Equilibria · ⁨Cân bằng hóa học⁩

A-Level Chemistry · ⁨Hóa học A-Level⁩ · Topic 25 · ⁨Chủ đề 25⁩

View Slides · ⁨Xem Slides⁩ Train · ⁨Luyện tập⁩

Video lesson for this topic · ⁨Bài học video cho chủ đề này⁩ Open the video page · ⁨Mở trang video⁩

25.1

Conjugate acids and bases · ⁨Axit liên hợp và bazơ liên hợp⁩

Syllabus · ⁨Chương trình⁩

English

understand and use the terms conjugate acid and conjugate base
define conjugate acid–base pairs, identifying such pairs in reactions
define mathematically the terms pH, $K_a$, $\text{p}K_a$ and $K_w$ and use them in calculations ($K_b$ and the equation $K_w = K_a \times K_b$ will not be tested)
calculate $[\text{H}^+(\text{aq})]$ and pH values for: (a) strong acids (b) strong alkalis (c) weak acids
(a) define a buffer solution (b) explain how a buffer solution can be made (c) explain how buffer solutions control pH; use chemical equations in these explanations (d) describe and explain the uses of buffer solutions, including the role of $\text{HCO}_3^-$ in controlling pH in blood
calculate the pH of buffer solutions, given appropriate data
understand and use the term solubility product, $K_{\text{sp}}$
write an expression for $K_{\text{sp}}$
calculate $K_{\text{sp}}$ from concentrations and vice versa
(a) understand and use the common ion effect to explain the different solubility of a compound in a solution containing a common ion (b) perform calculations using $K_{\text{sp}}$ values and concentration of a common ion

Tiếng Việt

hiểu và sử dụng các thuật ngữ axit liên hợp và bazơ liên hợp
định nghĩa cặp axit – bazơ liên hợp, nhận diện các cặp như vậy trong các phản ứng
định nghĩa toán học các thuật ngữ pH, $K_a$, $\text{p}K_a$ và $K_w$ và sử dụng chúng trong các phép tính ($K_b$ và phương trình $K_w = K_a \times K_b$ sẽ không được kiểm tra)
tính $[\text{H}^+(\text{aq})]$ và giá trị pH cho: (a) axit mạnh (b) bazơ mạnh (c) axit yếu
(a) định nghĩa dung dịch đệm (b) giải thích cách tạo dung dịch đệm (c) giải thích cách dung dịch đệm điều khiển pH; sử dụng phương trình hóa học trong các giải thích này (d) mô tả và giải thích các ứng dụng của dung dịch đệm, bao gồm vai trò của $\text{HCO}_3^-$ trong việc điều khiển pH trong máu
tính pH của dung dịch đệm, khi có dữ liệu phù hợp
hiểu và sử dụng thuật ngữ sản phẩm tan, $K_{\text{sp}}$
viết biểu thức cho $K_{\text{sp}}$
tính $K_{\text{sp}}$ từ nồng độ và ngược lại
(a) hiểu và sử dụng hiệu ứng ion chung để giải thích độ tan khác nhau của một hợp chất trong dung dịch chứa ion chung (b) thực hiện các phép tính sử dụng các giá trị $K_{\text{sp}}$ và nồng độ của ion chung

Source: Cambridge International syllabus · ⁨Nguồn: Chương trình Cambridge International⁩

English

Titration curve and equivalence point

When a Brønsted acid loses an $\text{H}^+$, what is left is its conjugate base 共轭碱. When a base gains an $\text{H}^+$, it becomes its conjugate acid 共轭酸. The two species that differ by just one $\text{H}^+$ form a conjugate acid–base pair 共轭酸碱对.

For example, in $\text{CH}_3\text{COOH} \rightleftharpoons \text{CH}_3\text{COO}^- + \text{H}^+$, the pair is $\text{CH}_3\text{COOH}$ (acid) and $\text{CH}_3\text{COO}^-$ (its conjugate base).

Tiếng Việt

Đường cong chuẩn độ và điểm tương đương

Khi một axit Brønsted mất đi một $\text{H}^+$, phần còn lại là bazơ liên hợp của nó. Khi một bazơ nhận thêm một $\text{H}^+$, nó trở thành axit liên hợp của mình. Hai loài khác nhau chỉ bằng một $\text{H}^+$ tạo thành một cặp axit–bazơ liên hợp.

Ví dụ, trong $\text{CH}_3\text{COOH} \rightleftharpoons \text{CH}_3\text{COO}^- + \text{H}^+$, cặp này là $\text{CH}_3\text{COOH}$ (axit) và $\text{CH}_3\text{COO}^-$ (bazơ liên hợp của nó).

