Bài 4: Phản ứng trao đổi ion trong dung dịch các chất điện li

Tóm tắt lý thuyết

1.1. Điều kiện xảy ra phản ứng trao đổi ion trong dung dịch

1.1.1. Phản ứng tạo thành chất kết tủa

Thí nghiệm 1: Na2SO4 + BaCl2

Các em chú ý quan sát thao tác tiến hành thí nghiệm cũng như hiện tượng quan sát được.

Video 1: Phản ứng của Na2SO4 và BaCl2

  • Hiện tượng: Xuất hiện kết tủa trắng
  • Giải thích: Do Na2SO4 và BaClphản ứng tạo BaSO4 kết tủa màu trắng
  • Phương trình phản ứng: Na2SO4 + BaCl2 → BaSO4 + 2NaCl  (1)

Nhận thấy Na2SO4 và BaCl2 đều là những chất điện li mạnh nên phân li tạo thành 4 ion trong dung dịch. Trong đó kết hợp của ion Ba2+ và SO42- tạo kết tủa trắng BaSO4

Như vậy bản chất của phản ứng là: Ba2+ và SO42- → BaSO4   (2)

Phương trình (1) được gọi là phương trình phân tử.

Phương trình (2) được gọi là phương trình ion thu gọn

Cách chuyển phương trình phân tử thành phương trình ion rút gọn

  • Bước 1: Chuyển tất cả chất vừa dễ tan vừa điện li mạnh thành ion, các chất kết tủa, điện li yếu để nguyên dưới dạng phân tử. PT ion đầy đủ:

\(2N{a^ + } + S{O_4}^{2 – } + B{a^{2 + }} + 2C{l^ – } \to BaS{O_4} + 2N{a^ + } + 2C{l^ – }\)

  • Bước 2: Lược bỏ những ion không tham gia phản ứng:

\(S{O_4}^{2 – } + B{a^{2 + }} \to BaS{O_4}\)

Kết luận

  • Phương trình ion rút gọn cho biết bản chất của phản ứng trong dung dịch các chất điện li.
  • Điều kiện: Các ion kết hợp được với nhau tạo thành chất kết tủa (chất không tan hoặc ít tan)

1.1.2. Phản ứng tạo thành chất điện li yếu

Phản ứng tạo thành nước

Các em chú ý quan sát thao tác tiến hành thí nghiệm cũng như hiện tượng quan sát được.

Video 2: Phản ứng giữa NaOH và HCl

  • Hiện tượng: Dung dịch bị mất màu hồng.
  • Giải thích: Ban đầu trong cốc chứa NaOH. Khi thêm dung dịch Phenolphtalein vào môi trường bazơ thì dung dịch có màu hồng. Nhỏ từ từ dung dịch HCl vào cốc trung hòa hết lượng bazơ thì lúc này trong cốc là môi trường axit. Trong môi trường axit dung dịch phenolphtalein không màu.
  • Phương trình ion đầy đủ: \(N{a^ + } + O{H^ – } + {H^ + } + C{l^ – } \to N{a^ + } + C{l^ – } + {H_2}O\)
  • Phương trình ion thu gọn: \(O{H^ – } + {H^ + } \to {H_2}O\)

Phản ứng tạo thành axit yếu

Các em chú ý quan sát thao tác tiến hành thí nghiệm cũng như hiện tượng quan sát được.

Video 3: Phản ứng của CH3COONa và HCl

  • Hiện tượng: Dung dịch bị mất màu hồng, có mùi giấm chua.
  • Giải thích: Dung dịch CH3COONa là dung dịch muối của bazơ mạnh và gốc axit yếu nên tạo môi trường bazơ. Nên khi nhỏ vài giọt dung dịch Phenolphtalein vào thì trong cốc xuất hiện màu hồng. Đến khi nhỏ dung dịch HCl vào, có phản ứng xảy ra là trung hòa hết lượng CH3COONa; cho đến dư lượng axit thì dung dịch bị mất màu hồng. Nguyên nhân là do trong môi trường axit, phenolphtalein không màu. Mùi giấm chua là mùi của sản phẩm tạo thành CH3COOH.
  • Phương trình phân tử: CH3COONa+HCl → CH3COOH+HCl
  • Phương trình ion thu gọn: \(C{H_3}CO{O^ – } + {H^ + } \to C{H_3}COOH\)

1.1.3. Phản ứng tạo chất khí

Các em chú ý quan sát thao tác tiến hành thí nghiệm cũng như hiện tượng quan sát được.

