Giải bài tập Hóa 12 Bài 40: Nhận biết một số ion trong dunng dịch

Chương VIII.
PHÂN BỆT MỘT Sũ chất vô cổ
§40. NHẬN BIẾT MỘT số ION TRONG DƯNG DỊCH
A. TÓM TẮT LÍ THUYẾT
Các chất hóa học dược nhận biết gián tiếp qua các ion :
Muôi, axit, bazơ có thể đưa về các ion tạo thành các hợp chât ấy.
Kim loại : Cho hòa lan axít hoặc bazơ chuyển thành các cation hoặc anion.
NHẬN BIẾT CATION (ION DƯƠNG)
1. Nguyên tác: Dùng phân ứng lạo kết tủa hoặc oxi hóa khử, trừ một vài nường hợp đặc biệt có thể dùng phương pháp vật lí. a) Nhận biết một số cation phô biến :
Na+, Ag+, NH4+,Cu , Mg2 , Ca2+, Ba2+.
Na+ : Các hợp chiíl của Na+ khi dốt trôn ngọn lửa đèn khí (dùng đũa thủy tinh có quấn Pl) ngọn lửa có màu vàng rực. (Không dùng phương pháp kết tủa vì các hợp chất của Na+ đều tan trong nươc.)
Tương tự K+ khi đốt trên ngọn lửa đèn khí, ngọn lửa có màu tím.
NH4+: Vơi OH“ (NaOH hoặc KOH hoặc Ba(OH)2) đun nhọ tạo ra khí không màu làm xanh quỳ tím ẩm, hoặc bốc khói ưắng khi gặp HC1 đậm đặc.
NH? + OH' -> NH3t + H2O.
Cu2+: Vơi dung dịch NH, dư tạo kết tủa màu xanh và kết tủa tan dần do lạo phức màu xanh da trơi.
Cu2+ + 2NHj + 2H2O -> Cu(OH)2ị + 2NH?
Cu(OH)2 + 4NH, -> CuíNH,)42+ + 2OH’
(Màu xanh lam)
Mg2+: Vơi OH“ tạo kết tủa trắng đục.
Mg2+ + 20H —> Mg(OH)2ị (trắng đục).
Ca2+ : Vơi co.í2“, C2O42- lạo kết tủa trắng.
Ca2+ + co,2" -> CaCO.4
Ca2+ + C2O42" —> CaC2O4ị (Canxi oxalal)
Ba2+: Vơi SO42" tạo kết tủa trắng không tan trong axíl mạnh hoặc có thể dùng dung dịch thuốc thử K2CrO4 hoặc K2Cr2O7 lạo kết tủa màu vàng tươi.
Ba2+ + SO42’ -> BaSoĂ
Ba2+ + CrO2 -> BaCrOi'l'.
2Ba2+ + Cr2O2’ + H2O -> 2BaCrO4ị + 2H+.
Màu vàng tươi
* Al3+,Cr3+.
Al3+: Với OH dư tạo kết tủa dạng keo và tan dần. Kết tủa được tái tạo khi thổi khí co2 vào.
A13+ + 3OH- ->Al(OH)3ị
Al(OH), + OH A1Ơ2 + 2H2O
AIO2’ + CO2 + H2O -> Al(OH)3ị +HCO.F.
Cr3+: Với OH" dư tạo kết tủa màu xanh và kết tủa tan dần.
Cr3+ + 3OH -> Cr(OH)3ị	Màu xanh
Cr(OH)., + OH -> |Cr(OH)i] Màu xanh
Fc3+,Fc2+,Ni2+
Fc3+: Với OH tạo kết tủa đỏ nâu hoặc ion thioxianat SCN’ tạo ra phức chất có màu đỏ máu.
Fe3 + 3OH ->Fc(OH)3ị
Fc3+ + 3SCN“ -> Fc(SCN)3 (đỏ máu )
Fc2+: Với OH‘ dể ngoài không khí tạo kết tủa đang từ màu trắng hơi xanh chuyển dần sang màu vàng rồi cuối cùng thành màu nâu đỏ hoặc làm mất màu ion MnO^ trong môi trường H+.
Fc2+ + 2OH~-> Fc(OH)2ị
4Fe(OH)2 + 02 + 2H2O-> 4 Fc(OH)3ị
5Fe2+ + Mno; + 8H+ -> 5Fc3+ + Mn2+ + 4H2O.
Màu tím hồng	kháng màu
Ni2+: Với ion OH" tạo thành kết tủa hiđroxit Ni(OH)2 màu xanh lục, không tan trong thuốc thử dư, nhưng tan được trong dung dịch NH3 tạo thành ion phức màu xanh :
Ni2+ + 2OFF -> Ni(OH)2 ị Màu xanh lục Ni(OH)2 + 6NH3 -> [Ni(NH3)6]2+ + 2OH“ Màu xanh
II. NHẬN BIẾT ANION (ION ÂM)
Nhận biết một sô' anion phô biến
Anion của axít mạnh : Cl , Br~ , SO42-, NO3“.
