Bài 40: Nhận biết một số ion trong dung dịch

Cách nhận biết một số cation trong dung dịch

I. Nguyên tắc nhận biết

Để nhận biết 1 ion trong dung dịch, người ta thêm vào dung dịch 1 thuốc thử tạo với ion đó 1 sản phẩm đặc trưng như: chất kết tủa, hợp chất có màu, chất khí, sủi bọt, ……

II. Nhận biết các cation kim loại kiềm và NH₄⁺

1. Nhận biết cation Na⁺

Đốt muối natri rắn hoặc các dung dịch muối bằng ngọn lửa không màu thì ngọn lửa nhuốm màu vàng tươi.

2. Nhận biết cation K⁺

Đốt muối kali rắn hoặc các dung dịch muối kali, ta được ngọn lửa màu tím.

3. Nhận biết ion NH₄⁺

II. Nhận biết cation Ca²⁺, Ba²⁺

1. Nhận biết cation Ba²⁺:

dùng dung dịch thuốc thử K₂CrO₄ hoặc K₂Cr₂O₇ BaCrO₄ không tan trong dung dịch CH₃COOH loãng, nên trong môi trường axit axetic có thể phân biệt được Ba²⁺ trong dung dịch chứa Ca²⁺.

2. Nhận biết cation Ca²⁺

Trong môi trường axit yếu (pH = 4 - 5). Dung dịch chứa ion CrO₄^2- tạo kết tủa với ion Ca²⁺ khí tan trong dung dịch CH₃COOH loãng. Chú ý: Các ion Ba²⁺ và Pb²⁺ cũng phản ứng tương tự, nên cần tách chúng trước khi nhận biết Ca²⁺ nếu trong dung dịch có chúng.

IV. Nhận biết cation Al³⁺, Cr³⁺

- Thêm từ từ dung dịch kiềm vô dung dịch chứa các ion này, đầu tiên tạo các hiđroxit M(OH)₃ kết tủa, sau đó kết tủa tan trong thuốc thử dư:

M³⁺ + 3OH^- → M(OH)₃↓

M(OH)₃ + OH^- → [M(OH)₄]^-

    - Để phân biệt Al³⁺ và Cr³⁺ dùng thuốc thử nhóm gồm dung dịch kiềm KOH hoặc NaOH dư có mặt chất oxi hóa là H₂O₂ để oxi hóa [Cr(OH)₄]^- thành ion cromat CrO₄^2- có màu vàng:

V. Nhận biết các cation Fe²⁺, Fe³⁺, Cu²⁺, Mg²⁺

1. Nhận biết cation Fe³⁺:

dùng dung dịch thioxianua SCN^-, hoặc dung dịch kiềm NaOH, KOH hoặc NH₃.

2. Nhận biết cation Fe²⁺:

dùng dung dịch kiềm (OH^- hoặc NH₃) hoặc dùng hỗn hợp dung dịch thuốc tím trong môi trường axit (Fe²⁺ làm mất màu dung dịch thuốc tím):

3. Nhận biết cation Cu²⁺:

Dùng dung dịch NH₃, đầu tiên tạo kết tủa Cu(OH)₂ màu xanh lục sau đó kết tủa tan trong NH₃ dư tạo thành ion phức màu xanh lam đậm:

4. Nhận biết cation Mg²⁺:

Dùng dung dịch kiềm KOH hoặc NaOH tạo kết tủa Mg(OH)₂, Mg(OH)₂ có thể tan trong dung dịch muối amoni (dung dịch axit yếu): Do đó có thể dùng dung dịch NH₄Cl để tách Mg(OH)₂ ra khỏi hỗn hợp với Fe(OH)₃, Fe(OH)₂ và Al(OH)₃. Mg²⁺ có thể nhận biết bằng dung dịch Na₂HPO₄ có mặt NH₃ loãng:

BẢNG TỔNG HỢP NHẬN BIẾT CATION

BẢNG TỔNG HỢP NHẬN BIẾT CATION

CATION TẠO KẾT TỦA CACBONAT, PHOTPHAT, SUNFUA

VI. Nhận biết các cation NO_{3 ;}^-SO₄^2-;SO₃^2-;Cl^-;CO₃^2-

1. Nhận biết anion NO₃^-

Dùng Cu trong môi trường axit (dung dịch H₂SO₄ loãng): 3Cu + 2NO₃^- + 8H⁺ → 3Cu²⁺ + 2NO↑ + 4H₂O Cu tan ra tạo dung dịch màu xanh. Khí NO không màu bay lên gặp oxi trong không khí tạo thành NO₂ màu nâu: 2NO + O₂ → 2NO₂↑ (màu nâu)

2. Nhận biết anion SO₄^2-

Dùng dung dịch BaCl₂ trong môi trường axit loãng dư (dung dịch HCl hoặc HNO₃) Ba²⁺ + SO₄^2- → BaSO₄↓ (trắng, không tan trong dung dịch axit loãng)

