Chi tiết thông tin

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

89 View

Lý thuyết

I. Điều kiện xảy ra phản ứng trao đổi ion trong dung dịch các chất điện li

Dung dịch A + dung dịch B → dung dịch sản phẩm. Bản chất là sự trao đổi các ion trong các dung dịch phản ứng để kết hợp với nhau tạo thành chất sản phẩm thoả mãn các điều kiện. - Có sự trung hoà về điện (tổng số mol điện tích âm = tổng số mol điện tích dương). Số mol_{điện tích} = số mol_ion.điện tích_ion - Các ion trong dung dịch không có phản ứng với nhau. + Các ion trong dung dịch thường kết hợp với nhau theo hướng: tạo kết tủa, tạo chất khí, tạo chất điện li yếu (các ion có tính khử có thể phản ứng với các ion có tính oxi hoá theo kiểu phản ứng oxi hoá - khử). Kết luận: - Phản ứng xảy ra trong dung dịch các chất điện li là phản ứng giữa các ion. - Phản ứng trao đổi ion trong dung dịch các chất điện li chỉ xảy ra khi các ion kết hợp được với nhau tạo thành ít nhất 1 trong số các chất sau: + Chất kết tủa. + Chất điện li yếu. + Chất khí.

II. Phản ứng thủy phân của muối

1. Khái niệm sự thủy phân của muối Nước nguyên chất có pH = 7,0 nhưng nhiều muối khi tan trong nước làm cho pH biến đổi, điều đó chứng tỏ muối đã tham gia phản ứng trao đổi ion với nước làm cho nồng độ H⁺ trong nước biến đổi. Phản ứng trao đổi ion giữa muối và nước là phản ứng thủy phân của muối. 2. Phản ứng thủy phân của muối a. Khi muối trung hòa tạo bởi cation của bazơ mạnh và anion gốc axit yếu tan trong nước thì gốc axit yếu bị thủy phân, môi trường của dung dịch là kiềm (pH > 7,0). Ví dụ: CH₃COONa; K₂S; Na₂CO₃. b. Khi muối trung hòa tạo bởi cation của bazơ yếu và anion gốc axit mạnh, tan trong nước thì cation của bazơ yếu bị thủy phân làm cho dung dịch có tính axit (pH < 7,0). Ví dụ: Fe(NO₃)₃, NH₄Cl, ZnBr₂. c. Khi muối trung hòa tạo bởi cation của bazơ mạnh và anion gốc axit mạnh tan trong nước các ion không bị thủy phân. Môi trường của dung dịch vẫn trung tính (pH = 7,0). Ví dụ: NaCl, KNO₃, KI. d. Khi muối trung hòa tạo bởi cation của bazơ yếu và anion gốc axit yếu tan trong nước cả cation và anion đều bị thủy phân. Môi trường của dung dịch phụ thuộc vào độ thủy phân của hai ion. Tổng kết

Dạng muối	Phản ứng thuỷ phân	pH của dung dịch
Muối tạo bởi axit mạnh với bazơ mạnh	Không thuỷ phân	pH = 7
Muối tạo bởi axit mạnh với bazơ yếu	Có thuỷ phân (Cation kim loại bị thuỷ phân, tạo mt axit)	pH < 7
Muối tạo bởi axit yếu với bazơ mạnh	Có thuỷ phân (Anion gốc axit bị thuỷ phân, tạo mt bazơ)	pH > 7
Muối tạo bởi axit yếu với bazơ yếu	Có thuỷ phân (Cả cation kim loại và anion gốc axit đều bị thuỷ phân)	Tuỳ vào K_a, K_b quá trình thuỷ phân nào chiếm ưu thế, sẽ cho môi trường axit hoặc bazơ.

