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

PHẢN ỨNG TRAO ĐỔI ION TRONG DUNG DỊCH CÁC CHẤT ĐIỆN LI Mục tiêu  Kiến thức + Phát biểu được bản chất của phản ứng xảy ra trong dung dịch các chất điện li là phản ứng giữa các ion.. +

BÀI 4 PHẢN ỨNG TRAO ĐỔI ION TRONG DUNG DỊCH CÁC CHẤT ĐIỆN LI Mục tiêu

 Kiến thức

+ Phát biểu được bản chất của phản ứng xảy ra trong dung dịch các chất điện li là phản ứng giữa

các ion

+ Trình bày được điều kiện xảy ra phản ứng trao đổi ion trong dung dịch các chất điện li: tạo chất

kết tủa, chất bay hơi hoặc chất điện li yếu

 Kĩ năng

+ Dự đoán kết quả phản ứng trao đổi ion trong dung dịch các chất điện li

+ Viết được phương trình ion đầy đủ và phương trình ion rút gọn

+ Giải được các bài toán có liên quan: tính khối lượng hoặc thể tích khí sau phản ứng; tính phần

trăm khối lượng các chất trong hỗn hợp; tính nồng độ mol ion thu được sau phản ứng,…

I LÍ THUYẾT TRỌNG TÂM

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

a Phản ứng tạo thành chất kết tủa

Thí nghiệm: Cho dung dịch Na2SO4 phản ứng với dung dịch BaCl2

Phương trình dạng phân tử:

Trắng

Phương trình ion đầy đủ:

 2  2       

Phương trình ion rút gọn:

 Phương trình ion rút gọn thực chất là phản ứng giữa ion Ba2 và SO24 tạo kết tủa BaSO4

Chú ý: Chất điện li mạnh thì viết dưới dạng ion Chất khí, chất kết tủa, chất điện li yếu viết dưới dạng

phân tử

b Phản ứng tạo thành chất điện li yếu

 Phản ứng tạo thành nước

Thí nghiệm: Cho dung dịch HCl phản ứng với dung dịch NaOH

Phương trình phân tử:

  2 

Phương trình ion đầy đủ:

     2   

Phương trình ion rút gọn:

   2

 Phản ứng giữa dung dịch axit và hiđroxit có tính bazơ rất dễ xảy ra vì tạo thành chất điện li rất yếu là

H2O

 Bản chất của phản ứng do ion H và ion  OH kết hợp với nhau tạo H2O

 Phản ứng tạo thành axit yếu

Thí nghiệm: Cho dung dịch CH3COONa phản ứng với dung dịch HCl

Phương trình phân tử:

Phương trình ion đầy đủ:

  3    3   

Phương trình ion thu gọn:

 3  3

Chú ý: Trong dung dịch ion H sẽ kết hợp với ion  

3

CH COO tạo thành chất điện li yếu là CH 3 COOH

c Phản ứng tạo thành chất khí

Thí nghiệm: Cho dung dịch HCl phản ứng với dung dịch Na2CO3

Phương trình phân tử:

 2 3   2  2

Phương trình ion đầy đủ:

   2      

Phương trình ion thu gọn:

 2    

Phản ứng giữa muối cacbonat và dung dịch axit rất dễ xảy ra vì vừa tạo chất điện li yếu là H 2 O vừa tạo chất khi CO 2

Các muối cacbonat ít tan trong nước nhưng tan dễ dàng trong các dung dịch axit

Ví dụ:

2 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 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 như H2O, CH3COOH, HF…

Chất khí

SƠ ĐỒ HỆ THỐNG HÓA

II CÁC DẠNG BÀI TẬP

Dạng 1: Câu hỏi lí thuyết

Kiểu hỏi 1: Viết phương trình ion thu gọn

Phương pháp giải

Bước 1: Viết phản ứng dạng phân tử

Bước 2: Phân tích dạng phân tử thành dạng ion:

