Câu hỏi: Phản ứng trao đổi ion là gì?
Lời giải:
Phản ứng trao đổi chất là phản ứng xảy ra khi các chất tham gia phản ứng trao đổi ion với nhau.
Cùng Top lời giải tìm hiểu chi tiết hơn cho câu hỏi phản ứng trao đổi ion là gì nhé:
1. 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
Axit[dung dịch] + Bazơ[dung dịch]=> Muối[ dung dịch] + H2O[chất điện li yếu]
Hidroxit[không tan] + Axit[dung dịch] => Muối[dung dịch] + H2O[chất điện li yếu]
2. Điều kiện xảy ra phản ứng trao đổi ion
Phản ứng trao đổi ion chỉ xảy ra khi và chỉ khi có ít nhất một sản phẩm là chất kết tủ, chất bay hơi, chất không bền hay chất điện li yếu nghĩa là chất này có thể tự tách ra khỏi dung dịch hay trở thành dung môi H2O.
Ví dụ:
1. [Ag+ + NO3-] + [H+ + Cl-] → AgCl↓ + [H+ + NO3-]
Phương trình ion thu gọn:Ag++Cl-→ AgCl↓
2. [2Na++ S2-] + 2[H+ + Cl-] → 2[Na+ + Cl-] + H2S↑
Phương trình ion thugọn:2H++S2-→ H2S↑
Phản ứng trao đổi ion có sản phẩm tạo thành là kết tủa
Thí nghiệm 1: Na2SO4 + BaCl2
- Hiện tượng:Xuất hiện kết tủa trắng
- Giải thích:DoNa2SO4và BaCl2phản ứng tạo BaSO4kết tủa màu trắng
- Phương trình phản ứng:Na2SO4+ BaCl2→BaSO4+ 2NaCl [1]
Nhận thấyNa2SO4và BaCl2đều là những chất điện li mạnh nên phân li tạo thành 4 ion trong dung dịch. Trong đó kết hợp của ion Ba2+và SO42-tạo kết tủa trắng BaSO4
Như vậy bản chất của phản ứng là:Ba2+và SO42-→ BaSO4 [2]
Phương trình [1] được gọi là phương trình phân tử.
Phương trình [2] được gọi là phương trình ion thu gọn
Cách chuyển phương trình phân tử thành phương trình ion rút 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. PT ion đầy đủ:
2Na++ SO42-+ Ba2++ 2Cl-→ BaSO4+ 2Na++ 2Cl-
- Bước 2:Lược bỏ những ion không tham gia phản ứng:
SO42-+ Ba2+→ BaSO4
Kết luận
Phương trình ion rút gọn cho biết bản chất của phản ứng trong dung dịch các chất điện li.
Điều kiện: Các ion kết hợp được với nhau tạo thành chất kết tủa [chất không tan hoặc ít tan]
Phản ứng trao đổi ion có sản phẩm là chất điện ly yếu
Phản ứng tạo nước
Phản ứng giữa NaOH và HCl
- Hiện tượng: Dung dịch bị mất màu hồng.
- Giải thích: Ban đầu trong cốc chứa NaOH.Khi thêm dung dịch Phenolphtalein vào môi trường bazơ thì dung dịch có màu hồng. Nhỏ từ từ dung dịch HCl vào cốc trung hòa hết lượng bazơ thì lúc này trong cốc là môi trường axit. Trong môi trường axit dung dịch phenolphtalein không màu.
- Phương trình ion đầy đủ: Na+ + OH- + H+ + Cl- → Na+ + Cl- + H2O
- Phương trình ion thu gọn: OH- + H+ → H2O
Phản ứng tạo thành axit yếu
Phản ứng của CH3COONa và HCl
- Hiện tượng: Dung dịch bị mất màu hồng, có mùi giấm chua.
- Giải thích: Dung dịch CH3COONa là dung dịch muối của bazơ mạnh và gốc axit yếu nên tạo môi trường bazơ. Nên khi nhỏ vài giọt dung dịch Phenolphtalein vào thì trong cốc xuất hiện màu hồng. Đến khi nhỏ dung dịch HCl vào, có phản ứng xảy ra là trung hòa hết lượng CH3COONa; cho đến dư lượng axit thì dung dịch bị mất màu hồng. Nguyên nhân là do trong môi trường axit, phenolphtalein không màu. Mùi giấm chua là mùi của sản phẩm tạo thành CH3COOH.