Cl“, Br~: Với Ag+ tạo kết tủa màu dặc trưng.
Ag+ + C1 ->AgClị (trắng ).
Ag+ + Br —»AgBrị (vàng nhạt).
• SO42- : Với Ba2+ tạo ra kết tủa trắng không tan trong axit mạnh.
Ba2+ + SO42 -» BaSO44
N03: Nếu trong dung dịch không có các anion có khả năng oxi hóa mạnh thì có thổ dùng bột Cu hoặc vài mẩu lá Cu mỏng và môi trường axit của axit sunfuric loãng để nhận biết anion NO,:
3Cu + 2 NO, + 8H+ -> 3Cu2+ + 2NOỲ + 4H2O.
Bột Cu tan ra tạo thành dung dịch màu xanh lam, khí NO không màu bay lên gặp khí oxi của không khí, tạo thành khí NO2 có màu nâu đó.
2NO + o2 —> 2NO2 /ràíí /JỚtf đồ
Anion của axít yếu: CO32", SO32’, s2": Với H+(axíi mạnh) tạo khí mùi đặc trung.
CO32’+ 2H+ -^co2t + H2O. (Khí không mùi )
SO32’+ 2H+ ->SO2t + H2O. (Khí mùi hắc) s2“ + 2H+ -> H2ST (Khí mùi trứng thối)
Chú ỷ:
Nếu anion xuất phát lừ axit yếu dùng axit mạnh để tạo khí hoặc tạo tủa.
Nếu cation xuất phát từ bazơ yếu (phần lớn ít tan) dùng bazơ mạnh để lạo tủa hoặc khí.
Nếu hai ion có cùng chung một phản ứng xác định, thì tìm một phản ứng thích hợp để xác định một ion ( đồng thời loại ion này ) sau đó xác định ion thứ nhì.
Ví' dụ : Có hai ion Pb2+ và Ba2+ cùng nằm trong một dung dịch. Nếu dùng thuôc thử là SO 4" thì cả hai ion đều tạo kết tủa trắng. Ta nhận biết Pb2+ trước bằng phản ưng với cr -> PbCliịtrắng (Ba2+ không cho phản ứng này) Loại hêĩ Pb2+. sau đó nhận biết Ba2+bằng so2-.
Muối tạo bởi bazơ mạnh và axit yếu hoặc bazơ yếu và axit mạnh làm đổi màu quỳ (do sự thuỷ phân ion trong dung dịch) do đó phải hết sức thận trọng khi dùng quỳ tím nhận biết. Thông thường thì dùng H+hoặc OH" để nhận biết trước dựa vào hiện tượng sủi bọt khí.
Dung dịch Ba(ÓH)2 là thuốc thử đặc biệt dùng để nhận biết được rát nhiều ion như: Fe2 , Fe3+, Al3+, Mg2+, NH/, so/", CO32"...
Sự khác nhau giữa nhận biết và phân biệt'. Đê’ phân biệt các chât A. B, c, D chỉ cần nhận biết A, B, c. Chất còn lại đương nhiên là D. Trái lại để nhận biết A, B, c, D cần xác định lất cả các chất, không bỏ qua chất nào.
B. BÀI TẬP SÁCH GIÁO KHOA
7. Có .1 dung dịch, mỗi dung dịch chứa / cation SUU : lìa1*, NHj . AT*. Trình hãy cúcli nhận biêt chúng.
Dung (lịcli .4 chứa dồng thời các cation Fe:', AT\ Trình hãy cách tách và nhận biết mồi ton từ dung dịi :h 4.
Có 5 dull}’ dịch riêng I'ẽ, mồi dung (lịch chứa I cation : NHj . Míí2+. Fé\ AC*. Na*, nồng độ khoang (I.IM. Hàng cách dùng dung dịch NaOH cho lần lượt vào từng dung dịch, có thế nliận biết dược các dung dịch náo ì
Dung dịch chứa ton : NHj
II. Hai dung dịch chứa úm : NHj và AI1*. c. lia dung dịcli cluỉa úm : NHj . Fc“ lìỊ 4/',+.
I). Năm (lung dịch chứa ion : NHZ . Mg:~, Fe'\ Na*. AF*.
Có 2 (lung dịch riêng rè chứa các anil’ll Noị , C(>1 . Hãy nêu cách nhặn hiét từng ton trong dung dịch dó. Viết các phương trình hoá học.
Có dung dịch cliửn các anion COj và SO~I Hãy nêu cách nhận biết tửng ion trong dung dịch. Viết các phương trình hoá Itọc.