3. Nhận biết anion SO₃^2-

Ion sunfit làm mất màu dung dịch I₂ (màu nâu đỏ): SO₃^2- + I₂ + H₂O → SO₄^2- + 2H⁺ + I^-

4. Nhận biết anion Cl^-

Ion clorua phản ứng với dung dịch AgNO₃ tạo kết tủa AgCl màu trắng không tan trong môi trường axit: Ag⁺ + Cl^- → AgCl↓ Các anion halogenua Br^- và I^- có phản ứng tương tự tạo thành kết tủa AgBr và AgI không tan cùng với AgCl. Nhưng AgCl tan được trong dung dịch NH₃ loãng: AgCl + NH₃ → [Ag(NH₃)₂]⁺ + Cl^- Kết tủa AgCl sẽ xuất hiện trở lại trong dung dịch HNO₃: [Ag(NH₃)₂]⁺ + Cl^- + 2H⁺ → AgCl↓ + 2NH₄⁺

5. Nhận biết anion CO₃^2-

Khi thêm dung dịch HCl hoặc H₂SO₄ vào dung dịch chứa anion cacbonat hoặc hiđro cacbonat sẽ có bọt khí CO₂ bay lên làm vẩn đục nước vôi trong Ca(OH)₂ dư: CO₃^2- + 2H⁺ → CO₂↑ + H₂O HCO₃^- + H⁺ → CO₂↑ + H₂O CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃ + H₂O

BẢNG TỔNG HỢP NHẬN BIẾT ANION

Bài 1 (trang 174 SGK Hóa 12): 

Có 3 dung dịch, mỗi dung dịch chứa 1 cation như sau : Ba²⁺, NH₄⁺, Al³⁺. Trình bày cách nhận biết chúng. Lời giải: - Cho dung dịch NaOH vào 3 mẫu thử, mẫu thử nào có khí mùi khai thoát ra là NH₄⁺ , mẫu thử nào có kết tủa rồi tan ra là Al³⁺ NH₄⁺ + NaOH → Na⁺ + NH₃ ↑ + H₂O Al³⁺ + 3NaOH → 3Na+ + Al(OH)₃ ↓ Al(OH)₃ + NaOH → Na[Al(OH)₄] - Cho H₂SO₄ vào dung dịch còn lại nếu có kết tủa trắng là Ba²⁺ H₂SO₄ + Ba²⁺ → BaSO₄ + 2H⁺

Bài 2 (trang 174 SGK Hóa 12):

Có dung dịch chứa đồng thời các cation Fe²⁺, Al³⁺. Trình bày cách tách và nhận biết mỗi ion từ dung dịch của hỗn hợp. Lời giải: ∗ Cách tách 2 ion từ hỗn hợp: - Cho NaOH đến dư vào hỗn hợp ta thu được hai phần : kết tủa là Fe(OH)₃, dung dịch là NaAlO₂, NaOH dư Fe²⁺ + 2NaOH → Fe(OH)₂ + 2Na⁺ Fe(OH)₂ + O₂ + 2H₂O → 4 Fe(OH)₃ Al³⁺ + 3NaOH → 2Na⁺ + Al(OH)₃ Al(OH)₃ + NaOH → NaAlO₂ + 2H₂O - Tách kết tủa: hòa tan kết tủa trong HCl thu được muối Fe(OH)₃ + HCl → FeCl₃ + 2H₂O Sau đó cho Fe vào dd để thu được muối Fe²⁺ Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂↑ Fe + 2FeCl₃ → 3FeCl₂ - Phần dung dịch dẫn CO₂ đến dư thu được kết tủa Al(OH)₃ NaAlO₂ + CO₂ + 2H₂O → Al(OH)₃ + NaHCO₃ Hòa tan kết tủa trong HCl thu muối Al³⁺ Al(OH)₃ + 3HCl → AlCl₃ + 3H₂O ∗ Nhận biết mỗi ion từ hỗn hợp Cho NaOH vào hỗn hợp hai cation, nếu thấy xuất hiện kết tủa trắng xanh là Fe(OH)₂ đem để ngoài không khí thấy có kết tủa nâu đỏ đó là Fe(OH)₃ ⇒ chứng tỏ có ion Fe²⁺ Nếu thấy dung dịch có kết tủa keo trắng sau đó tan ra trong NaOH dư thì có ion Al³⁺. PTHH: tương tự như phần tách chất.

