pH & penimbal: soalan latihan dengan penyelesaian langkah demi langkah

Soalan latihan pH & penimbal percuma dengan rajah, petunjuk dan penyelesaian lengkap. Nilai baharu setiap kali, pada tiga tahap: asid dan bes kuat, asid lemah, penimbal.

Soalan latihan percumaMudah
02468101214berasidneutralberbespH = ?

Cari pH pH larutan NaOH 0.05 mol/L, bes kuat, pada 25 °C.

c = 0.05 mol/L
Soalan seterusnya →
Berlatih pH & penimbal secara percumaBerlatih pH & penimbal sekarang5 soalan percuma setiap hari. Tiada kad diperlukan.

Apa yang anda latih

  1. Mudahasid dan bes kuat
  2. Sederhanaasid lemah
  3. Sukarpenimbal

Cara menyelesaikan soalan pH & penimbal

  1. Tentukan sama ada asid atau bes itu kuat (terdisosiasi sepenuhnya) atau lemah.
  2. Asid kuat: [H⁺] sama dengan kepekatannya. Bes kuat: cari [OH⁻] dahulu.
  3. Asid lemah: selesaikan Ka = x²/(c − x) untuk x = [H⁺].
  4. pH = −log[H⁺], dan pH + pOH = 14 pada 25 °C.

Kesilapan lazim

  • Menganggap asid lemah sebagai kuat.
  • Terlupa menukar pOH kepada pH untuk bes.
  • Menggunakan ln dan bukannya log.

Formula utama

pH
pH = −log[H⁺]
pOH
pOH = −log[OH⁻], pH + pOH = 14
Asid lemah
[H⁺] ≈ √(Ka·c)
Penimbal
pH = pKa + log([A⁻]/[HA])
Pencairan
c1V1 = c2V2

Pelajari pH & penimbal dari awal

Sebelum ini: Keseimbangan kimia

1Apakah pH

Asid melepaskan ion hidrogen, H⁺, dalam air. Bes melepaskan ion hidroksida, OH⁻, atau menyerap H⁺. Jus lemon bersifat asid, sabun bersifat bes.

Kepekatan H⁺ boleh berjulat dari kira-kira 1 mol/L hingga 10⁻¹⁴ mol/L. Nombor sedemikian menyukarkan, jadi ahli kimia menggunakan pH:

pH = −log[H⁺]

Setiap langkah 1 dalam pH ialah faktor 10 dalam [H⁺]. Larutan dengan [H⁺] = 0.01 = 10⁻² mol/L mempunyai pH 2.

01234567891011121314H⁺OH⁻
  • pH di bawah 7: berasid. Semakin rendah pH, semakin banyak H⁺.
  • pH 7: neutral, seperti air tulen pada 25 °C.
  • pH di atas 7: berbes (beralkali).

Idea yang sama berlaku untuk OH⁻: pOH = −log[OH⁻]. Dalam air pada 25 °C kedua-duanya sentiasa berjumlah 14:

pH + pOH = 14
Semakan kendiri Apakah pH larutan dengan [H⁺] = 0.001 mol/L?
  1. 0.001
  2. 11
  3. 3
  4. −3

Jawapan: 3. 0.001 = 10⁻³, dan pH = −log(10⁻³) = 3. Terlupa tanda tolak memberikan −3, dan 11 ialah pOH, bukan pH.

2Asid dan bes kuat

Asid atau bes kuat terurai sepenuhnya dalam air. Contohnya HCl, HNO₃, NaOH dan KOH.

Jadi kepekatan H⁺ bagi asid kuat sama dengan kepekatan asid. 0.01 mol/L HCl memberikan [H⁺] = 0.01 mol/L dan pH 2.

Untuk bes kuat, cari [OH⁻] dahulu, kemudian pOH, kemudian pH:

  1. [OH⁻] = kepekatan bes × bilangan OH⁻ bagi setiap unit formula. Ba(OH)₂ memberikan dua.
  2. pOH = −log[OH⁻].
  3. pH = 14 − pOH.

Contoh: 0.01 mol/L NaOH memberikan [OH⁻] = 0.01, pOH = 2 dan pH = 14 − 2 = 12.

Semakan kendiri Apakah pH larutan NaOH 0.1 mol/L pada 25 °C?
  1. 0.1
  2. 13
  3. 1
  4. 7

Jawapan: 13. [OH⁻] = 0.1 mol/L, jadi pOH = 1 dan pH = 14 − 1 = 13. Memberikan 1 berhenti pada pOH: bes mesti mempunyai pH di atas 7.