Bài 1 (trang 20 SGK Hóa 11):

Điều kiện để xảy ra phản ứng trao đổi ion trong dung dịch chất điện li là gì? Lấy các ví dụ minh hoạ? Lời giải: - Sau phản ứng tạo thành chất kết tủa Na₂CO₃ + CaCl2 → 2NaCl + CaCO₃ ↓ 2Na⁺ + CO₃^- + Ca²⁺ + 2Cl^- → 2Na⁺ + 2Cl^- + CaCO₃ ↓ Ca²⁺ + CO₃^- → CaCO₃ ↓ - Sau phản ứng tạo thành chất dễ bay hơi Na₂S + 2HCl → 2NaCl + H₂S ↑ 2Na⁺ + S^2- + 2H⁺ + 2Cl^- → 2Na⁺ + 2Cl^- + H₂S ↑ 2H⁺ + S^2- → H₂S ↑ - Sau phản ứng tạo thành chất điện li yếu 2CH₃COONa +H₂SO₄ → 2CH₃COOH + Na₂SO₄ 2CH₃COO^- + 2Na⁺ + 2H⁺ + SO₄^2- → 2CH₃COOH +2Na⁺ + SO₄^2- CH₃COO^- + H⁺ → CH₃COOH

Bài 2 (trang 20 SGK Hóa 11):

Tại sao các phản ứng giữa dung dịch axit và hiđroxit có tính bazơ và phản ứng với muối cacbonat và dung dịch axit rất dễ xảy ra? Lời giải: - Sản phẩm của phản ứng giữa dung dịch axit và hiđroxit bazơ là muối và nước (H₂O), mà nước là chất điện li yếu. Ví dụ: Mg(OH)₂ + 2HCl → MgCl₂ + 2H₂O - Sản phẩm của phản ứng giữa muối cacbonat và dung dịch axit là muối mới, và axit cacbonic (H₂CO₃) rất yếu, dễ dàng bị phân huỷ thành nước (H₂O và khí cacbonic (CO₂) Vậy sản phẩm cuối cùng sau phản ứng có chất dễ bay hơi (CO₂) và chất điện li yếu (H₂O). Ví dụ: CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + CO₂↑ + H₂O - Theo điều kiện của phản ứng trao đổi thì phản ứng trên xảy ra được.

Bài 3 (trang 20 SGK Hóa 11):

Lấy một số thí dụ chứng minh: bản chất của phản ứng trong dung dich điện li là phản ứng giữa các ion? Lời giải: Thí dụ 1: AgNO₃ + NaCl → AgCl ↓ + NaNO₃ AgNO₃, NaCl, NaNO₃ là những chất điện li mạnh trong dung dịch, chúng phân li thành các ion. Ta có phương trình ion: Ag⁺ + NO₃^- + Na⁺ + Cl^- → AgCl ↓ + NO₃^- + Na⁺ Vậy thực chất trong dung dịch chỉ có phản ứng của: Ag⁺ + Cl^- → AgCl ↓ Còn các ion NO₃^- và Na⁺ vẫn tồn tại trong dung dịch trước và sau phản ứng. Thí dụ 2: Na₂SO₃ + 2HCl → 2 NaCl + H₂O + SO₂ ↑ Na₂SO₃, HCl, và NaCl là những chất điện li mạnh trong dung dịch, chúng phân li thành các ion. Ta có phương trình ion: 2Na⁺ + SO₃^2- + 2H⁺ + 2Cl^- → 2Na⁺ + 2Cl^- + H₂O + SO₂ ↑ 2H⁺ + SO₃^2- → H₂O + SO₂ ↑ Vậy thực chất trong dung dịch chỉ có phản ứng của 2H⁺ và SO₃^2- còn các ion Na⁺ và Cl^- vẫn tồn tại trong dung dịch trước và sau phản ứng. Thực chất các phản ứng trong dung dịch điện li là phản ứng giữa các ion vì các chất điện li đã phân li thành các ion.

Bài 4 (trang 20 SGK Hóa 11):

Phương trình ion rút gọn của phản ứng cho biết: A. Những ion nào tồn tại trong dung dịch. B. Nồng độ những ion nào trong dung dịch là lớn nhất. C. Bản chất của phản ứng trong dung dịch các chất điện li. D. Không tồn tại phân tử trong dung dịch các chất điện li. Lời giải: Đáp án C. Vì chỉ rõ các ion nào đã tác dụng với nhau làm cho phản ứng xảy ra.

