Bài 40: Nhận biết một số ion trong dung dịch

Tóm tắt lý thuyết

2.1. Nguyên tắc nhận biết ion trong dung dịch

  • Dung dịch chứa ion + Thuốc thử:
    • Chất kết tủa
    • Sản phẩm có màu
    • Chất khí khó tan sủi bọt
    • Chất khí bay khỏi dung dịch

2.2. Nhận biết một số Cation trong dung dịch

a. Bảng nhận biết

Cation Thuốc thử Hiện tượng Giải thích
Na+ Thử màu ngọn lửa Ngọn lửa có màu vàng tươi Ion Na+ hầu như không kết tủa với các anion khác
NH4+ Dung dịch kiềm Tạo khí NH3 có mùi khai \({\rm{NH}}_{\rm{4}}^{\rm{ + }}{\rm{ + O}}{{\rm{H}}^{\rm{ – }}} \to {\rm{N}}{{\rm{H}}_{\rm{3}}} \uparrow {\rm{ + }}{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{O}}\)
Ba2+ Dung dịch H2SO4  dư Kết tủa màu trắng \({\rm{B}}{{\rm{a}}^{{\rm{2 + }}}}{\rm{ + SO}}_{\rm{4}}^{{\rm{2 – }}} \to {\rm{BaS}}{{\rm{O}}_{\rm{4}}} \downarrow\)
Al3+ Dd kiềm hoặc NH3 Kết tủa keo trắng tan trong OH–  \({\rm{A}}{{\rm{l}}^{{\rm{3 + }}}}{\rm{ + 3O}}{{\rm{H}}^{\rm{ – }}} \to {\rm{Al(OH}}{{\rm{)}}_{\rm{3}}} \downarrow\)

\({\rm{Al(OH}}{{\rm{)}}_{\rm{3}}}{\rm{ + O}}{{\rm{H}}^{\rm{ – }}} \to {\rm{AlO}}_{\rm{2}}^{\rm{ – }}{\rm{ + }}{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{O}}\)

Fe3+ Dung dịch kiềm Kết tủa nâu đỏ \({\rm{F}}{{\rm{e}}^{{\rm{3 + }}}}{\rm{ + 3O}}{{\rm{H}}^{\rm{ – }}} \to {\rm{Fe(OH}}{{\rm{)}}_{\rm{3}}} \downarrow\)
Fe2+ Dung dịch kiềm Kết tủa trắng xanh→đỏ nâu \({\rm{F}}{{\rm{e}}^{{\rm{2 + }}}}{\rm{ + 2O}}{{\rm{H}}^{\rm{ – }}} \to {\rm{Fe(OH}}{{\rm{)}}_2} \downarrow\)

\({\rm{4Fe(OH}}{{\rm{)}}_{\rm{2}}}{\rm{ + }}{{\rm{O}}_{\rm{2}}}{\rm{ + }}{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{O}} \to {\rm{4Fe(OH}}{{\rm{)}}_{\rm{3}}} \downarrow\)

Cu2+ Dung dịch kiềm Kết tủa xanh \({\rm{C}}{{\rm{u}}^{{\rm{2 + }}}}{\rm{ + 2O}}{{\rm{H}}^{\rm{ – }}} \to {\rm{Cu(OH}}{{\rm{)}}_{\rm{2}}} \downarrow\)

b. Màu sắc của một số kết tủa

Kết tủa nhôm hidroxitkết tủa sắt (III) hidroxitKết tủa sắt (II) hidroxitKết tủa đồng hidroxit

2.3. Nhận biết một số Anion trong dung dịch

a. Bảng nhận biết

Anion Thuốc thử Hiện tượng Giải thích
NO3 Cu / H+ Dd có màu xanh, khí thoát ra hóa nâu trong không khí. \({\rm{3Cu + 2NO}}_{\rm{3}}^{\rm{ – }}{\rm{ + 8}}{{\rm{H}}^{\rm{ + }}} \to{\rm{3C}}{{\rm{u}}^{{\rm{2 + }}}}{\rm{ + 2NO}} \uparrow {\rm{ + 4}}{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{O}}\)

\({\rm{2NO + }}{{\rm{O}}_{\rm{2}}} \to {\rm{2N}}{{\rm{O}}_{\rm{2}}}\)

nâu đỏ

SO42- Dd Ba2+/ H+ dư Kết tủa  trắng \({\rm{B}}{{\rm{a}}^{{\rm{2 + }}}}{\rm{ + SO}}_{\rm{4}}^{{\rm{2 – }}} \to {\rm{BaS}}{{\rm{O}}_{\rm{4}}} \downarrow\)
Cl Dung dịch AgNO3 Kết tủa  trắng \({\rm{A}}{{\rm{g}}^{\rm{ + }}}{\rm{ + C}}{{\rm{l}}^ – } \to {\rm{AgCl}} \downarrow\)
CO32- Dd axit mạnh/ Ca(OH)2 Kết tủa  trắng \({\rm{CO}}_{\rm{3}}^{{\rm{2 – }}}{\rm{ + 2}}{{\rm{H}}^{\rm{ + }}} \to {\rm{C}}{{\rm{O}}_{\rm{2}}} \uparrow {\rm{ + }}{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{O}}\)

\({\rm{C}}{{\rm{O}}_{\rm{2}}}{\rm{ + Ca(OH}}{{\rm{)}}_{\rm{2}}} \to {\rm{CaC}}{{\rm{O}}_{\rm{3}}} \downarrow {\rm{ + }}{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{O}}\)

Bài tập minh họa



3.1. Bài tập Nhận biết một số ion trong dung dịch – Cơ bản

Bài 1:

Có các dung dịch không màu đựng trong các lọ riêng biệt, không dán nhãn: ZnSO4, Cu(NO3)2, Al(NO3)3. Để phân biệt các dung dịch trên có thể dùng thuốc thử nào? Nêu các hiện tượng diễn ra.