3Asid lemah dan penimbal

Asid lemah, seperti asid asetik atau HF, hanya terurai sedikit. Ia membentuk keseimbangan:

HA ⇌ H⁺ + A⁻ Ka = [H⁺][A⁻] / [HA]

Ka ialah pemalar asid: semakin besar nilainya, semakin kuat asid itu. Selalunya anda melihat pKa = −log Ka.

Jika x mol/L asid dengan kepekatan c terurai, maka [H⁺] = [A⁻] = x dan [HA] = c − x. Jadi Ka = x² / (c − x).

Apabila x kecil berbanding c, anda boleh menggunakan c − x ≈ c:

[H⁺] ≈ √(Ka · c)

Jika x ternyata lebih daripada kira-kira 5% daripada c, selesaikan persamaan kuadratik x² + Kax − Kac = 0 sebagai gantinya.

Penimbal ialah campuran asid lemah HA dan bes konjugatnya A⁻, contohnya daripada garam natriumnya. Ia mengekalkan pH hampir malar apabila sedikit asid atau bes ditambah. pH-nya mengikut persamaan Henderson–Hasselbalch:

pH = pKa + log([A⁻] / [HA])

Menambah bes kuat menukarkan sebahagian HA kepada A⁻: HA berkurang dan A⁻ bertambah sebanyak bilangan mol bes yang ditambah.

Semakan kendiri Sebuah penimbal mengandungi kepekatan yang sama bagi asid lemah dan bes konjugatnya. pKa ialah 4.75. Apakah pH?
  1. 4.75
  2. 5.75
  3. 7
  4. 9.25

Jawapan: 4.75. Dengan [A⁻] = [HA] nisbahnya ialah 1, dan log 1 = 0, jadi pH = pKa = 4.75. Penimbal tidak semestinya neutral.

4Kaedah langkah demi langkah

  1. Tentukan apa yang anda ada: asid kuat, bes kuat, asid lemah, atau penimbal (asid lemah bersama garamnya).
  2. Asid kuat: [H⁺] = c. Bes kuat: [OH⁻] = c × bilangan OH⁻, kemudian pOH dan pH = 14 − pOH.
  3. Asid lemah: [H⁺] ≈ √(Ka · c). Semak bahawa x kurang daripada 5% daripada c; jika tidak, selesaikan persamaan kuadratik.
  4. Penimbal: cari pKa, kemudian pH = pKa + log([A⁻]/[HA]). Jika asid atau bes ditambah, kemas kini dahulu bilangan mol HA dan A⁻.
  5. Ambil pH = −log[H⁺] dan semak jawapan: asid di bawah 7, bes di atas 7, penimbal berhampiran pKanya.

5Contoh terselesai

Ikuti setiap langkah. Cuba ramalkan langkah seterusnya sebelum anda membukanya.

Contoh terselesai

Cari pH bagi larutan asid benzoik 0.2 mol/L (Ka = 6.3 × 10⁻⁵).

1

Kenali asid itu

Ka kecil, jadi asid benzoik ialah asid lemah. Hanya sebahagian kecil daripadanya terurai kepada H⁺ dan A⁻.

2

Sediakan keseimbangan

Dengan x = [H⁺] = [A⁻] dan [HA] = 0.2 − x:

6.3 × 10⁻⁵ = x² / (0.2 − x)
3

Gunakan penghampiran

Andaikan x kecil, jadi 0.2 − x ≈ 0.2.

x ≈ √(6.3 × 10⁻⁵ · 0.2) = √(1.26 × 10⁻⁵) = 0.00355 mol/L
4

Semak penghampiran

0.00355 / 0.2 = 1.8%, iaitu kurang daripada 5%. Penghampiran itu baik. Menyelesaikan persamaan kuadratik dengan tepat memberikan 0.00352 mol/L, hampir sama.

5

Cari pH

pH = −log(0.00352) = 2.45
01234567891011121314H⁺OH⁻

pH berada di bawah 7, seperti yang sepatutnya bagi asid, tetapi lebih tinggi daripada 0.2 mol/L asid kuat (pH 0.70).