Bài 5 (trang 20 SGK Hóa 11):

Viết phương trình phân tử và phương trình ion rút gọn của các phản ứng (nếu có) xảy ra trong dung dịch giữa các cặp chất sau: a. Fe₂(SO₄)₃ + NaOH b. NH₄Cl + AgNO₃ c. NaF + HCl d. MgCl₂ + KNO₃ e. FeS _(r) + 2HCl g. HClO + KOH Lời giải: a. Fe₂(SO₄)₃ + 6NaOH → 3 Na₂SO₄ + 2Fe(OH)₃ ↓ Fe³⁺ + 3OH^- → Fe(OH)₃ ↓ b. NH₄Cl + AgNO₃ → NH₄NO₃ + AgCl ↓ Ag⁺ + Cl^- → AgCl ↓ c. NaF + HCl → NaCl + HF H⁺ + F⁺ → HF d. MgCl₂ + KNO₃ → Không có phản ứng e. FeS (r) +2HCl → FeCl₂+ H₂S ↑ FeS (r) + 2H⁺ → Fe²⁺ + H₂S ↑ g. HClO +KOH → KClO + H₂O HClO + OH^- → H₂O + ClO^-

Bài 6 (trang 20 SGK Hóa 11):

Phản ứng nào dưới đây xảy ra trong dung dịch tạo kết tủa Fe(OH)₃? A. FeSO₄ + KMnO₄ + H₂SO₄ B. Fe₂(SO₄)₃ + KI C. Fe(NO₃)₃ + Fe D. Fe(NO₃)₃ + KOH Lời giải: - Đáp án D. - Vì : Fe(NO₃)₃ + 3KOH → Fe(OH)₃↓ + 3KNO₃

Bài 7 (trang 20 SGK Hóa 11):

Lấy thí dụ và viết các phương trình hoá học dưới dạng phân tử và ion rút gọn cho phản ứng sau: a. Tạo thành chất kết tủa b. Tạo thành chất điện li yếu c. Tạo thành chất khí Lời giải: a.Tạo thành chất kết tủa: 1/ AgNO₃ + HCl → AgCl + HNO₃ Ag⁺ + Cl^- → AgCl 2/ K₂SO₄ + Ba(OH)₂ → 2KOH + BaSO₄ Ba²⁺ + SO₄^2- → BaSO₄ 3/ Na₂CO₃ + MgCl₂ → 2NaCl + MgCO₃ Mg²⁺ + CO₃^2- → MgCO₃ b. Tạo thành chất điện li yếu: 1/ 2CH₃COONa + H₂SO₄ → 2CH₃COOH + Na₂SO₄ CH₃COO^- + H⁺ → CH₃COOH 2/ NaOH + HNO₃ → NaNO₃ + H₂O H⁺ + OH^- → H₂O 3/ NaF + HCl NaCl + HF H⁺ + F^- → HF c. Tạo thành chất khí: 1/ FeS + 2HCl → FeCl₂ + H₂S FeS + 2H⁺ → Fe²⁺ + H₂S 2/ K₂SO₃ + 2HCl → 2KCl + H₂O + SO₂ 2H⁺ + SO₃^2- → H₂O + SO₂ 3/ NaOH + NH₄Cl → NaCl + NH₃ + H₂O NH₄⁺ + OH^- → NH₃ + H₂O

Trắc nghiệm

Bài 1: Cho 26,8 gam hỗn hợp X gồm CaCO₃ và MgCO₃ vào dung dịch HCl vừa đủ, thoát ra 6,72 lít khí (đktc) và dung dịch Y chứa m gam muối clorua. Giá trị của m là A. 30,1. B. 31,7. C. 69,4. D. 64,0.

Đáp án: A 2H⁺ + CO₃^2- → CO₂ + H₂O n_Cl^- = n_H⁺ = 2n_CO2 = 0,6 mol m = m_X – m_CO3^2- + m_Cl^- = 26,8 – 0,3.60 + 0,6.35,5 = 30,1 gam

Bài 2: Cho 47 gam K₂O vào m gam dung dịch KOH 14%, thu được dung dịch KOH 21%. Giá trị của m là A. 353. B. 659. C. 753. D. 800.