Có 5 dung dịch Itoá chất không nhãn, mỗi dung dịch nồng độ khoáng (1,1 M cùa Iiiột trong các muối sau : KCl, lìaịHCOỉìì , KiCOí. K;S , K’SOj. Chí dùng dung dịch HỉSOi loãng nhò trực tiếp vào dung dịch, thi có thẻ' nhận biết dược dung dịch nào '!
4. Hui dung dịch • líl(HCO.i)’. KỵCO-.	lì.	Iìa dung dịch : lla(HCOi):. KịCOi, KgS.
c Hai dung (lịch : HaiHCO.d;. K;S.	I).	Hai (lung dịch : HalHCO,):. HiSOj.
Hướng dẫn giải
♦ Nhỏ từ từ dung dịch NaOH vào ba ống nghiệm chứa 3 cation trên cho đốn
dư, đồng thời đun nhẹ :
Ông tạo kết tủa dạng keo và kết tủa tan dần là ống chứa Al'ì+
Ali+ + 3OH ->Al(OH)3ị'
Al(OH).? + OH -> Aio; + 2H2O.
Ong có khí thoát ra làm xanh quỳ tím âm là ông chứa NH4
NH4 + OH —NH.it + H2O
Cho dung dịch H2SO4 vào mẫu còn lại thấy xuất hiện kết tủa trắng => Ba2+: Ba2+ + so2’ -> BaSO-J
♦ Nhận biết các ion: Cho dung dịch NaOH từ từ vào dung dịch A .cho đen
khi kốt tủa không còn thay đổi nữa. Lọc thu kết tủa và dung dịch.
Đem kêt tủa để ngoài không khí thây ket tủa chuyển từ màu trắng hoi xanh sang màu nâu đỏ => Nhận biết được ion Fc2+.
4Fc(OH)2 + 02 + 2H:O-> 4Fe(OH)j
Sục CO2 dư vào dung dịch thây kết tủa dạng keo xuất hiện => Nhận biết được ion Al ,+.
Aio; + CO2 + H2O -> AKOH.bị + HCO’
Tách các ion :
Cho Fc(OH)2 tác dụng với dung dịch HC1 thu được Fe2+
Fe(OH)2 + 2HC1 -> FcCỈ2 + 2H?O
Cho Al(0H).3 tác dụng với dung dịch HC1 dư thu được Ạl3+
A1(OH)3 + 3HC1 -> AlClă + 3H2O
Chọn D. Cho dung dịch NaOH từ từ vào năm mẫu thử cho đến dư đồng thời đun nhẹ:
Mầu sủi bọt khí mùi khai là NHỊ : NH4 + OH"	NH3t + H2Ồ
Mẫu tạo kết tủa'trắng đục là Mg2+ : Mg2+ + 2OH" -» Mg(OH)2 ị .
Mầu tạo kết tủa đỏ nâu là Fe3+:	Fc3+	+ 3OH' —» Fc(OH)3ị.
Mẩu tạo kết tủa và kết tủa tan là AF+:
Al3+ + 3OH‘—>Al(OH)3ị ;	A1(OH)3 + OH -> A1O' + 2H;O
Mẩu cồn lại là Na+.
• Cho hai mẫu thử tác dụng với dung dịch HC1
Mẫu sủi bọt khí là co2': co2' + 2H+ -> co2t + H2O
Cho mẫu còn lại tác dụng với vụn Cu và dung dịch H2SO4 loãng dun'nhc, thấy xuất hiện khí không màu hóa nâu ngoài không khí là NO3
3Cu + 8H+ + 2 NO' -> 3Cu2+ + 2NOt + 4H2O
2NO + O2 -> 2NO2
Nhỏ dung dịch HC1 dư vào dung dịch.
Thây xuất hiện bọt khí không mùi => CO2 => co2"
CO2" + 2H+ -> CO2T + H2O
Cho dung dịch BaCb vào dung dịch vừa thu được ở trcn Thây xuất hiện tủa trắng không tan trong axit => SO4”
Ba2+ + SO2" -> BaSO4 ị
Chọn B. Cho dung dịch H2SO4 loãng tác dụng với các mẫu thử
Mẫu tạo kết tủa không tan trong axit là Ba(HCO3)2
Ba(HCO3)2 + H2SO4 -> BaSO4ị + 2CO2T + 2H2O
Mẫu sủi bọt khí không mùi là K2CO3
K2CO3 + H2SO4 -> K2SO4 + co2t + H2O
Mẩu sủi bọt khí mùi trứng thối là K2S
K2S + H2SO4K2SO4 + H2sT
Nếu chỉ nhỏ trực tiếp H2SO4 loãng vào thì nhận được ba mẫu. Tuy nhiên nếu tiếp tục dùng các mẫu mới vừa nhận được làm thuốc thử sẽ nhận biêt được năm mẫu.