Chất điện li mạnh, tan viết dưới dạng ion

Các chất kết tủa, chất khí và chất điện li yếu vẫn giữ ở dạng phân tử

Bước 3: Cân bằng điện tích và nguyên tử ở hai vế, rút gọn những ion giống nhau ở hai vế Thu được

phương trình ion rút gọn

Ví dụ: Viết phương trình phân tử và ion rút gọn của các phản ứng sau (nếu có) xảy ra trong dung dịch:

a) NaOH Cu NO  3 2

PHẢN ỨNG TRAO

ĐỔI ION TRONG

DUNG DỊCH CÁC

CHẤT ĐIỆN LI

ĐIỀU KIỆN XẢY

RA PHẢN ỨNG

Tạo chất kết tủa Tạo chất khí Tạo chất điện li yếu

CÁCH VIẾT

PHƯƠNG TRÌNH

ION RÚT GỌN

Bước 3: Rút gọn những ion giống nhau ở hai vế, cân bằng điện tích

và nguyên tử ở hai vế, thu được phương trình ion rút gọn

Bước 1: Viết phản ứng dạng phân tử

Bước 2: Phân tích dạng phân tử thành dạng ion

Chất điện li mạnh, viết dưới dạng ion

Các chất kết tủa, chất khí và chất điện li yếu vẫn giữ ở dạng phân tử

b) NaOH HNO  3

c) HCl HCOONa.

d) HCl FeS 

Hướng dẫn giải

Phương trình phân tử

a) 2NaOH Cu NO  32 Cu OH 2  2NaNO 3

b) NaOH HNO 3NaNO3H O2

c) HCl HCOONa HCOOH NaCl

d) FeS 2HCl FeCl2H S2 

Phương trình ion đầy đủ:

b) NaOHHNO3NaNO3 H O2

c) HClHCOONaNaClHCOOH

2

Phương trình ion rút gọn:

2

b) OHH H O2

c) HHCOO HCOOH

2

Ví dụ mẫu

Ví dụ 1: Viết phương trình phân tử và ion rút gọn của các phản ứng sau (nếu có) xảy ra trong dung dịch:

a) KOH Mg NO  3 2 b) NaOH HCl.

c) HCl CaCO  3

Hướng dẫn giải

Phương trình phân tử

a) 2KOH Mg NO  32 Mg OH 2  2KNO3

b) NaOH HCl NaCl H O 2

c) CaCO 2HCl3 CaCl2CO2 H O2

Phương trình ion đầy đủ:

b) NaOHHClNaClH O2

Phương trình ion rút gọn:

2

b) OHH H O2

Kiểu hỏi 2: Từ phương trình ion rút gọn tìm phương trình hóa học dạng phân tử tương ứng

Phương pháp giải

Bước 1: Từ phương trình ion rút gọn nhận dạng xem đây là loại phương trình ion rút gọn thuộc dạng nào

(sản phẩm có kết tủa, chất điện li yếu, khí)

Bước 2: Nhìn sản phẩm có chất kết tủa, chất điện li yếu, chất khí để tìm phương trình hóa học dạng phân

tử

Ví dụ: Phản ứng hóa học nào sau đây có phương trình ion thu gọn là HOH H O2 ?

A HCl NaOH H O NaCl.2 

B NaOH NaHCO 3 H O Na CO2  2 3

C H SO2 4 BaCl2 2HCl BaSO 4

D H SO2 4Ba OH 2 2H O BaSO2  4

Hướng dẫn giải

   2

H OH H O là phương trình ion thuộc phản ứng tạo thành chất điện li yếu (nước)

Phương trình hóa học thỏa mãn:

 Chọn A

Ví dụ mẫu

Ví dụ 1: Phương trình 2  

2

S 2H H S là phương trình ion rút gọn của phản ứng

A FeS 2HCl FeCl2H S2 

B Na S 2HCl2  2NaCl H S 2 

C 2CH COOH K S3  2 2CH COOK H S3  2 

D BaS H SO 2 4 BaSO4 H S2 

Hướng dẫn giải

Phương trình ion rút gọn của các phản ứng:

A    2 

2

B 2 

2

C   2  

D 2 2  2    

 Chọn B

Kiểu hỏi 3: Chất, ion không thể hoặc có thể chứa đồng thời hoặc không đồng thời trong cùng một dung dịch

Phương pháp giải

Chất hoặc ion có thể tồn tại trong cùng một dung dịch khi các chất hoặc ion đó kết hợp với nhau không tạo ra kết tủa hoặc bay hơi hoặc chất điện li yếu