Axit ethanoic mất một proton để trở thành bazơ liên hợp của nó, và amoniac nhận một proton để trở thành axit liên hợp của nó, với cặp liên hợp được đóng khung — Cặp liên hợp chỉ khác nhau một proton: axit mất H$^+$ để tạo bazơ liên hợp; bazơ nhận H$^+$ để tạo axit liên hợp

Explore · ⁨Khám phá⁩

pH and H⁺ concentration · ⁨pH và nồng độ H⁺⁩

pH = −log[H⁺]: slide it and watch [H⁺] change tenfold per unit. A conjugate acid–base pair differ by a single proton. · ⁨pH = −log[H⁺]: di chuyển thanh trượt và xem [H⁺] thay đổi gấp mười lần mỗi đơn vị. Một cặp axit - bazơ liên hợp khác nhau bởi một proton duy nhất.⁩

25.1

pH and the equilibrium constants · ⁨pH và hằng số cân bằng⁩

English

pH measures acidity: $\text{pH} = -\log[\text{H}^+]$, so $[\text{H}^+] = 10^{-\text{pH}}$.
the acid dissociation constant 酸解离常数 of a weak acid $\text{HA}$ is $K_a = \dfrac{[\text{H}^+][\text{A}^-]}{[\text{HA}]}$, and $\text{p}K_a = -\log K_a$. A larger $K_a$ (smaller $\text{p}K_a$) means a stronger acid.
the ionic product of water 水的离子积 is $K_w = [\text{H}^+][\text{OH}^-] = 1.0 \times 10^{-14}$ at $298\ \text{K}$.

Calculating pH

strong acid 强酸: fully ionised, so $[\text{H}^+]$ equals the acid concentration; then take $-\log$.
strong alkali 强碱: find $[\text{OH}^-]$ from the concentration, then use $[\text{H}^+] = K_w / [\text{OH}^-]$.
weak acid 弱酸: only partly ionised, so use $[\text{H}^+] = \sqrt{K_a \times [\text{HA}]}$.

Worked example. Find the pH of $0.050\ \text{mol dm}^{-3}$ hydrochloric acid (a strong acid).

It is fully ionised, so $[\text{H}^+] = 0.050\ \text{mol dm}^{-3}$, giving $\text{pH} = -\log(0.050) = 1.30$.

Worked example. Find the pH of $0.10\ \text{mol dm}^{-3}$ sodium hydroxide (a strong base). ($K_w = 1.0 \times 10^{-14}$.)

$[\text{OH}^-] = 0.10$, so $[\text{H}^+] = K_w/[\text{OH}^-] = (1.0 \times 10^{-14})/0.10 = 1.0 \times 10^{-13}$, giving $\text{pH} = 13.0$.

Worked example. Find the pH of $0.10\ \text{mol dm}^{-3}$ ethanoic acid (a weak acid). ($K_a = 1.8 \times 10^{-5}$.)

$$[\text{H}^+] = \sqrt{K_a \times [\text{HA}]} = \sqrt{(1.8 \times 10^{-5})(0.10)} = 1.3 \times 10^{-3}, \qquad \text{pH} = -\log(1.3 \times 10^{-3}) = 2.87.$$

Tiếng Việt

pH đo độ axit: $\text{pH} = -\log[\text{H}^+]$, vì vậy $[\text{H}^+] = 10^{-\text{pH}}$.
hằng số phân ly axit của một axit yếu $\text{HA}$ là $K_a = \dfrac{[\text{H}^+][\text{A}^-]}{[\text{HA}]}$, và $\text{p}K_a = -\log K_a$. Một $K_a$ lớn hơn ($\text{p}K_a$ nhỏ hơn) có nghĩa là axit mạnh hơn.
tích ion của nước là $K_w = [\text{H}^+][\text{OH}^-] = 1.0 \times 10^{-14}$ tại $298\ \text{K}$.

Thang pH chạy từ tính axit qua trung tính đến tính kiềm, với pH = -log của nồng độ ion hydro — Thang pH: pH = -log của nồng độ ion hydro

Giấy thử pH cạnh bảng màu so sánh — Giấy pH ước lượng pH của dung dịch dựa trên màu sắc mà nó chuyển sang

Tính toán pH

axit mạnh: phân ly hoàn toàn, do đó $[\text{H}^+]$ bằng nồng độ axit; sau đó lấy $-\log$.
bazơ mạnh: tìm $[\text{OH}^-]$ từ nồng độ, sau đó sử dụng $[\text{H}^+] = K_w / [\text{OH}^-]$.
axit yếu: chỉ phân ly một phần, vì vậy sử dụng $[\text{H}^+] = \sqrt{K_a \times [\text{HA}]}$.