Jawapan

pH ≈ 2.45

6Kesilapan lazim

  • Memberikan pOH apabila pH ditanya. Bagi bes, sentiasa akhiri dengan pH = 14 − pOH.
  • Terlupa bahawa Ba(OH)₂ dan Ca(OH)₂ memberikan dua OH⁻ bagi setiap unit formula.
  • Menganggap asid lemah sebagai kuat, sehingga [H⁺] = c.
  • Terlupa tanda tolak dalam pH = −log[H⁺].
  • Menterbalikkan nisbah penimbal: ia ialah [A⁻]/[HA], bes per asid.
  • Menggunakan pintasan √(Ka·c) apabila x lebih daripada 5% daripada c.
Semakan kendiri Apakah pH larutan Ba(OH)₂ 0.02 mol/L, bes kuat, pada 25 °C?
  1. 1.40
  2. 1.70
  3. 12.30
  4. 12.60

Jawapan: 12.60. Setiap Ba(OH)₂ memberikan dua OH⁻, jadi [OH⁻] = 0.04 mol/L, pOH = 1.40 dan pH = 12.60. 12.30 terlupa faktor 2, dan 1.40 ialah pOH.

7Rupa soalan peperiksaan

  • Mudah: asid dan bes kuat. pH larutan HCl, NaOH atau Ba(OH)₂.
  • Sederhana: asid lemah. pH asid lemah seperti HF atau asid benzoik daripada Ka dan kepekatannya.
  • Sukar: penimbal. pH daripada Henderson–Hasselbalch, atau pH baharu selepas bes kuat ditambah.

Contoh soalan sukar: penimbal 1.00 L dengan 0.25 mol HF dan 0.10 mol F⁻ (Ka = 0.00068) ditambah 0.05 mol NaOH. HF menjadi 0.20 mol dan F⁻ 0.15 mol, jadi pH = 3.17 + log(0.15/0.20) = 3.04.

Belajar langkah demi langkah dalam aplikasiBelajar langkah demi langkah dalam aplikasi

Contoh penyelesaian

Contoh 1Mudah
02468101214berasidneutralberbespH = ?

Cari pH pH larutan asid hidroklorik (HCl) 0.5 mol/L, asid kuat.

c = 0.5 mol/L

Cari nilai pH

Tunjukkan petunjuk
  1. Asid kuat mengion sepenuhnya, jadi [H₃O⁺] sama dengan kepekatan asid.
  2. pH = −log₁₀[H₃O⁺].
  3. [H₃O⁺] = 0.5 mol/L.
Tunjukkan jawapan dan penyelesaian langkah demi langkah

pH: pH = −log₁₀[H₃O⁺] dan pOH = −log₁₀[OH⁻], dengan pH + pOH = 14 pada 25 °C. Asid dan bes kuat mengion sepenuhnya. Asid lemah hanya sebahagian: Ka = x²/(c − x), dengan x = [H₃O⁺]. Penimbal asid lemah dan bes konjugatnya mengikut Henderson–Hasselbalch: pH = pKa + log([A⁻]/[HA]).

pH daripada kepekatan

pH = −log(0.5) = 0.301

Jawapan

pH = 0.301
Contoh 2Sederhana
02468101214berasidneutralberbespH = ?

Cari pH pH larutan asid hipoklorus 0.1 mol/L (Ka = 3 × 10⁻⁸).

c = 0.1 mol/LKa = 3 × 10⁻⁸

Cari nilai pH

Tunjukkan petunjuk
  1. Sediakan Ka = x²/(c − x), dengan x = [H₃O⁺].
  2. Oleh kerana Ka kecil, x jauh lebih kecil daripada c, jadi x ≈ √(Ka·c) ialah anggaran yang baik.
  3. √(3 × 10⁻⁸·0.1) = 5.477 × 10⁻⁵.
Tunjukkan jawapan dan penyelesaian langkah demi langkah

pH: pH = −log₁₀[H₃O⁺] dan pOH = −log₁₀[OH⁻], dengan pH + pOH = 14 pada 25 °C. Asid dan bes kuat mengion sepenuhnya. Asid lemah hanya sebahagian: Ka = x²/(c − x), dengan x = [H₃O⁺]. Penimbal asid lemah dan bes konjugatnya mengikut Henderson–Hasselbalch: pH = pKa + log([A⁻]/[HA]).

Keseimbangan

HA ⇌ H⁺ + A⁻: x mol/L asid mengion.

