Tính pH của dung dịch thu được khi trộn 25ml dung dịch axit axetic có pH=3,0 với 15ml dung dịch KOH có pH =11,0. Biết pKa của CH3COOH là 4,76

Để tính pH của dung dịch thu được khi trộn 25ml dung dịch axit axetic (CH3COOH) với pH = 3,0 và 15ml dung dịch KOH có pH = 11,0, ta cần xác định lượng mol của các chất có trong hai dung dịch này.

1. Tính nồng độ của CH3COOH:
- pH của dung dịch axit axetic là 3,0, ta có:
pH = -log[H+]
=> [H+] = 10^(-3) = 0,001 mol/L
- Do CH3COOH là một axit yếu, ta có thể áp dụng công thức:
pKa = -log(Ka), với pKa = 4,76.
Ka = 10^(-4,76) ≈ 1,74 x 10^(-5) mol/L.
- Sử dụng công thức cân bằng:
[CH3COO-] = [H+] trong dung dịch axit yếu. Từ đó, nồng độ CH3COOH sẽ được áp dụng như sau:
C = [H+] + [CH3COO-] + (tên chất).
- Do đó, nồng độ CH3COOH là:
[CH3COOH] = [H+] / Ka = 0,001 / (1,74 x 10^(-5)) = khoảng 57.47 mol/L.

2. Tính nồng độ KOH:
- pH của dung dịch KOH là 11,0:
pOH = 14 - pH = 14 - 11 = 3
=> [OH-] = 10^(-3) = 0,001 mol/L.
- Tương tự với dung dịch KOH:
NaOH hoàn toàn hòa tan trong nước, do đó nồng độ KOH cũng là 0,001 mol/L.

3. Tính số mol của các chất:
- Số mol axit axetic (CH3COOH) trong 25ml:
n(CH3COOH) = [CH3COOH] x V = 57.47 mol/L x 0,025 L = 1,43675 mol.
- Số mol KOH trong 15ml:
n(KOH) = [KOH] x V = 0,001 mol/L x 0,015 L = 0,000015 mol.

4. Xác định phản ứng trung hòa:
- Phản ứng trung hòa sẽ diễn ra giữa CH3COOH và KOH:
CH3COOH + KOH → CH3COOK + H2O.
- Từ bước 3, ta thấy rõ ràng rằng số mol KOH (0,000015 mol) sẽ nhỏ hơn số mol của CH3COOH (1,43675 mol). Do đó, axit axetic dư.

5. Tính pH cuối cùng:
- Do KOH đã phản ứng hết, ta sẽ tính nồng độ của CH3COOH còn lại:
[CH3COOH] còn lại = (số mol ban đầu - số mol phản ứng) / tổng thể tích sau phản ứng.
- Tổng thể tích = 25ml + 15ml = 40ml.
- Số mol CH3COOH còn lại = 1,43675 mol - 0,000015 mol = 1,436735 mol.
- [CH3COOH] còn lại = 1,436735 mol / 0,04 L = 35,918375 mol/L.

6. Tính pH của dung dịch:
- Áp dụng lại phương pháp pH của dung dịch axit yếu:
pH = pKa + log([CH3COO-]/[CH3COOH]).
- Ta thấy rằng sau khi phản ứng, chỉ còn lại axit, pH sẽ phụ thuộc vào nồng độ và pKa. Trong trường hợp này, do có nồng độ axit cao hơn, pH sẽ do axit quyết định.
- Tuy nhiên, do nồng độ axit lớn, ta có thể ước lượng rằng pH sẽ nhỏ hơn 4,76.

Cuối cùng, pH của dung dịch sau khi trộn là khoảng 3,0-4,0, gần với giá trị của pKa.