Ví dụ đã giải. Tìm pH của $0.050\ \text{mol dm}^{-3}$ axit clohydric (một axit mạnh).

Nó phân ly hoàn toàn, do đó $[\text{H}^+] = 0.050\ \text{mol dm}^{-3}$, tạo ra $\text{pH} = -\log(0.050) = 1.30$.

Ví dụ đã giải. Tìm pH của $0.10\ \text{mol dm}^{-3}$ natri hydroxide (một bazơ mạnh). ($K_w = 1.0 \times 10^{-14}$.)

$[\text{OH}^-] = 0.10$, vì vậy $[\text{H}^+] = K_w/[\text{OH}^-] = (1.0 \times 10^{-14})/0.10 = 1.0 \times 10^{-13}$, tạo ra $\text{pH} = 13.0$.

Ví dụ đã giải. Tìm pH của $0.10\ \text{mol dm}^{-3}$ axit etanoic (một axit yếu). ($K_a = 1.8 \times 10^{-5}$.)

$$[\text{H}^+] = \sqrt{K_a \times [\text{HA}]} = \sqrt{(1.8 \times 10^{-5})(0.10)} = 1.3 \times 10^{-3}, \qquad \text{pH} = -\log(1.3 \times 10^{-3}) = 2.87.$$

25.1

Buffer solutions · ⁨Dung dịch đệm⁩

English

A buffer solution 缓冲溶液 resists a change in pH when a small amount of acid or alkali is added. You make one from a weak acid and its conjugate base (for example ethanoic acid and sodium ethanoate).

It works because the mixture holds a store of both partners:

added $\text{H}^+$ is removed by the conjugate base: $\text{CH}_3\text{COO}^- + \text{H}^+ \rightarrow \text{CH}_3\text{COOH}$.
added $\text{OH}^-$ is removed by the weak acid: $\text{CH}_3\text{COOH} + \text{OH}^- \rightarrow \text{CH}_3\text{COO}^- + \text{H}_2\text{O}$.

To find the pH, put the concentrations of the acid and its salt into the $K_a$ expression. Buffers are important in living things — for example, $\text{HCO}_3^-$ keeps the pH of blood close to $7.4$.

Tiếng Việt

Một dung dịch đệm chống lại sự thay đổi pH khi thêm một lượng nhỏ axit hoặc bazơ vào. Bạn tạo ra nó từ một axit yếu và bazơ liên hợp của nó (ví dụ: axit etanoic và natri etanoat).

Nó hoạt động vì hỗn hợp giữ một kho lưu trữ cả hai đối tác:

$\text{H}^+$ được thêm vào sẽ bị bazơ liên hợp loại bỏ: $\text{CH}_3\text{COO}^- + \text{H}^+ \rightarrow \text{CH}_3\text{COOH}$.
$\text{OH}^-$ được thêm vào sẽ bị axit yếu loại bỏ: $\text{CH}_3\text{COOH} + \text{OH}^- \rightarrow \text{CH}_3\text{COO}^- + \text{H}_2\text{O}$.

Hệ đệm chứa HA và A-, trong đó H+ được thêm vào sẽ bị A- trung hòa và OH- được thêm vào sẽ bị HA trung hòa — Dung dịch đệm giữ một kho lưu trữ axit yếu và bazơ liên hợp của nó: H$^+$ được thêm vào được hấp thụ bởi A$^-$ và OH$^-$ được thêm vào bởi HA, do đó pH gần như không thay đổi

Để tìm pH, đưa nồng độ của axit và muối của nó vào biểu thức $K_a$. Dung dịch đệm rất quan trọng trong sinh học — ví dụ, $\text{HCO}_3^-$ giữ cho pH của máu gần với $7.4$.