Phương trình phân tử: CH3COONa + HCl → CH3COOH + HCl
Phương trình ion thu gọn: CH3COO- + H+ → CH3COOH
Phản ứng tạo khí
Phản ứng của Na2CO3 và HCl
- Hiện tượng: Xuất hiện bọt khí không màu
- Giải thích: Khí không màu là khí CO2 sinh ra do phản ứng giữa Na2CO3 và HCl
- Phương trình phân tử: HCl + Na2CO3 → NaCl + H2O + CO2
- Phương trình ion thu gọn: H+ + CO32- → CO2 + H2O
3. Bản chất của phản ứng trao đổi ion
Bản chất của phản ứng trao đổi ion là phản ứng giữa hai ion ngược dấu để tạo ra một chất kết tủa, một chất bay hơi, một chất không bền hay một chất điện ly yếu, hai ion nguợc dấu này đã triệt tiêu tính chất của nhau, cùng nhau tách khỏi môi trường phản ứng. Ta có thể gọi cặp ion ngược dấu gây ra phản ứng trao đổi ion là một cặp ion đối kháng, bởi lẽ hai ion đối kháng này không thể nào đồng thời tồn tại trong cùng một dung dịch ,vì khi chúng gặp nhau thì đã triệt tiêu lẫn nhau và gây ra những phản ứng đặc hiệu cùng nhau tách khỏi môi trường phản ứng [đặc hiệu có nghĩa là đặc trưng và kèm theo dấu hiệu như tạo kết tủa, dung dịch sôi, bốc mùi khai, mùi trứng thối...], như thế hai ion đối kháng còn là thuốc thử của nhau hoặc dùng để tách nhau ra khỏi dung dịch.
Chú ý quan trọng:
Điện tích luôn luôn xuất hiện hoặc mất đi từng cặp có giá trị bằng nhau nhưng ngược dấu.
Xuất hiện: NaCl →Na+ + Cl- : 1+ cùng xuất hiện với 1-
CuSO4 → Cu2+ + SO42-: 2+ cùng xuất hiện với 2-
Mất đi: Fe3+ + 3OH- → Fe[OH]3↓: 3+ cùng mất với 3-
Ba2+ + SO42- → BaSO4↓: 2+ cùng mất với 2-
Ag+ + Cl- → AgCl↓: 1+ cùng mất với 1-
Trong dung dịch các chất điện ly hay chất điện ly nóng chảy thì tổng số đơn vị điện tích dương của các cation bằng tổng số đơn vị điện tích âm của các anion.
- Thuật ngữ“ion đối kháng “ là thuật ngữ y khoa và phòng thí nghiệm hóa phân tích dùng để chỉ hai ion đối dấu và có gây phản ứng với nhau.
4.Hình thức biểu diễnphản ứng trao đổi ion.
- Phương trình phân tử :
Na2CO3+ BaCl2→ BaCO3+ 2NaCl
- Phương trình ion:
[Các chất điện li mạnh viết dạng ion, các chất điện li yếu, kết tủa viết dạng phân tử] :
2Na++ CO32-+Ba2++ 2Cl-→ BaCO3+ 2Na++ 2Cl-
- Phương trình ion thu gọn [bỏ các ion giống nhau ớ hai vế]:
Ba2++ CO32-→BaCO3↓
Phản ứng trao đổi ion trong dung dịch chất điện li
Phản ứng trao đổi ionlà phản ứng xảy ra khi các chất tham gia phản ứng trao đổi ion với nhau.
