Điều kiện phản ứng trao đổi ion trong dung dịch các chất điện ly – hoá 11 bài 4

Phản ứng trao đổi ion trong dung dịch chất điện ly là một trong những phản ứng mà các em gặp khá nhiều bên cạnh các phản ứng như: phản ứng oxi hoá khử, phản ứng thế, phản ứng phân huỷ,…

Vậy phản ứng trao đổi ion trong dung dịch chất điện ly có gì khác với các phản ứng trên, trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu về điều kiện để xảy ra phản ứng trao đổi ion trong dung dịch các chất điện ly, cùng các ví dụ và bài tập về phản ứng trao đổi ion. Qua đó, các em dễ dàng phân biệt được đâu là phản ứng trao đổi ion, đâu không phải là phản ứng trao đổi ion.

I. Phản ứng trao đổi ion là gì, các loại phản ứng trao đổi ion?

1. Phản ứng trao đổi ion là gì?

– Phản ứng trao đổi ion là phản ứng xảy ra khi các chất tham gia phản ứng trao đổi ion với nhau.

2. Các loại phản ứng trao đổi ion (nếu có):

• Muối + Axit → Muối mới + Axit mới

•Muối + Bazơ → Muối mới + Bazơ mới

•Muối + Muối → Muối mới + Muối mới

•Hidroxit không tan + Axitdung dịch→ Muốidung dịch+ H2O (chất điện li yếu)

•Axitdung dịch+ Bazơdung dịch → Muốidung dịch+ H2O (chất điện li yếu)

II. Điều kiện xảy ra phản ứng trao đổi ion trong dung dịch chất điện ly

– 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.

1. Phản ứng trao đổi ion có sản phẩm tạo thành là chất kết tủa

Ví dụ 1: Na2SO4 + BaCl2→ BaSO4↓trắng + 2NaCl

– Giải thích:Na2SO4và BaCl2đều dễ tan và phân ly mạnh trong nước.

Na2SO4→ 2Na⁺ + SO4^2-

BaCl2→ Ba²⁺ + 2Cl^–

– Trong số 4 ion phân ly chỉ có các ion Ba²⁺ vàSO4^2- kết hợp được với nhau tạo thành chất kết tủa là BaSO4, nên có thể viết phương trình ion thu gọn như sau:

Ba²⁺+SO4^2-→ BaSO4↓trắng

Ví dụ 2: AgNO3 + HCl→ AgCl↓trắng + HNO3

Phương trình ion thu gọn:Ag⁺ + Cl^–→ AgCl↓trắng

2. Phản ứng trao đổi ion có sản phẩm tạo thành là chất khí

Ví dụ 1:Na2CO3 + HCl→ 2NaCl + CO2↑ + H2O

– Giải thích:Na2CO3và HClđềuphân ly mạnh.

Na2CO3→ 2Na⁺ + CO3^2-

HCl→ H⁺ + Cl^–

–Ion H⁺ vàCO3^2- kết hợp với nhau tạo thành H2CO3 axit này không bền phân huỷ thànhCO2+ H2O.

– Phương trình ion rút gọn: 2H⁺ + CO3^2-→CO2↑+ H2O

Ví dụ 2: Na2S + HCl → 2NaCl + H2S↑

– Phương trình ion thugọn:2H⁺+ S^2-→ H2S↑

3. Phản ứng trao đổi ion có sản phẩm tạo thành là chất điện ly yếu

a) Phản ứng tạo thành nước

NaOH + HCl→ NaCl + H2O

– Nước H2O là chất điện ly rất yếu, phương trình ion thu gọn:

H⁺+ OH^–→ H2O

b) Phản ứng tạo thành axit yếu

HCl + CH3COONa→ CH3COOH + NaCl

– Axit axeticCH3COOH (mùi giấm) là axit điện ly yếu, phương trình ion thu gọn:

H⁺+CH3COO^–→ CH3COOH

* Cách viết phương trình ion thu 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. Phương trình ion đầy đủ:

2Na⁺+ SO4^2- +Ba²⁺+ 2Cl^–→BaSO4 + 2Na⁺+ 2Cl^–

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

SO4^2-+Ba²⁺→BaSO4

4. Phản ứng axit – bazơ

– Phản ứng axit – bazơ là phản ứng trong đó có sự nhường và nhận proton (H+).

– Phản ứng axit – bazơxảy ra theo chiều: Axit mạnh + Bazơ mạnh →Axit yếu hơn + Bazơ yếu hơn.

* Chú ý:Các trường hợp ngoại lệ

+ Tạo thành kết tủa khó tan phản ứng vẫn xảy ra được dù axit hoặc bazơ tạo thành mạnh hơn ban đầu.

