آموزش مرحله به مرحله حل مسایل محاسباتی اسیدها و بازها-شیمی دبیرستان
در مسائل فصل اسیدها و بازها (شیمی یازدهم) بیشتر محاسبات حول چند موضوع میچرخد:
محاسبه pH ، pOH ، غلظت یونها، اسید و باز ضعیف، و تیتراسیون. در ادامه این مسائل را مرحلهبهمرحله با مثال حل میکنم.
1. محاسبه pH اسید قوی
مثال
pH محلول 0.01 مولار HCl را حساب کنید.
مرحله 1: تشخیص نوع اسید
HCl یک اسید قوی است → در آب کاملاً یونیده میشود.
HCl → H⁺ + Cl⁻
مرحله 2: تعیین غلظت یون هیدروژن
چون کامل یونیده میشود:
[H⁺] = 0.01 M
مرحله 3: استفاده از فرمول pH
pH = −log[H⁺]
جایگذاری:
pH = −log(0.01)
میدانیم:
0.01 = 10⁻²
پس:
pH = 2
✅ پاسخ: pH = 2
2. محاسبه pH باز قوی
مثال
pH محلول 0.001 مولار NaOH را حساب کنید.
مرحله 1: تشخیص نوع باز
NaOH باز قوی است.
NaOH → Na⁺ + OH⁻
مرحله 2: غلظت OH⁻
[OH⁻] = 0.001 = 10⁻³
مرحله 3: محاسبه pOH
pOH = −log[OH⁻]
pOH = 3
مرحله 4: استفاده از رابطه
pH + pOH = 14
پس:
pH = 14 − 3
pH = 11
✅ پاسخ: pH = 11
3. محاسبه pH اسید ضعیف
در اسیدهای ضعیف باید از Ka استفاده کنیم.
مثال
pH محلول 0.1 مولار اسید استیک را حساب کنید.
Ka = 1.8 × 10⁻⁵
مرحله 1: نوشتن واکنش
CH₃COOH ⇌ H⁺ + CH₃COO⁻
مرحله 2: جدول تغییر غلظت
ابتدا:
[CH₃COOH] = 0.1
[H⁺] = 0
[CH₃COO⁻] = 0
فرض میکنیم مقدار یونش = x
پس:
[H⁺] = x
[CH₃COO⁻] = x
[CH₃COOH] = 0.1 − x
مرحله 3: نوشتن رابطه Ka
Ka = (x)(x) / (0.1 − x)
چون اسید ضعیف است:
x بسیار کوچک است
پس:
0.1 − x ≈ 0.1
بنابراین:
Ka = x² / 0.1
مرحله 4: محاسبه x
x² = (1.8 × 10⁻⁵)(0.1)
x² = 1.8 × 10⁻⁶
x = 1.34 × 10⁻³
پس:
[H⁺] = 1.34 × 10⁻³
مرحله 5: محاسبه pH
pH = −log(1.34 × 10⁻³)
pH ≈ 2.87
✅ پاسخ: pH ≈ 2.87
4. محاسبه pH باز ضعیف
مثال
pH محلول 0.1 مولار NH₃ را حساب کنید.
Kb = 1.8 × 10⁻⁵
مرحله 1: واکنش
NH₃ + H₂O ⇌ NH₄⁺ + OH⁻
مرحله 2: فرض تغییر غلظت
اگر مقدار واکنش x باشد:
[OH⁻] = x
مرحله 3: رابطه Kb
Kb = x² / 0.1
مرحله 4: محاسبه x
x² = (1.8 × 10⁻⁵)(0.1)
x² = 1.8 × 10⁻⁶
x = 1.34 × 10⁻³
پس:
[OH⁻] = 1.34 × 10⁻³
مرحله 5: محاسبه pOH
pOH = −log(1.34 × 10⁻³)
pOH ≈ 2.87
مرحله 6: محاسبه pH
pH = 14 − 2.87
pH ≈ 11.13
✅ پاسخ: pH ≈ 11.13
5. مسائل تیتراسیون اسید و باز
مثال
50 mL محلول 0.1M HCl با 0.1M NaOH تیتر میشود.
حجم NaOH لازم برای نقطه همارزی چقدر است؟
مرحله 1: نوشتن واکنش
HCl + NaOH → NaCl + H₂O
نسبت واکنش:
1 : 1
مرحله 2: محاسبه مول اسید
مول = غلظت × حجم (لیتر)
50 mL = 0.05 L
مول HCl:
0.1 × 0.05
= 0.005 mol
مرحله 3: استفاده از نسبت واکنش
چون نسبت 1:1 است:
مول NaOH لازم = 0.005
مرحله 4: محاسبه حجم باز
V = n / C
V = 0.005 / 0.1
V = 0.05 L
= 50 mL
✅ پاسخ: 50 میلیلیتر NaOH
6. یک ترفند سریع برای حل مسائل
اگر اسید یا باز قوی باشد:
- مستقیم از غلظت استفاده کن
- سپس pH یا pOH بگیر
اگر ضعیف باشد:
از رابطه استفاده کن:
برای اسید:
[H⁺] ≈ √(Ka × C)
برای باز:
[OH⁻] ≈ √(Kb × C)