WebLab STEM

Hóa học · 4. Axit, bazơ và thang pH

Axit, Bazơ, Thang pH và Chuẩn độ dung dịch

Tìm hiểu bản chất cho - nhận proton theo Brønsted-Lowry, tính pH và định lượng chính xác nồng độ dung dịch qua kỹ thuật chuẩn độ.

40 phútPhiên bản nội dung: 2.1
Bắt đầu lộ trình tương tácMở thí nghiệm mô phỏng

Câu hỏi dẫn đường

Làm thế nào xác định chính xác nồng độ của một dung dịch axit hoặc kiềm chưa biết bằng phương pháp thể tích?

Phạm vi chương trình

GDPT KHTN 8, Hóa 11; IGCSE Acids, bases and salts; A-Level Ionic equilibria.

Phạm vi và giới hạn mô hình

pH = -log[H⁺] áp dụng cho dung dịch loãng ([H⁺] < 1 M); với dung dịch rất đặc cần sử dụng hoạt độ ion.

Mục tiêu học tập

  • Định nghĩa axit, bazơ theo Arrhenius và Brønsted-Lowry.
  • Tính pH từ nồng độ ion H⁺ hoặc OH⁻ và giải thích thang đo logarithmic.
  • Thực hiện phép chuẩn độ từng giọt, ghi nhận điểm tương đương và chọn chất chỉ thị màu phù hợp.

Kiến thức cần biết trước

  • Nồng độ mol dung dịch và phương trình ion rút gọn.
  • Khái niệm ion H⁺ và OH⁻ trong dung dịch nước.

Kiến thức trọng tâm

Thuyết Brønsted-Lowry về Axit và Bazơ

Axit là chất cho proton (H⁺); Bazơ là chất nhận proton (H⁺). Cặp axit - bazơ liên hợp chênh lệch nhau đúng 1 proton H⁺ (ví dụ: CH₃COOH / CH₃COO⁻).

Thang đo pH và Tích số ion của nước

Ở 25°C, Kw = [H⁺][OH⁻] = 1,0 × 10⁻¹⁴. pH = -log[H⁺] và pH + pOH = 14. Mỗi bậc thay đổi 1 đơn vị pH tương ứng với nồng độ [H⁺] thay đổi gấp 10 lần.

Điểm tương đương và Bước nhảy pH chuẩn độ

Tại điểm tương đương, số mol H⁺ vừa đủ trung hòa số mol OH⁻: C_axit · V_axit = C_bazo · V_bazo. Chỉ thị màu đổi màu chính xác khi dải pH đổi màu của nó nằm trọn trong bước nhảy pH của chuẩn độ.

Ví dụ mẫu có giải thích

Chuẩn độ 25,0 mL dung dịch HCl chưa biết nồng độ bằng NaOH 0,10 M. Thể tích NaOH tiêu tốn trung bình tại điểm đổi màu phenolphthalein là 20,0 mL. Ta có: n_NaOH = 0,020 × 0,10 = 0,0020 mol = n_HCl. Vậy C_HCl = 0,0020 / 0,025 = 0,080 M.

Ngộ nhận cần tránh

  • Điểm tương đương không nhất thiết có pH = 7; muối của axit yếu hoặc bazơ yếu bị thủy phân làm pH tương đương lệch khỏi 7.
  • Axit mạnh và axit yếu ở cùng nồng độ mol phản ứng với cùng một lượng kiềm để đạt trung hòa hoàn toàn.

Quy trình thí nghiệm mô phỏng: Chuẩn độ axit - bazơ và đường cong pH

  1. Rửa buret bằng nước cất rồi tráng lại bằng chính dung dịch chuẩn kiềm NaOH.
  2. Dùng pipet lấy chính xác thể tích axit vào bình tam giác (erlen) và thêm 2-3 giọt chỉ thị màu.
  3. Mở khóa buret nhỏ từ từ dung dịch kiềm, lắc đều bình đến khi dung dịch xuất hiện màu hồng nhạt bền vững trong 30 giây.

An toàn và lưu ý

  • Axit và kiềm có tính ăn mòn da và niêm mạc mắt; đeo kính bảo hộ và găng tay, nếu dính hóa chất phải xả ngay dưới vòi nước chảy trong ít nhất 15 phút.