Hướng dẫn:

Dùng dd Ba(OH)2 vì:

  • ZnSO4 tạo kết tủa màu trắng.

\({\rm{Ba(OH}}{{\rm{)}}_{\rm{2}}}{\rm{ + ZnS}}{{\rm{O}}_{\rm{4}}} \to {\rm{BaS}}{{\rm{O}}_{\rm{4}}} \downarrow {\rm{ + Zn(OH}}{{\rm{)}}_{\rm{2}}}\)

  • Cu(NO3)2 tạo kết tủa màu xanh.

\({\rm{Cu(N}}{{\rm{O}}_{\rm{3}}}{{\rm{)}}_{\rm{2}}}{\rm{ + Ba(OH}}{{\rm{)}}_{\rm{2}}} \to {\rm{Cu(OH}}{{\rm{)}}_{\rm{2}}} \downarrow {\rm{ + Ba(N}}{{\rm{O}}_{\rm{3}}}{{\rm{)}}_{\rm{2}}}\)

  • Al(NO3)3 tạo kết tủa keo.

\({\rm{Al(N}}{{\rm{O}}_{\rm{3}}}{{\rm{)}}_{\rm{3}}}{\rm{ + Ba(OH}}{{\rm{)}}_{\rm{2}}} \to {\rm{Al(OH}}{{\rm{)}}_{\rm{3}}} \downarrow {\rm{ + Ba(N}}{{\rm{O}}_{\rm{3}}}{{\rm{)}}_{\rm{2}}}\)

Bài 2:

Trình bày cách nhận biết các dung dịch trong suốt, trong lọ mất nhãn sau:  HCl,HNO3, H2SO4  bằng phương pháp hóa học?

Hướng dẫn:

Trích mỗi chất một ít cho vào 3 ống nghiệm khác nhau và đánh số thứ tự (1), (2), (3).

Lấy dung dịch BaCl2 cho vào 3 ống nghiệm, ống nào cho kết tủa trắng là H2SO4:

\({\rm{BaC}}{{\rm{l}}_{\rm{2}}}{\rm{ + }}{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{S}}{{\rm{O}}_{\rm{4}}} \to {\rm{BaS}}{{\rm{O}}_{\rm{4}}} \downarrow {\rm{ + 2HCl}}\)

Lấy dung dịch AgNO3 cho vào hai ống còn lại, ống nào cho kết tủa trắng sau hóa đen ngoài không khí là chứa axit HCl.

\({\rm{AgN}}{{\rm{O}}_{\rm{3}}}{\rm{ + HCl}} \to {\rm{AgCl}} \downarrow {\rm{ + HN}}{{\rm{O}}_{\rm{3}}}\)

Dung dịch còn lại là HNO3.

Bài 3:

Dùng dung dịch Ba(OH)2 để phân biệt 6 dung dịch NaNO3, Fe(NO3)3, Al(NO3)3, Mg(NO3)2, NH4NO3, (NH4)2SO4 sau thì hiện tượng diễn ra là gì?

Hướng dẫn:

  • Fe(NO3)3 tạo kết tủa màu nâu đỏ.
  • Al(NO3)3 tạo kết tủa keo.
  • Mg(NO3)2 tạo kết tủa trắng.
  • NH4NO3 tạo khí mùi khai.
  • (NH4)2SO4 tạo kết tủa màu trắng đồng thời có khí mùi khai thoát ra.

3.2. Bài tập Nhận biết một số ion trong dung dịch – Nâng cao

Bài 1:

Có 5 dung dịch mất nhãn : Na2S, BaCl2, AlCl3, MgCl2, Na2CO3. Nếu không dùng thêm thuốc thử thì có thể nhận biết được tối đa số dung dịch là

Hướng dẫn:

Cho từng cặp chất trong bình phản ứng từng đôi một, ta có bảng sau:

Na2S

BaCl2

AlCl3

MgCl2

Na2CO3

Na2S

↓ keo trắng

↑ mùi trứng thối

↓ trắng

↑ mùi trứng thối

BaCl2

↓ trắng

AlCl3

↓ keo trắng

↑ mùi trứng thối

↓ keo trắng

↑ không mùi

MgCl2

↓ trắng

↑ mùi trứng thối

↓ trắng

NaCO3

  • Trắng

↓ keo trắng

↑ không mùi

↓ trắng

Vậy có thể nhận biết cả 5 chất trong 5 lọ mất nhãn.