Video 4: Phản ứng của Na2CO3 và HCl

  • Hiện tượng: Xuất hiện bọt khí không màu
  • Giải thích: Khí không màu là khí CO2 sinh ra do phản ứng giữa Na2CO3 và HCl
  • Phương trình phân tử: HCl+Na2CO3 NaCl+H2O+CO2
  • Phương trình ion thu gọn: \({H^ + } + C{O_3}^{2\_} \to C{O_2} + {H_2}O\)

1.2. Kết luận

  • Phản ứng xảy ra trong dung dịch chất điện li là phản ứng giữa các ion.
  • Phản ứng trao đổi chất điện li trong dung dịch chỉ xảy ra khi các ion kết hợp được với nhau tạo thành ít nhất một trong các chất sau: chất kết tủa, chất điện li yếu, chất khí

Bài tập minh họa



Bài 1:

Viết phương trình phân tử và ion rút gọn của các phản ứng (nếu có) xảy ra  trong dung dịch:

a, NaF    +  HCl   →

b, Cu(NO3)2   +  H2S →

c, Fe2(SO4)3 + NaOH 

d, FeS(r) +  HCl    →

e, NH4Cl  + AgNO3 →

f, MgCl2 + KNO3 →

Hướng dẫn:

a,  NaF    +  HCl    →  NaCl + HF

F + H→ HF

b,  Cu(NO3)2   +  H2S   → CuS↓ + 2HNO3

Cu2+  +  H2S   → CuS↓ +2 H+

c, Fe2(SO4)3 + 6NaOH  → 2Fe(OH)3 + 3Na2SO4

Fe3+ + 3OH→ 2Fe(OH)3

d, FeS(r) +  2HCl → FeCl2 + H2S

FeS + 2H+  →  Fe2+ + H2S

e, NH4Cl  + AgNO3 → NH4NO3    + AgCl↓

Ag+ + Cl “AgCl↓

f, MgCl2 + KNO3  → không xảy ra

Bài 2:

Cho các phản ứng hóa học sau:
(1) (NH4)2SO4 + BaCl2 →                                                (2) MgSO4 + Ba(OH)2 →
(3) Na2SO4 + BaCl2 →                                                     (4) H2SO4 + BaSO3 →                
(5) (NH4)2SO4 + Ba(OH)2 →                                            (6) Fe2(SO4)3 + Ba(NO3)2 → 
Các phản ứng đều có cùng một phương trình ion rút gọn là:

Hướng dẫn:

(1), (3), (6) là các phản ứng có cùng phương trình rút gọn: Ba2+ + SO42- → BaSO4

Bài 3:

Viết phương trình phân tử ứng với phương trình ion thu gọn sau:

a, Ba2+  + CO32– → BaCO3

b.  Fe3+  +  3OH  →  Fe(OH) 3

c. NH4+  + OH    →  NH3 ­ +  H2O

d, S2– +  2H+ →  H2S ­

e. PO43–  +  3H+ →  H3PO4

f. H2PO4  +  OH→  HPO42- + H2O

Hướng dẫn:

  • H+ nằm trong axit, để đơn giản lấy HCl
  • OHnằm trong bazơ, để đơn giản lấy NaOH
  • muối nên chon muối của gốc NO3 vì tất cả đều tan.

  • ion âm kết hợp với cation kim loại tạo muối nên chọn Na hoặc K.

a, Ba2+  + CO32– → BaCO3 ¯

Ba(NO3)2 + Na2CO3 → BaCO3 ¯ + 2NaNO3

b.  Fe3+  +  3OH  →  Fe(OH) 3 ¯

Fe(NO3)3 + 3NaOH →  Fe(OH) 3 ¯  +3 NaNO3

c. NH4+  + OH    →  NH3 ­ +  H2O

NH4NO3 + NaOH →  NaNO3 + NH3 ­ +  H2O

d, S2– +  2H+ →  H2S ­

Na2S + 2HCl       → 2NaCl +  H2S ­

e.  PO43–  +  3H+ →  H3PO4

Na3PO4 + 3HCl  → 3NaCl +  H3PO4

f. H2PO4  +  OH→  HPO42- + H2O

NaH2PO4 + NaOH→  Na2HPO4 + H2O (OH lấy H+ tạo H2O)