CuSO4+ H2S →CuS + H2SO4(CuS rất khó tan)

Pb(NO3)2+ H2S→PbS + 2HNO3(PbS rất khó tan)

+ Axit khó bay hơi đẩy được axit dễ bay hơi (cả 2 axit đều mạnh):

H2SO4đậm đặc + NaCl rắn

NaHSO4+ HCl

5. Thứ tự phản ứng axit – bazơ

a) Khi cho dung dịch chứa 1 axit vào dung dịch chứa nhiều bazơ

– Nguyên tắc: Các bazơ sẽ phản ứng theo thứ tự: axit + bazơ mạnh trước sau đó đến lượt axit + bazơ yếu (nếu axit nhiều thì có thể coi các bazơ phản ứng đồng thời).

– Một số ví dụ:

Ví dụ 1: Khi cho từ từ dung dịch HCl vào dung dịch chứa đồng thời chứa NaOH và NaAlO2­:

HCl + NaOH →H2O + NaCl (ban đầu không thấy có hiện tượng kết tủa)

H2O + HCl + NaAlO2→Al(OH)3+ NaCl (xuất hiện kết tủa và kết tủa tăng dần)

3HCl + Al(OH)3→AlCl3+ 3H2O (kết tủa tan đến hết)

Ví dụ 2: Cho từ từ dung dịch chứa hỗn hợp NaOH và NaAlO2vào dung dịch HCl: vì HCl nhiều nên chúng ta không quan sát thấy hiện tượng kết tủa:

HCl + NaOH→H2O + NaCl

4HCl + NaAlO2→AlCl3+ NaCl + 2H2O

Ví dụ 3: Khi cho từ từ dung dịch chứa HCl vào dung dịch có chứa Na2CO3và NaHCO3:

HCl + Na2CO3→NaCl + NaHCO3(không thấy có hiện tượng xuất hiện bọt khí)

HCl + NaHCO3→NaCl + CO2+ H2O (có khí thoát ra)

Ví dụ 4: Cho từ từ dung dịch chứa NaHCO3và Na2CO3vào dung dịch HCl: ngay lập tức quan sát thấy hiện tượng có khí thoát ra:

Na2CO3+ 2HCl→2NaCl + H2O + CO2

NaHCO3+ HCl→NaCl + H2O + CO2

b) Khi cho dung dịch chứa 1 bazơ vào dung dịch có chứa nhiều axit

– Nguyên tắc: Các axit sẽ phản ứng theo thứ tự từ mạnh đến yếu. Nếu bazơ nhiều thì coi các phản ứng xảy ra đồng thời.

Ví dụ 1: Cho từ từ dung dịch NaOH vào dung dịch chứa đồng thời cả HCl và AlCl3:

NaOH + HCl→NaCl + H2O (không có kết tủa xuất hiện)

3NaOH + AlCl3→Al(OH)3+ 3NaCl (có kết tủa xuất hiện và kết tủa tăng dần)

NaOH + Al(OH)3→NaAlO2+ 2H2O (kết tủa tan đến hết)

Ví dụ 2: Cho từ từ dung dịch chứa HCl và AlCl3vào dung dịch có chứa NaOH:

HCl + NaOH→NaCl + H2O

AlCl3+ 4NaOH→NaAlO2+ 3NaCl + 2H2O (không thấy có kết tủa)

III. Bài tập luyện tập phản ứng trao đổi ion trong dung dịch

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 giảiBài 1 trang 20 SGK Hóa 11:

– 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 Bài 2 trang 20 SGK Hóa 11:

– 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: Ba(OH)2+ 2HCl → BaCl2+ 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: Na2CO3+ 2HCl → 2NaCl+ CO2↑ + H2O

– Theo điều kiện của phản ứng trao đổi thì phản ứng trên xảy ra được.

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 giảiBài 4 trang 20 SGK Hóa 11:

– Đáp án:C. Bản chất của phản ứng trong dung dịch các chất điện li. (chỉ rõ các ion tham gia phản ứng).

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 giảiBài 5 trang 20 SGK Hóa 11:

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 (do không hình thành chất kết tủa, bay hơi, hay điện li yếu)

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 giảiBài 6 trang 20 SGK Hóa 11:

– Đáp án:D.Fe(NO3)3+ KOH

–PTPƯ : 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 giảiBài 7 trang 20 SGK Hóa 11:

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

Hy vọng với bài viết về điều kiện xảy ra phản ứng trao đổi ion trong dung dịch chất điện ly cùng ví dụ và bài tập về phản ứng trao đổi ion ở trên giúp ích cho các em. Mọi góp ý và thắc mắc các em vui lòng để lại bình luận dưới bài viết để TH Văn Thủy ghi nhận và hỗ trợ, chúc các em học tập tốt.