Bài 3 (trang 174 SGK Hóa 12): 

Có 5 dung dịch riêng rẽ, mỗi dung dịch chứa 1 cation như sau : NH4⁺, Mg²⁺, Fe³⁺, Al³⁺, Na⁺ nồng độ dung dịch khoảng 0,1M. Bằng cách dùng dung dịch NaOH cho lần lượt vào từng dung dịch, có thể nhận biết được tối đa mấy dung dịch ? A. Dung dịch NH₄⁺ B. Hai dung dịch NH4⁺ và Al³⁺ C. Ba dung dịch NH4⁺, Fe³⁺ và Al³⁺ D. Cả 4 dung dịch. Lời giải: - Cho từ từ đến dư dung dịch NaOH vào từng ống nghiệm trên + ống nghiệm nào có khí mùi khai thoát ra ⇒ chứa NH₄⁺ NH₄⁺ + OH^- → NH₃↑ + H₂O + ống nghiệm nào xuất hiện kết tủa màu trắng, kết tủa không tan trong dung dịch NaOH dư ⇒ chứa Mg²⁺ Mg²⁺ + 2OH^- → Mg(OH)₂↓ + ống nghiệm nào xuất hiện kết tủa màu nâu đỏ ⇒ chứa Fe³⁺ Fe³⁺ + 3OH^- → Fe(OH)₃↓ + ống nghiệm nào xuất hiện kết tủa keo trắng, sau đó kết tủa tan dần đến hết ⇒ chứa Al³⁺ Al³⁺ + 3OH^- → Al(OH)₃↓ Al(OH)₃↓ + OH^- → AlO₂^- + 2H₂O + ống nghiệm nào không có hiện tượng gì là Na⁺ Vậy phân biệt được cả 5 ion Chọn: D.

Bài 4 (trang 174 SGK Hóa 12): 

Có 2 dung dịch chứa anion NO₃^-, CO₃^2-. Hãy nêu cách nhận biết từng ion trong dung dịch đó. Viết các phương trình hóa học. Lời giải: Cho muối BaCl2 vào hai mẫu thử, mẫu thử nào có kết tủa trắng là chứa CO₃^2- BaCl₂ + CO₃^2- → BaCO₃ ↓ + 2Cl^- Cho một vài mẫu bột Cu vào mẫu thử còn lại thêm vài giọt H₂SO₄ (l) nếu thấy thoát ra khí không màu (NO) hóa nâu đỏ (NO₂) ngoài không khí thì mẫu thử đó chứa NO₃^- 3Cu + 8H⁺ + 2NO₃^- → 3Cu²⁺ + 2NO↑ + 4H₂O 2NO + 2O₂ → NO₂ (màu nâu đỏ)

Bài 5 (trang 174 SGK Hóa 12):

Có dung dịch chứa các anion CO₃^2- và SO₄^2- .Hãy nêu cách nhận biết từng ion trong dung dịch. Viết các phương trình hóa học. Lời giải: Nhỏ từ từ dung dịch HCl vào mẫu thử thấy có khí thoát ra, thu khí cho vào dung dịch Ca(OH)₂ thấy có kết tủa trắng, khí đó là CO₂, dung dịch ban đầu có chứa ion CO₃^2- 2HCl + CO₃^2- → CO₂ ↑ + H₂O + 2Cl^- CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃ ↓ + H₂O Cho dung dịch BaCl2 vào mẫu thử thấy có kết tủa trắng là BaSO₄, trong dung dịch có chứa SO₄^2- SO₄^2- + BaCl₂ → BaSO₄ ↓ + 2Cl^-.

Bài 6 (trang 174 SGK Hóa 12): 

Có 5 dung dịch hóa chất không nhãn, mỗi dung dịch nồng độ khoảng 0,1M của một trong các muối sau: KCl, Ba(HCO₃)₂, K₂CO₃, K₂S, K₂SO₃. Chỉ dùng một thuốc thử là dung dịch H₂SO₄ loãng nhỏ trực tiếp vào mỗi dung dịch thì có thể nhận biết tối đa mấy dung dịch? A. Hai dung dịch Ba(HCO₃)₂, K₂CO₃ B. Ba dung dịch Ba(HCO₃)₂, K₂CO₃, K₂S C. Hai dung dịch Ba(HCO₃)₂, K₂S D. Hai dung dịch Ba(HCO₃)₂, K₂SO₃ Lời giải: Đáp án B Cho dd H₂SO₄ lần lượt vào 5 lọ đựng 5 dd: Lọ nào có kết tủa trắng, có khí không màu không mùi bay lên là Ba(HCO₃)₂ PTHH: Ba(HCO₃)₂ + H₂SO₄ → BaSO₄↓ + 2CO₂↑ + 2H₂O Lọ nào có khí mùi trứng thối là K₂S. PTHH: K₂S + H₂SO₄ → K₂SO₄ + H₂S↑ Lọ nào chỉ có khí không màu không mùi là K₂CO₃ PTHH: K₂CO₃ + H₂SO₄ → K₂SO₄ + CO₂↑ + H₂O ⇒ Nhận biết được 3 dung dịch Ba(HCO₃)₂, K₂CO₃, K₂S

Mục lục Giải bài tập Hóa 12

Các bài viết liên quan

Các bài viết được xem nhiều nhất