Explore · ⁨Khám phá⁩

Buffers and the titration curve · ⁨Dung dịch đệm và đường cong chuẩn độ⁩

Add alkali to acid: the flat part is where a buffer resists pH change, and the steep jump is the equivalence point. · ⁨Thêm kiềm vào axit: phần phẳng là nơi dung dịch đệm kháng lại sự thay đổi pH, và đợt nhảy vọt dốc đứng là điểm tương đương.⁩

25.1

Solubility product · ⁨Tích số tan⁩

English

For a salt that barely dissolves, the solubility product 溶度积 ($K_{\text{sp}}$) is the product of the ion concentrations in a saturated solution, each raised to the power of its number in the formula:

$$K_{\text{sp}} = [\text{Ag}^+][\text{Cl}^-] \qquad K_{\text{sp}} = [\text{Ca}^{2+}][\text{F}^-]^2$$

You can find $K_{\text{sp}}$ from the solubility, or the solubility from $K_{\text{sp}}$.

The common ion effect

The common ion effect 同离子效应 is the way a salt becomes less soluble in a solution that already contains one of its ions. The extra ion pushes the dissolving equilibrium back (Le Chatelier), so less salt dissolves. You can calculate the new solubility using $K_{\text{sp}}$ and the concentration of the common ion.

Tiếng Việt

Đối với một muối khó tan, tích số tan ($K_{\text{sp}}$) là tích của nồng độ ion trong dung dịch bão hòa, mỗi ion được nâng lên lũy thừa theo số lượng của nó trong công thức:

$$K_{\text{sp}} = [\text{Ag}^+][\text{Cl}^-] \qquad K_{\text{sp}} = [\text{Ca}^{2+}][\text{F}^-]^2$$

Bạn có thể tìm thấy $K_{\text{sp}}$ từ độ tan, hoặc độ tan từ $K_{\text{sp}}$.

Núp hang treo từ trần hang — Nhũ đá phát triển khi canxi cacbonat đã hòa tan chậm rãi kết tủa trở lại từ dung dịch — một cân bằng độ tan thực tế

Hiệu ứng ion chung

Hiệu ứng ion chung là cách một muối trở nên ít tan hơn trong dung dịch đã chứa sẵn một trong các ion của nó. Ion dư thừa đẩy cân bằng tan ngược lại (Le Chatelier), do đó ít muối tan hơn. Bạn có thể tính độ tan mới bằng cách sử dụng $K_{\text{sp}}$ và nồng độ của ion chung.

Explore · ⁨Khám phá⁩

Solubility product lab · ⁨Phòng thí nghiệm tích tan⁩

ionic product compared with Ksp · ⁨sản phẩm ion so sánh với Ksp⁩

Increase ion concentration and see when precipitation becomes likely. · ⁨Tăng nồng độ ion và xem khi nào kết tủa trở nên dễ xảy ra.⁩

25.2

Partition coefficients · ⁨Hằng số phân bố⁩

Syllabus · ⁨Chương trình⁩

English

state what is meant by the term partition coefficient, $K_{\text{pc}}$
calculate and use a partition coefficient for a system in which the solute is in the same physical state in the two solvents
understand the factors affecting the numerical value of a partition coefficient in terms of the polarities of the solute and the solvents used

Tiếng Việt

nêu ý nghĩa của thuật ngữ hệ số phân bố, $K_{\text{pc}}$
tính toán và sử dụng hệ số phân bố cho một hệ thống mà ở đó chất tan ở cùng trạng thái vật lý trong hai dung môi
hiểu các yếu tố ảnh hưởng đến giá trị số học của hệ số phân bố dưới góc độ độ phân cực của chất tan và các dung môi được sử dụng

Source: Cambridge International syllabus · ⁨Nguồn: Chương trình Cambridge International⁩

English

When a solute is shaken with two solvents that do not mix, it spreads between them. The partition coefficient 分配系数 ($K_{\text{pc}}$) is the ratio of its concentrations in the two layers (at constant temperature):

$$K_{\text{pc}} = \frac{[\text{solute in solvent 1}]}{[\text{solute in solvent 2}]}$$

This works when the solute 溶质 is in the same physical state in both solvents. The value depends on the polarity 极性 of the solute and of each solvent 溶剂: a non-polar solute dissolves more in the non-polar solvent, while a polar solute prefers the polar solvent.

Tiếng Việt

Khi một chất tan được lắc với hai dung môi không trộn lẫn, nó phân bố giữa chúng. Hằng số phân bố ($K_{\text{pc}}$) là tỷ lệ nồng độ của nó trong hai lớp (ở nhiệt độ không đổi):

$$K_{\text{pc}} = \frac{[\text{solute in solvent 1}]}{[\text{solute in solvent 2}]}$$

Điều này hoạt động khi chất tan ở cùng trạng thái vật lý trong cả hai dung môi. Giá trị phụ thuộc vào độ phân cực của chất tan và của mỗi dung môi: một chất tan không phân cực tan nhiều hơn trong dung môi không phân cực, trong khi một chất tan phân cực ưu tiên dung môi phân cực.

