SGK Hóa Học 11 - Bài 4: Phản ứng trao đổi ion trong dung dịch các chất điện li

phản ứng trao đổi ion
4'	TRONG DUNG DỊCH
CÁC CHẤT ĐIỆN LI
& Hiểu bán chất, điều kiện xảy ra phản ứng trao đổi ion trong dung dịch các chất điện li và viết được phương trình ion rút gọn của phản ứng.
- ĐIỀU KIỆN XẢY RA PHẢN ÚNG TRAO Đổl ION TRONG DUNG DỊCH CÁC CHẤT ĐIỆN LI
Phán ứng tạo thành chất kết tủa
Thí nghiệm. Nhỏ dung dịch natri sunfat (Na2SO4) vào ống nghiệm đựng dung dịch bari clorua (BaCl2) thấy kết tủa trắng của BaSO4 xuất hiện :
Na2SO4 + BaCl2 	> BaSO4ị + 2NaCl	(1)
Giải thích. Na2SO4 và BaCl2 đều dễ tan và phân li mạnh trong nước :
Na2SO4 	> 2Na+ + soị“
BaCl2 	> Ba2+ + 2C1"
Trong số bốn ion được phân li ra chỉ có các ion Ba2+ và so4~ kết hợp được
với nhau tạo thành chất kết tủa là BaSO4 (hình 1.3), nên thực chất phản ứng trong dung dịch là :
Ba2+ + so4_ 	-> BaSO4 ị	(2)
Phương trình (2) được gọi là phương trình ion rút gọn của phản ứng (1).
Phương trình ion rút gọn cho biết bản chất của phản ứng trong dung dịch các chất điện li.
Cách chuyển phương trình dưới dạng phân tử thành phương trình ion rút gọn như sau :
Chuyển tất cả các chất vừa dễ tan, vừa điện li mạnh thành ion, các chất khí, kết tủa, điện li yếu để nguyên dưới dạng phân tử. Phương trình thu được gọi là phương trình ion đầy đủ, thí dụ, đối với phản ứng (1) ta có :
2Na+ + soị” + Ba2+ + 2Q-	> BaSCự + 2Na+ + 2C1"
Lược bỏ những ion không tham gia phản ứng, ta được phương trình ion rút gọn :
Ba2+ + so|~ 	> BaSO4ị
Từ phương trình này ta thấy rằng, muốn điều chế kết tủa BaSO4, cần trộn hai dung dịch, một dung dịch chứa ion Ba2+, dung dịch kia chứa ion SO4-.
Phản ứng tạo thành chất điện li yếu
Phản ứng tạo thành nước
Hình 1.4.
Màu của phcnolphtalein trong môi trường kiềm
Thí nghiệm. Nhỏ vài giọt dung dịch phenolphtalein vào cốc đựng dung dịch NaOH 0,1 OM, dung dịch có màu hồng (hình 1.4).
Rót từ từ dung dịch HC1 0,1 OM vào cốc ừên, vừa rót vừa khuấy, cho đến khi mất màu. Phản ứng như sau :
HC1 + NaOH 	-> NaCl + H2O
Giửỉ thích. NaOH và HC1 đều dễ tan vắ phân li mạnh trong nước :
NaOH 	> Na+ + OH“
HC1 	> H+ +C1-
Các ion OH" trong dung dịch làm cho phenolphtalein chuyển sang màu hồng. Khi cho dung dịch HC1 vào, các ion H+ của HC1 sẽ phản ứng với các ion OH~ của NaOH tạo thành chất điện li rất yếu là H2O. Phương trình ion rút gọn :
H+ + OH- 	> H2O
Khi màu của dung dịch trong cốc mất, đó là lúc các ion H+ của HC1 đã phản ứng hết với các ion OH~ của NaOH.