Đáp án: B n_K2O = 0,5 mol ⇒ n_KOH tạo ra = 1 mol; Dung dịch KOH 21% ⇒

⇒ m = 659 gam

Bài 3: Để pha được 1 lít dung dịch chứa Na₂SO₄ 0,04M, K₂SO₄ 0,05 M và KNO₃ 0,08M cần lấy A. 12,15 gam K₂SO₄ và 10,2 gam NaNO₃. B. 8,08 gam KNO₃ và 12,78 gam Na₂SO₄. C. 15,66 gam K₂SO₄ và 6,8 gam NaNO₃. D. 9,09 gam KNO₃ và 5,68 gam Na₂SO₄.

Đáp án: C Trong 1 lít dung dịch cần pha có: n_Na⁺ = 0,08 mol, n_K⁺ = 0,18 mol, n_SO4^2- = 0,09 mol, n_NO3^- = 0,08 mol ⇒ Ban đầu có 0,08 mol NaNO₃ và 0,09 mol K₂SO₄ ⇒ Cần phải thêm lấy 6,8 gam NaNO₃ và 15,66 gam K₂SO₄

Bài 4: Hòa tan một hỗn hợp 7,2 gam gồm hai muối sunfat của kim loại A và B vào nước được dung dịch X. Thêm vào dung dịch X môt lượng vừa đủ BaCl₂ đã kết tủa ion SO₄^2-, thu được 11,65 gam BaSO₄ và dung dịch Y. Tổng khối lượng hai muối clorua trong dung dịch Y là A. 5,95 gam. B. 6,5 gam. C. 7,0 gam. D. 8,2 gam.

Đáp án: A M₂(SO₄)_n + nBaCl₂ → 2MCl_n + n_BaSO4 ⇒ n_BaSO4 = 0,05 mol = n_BaCl2 Theo bảo toàn khối lượng: m_M2(SO4)n + m_BaCl2 = m_MCln + m_BaSO4 ⇒ m_MCln = 5,95g

Bài 5: Cho 1 lít dung dịch gồm Na₂CO₃ 0,1M và (NH₄)₂CO₃ 0,25M tác dụng với 43 gam hỗn hợp rắn Y gồm BaCl₂ và CaCl₂. Sau khi phản ứng kết thúc, thu được 39,7 gam kết tủa. Tỉ lệ khối lượng của BaCl₂ trong Y là A. 24,19%. B. 51,63%. C. 75,81%. D. 48,37%

Đáp án: D n_BaCl2 = x mol; n_CaCl2 = y mol y:

m_giảm = 42 - 39,7 = m_Cl^- - m_CO3^2- ⇒ 71(x + y) – 60(x + y) = 3,3 gam x + y = 0,3 mol (1) m_{kết tủa} = 39,7 ⇒ 197x + 100y = 39,7 (2) Từ (1)(2) ⇒ x = 0,1; y = 0,2 %m BaCl₂ = [(208. 0,1)/43]. 100% = 48,37%

Bài 6: Cho dung dịch Fe₂(SO₄)₃ phản ứng với dung dịch Na₂CO₃ thì sản phẩm tạo ra là: A. Fe₂(CO₃)₃ và Na₂SO₄B. Na₂SO₄; CO₂ và Fe(OH)₃ C. Fe₂O₃; CO₂; Na₂SO₄ và CO₂D. Fe(OH)₃; CO₂; Na₂SO₄; CO₂

Đáp án: B Fe₂(SO₄)₃ + 3Na₂CO₃ → Fe₂(CO₃)₃ + 3Na₂SO₄ Tuy nhiên Fe₂(CO₃)₃ không bền bị thủy phân: Fe₂(CO₃)₃ + 3H₂O → 2Fe(OH)₃ + 3CO₂ → Fe₂(SO₄)₃ + 3Na₂CO₃ + H₂O → 2Fe(OH)₃ + 3CO₂ + 3Na₂SO₄

Bài 7: Phương trình ion rút gọn của phản ứng cho biết A. Những ion nào tồn tại trong dung dịch. B. Nồng độ những ion nào trong dung dịch lớn nhất. C. Bản chất của phản ứng trong dung dịch các chất điện li. D. Không tồn tại phân tử trong dung dịch các chất điện li.

