Bước 1: Phân tích đề bài và xác định bản chất của dung dịch

Chúng ta đang trộn lẫn hai dung dịch:
1. Dung dịch NH4Cl 0,1M
2. Dung dịch NH3 0,1M

Quan sát kỹ, em sẽ thấy NH4Cl là muối của một bazơ yếu (NH3) và một axit mạnh (HCl). Khi tan trong nước, nó sẽ phân li ra ion NH4+. Ion NH4+ này có tính axit, có thể phản ứng với nước tạo ra H+ (tạo môi trường axit yếu):
NH4+ + H2O <=> NH3 + H3O+

Còn NH3 là một bazơ yếu. Khi tan trong nước, nó sẽ phản ứng với nước tạo ra OH- (tạo môi trường bazơ yếu):
NH3 + H2O <=> NH4+ + OH-

Khi trộn hai dung dịch này với nhau, chúng ta có một hỗn hợp chứa cả NH4+ và NH3. Đây chính là một ví dụ điển hình của dung dịch đệm, cụ thể là dung dịch đệm axit axetic – axetat hoặc dung dịch đệm amoniac – amoni clorua. Trong trường hợp này, nó là dung dịch đệm amoniac – amoni clorua.

Dung dịch đệm có khả năng giữ cho pH của dung dịch tương đối ổn định khi có thêm axit hoặc bazơ.

Bước 2: Tính nồng độ ban đầu của các cấu tử trong dung dịch sau khi trộn

Khi trộn hai dung dịch, thể tích tổng cộng sẽ là:
Thể tích NH4Cl + Thể tích NH3 = 50 ml + 50 ml = 100 ml = 0,1 lít.

Do thể tích tăng gấp đôi, nồng độ của mỗi chất trong dung dịch sau khi trộn cũng sẽ giảm đi một nửa.
Nồng độ NH4Cl sau khi trộn = 0,1 M / 2 = 0,05 M
Nồng độ NH3 sau khi trộn = 0,1 M / 2 = 0,05 M

Như vậy, dung dịch sau khi trộn có [NH4+] = 0,05 M và [NH3] = 0,05 M.

Bước 3: Xác định pH của dung dịch đệm

Để tính pH của dung dịch đệm, chúng ta sử dụng công thức Henderson-Hasselbalch cho dung dịch bazơ yếu:

pH = pKw – pKb + log( (nồng độ bazơ liên hợp) / (nồng độ bazơ yếu) )

Trong trường hợp này:
– Bazơ yếu là NH3
– Bazơ liên hợp là NH4+ (vì NH4+ là dạng axit của NH3)
– pKw = 14 (ở 25 độ C)

Chúng ta cần tìm giá trị pKb của NH3. Giá trị Kb của NH3 thường được cho trong các đề bài hoặc có trong bảng số liệu. Kb của NH3 xấp xỉ 1,8 x 10^-5.

Từ Kb, ta tính được pKb:
pKb = -log(Kb) = -log(1,8 x 10^-5) ≈ 4,74

Bây giờ, áp dụng công thức Henderson-Hasselbalch:
pH = 14 – 4,74 + log( [NH3] / [NH4+] )
pH = 14 – 4,74 + log( 0,05 / 0,05 )
pH = 14 – 4,74 + log(1)
pH = 14 – 4,74 + 0
pH ≈ 9,26

Vậy, pH của dung dịch sau khi trộn khoảng 9,26.

Bước 4: Xác định màu của dung dịch dựa vào chỉ thị

Đề bài cho biết chỉ thị indigocarmin có khoảng pH chuyển màu từ 11,6 đến 13,0.
– Trong môi trường axit (pH < 11,6), indigocarmin có màu khác. - Trong môi trường bazơ mạnh (pH > 13,0), indigocarmin có màu khác.
– Trong khoảng pH chuyển màu (11,6 – 13,0), indigocarmin sẽ có màu xen kẽ hoặc thay đổi dần.

Chúng ta đã tính được pH của dung dịch là khoảng 9,26.
So sánh pH của dung dịch (9,26) với khoảng pH chuyển màu của indigocarmin (11,6 – 13,0):
9,26 < 11,6 Điều này có nghĩa là pH của dung dịch nằm ngoài khoảng chuyển màu và nằm ở phía axit hơn so với khoảng chuyển màu. Theo thông tin về chỉ thị indigocarmin (thường thì các chỉ thị có khoảng pH chuyển màu từ axit sang bazơ, và màu ở vùng axit sẽ khác với màu ở vùng bazơ), thì ở pH 9,26, indigocarmin sẽ ở dạng có màu ứng với môi trường có tính axit hơn. Dựa vào bảng màu của chỉ thị indigocarmin (thông tin này thường được cung cấp kèm theo hoặc em cần tra cứu), ở pH thấp hơn khoảng chuyển màu, indigocarmin có màu vàng. Bước 5: Chọn đáp án đúng

Với pH của dung dịch là 9,26, nằm ở vùng pH thấp hơn khoảng chuyển màu của indigocarmin, chỉ thị sẽ có màu vàng.

Vậy đáp án đúng là:
a. màu vàng.

Cô hy vọng cách giải thích chi tiết này giúp em hiểu rõ bài tập. Nếu có bất kỳ thắc mắc nào khác, đừng ngần ngại hỏi cô nhé!