%, trong khi để bảo quản thực phẩm, nồng độ này có thể lên tới 18% Từ "giấm" có nguồn gốc từ cụm từ "vin aigre" trong tiếng Pháp cổ, nghĩa là "rượu chua" Một mẫu giấm ăn tiêu biểu chứa 5% acetic acid theo khối lượng.
Để pha loãng 10 mL mẫu acetic acid (CH3COOH) với khối lượng riêng 1.05 g/mL và khối lượng mol 60.0 g/mol, cần tính toán thể tích cần thiết để đạt được dung dịch acetic acid 0.10 M.
2) Viết phương trìh phân li của acetic acid trong dung dịch trên và xác định biểu thức tính hằng số cân bằng Ka
3) Với dung dịch được pha loãng, viết biểu thức tính nồng độ tổng của acetic acid, biểu diễn là
CT Dẫn ra biểu thức chính xác để tính [H3O + ] theo Ka và CT
4) Ứng dụng phương pháp gần đúng để đơn giản hóa biểu thức [H3O + ] ở ý 3 và tính pH của dung dịch giấm ăn được pha loãng (Ka = 1.75×10 -5 )
Thêm 5.0 mL dung dịch NaOH 0.1 M vào 50 mL dung dịch axit acetic 0.1 M sẽ tạo ra một hệ thống phản ứng a) Cần viết các phương trình cân bằng cho axit acetic khi bị phân li và không phân li trong dung dịch b) Từ hệ thống này, xác định các biểu thức cho [CH3COOH]eq và [CH3COO-]eq, bao gồm các yếu tố như [H3O+], [OH-], CT và [CH3COONa] c) Ứng dụng phương pháp gần đúng để đơn giản hóa biểu thức [H3O+] d) Cuối cùng, tính toán pH của dung dịch axit acetic tạo thành.
6) Tính pH khi thêm 50 mL dung dịch NaOH 0.1 M vào 50 mL dung dịch acetic acid 0.1 M Cho biết Kw = 1.00×10 -14
Bài 14: Cân bằng acid-base
Vận chuyển khí qua hệ tuần hoàn là chức năng thiết yếu của máu trong cơ thể CO2 được sản sinh trong cơ thể sẽ hòa tan vào máu và duy trì sự cân bằng với CO2 trong pha khí Dưới đây là biểu diễn chi tiết về hệ đệm CO2 trong máu.
CO 2 p được biểu diễn theo mm Hg, các giá trị K, Ka1, Ka2 cho ở trên là ở 37 o C
Để tính giá trị hằng số cân bằng tổng Ka’ cho hệ cân bằng giữa H+ (aq), HCO3- (aq) và CO2 hòa tan, cần lưu ý rằng trong điều kiện ống nghiệm (in vivo), HCO3-/CO2 hoạt động như một hệ mở với [CO2] hòa tan giữ hằng số Mọi lượng CO2 dư thừa được tạo ra từ phản ứng H+ (aq) + HCO3- → CO2 + H2O sẽ được loại bỏ qua phổi, và phản ứng này đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì pH của máu Ví dụ sau đây sẽ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về ảnh hưởng của hệ mở này.
Carbonate tổng (chủ yếu là [HCO3 -] + [CO2]hòa tan) trong huyết tương là 2.52×10 -2 M
pH của máu trong cơ thể được duy trì ở mức 7.4, với tỉ lệ [HCO3 -]/[CO2] cần được tính toán để xác định nồng độ mỗi thành phần tại pH này Nếu thêm H+ 5×10 -3 M và [CO2] không được thở ra, pH của máu sẽ thay đổi Ngược lại, nếu H+ 5×10 -3 M được thêm vào nhưng [CO2] được thở ra, pH của máu sẽ không thay đổi đáng kể, vì [CO2] ban đầu vẫn giữ nguyên.
Để tính nồng độ [CO2] và [HCO3 -] trong máu giàu CO2, chúng ta xem xét một người thở ra CO2 với tốc độ 274 mL/phút ở nhiệt độ 370 oC và áp suất 101.3 kPa Với lưu lượng máu qua phổi là 5.4 L/phút, việc xác định các nồng độ này là cần thiết để hiểu rõ hơn về trạng thái trao đổi khí trong cơ thể.
Hemoglobin trong cơ thể có khả năng liên kết với O2, và sự hiện diện hay vắng mặt của CO2 ảnh hưởng đến đường cong bão hòa O2 của hemoglobin Các đường cong này thể hiện phần trăm bão hòa của hemoglobin với O2 dựa trên áp suất riêng phần của oxygen.
4) Phát biểu nào sau đây là chính xác với các đường cong trong: i) Khi có CO2, cần
O 2 p cao hơn với độ bão hòa cho trước ii) Khi có CO2, cần
O 2 p thấp hơn với độ bão hòa cho trước iii) Khi không có CO2, độ bão hòa cực đại của haemoglobin xuất hiện ở
O 2 p thấp hơn iv) Khi không có CO2, với bất kì độ bão hòa cho trước nào, đều cần