Đáp án: C

Bài 8: Các ion nào sau không thể cùng tồn tại trong một dung dịch A. Na⁺, Mg²⁺, NO₃^-, SO₄^2-. B. Ba²⁺, Al³⁺, Cl^-, HSO₄^-. C. Cu²⁺, Fe³⁺, SO₄^2-, Cl^-. D. K⁺, NH₄⁺, OH^-, PO₄^3-.

Đáp án: B

Bài 9: Các ion có thể tồn tại trong cùng một dung dịch là: A. Na⁺, NH₄⁺, SO₄^2-, Cl^-. B. Mg²⁺, Al³⁺, NO₃^-, CO₃^2-. C. Ag⁺, Mg²⁺, NO₃^-, Br^-. D. Fe²⁺, Ag⁺, NO₃^-, CH₃COO^-.

Đáp án: A

Bài 10: Dung dịch X có chứa 0,07 mol Na⁺, 0,02 mol SO₄^2-, và x mol OH^-. Dung dịch Y có chứa ClO₄^-, NO₃^- và y mol H⁺; tổng số mol ClO₄^-, NO₃^- là 0,04 mol. Trộn X và T được 100 ml dung dịch Z. Dung dịch Z có pH (bỏ qua sự điện li của H₂O) là : A. 1. B. 12. C. 13. D. 2.

Đáp án: A Áp dụng bảo toàn điện tích cho các dung dịch X và Y ta có: 1.n_Na⁺ = 2.n_SO4^2- + 1.n_OH^- ⇒ 0,07 = 0,02.2 + x ⇒ x = 0,03 1.n_ClO4^- + 1.n_NO3^- = 1.n_H⁺ ⇒ y = 0,04 Phương trình phản ứng: H⁺ + OH^- → H₂O ⇒ n_H⁺ dư = 0,01 ⇒ [H⁺] = 0,1 ⇒ pH = 1.

Bài 11: Chất nào sau đây không tạo kết tủa khi cho vào dung dịch AgNO₃ A. KBr B. K₃PO₄C. HCl D. H₃PO₄

Đáp án: D

Bài 12: Cho dung dịch chứa các ion sau : Na⁺ ,Ca²⁺ ,Mg²⁺ ,Ba²⁺ , H⁺ , NO₃^-. Muốn tách được nhiều cation ra khỏi dung dịch mà không đưa ion lạ vào dung dịch người ta dùng : A. dung dịch K₂CO₃vừa đủ . B. dung dịch Na₂SO₄ vừa đủ. C. dung dịch KOH vừa đủ. D. dung dịch Na₂SO₃ vừa đủ.

Đáp án: D

Bài 13: Trong các cặp chất sau đây, cặp chất nào cùng tồn tại trong dung dịch ? A. AlCl₃ và Na₂CO₃ B. HNO₃ và NaHCO₃ C. NaAlO₂ và KOH D. NaCl và AgNO₃

Đáp án: C

Bài 14: Phản ứng hóa học nào sau đây có phương trình ion thu gọn là H⁺ + OH^- → H₂O ? A. HCl + NaOH → H₂O + NaCl B. NaOH + NaHCO₃ → H₂O + Na₂CO₃ C. H₂SO₄ + BaCl₂ → 2HCl + BaSO₄D. H₂SO₄ +Ba(OH)₂ → 2 H₂O + BaSO₄

Đáp án: A

Bài 15: Cho 4 dung dịch trong suốt, mỗi dung dịch chỉ chứa một loại cation và một loại anion trong các ion sau : Ba²⁺ ,Al³⁺ , Na⁺, Ag⁺ ,CO₃² ,NO₃^- ,Cl^- ,SO₄^2- . Các dung dịch đó là : A. BaCl₂,Al₂(SO₄)₃,Na₂CO₃,AgNO₃. B. Ba(NO₃)₂, Al₂(SO₄)₃,Na₂CO₃, AgCl. C. BaCl₂, Al₂(SO₄)₃,Na₂CO₃,AgNO₃. D. Ba(NO₃)₂, Al₂(SO₄)₃,NaCl, Ag₂CO₃.

Đáp án: A