Chất hoặc ion không thể tồn tại trong cùng một dung dịch khi các chất hoặc ion đó kết hợp với nhau tạo

ra kết tủa hoặc bay hơi hoặc chất điện li yếu

Bước 1: Nhìn chất, hoặc ion nào kết hợp với nhau tạo ra kết tủa hoặc chất khí hoặc chất điện li yếu Bước 2: Từ bước 1 dùng phương pháp loại trừ tìm ra đáp án

Ví dụ: Không thể có dung dịch chứa đồng thời các ion

A Ba ,OH ,Na ,SO2   24 B K ,Cl ,OH ,Ca    

Hướng dẫn giải

Các ion trong dãy A không thể tồn tại trong cùng một dung dịch vì 2 2 

Các ion trong dãy B: K ,Cl ,OH ,Ca không kết hợp với nhau tạo ra chất kết tủa, chất khí hoặc chất     điện li yếu nên các ion trong B có thể tồn tại trong cùng một dung dịch

Các ion trong dãy C không thể tồn tại trong cùng một dung dịch vì AgClAgCl

 Chọn D

Ví dụ mẫu

Ví dụ 1: Dãy gồm các ion cùng tồn tại trong một dung dịch là:

A Al ,PO ,Cl ,Ba 3 34  2 B Ca ,Cl ,Na ,CO 2  2 23

C K ,Ba ,OH ,Cl  2   D Na ,K ,OH ,HCO    3

Hướng dẫn giải

Các ion trong dãy A, B, D không thể tồn tại trong cùng một dung dịch vì

 

   2 

Các ion trong dãy C không kết hợp với nhau tạo chất kết tủa, chất khí hay chất điện li yếu nên tồn tại trong cùng một dung dịch

 Chọn C

Bài tập tự luyện dạng 1

Bài tập cơ bản

Câu 1: 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

Câu 2: Phản ứng trao đổi ion trong dung dịch các chất điện li chỉ xảy ra khi

A các chất phản ứng phải là những chất dễ tan

B các chất phản ứng phải là những chất điện li mạnh

C một số ion trong dung dịch kết hợp được với nhau làm giảm nồng độ ion của chúng

D phản ứng không phải là thuận nghịch

Câu 3: Các ion có thể tồn tại trong cùng một dung dịch (không kể sự phân li của nước) là:

A Na ,NO ,Ba ,SO  3 2 23 B Cl ,SO ,NH ,Mg  24 4 2

C H ,OH ,Na ,CO    32 D Ag ,Cu ,Br ,NO  2  3

Câu 4: Chất không tạo kết tủa khi cho vào dung dịch AgNO3 là

A KBr B K3PO4 C HCl D HNO3

Câu 5: Phản ứng có phương trình ion thu gọn 3     

3

A BaCl2 H SO2 4 BaSO42HCl. B NaOH HCl NaCl H O. 2

C 3NaOH FeCl 3Fe OH 33NaCl D Na CO 2HCl2 3 2NaCl CO 2H O2

Câu 6: Cho Mg(OH)2 tác dụng với dung dịch HCl Phương trình ion rút gọn của phản ứng là

A 2  

2

2 2

Câu 7: Dãy gồm các ion cùng tồn tại trong một dung dịch là

A H ,Fe ,NO ,SO  3 3 24 B Ag ,Na ,NO ,Cl   3 

C Mg ,K ,SO ,PO 2  24 34 D Al ,Na ,Br ,OH 3   

Bài tập nâng cao

Câu 8: Dãy gồm các ion có thể cùng tồn tại trong một dung dịch (không kể sự phân li của nước) là:

A Ca ,Cl ,Na ,CO 2   23 B K ,Ba ,OH ,Cl  2  

C Al ,SO ,Cl ,Ba 3 24  2 D Na ,OH ,H ,K    

Câu 9: Cho các phản ứng sau:

(a) FeS 2HCl FeCl2 H S2

(b) Na S 2HCl2  2NaCl H S 2

(c) 2AlCl 3Na S 6H O3 2  2 2Al OH 33H S 6NaCl 2 

(d) KHSO4KHSK SO2 4H S2

(e) BaS H SO loãng 2 4 BaSO4H S2

Số phản ứng cĩ phương trình ion rút gọn 2 

2

Câu 10: Cho các phản ứng:

(4) KHCO K CO ;3 2 3 (5) CaO HCl; (6) Ba OH 2HCl

Dãy gồm các phản ứng cĩ cùng phương trình ion rút gọn là:

A (2), (3) B (2), (3), (4), (5), (6)

C (1), (6) D (4), (5), (6)

Câu 11: Dùng phản ứng trao đổi ion để tách

a) Ion Mg2 ra khỏi dung dịch chứa các chất tan Mg(NO3)2 và KNO3

b) Ion PO34 ra khỏi dung dịch chứa các chất tan K3PO4 và KNO3

Dạng 2: Bài tập bảo tồn điện tích và phản ứng trao đổi ion trong dung dịch

Ví dụ mẫu

Ví dụ 1: Dung dịch X chứa m gam ba ion: Mg ,NH ,SO2 4 24 Chia dung dịch X thành hai phần bằng nhau:

Phần một cho tác dụng với dung dịch KOH thu được 5,8 gam kết tủa

Phần hai đun nĩng với dung dịch NaOH dư thu được 3,36 lít khí (đktc)

Giá trị của m là

A 77,4 B 43,8 C 21,9 D 38,7

Hướng dẫn giải

Xét một phần:   

2

Mg OH

Phương trình hĩa học: 2     

2



Xét phần hai: 

3 NH

Phương trình hĩa học: NH4 OHNH3H O2



Trong mỗi phần cĩ: 0,1 mol Mg2 và 0,15 mol NH4

Bảo tồn điện tích trong mỗi phần: 2    2

0,1.2 0,15 2n  SO2



nSO2 0,175 mol Vậy m0,1.24 0,15.18 0,175.96 2 43,8 gam   

 Chọn B

Chú ý: Với các bài toán chia làm hai phần, ghi nhớ phải lấy khối lượng mỗi phần đem nhân với 2 để ra

khối lượng ban đầu

Bài tập tự luyện dạng 2

Bài tập cơ bản

Câu 1: Cho hai dung dịch, mỗi dung dịch chứa hai cation và hai anion trong số các ion sau: K (0,15  mol); Mg2(0,1 mol); NH4(0,25 mol); H (0,2 mol);  Cl(0,1 mol); SO24(0,075 mol); NO3(0,25 mol)

và CO23(0,15 mol) Một trong hai dung dịch chứa:

A NH ,H ,NO ,CO 4  3 32 B K ,NH ,Cl ,CO  4  23

C K ,NH ,Cl ,SO  4  24 D Mg ,H ,NO ,CO 2  3 23

Câu 2: Cho dung dịch X chứa 0,1 mol Fe3; 0,2 mol Mg2; 0,2 mol NO3; x mol Cl; y mol Cu 2 Nếu cho dung dịch X tác dụng với dung dịch AgNO3 dư thì thu được 86,1 gam kết tủa

Nếu cho dung dịch NaOH dư vào dung dịch X thì khối lượng kết tủa thu được là

A 27,20 gam B 25,30 gam C 26,40 gam D 21,05 gam

Câu 3: Trong y học, dược phẩm Nabica (NaHCO3) là chất dùng để trung hòa bớt lượng axit HCl trong dạ dày

a) Viết phương trình hóa học dưới dạng phân tử và dạng ion rút gọn của phản ứng

b) Nồng độ axit trong dạ dày 0,035M, tính thể tích dung dịch HCl được trung hòa và thể tích CO2 (đktc) sinh ra khi uống 0,336 gam NaHCO3

Câu 4: Cho 100 ml dung dịch H2SO4 0,5M tác dụng với 150 ml dung dịch Ba(OH)2 0,5M

a) Tính CM của các ion trong dung dịch sau phản ứng

b) Tính pH của dung dịch thu được

Bài tập nâng cao

Câu 5: Cho rất từ từ 0,2 lít dung dịch HCl 1M vào 0,2 lít dung dịch hỗn hợp KOH 0,5M; K2CO3 0,4M đến phản ứng hoàn toàn, thu được x lít khí ở đktc Giá trị của x là