Phản ứng giữa dung dịch axit và hiđroxit có tính bazơ rất dễ xảy ra vì tạo thành chất điện li rất yếu là HỌO. Chẳng hạn, Mg(OH)2 ít tan trong nước, nhưng dễ dàng tan trong dung dịch axit mạnh :
Mg(OH)2 (r) + 2H+	-—> Mg2+ + 2H2O
Phản ứng tạo thành axit yếu
Thí nghiệm. Nhỏ dung dịch HCỈ vào ống nghiệm đựng dung dịch CH3COONa, axit yếu CH3COOH sẽ tạo thành :
HC1 +CH3COONa 	> CH3COOH + NaCl
Giải thích. HC1 và CH3COONa là các chất dễ tan và phân li mạnh :
HC1 	> H+ + Cl-
CH3COONa 	> Na+ + CH3COO~
Trong dung dịch, các ion H+ sẽ kết hợp với các ion CH3COO“ tạo thành chất điện li yếu là CH3COOH (mùi giấm). Phương trình ion rút gọn :
H+ + CH3COO- 	> CH3COOH
Phản ứng tạo thành chất khí
Thí nghiệm. Rót dung dịch HC1 vào cốc đựng dung dịch Na2CO3 ta thấy có bọt khí thoát ra :
2HC1 + Na2CO3 	> 2NaCl + CO2 T + H2O
Giải thích. HC1 và Na2CO3 đều dễ tan và phân li mạnh :
HC1 	> H+ + Cl-
Na2CO3 	> 2Na++ co^
Các ion H+ và coj_ trong dung dịch kết hợp với nhau tạo thành axit yếu là H2CO3, axit này không bền bị phân huỷ ra COọ và H2O.
H+ + cof’ 	> HCO3
H+ + HCO3 	-» H2CO3
co2 T + H2O
H2CO3 	> co2 f + H2O
Phương trình ion rút gọn : 2H+ + co3
Phản ứng giữa muối cacbonat và dung dịch axit rất dễ xảy ra vì vừa tạo thành chất điện li rất yếu là H2O, vừa tạo ra chất khí co2 tách khỏi môi trường phản ứng. Chẳng hạn, các muối cacbonat ít tan trong nước nhưng tan dễ dàng trong các dung dịch axit. Thí dụ, đá vôi (CaCO3) tan rất dễ trong dung dịch HC1 (hình 1.5) :
CaCO3 (r) + 2H+ 	> Ca2+ + CO2 T + H2O
Hình 1.5. Phản ứng tạo thành chất khí co2
- KÉT 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 một trong các chất sau :
chất kết tủa.
chất điện li yếu.
chất khí.
BÀI TẬP
Điều kiện để xảy ra phản ứng trao đổi ion trong dung dịch các chất điện li là gì ? Lấy các thí dụ minh hoạ.
Tại sao các phản ứng giữa dung dịch axit và hiđroxit có tính bazơ và phản ứng giữa muối cacbonat và dung dịch axit rất dễ xảy ra ?
Lấy một số thí dụ chứng minh rằng : bản chất của phản ứng trong dung dịch các chất điện li là phản ứng giữa các ion.
Phương trình ion rút gọn của phản ứng cho biết:
Những ion nào tồn tại trong dung dịch.
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.
5.
Viết các phương trình phân tử và ion rút gọn của các phản ứng (nếu có) xảy ra trong dung dịch giữa các cặp chất sau :
Fe2(SO4)3 + NaOH
NH4CI + AgNO3
NaF + HCI
Phản ứng nào dưới đây xảy ra trong dung dịch tạo được kết tủa Fe(OH)3 (hình 1.6) ?
FeSO4 + KMnO4 + H2SO4
Fe2(SO4)3 + KI c. Fe(NO3)3 + Fe D. Fe(NO3)3 + KOH
Lấy thí dụ và viết các phương trình hoá học dưới dạng phân tử và ion rút gọn cho các phản ứng sau :
Tạo thành chất kết tủa.
Tạo thành chất điện li yếu.
MgCI2 + KNO3
FeS (r) + HCI g) HCIO + KOH
Hình 1.6
Chất kết tủa Fe(OH)3
Tạo thành chất khí.