Bằng chứng cần thu thập

  • Bảng thể tích buret: Thể tích ban đầu (V_đầu), thể tích kết thúc (V_cuối), thể tích tiêu tốn (ΔV) lặp lại ít nhất 3 lần để lấy giá trị concordant (chênh lệch ≤ 0,1 mL).
Mở thí nghiệm mô phỏng
📋 Nhúng thí nghiệm này vào bài giảng điện tử (Dành cho Giáo viên & LMS)

Sao chép đoạn mã iframe dưới đây để nhúng mô phỏng tương tác này vào Google Sites, LMS Moodle, Canvas, Microsoft Teams hoặc blog học tập:

<iframe src="https://visuallab.win/chem-lab/?experiment=exp_sgk_naoh_hcl&lang=vi" width="100%" height="560" frameborder="0" allow="fullscreen" loading="lazy"></iframe>

Kiểm tra đầu vào

1. Dung dịch có [H⁺] = 1,0 × 10⁻³ M có giá trị pH bằng bao nhiêu?

  1. pH = 3
  2. pH = 11
  3. pH = 1
Xem đáp án và giải thích

Đáp án đúng: pH = 3

pH = -log(10⁻³) = 3.

2. Theo Brønsted-Lowry, trong phản ứng NH₃ + H₂O ⇌ NH₄⁺ + OH⁻, H₂O đóng vai trò là?

  1. Axit (cho proton H⁺)
  2. Bazơ (nhận proton H⁺)
  3. Chất xúc tác
Xem đáp án và giải thích

Đáp án đúng: Axit (cho proton H⁺)

H₂O nhường một proton H⁺ cho NH₃ tạo OH⁻, do đó H₂O là axit.

3. Chuẩn độ axit yếu CH₃COOH bằng bazơ mạnh NaOH nên chọn chỉ thị nào?

  1. Phenolphthalein
  2. Methyl da cam
  3. Quỳ tím
Xem đáp án và giải thích

Đáp án đúng: Phenolphthalein

Điểm tương đương nằm ở vùng kiềm (pH ~ 8,5 - 9,0), phenolphthalein đổi màu đúng trong dải này.

Luyện tập vận dụng

1. Trộn 100 mL HCl 0,1 M với 100 mL NaOH 0,1 M. pH của dung dịch thu được là?

  1. pH = 7
  2. pH = 1
  3. pH = 13
Xem đáp án và giải thích

Đáp án đúng: pH = 7

Số mol H⁺ bằng số mol OH⁻ (0,01 mol), phản ứng tạo muối trung tính NaCl, pH = 7.

2. Dung dịch có pH = 12 có nồng độ ion OH⁻ bằng bao nhiêu ở 25°C?

  1. 0,01 M (10⁻² M)
  2. 10⁻¹² M
  3. 1,0 M
Xem đáp án và giải thích

Đáp án đúng: 0,01 M (10⁻² M)

pOH = 14 - pH = 2 ⇒ [OH⁻] = 10^(-pOH) = 10⁻² M = 0,01 M.

3. Tại sao bình tam giác dùng trong chuẩn độ không cần sấy khô trước khi lấy mẫu axit?

  1. Nước cất không làm thay đổi tổng số mol axit trong bình
  2. Làm thể tích tăng giúp dễ nhìn
  3. Nước làm tăng pH ngay
Xem đáp án và giải thích

Đáp án đúng: Nước cất không làm thay đổi tổng số mol axit trong bình

Số mol axit n = C × V được xác định bởi pipet; nước cất thêm vào làm loãng nhưng không đổi số mol n.

Nguồn kiểm tra chuyên môn

  1. Cambridge IGCSE Chemistry 0620 — đề cương và tài liệu chính thức
  2. Cambridge AS & A Level Chemistry 9701 — đề cương chính thức
  3. OpenStax Chemistry 2e — hóa học đại cương đã bình duyệt
  4. IUPAC Color Books — thuật ngữ và danh pháp hóa học chuẩn
  5. BIPM — Hệ đơn vị quốc tế SI, ấn bản 9

Nội dung được duy trì theo các nguồn trích dẫn bên dưới. Mô phỏng là mô hình học tập và không thay thế quy trình an toàn của phòng thí nghiệm thực.

Đơn vị xuất bản nội dung
WebLab STEM
Phụ trách kỹ thuật
Đức Tiến — Kỹ sư Điều khiển và Tự động hóa