Hai lớp dung môi không hòa tan lẫn nhau với chất tan phân bố giữa chúng, nhiều hơn ở lớp trên không phân cực so với nước phía dưới — Một chất tan được lắc với hai dung môi không trộn lẫn sẽ phân bố giữa chúng; hằng số phân bố là tỷ lệ nồng độ của nó trong hai lớp

Explore · ⁨Khám phá⁩

Partition coefficient lab · ⁨Thí nghiệm hằng số phân phối⁩

Kpc = concentration organic / concentration aqueous · ⁨Kpc = nồng độ hữu cơ / nồng độ nước⁩

Change organic-layer concentration and see the partition ratio. · ⁨Thay đổi nồng độ lớp hữu cơ và xem tỷ lệ phân phối.⁩

Vocabulary · ⁨Từ vựng⁩ Train · ⁨Luyện tập⁩

English	Tiếng Việt
conjugate base/ˈkɒndʒuːɡeɪt beɪs/	bazơ liên hợp
conjugate acid/ˈkɒndʒuːɡeɪt ˈæsɪd/	axit liên hợp
conjugate acid–base pair/ˈkɒndʒuːɡeɪt ˈæsɪd beɪs peə/	cặp axit–bazơ liên hợp
acid dissociation constant/ˈæsɪd dɪˌsəʊsɪˈeɪʃn ˈkɒnstənt/	hằng số phân ly axit
ionic product of water/aɪˈɒnɪk ˈprɒdʌkt ɒv ˈwɔːtə/	tích ion của nước
strong acid/strɒŋ ˈæsɪd/	axit mạnh
strong alkali/strɒŋ ˈælkəlaɪ/	kiềm mạnh
weak acid/wiːk ˈæsɪd/	axit yếu
buffer solution/ˈbʌfə səˈluːʃn/	dung dịch đệm
solubility product/ˌsɒljuːˈbɪlɪti ˈprɒdʌkt/	tích số tan
common ion effect/ˈkɒmən ˈaɪɒn ɪˈfekt/	hiệu ứng ion chung
partition coefficient/pɑːˈtɪʃn ˌkəʊɪˈfɪʃənt/	hệ số phân bố
solute/ˈsɒljuːt/	chất tan
polarity/pəʊˈlærɪti/	tính cực
solvent/ˈsɒlvənt/	dung môi

25.2

Exam tips · ⁨Mẹo làm bài thi⁩

English

$\text{pH} = -\log[\text{H}^+]$; for a strong acid $[\text{H}^+]$ = concentration, for a weak acid use $[\text{H}^+] = \sqrt{K_a[\text{HA}]}$.
For a base, get $[\text{H}^+]$ from $K_w = [\text{H}^+][\text{OH}^-] = 1.0 \times 10^{-14}$.
For a buffer use $[\text{H}^+] = K_a \times [\text{acid}]/[\text{salt}]$ and explain how it removes added $\text{H}^+$/$\text{OH}^-$.
Write the $K_{sp}$ expression with the correct powers; the number of decimal places in a pH equals the significant figures of $[\text{H}^+]$.

Tiếng Việt

$\text{pH} = -\log[\text{H}^+]$; đối với một axit mạnh $[\text{H}^+]$ = nồng độ, đối với một axit yếu sử dụng $[\text{H}^+] = \sqrt{K_a[\text{HA}]}$.
Đối với một bazơ, lấy $[\text{H}^+]$ từ $K_w = [\text{H}^+][\text{OH}^-] = 1.0 \times 10^{-14}$.
Đối với một dung dịch đệm sử dụng $[\text{H}^+] = K_a \times [\text{acid}]/[\text{salt}]$ và giải thích cách nó loại bỏ $\text{H}^+$/$\text{OH}^-$ được thêm vào.
Viết biểu thức $K_{sp}$ với số mũ đúng; số chữ số thập phân trong giá trị pH bằng với chữ số có nghĩa của $[\text{H}^+]$.

Interactive lessons on this topic · ⁨Bài học tương tác về chủ đề này⁩

Work through it step by step, with instant-check exercises. · ⁨Làm theo từng bước, kèm theo bài tập kiểm tra ngay lập tức.⁩

Past Papers · ⁨Đề thi cũ⁩

More topics in A-Level Chemistry · ⁨Hóa học A-Level⁩ · ⁨Nhiều chủ đề hơn trong A-Level Chemistry · ⁨Hóa học A-Level⁩⁩