Ka = x²/(0.1 − x) → x = 5.476 × 10⁻⁵ mol/L

pH

pH = −log(5.476 × 10⁻⁵) = 4.262

Jawapan

pH = 4.262
Contoh 3Sukar
02468101214berasidneutralberbespH = ?

Satu penimbal 1.00 L mengandungi 0.3 mol asid hipoklorus dan 0.2 mol bes konjugatnya (Ka = 3 × 10⁻⁸). 0.05 mol NaOH ditambah. Cari pH baharu pH.

n(HA) = 0.3 moln(A⁻) = 0.2 moln(OH⁻) = 0.05 molKa = 3 × 10⁻⁸

Cari nilai pH

Tunjukkan petunjuk
  1. Hidroksida yang ditambah bertindak balas dengan asid lemah: HA + OH⁻ → A⁻ + H₂O.
  2. Jadi HA berkurang sebanyak jumlah yang ditambah dan A⁻ bertambah sebanyak jumlah yang sama.
  3. n(HA) = 0.25, n(A⁻) = 0.25.
Tunjukkan jawapan dan penyelesaian langkah demi langkah

pH: pH = −log₁₀[H₃O⁺] dan pOH = −log₁₀[OH⁻], dengan pH + pOH = 14 pada 25 °C. Asid dan bes kuat mengion sepenuhnya. Asid lemah hanya sebahagian: Ka = x²/(c − x), dengan x = [H₃O⁺]. Penimbal asid lemah dan bes konjugatnya mengikut Henderson–Hasselbalch: pH = pKa + log([A⁻]/[HA]).

Peneutralan

n(HA) = 0.3 − 0.05 = 0.25 mol
n(A⁻) = 0.2 + 0.05 = 0.25 mol

Henderson–Hasselbalch

pH = 7.523 + log(0.25/0.25) = 7.523

Jawapan

pH = 7.523

Soalan dan jawapan

Apakah pH & penimbal?

Kepekatan H⁺ boleh berjulat dari kira-kira 1 mol/L hingga 10⁻¹⁴ mol/L. Nombor sedemikian menyukarkan, jadi ahli kimia menggunakan pH:

Setiap langkah 1 dalam pH ialah faktor 10 dalam [H⁺]. Larutan dengan [H⁺] = 0.01 = 10⁻² mol/L mempunyai pH 2.

Bagaimanakah saya menyelesaikan soalan pH & penimbal langkah demi langkah?
  1. Tentukan sama ada asid atau bes itu kuat (terdisosiasi sepenuhnya) atau lemah.
  2. Asid kuat: [H⁺] sama dengan kepekatannya. Bes kuat: cari [OH⁻] dahulu.
  3. Asid lemah: selesaikan Ka = x²/(c − x) untuk x = [H⁺].
  4. pH = −log[H⁺], dan pH + pOH = 14 pada 25 °C.
Apakah kesilapan lazim dalam pH & penimbal?
  • Menganggap asid lemah sebagai kuat.
  • Terlupa menukar pOH kepada pH untuk bes.
  • Menggunakan ln dan bukannya log.
Apakah yang diliputi oleh latihan pH & penimbal?
  • Mudah: asid dan bes kuat
  • Sederhana: asid lemah
  • Sukar: penimbal

Setiap soalan mempunyai nilai baharu, jadi anda mempelajari kaedah dan bukannya jawapan. Buntu? Buka petunjuk kecil dahulu, dan penerangan penuh hanya apabila anda memerlukannya.

Cara latihan berfungsi

  • Setiap soalan mempunyai nilai baharu, jadi anda mempelajari kaedah dan bukannya jawapan.
  • Buntu? Buka petunjuk kecil dahulu, dan penerangan penuh hanya apabila anda memerlukannya.
  • Kemajuan, kesilapan dan soalan tersimpan anda dikekalkan, jadi anda boleh menyemak sebelum peperiksaan.

Topik sebelum dan selepas topik ini

Pelajari dahulu

Keseimbangan kimia

Kalkulator

Kalkulator pHKalkulator penimbal Henderson–Hasselbalch

Kursus dengan topik ini

Kimia Am

Lebih banyak topik dalam Sains tulen

StoikiometriMolariti & pencairanKeseimbangan kimiaKalorimetri & entalpiGenetikBiologi sel

Lembaran kerja boleh cetak

Lembaran kerja pH & penimbal dengan jawapan
Berlatih pH & penimbal secara percumaBerlatih pH & penimbal sekarang5 soalan percuma setiap hari. Tiada kad diperlukan.