A 1,120 B 0,336 C 0,448 D 2,240

Câu 6: Dung dịch E chứa các ion: Ca ,Na ,HCO ,Cl2  3  trong đó số mol của Cl gấp đôi số mol của ion



Na Cho một nửa dung dịch E phản ứng với dung dịch NaOH dư thu được 4 gam kết tủa Cho một nửa dung dịch E còn lại phản ứng với dung dịch Ca(OH)2 dư thu được 5 gam kết tủa Mặt khác, nếu đun sôi đến cạn dung dịch E thu được m gam chất rắn khan Giá trị của m là

A 11,84 B 8,79 C 7,52 D 7,09

Câu 7: Một dung dịch X gồm 0,01 mol K ; 0,02 mol  Ba2 ; 0,02 mol HCO3 và a mol ion Y (bỏ qua sự điện li của nước) Ion Y và giá trị của a là

A CO23 và 0,03 B NO3 và 0,01 C OHvà 0,03 D Cl và 0,03

THAM KHẢO ĐỀ KIỂM TRA 45 PHÚT SỐ 1 TRANG 264

Đáp án và lời giải Dạng 1: Câu hỏi lí thuyết

1 – C 2 – C 3 – B 4 – D 5 – C 6 – D 7 – A 8 – B 9 – D 10 – C Câu 11:

2

b) 3  

Dạng 2: Bài tập bảo toàn điện tích và phản ứng trao đổi ion trong dung dịch

Câu 1: Chọn B

Câu 2: Chọn A

Xét X AgNO : n 3 AgCl 0,6 mol

Ta có: nCl  x nAgCl 0,6 mol

Bảo toàn điện tích dung dịch X: 3  2  2    

3

0,1.3 0,2.2 2y 0,6 0,2    

 y 0,05 Xét X NaOH :

Sơ đồ phản ứng:

 

 

 















3

2 0,85 mol NaOH

2

2 2

3

Mg OH : 0,2 mol

Fe : 0,1

 m 0,2.58 0,05.98 0,1.107 27,2 gam   

Câu 3:

a) Phương trình phân tử: NaHCO3HClNaCl CO 2H O2 (1)

Phương trình ion rút gọn: HCO3 H CO2 H O2

3

NaHCO

2 CO

V 0,004.22,4 0,0896 lít

  HCl

0,004

Câu 4:

2

Phương trình hóa học: 2  2  

 0,075 0,05 0,05 mol

   2



Thể tích dung dịch sau phản ứng bằng: 150 100 250 ml 0,25 lít   





 

2

Ba dö

0,025





 

nOH dö 0,15 0,1 0,05 mol  OH 0,050,2M

b) Ta có: pOH lg OH 0,7pH 14 0,7 13,3  

Câu 5: Chọn C

2 3 3

Phương trình hóa học: HOH H O2



  2  

0,08 0,08 0,08 mol

 3 2 2

Câu 6: Chọn A

Gọi số mol các ion Ca ,Na ,HCO ,Cl2  3  có trong 1/2 dung dịch E lần lượt là a, b, c, 2b mol

Xét phản ứng 1/2 dung dịch E tác dụng NaOH dư:

Phương trình hóa học:   2



Xét phản ứng 1/2 dung dịch E tác dụng Ca(OH)2 dư:

Phương trình hóa học:   2



Nhận thấy: số mol kết tủa ở phản ứng (2) nhiều hơn phản ứng (1) nên ở (1) Ca2 hết

 c 0,05 và a 0,04.

Bảo toàn điện tích 1/2 dung dịch E: 2a b c 2b    b 0,03

Xét phản ứng cô cạn 1/2 dung dịch E:

Phương trình hóa học: t 2  



Khối lượng chất rắn khi cô cạn toàn bộ dung dịch E là:

raén

Câu 7: Chọn D

Để ion Y tồn tại được trong dung dịch X thì a Y không phản ứng với 3 ion còn lại n   Loại A và C

 Dựa vào đáp án, ta có a 1.

Bảo toàn điện tích dung dịch X:   2     

3



0,01 0,02.2 0,02 n    Y



nY 0,03 mol