Chào các em học sinh thân mến!
Hôm nay chúng ta sẽ cùng nhau giải một bài tập về dung dịch bazo yếu, cụ thể là amoniac (NH3). Đây là một dạng bài tập rất cơ bản và quan trọng trong chương trình Hóa học 11, giúp các em củng cố kiến thức về cân bằng ion trong dung dịch.

Để giải bài toán này, chúng ta sẽ thực hiện theo các bước sau đây:

Bước 1: Tính nồng độ ion hidroxit (OH-) từ pH của dung dịch.

Chúng ta biết rằng, ở 25°C, tổng pH và pOH của một dung dịch luôn bằng 14.

Công thức liên hệ:
\[
pH + pOH = 14
\]
Từ đó, ta có thể tính được pOH của dung dịch:

\( pOH = 14 – pH \)

Thay số vào, ta được:

\( pOH = 14 – 11,477 = 2,523 \)

Sau khi có pOH, chúng ta sẽ tính nồng độ ion hidroxit \([OH^-]\) bằng công thức:

\( [OH^-] = 10^{-pOH} \)

Thay giá trị pOH vừa tính được vào:

\( [OH^-] = 10^{-2,523} \)

Sử dụng máy tính, ta có:

\( [OH^-] \approx 0,002999 \) M (hoặc làm tròn là \( 3,0 \times 10^{-3} \) M)

Để đơn giản trong tính toán tiếp theo và giữ độ chính xác, chúng ta sẽ dùng giá trị gần đúng là \( 3,0 \times 10^{-3} \) M.

Bước 2: Viết phương trình phân li của NH3 trong nước và biểu thức hằng số phân li bazo Kb.

NH3 là một bazo yếu, khi tan trong nước sẽ phân li thuận nghịch tạo thành ion amoni (NH4+) và ion hidroxit (OH-).

Phương trình phân li:
\[
NH_3 + H_2O \rightleftharpoons NH_4^+ + OH^-
\]
Hằng số phân li bazo \( K_b \) được biểu diễn như sau:
\[
K_b = \frac{[NH_4^+][OH^-]}{[NH_3]}
\]
Trong đó:

• \( [NH_4^+] \) là nồng độ cân bằng của ion amoni.
• \( [OH^-] \) là nồng độ cân bằng của ion hidroxit.
• \( [NH_3] \) là nồng độ cân bằng của amoniac chưa phân li.

Bước 3: Lập bảng cân bằng nồng độ và giải tìm nồng độ ban đầu của NH3.

Gọi nồng độ ban đầu của NH3 là \( C_M \) (đơn vị M).

Khi cân bằng được thiết lập, ta có thể lập bảng biến thiên nồng độ như sau:

                                  NH3     +   H2O   ⇌   NH4+    +   OH-
        Ban đầu (M):              \( C_M \)                  0           0
        Phản ứng (M):             \( -x \)                  \( +x \)      \( +x \)
        Cân bằng (M):             \( C_M - x \)               \( x \)       \( x \)

Từ Bước 1, chúng ta đã tính được nồng độ ion \( [OH^-] \) ở trạng thái cân bằng là \( 3,0 \times 10^{-3} \) M.

Vậy, ta có \( x = [OH^-] = [NH_4^+] = 3,0 \times 10^{-3} \) M.

Nồng độ NH3 ở trạng thái cân bằng sẽ là \( [NH_3] = C_M – x = C_M – 3,0 \times 10^{-3} \).

Thay các giá trị này vào biểu thức \( K_b \):
\[
K_b = \frac{[NH_4^+][OH^-]}{[NH_3]}
\]
\[
1,8 \times 10^{-5} = \frac{(3,0 \times 10^{-3}) \times (3,0 \times 10^{-3})}{C_M – 3,0 \times 10^{-3}}
\]
Bây giờ, chúng ta sẽ giải phương trình này để tìm \( C_M \).

\[
1,8 \times 10^{-5} = \frac{9,0 \times 10^{-6}}{C_M – 3,0 \times 10^{-3}}
\]
Chuyển vế để tìm \( C_M – 3,0 \times 10^{-3} \):

\[
C_M – 3,0 \times 10^{-3} = \frac{9,0 \times 10^{-6}}{1,8 \times 10^{-5}}
\]
\[
C_M – 3,0 \times 10^{-3} = 0,5
\]
Cuối cùng, tính \( C_M \):

\[
C_M = 0,5 + 3,0 \times 10^{-3}
\]
\[
C_M = 0,5 + 0,003
\]
\[
C_M = 0,503 \text{ M}
\]
Vậy, nồng độ ban đầu của dung dịch NH3 là 0,503 M.

Kiểm tra lại:

Nếu \( C_M = 0,503 \) M và \( [OH^-] = 0,003 \) M, thì nồng độ NH3 chưa phân li ở cân bằng là \( 0,503 – 0,003 = 0,5 \) M.
Thay vào biểu thức Kb: \( K_b = \frac{0,003 \times 0,003}{0,5} = \frac{9 \times 10^{-6}}{0,5} = 1,8 \times 10^{-5} \).
Kết quả này khớp với giá trị Kb đề bài cho, vậy phép tính của chúng ta là chính xác.

Kết luận:

Nồng độ của dung dịch NH3 là 0,503 M.

Hy vọng qua các bước giải chi tiết này, các em đã nắm vững cách làm bài tập liên quan đến tính toán pH, pOH và nồng độ của dung dịch bazo yếu. Nếu có bất kỳ thắc mắc nào, đừng ngần ngại hỏi thầy nhé!