Bạn đang xem:
Hidroxit không tan + dung dịch H+→ dung dịch muối + H2O [chất điện li yếu]Dung dịch axit + dung dịch bazơ→Dung dịch muối + H2O [chất điện li yếu]
Phản ứng trao đổi ion xảy ra khi và chỉ khi có ít nhất một sản phẩm phản ứng là chất kết tủa, chất bay hơi, chất không bền hay chất điện li yếu nghĩa là các sản phẩm này có thể tự tách ra khỏi dung dịch hay trở thành dung môi là H2O. Ví dụ:1. [Ag+ + NO3-] + [H+ + Cl-] → AgCl↓ + [H+ + NO3-]Phương trình ion thu gọn:Ag++Cl-→ AgCl↓2. [2Na++ S2-] + 2[H+ + Cl-] → 2[Na+ + Cl-] + H2S↑Phương trình ion thu gọn:2H++S2-→ H2S↑
Bản chất ion của phản ứng trung hòa và phản ứng trao đổi ion–Các cặp ion đối kháng [gây phản ứng] và các cặp ion không đối kháng [không gây phản ứng].Phản ứng trung hoà và phản ứng trao đổi ion có chung một bản chất, đó là phản ứng giữa hai ion ngược dấu để tạo ra một chất kết tủa, một chất bay hơi, một chất không bền hay một chất điện ly yếu, hai ion nguợc dấu này đã triệt tiêu tính chất của nhau, cùng nhau tách khỏi môi trường phản ứng. Ta có thể gọi cặp ion ngược dấu gây ra phản ứng trung hoà và phản ứng trao đổi ion làmộtcặpionđốikháng, bởi lẽ hai ion đối kháng này không thể nào đồng thời tồn tại trong cùng một dung dịch [“không đội trời chung”], vì khi chúng gặp nhau thì đã triệt tiêu lẫn nhau và gây ra những phản ứng đặc hiệu cùng nhau tách khỏi môi trường phản ứng [đặc hiệu có nghĩa là đặc trưng và kèm theo dấu hiệu như tạo kết tủa, dung dịch sôi, bốc mùi khai, mùi trứng thối…], như thế hai ion đối kháng còn là thuốc thử của nhau hoặc dùng để tách nhau ra khỏi dung dịch.Ví dụ:– Ion H+thì đối kháng với OH-, với CO32-, với SO32-, hay S2-.- Ion Cl-,Br-cùng đối kháng với Ag+, với Pb2+.- Ion SO42-đối kháng với Ba2+, Pb2+.- Ion OH-đối kháng với mọi cation ngoại trừ các cation kim loại kiềm và 3 cation kim loại kiềm thổ.- Anion CO32-, SO32-,PO43-thì đối kháng với hầu hết cation, ngoại trừ các cation kim loại kiềm [Na+,K+,..] và NH4+.Hai ion ngược dấu nhưng không đối kháng thì khi gặp nhau sẽ không có phản ứng và chúng có thể đồng thời tồn tại trong cùng một dung dịch.Ví dụ:Anion NO3-không đối kháng với mọi cation.Các cation kim loại kiềm thì không đối kháng với mọi anion.Nhưng hai ion đã đối kháng thì khi gặp nhau nhất định phải xảy ra phản ứng dù rằng một trong hai ion đối kháng đó đang ở trạng thái hợp chất rắn không tan trong nước hay ở trạng thái ion đa nguyên tử.
Cu[OH]2+ 2H+→ Cu2+ + 2H2O HCO3- + H+ → H2O + CO2↑ HCO3- + OH- → H2O + CO32-Chú ý quan trọng:Điện tích luôn luôn xuất hiện hoặc mất đi từng cặp có giá trị bằng nhau nhưng ngược dấu.Xuất hiện: NaCl → Na+ + Cl- : 1+cùng xuất hiện với 1- CuSO4→ Cu2++ SO42-: 2+cùng xuất hiện với 2-Mất đi: Fe3++ 3OH-→ Fe[OH]3↓: 3+cùng mất với 3- Ba2++ SO42-→ BaSO4↓: 2+cùng mất với 2- Ag++ Cl- → AgCl↓: 1+cùng mất với 1-Trong dung dịch các chất điện ly hay chất điện ly nóng chảy thì tổng số đơn vị điện tích dương của các cation bằng tổng số đơn vị điện tích âm của các anion.– Thuật ngữ “ion đối kháng “ là thuật ngữ y khoa và phòng thí nghiệm hóa phân tích dùng để chỉ hai ion đối dấu và có gây phản ứng với nhau.
Xem thêm: Castor oil là gì
Xem thêm:
Nước nguyên chất là môi trường trung tính có pH = 7, nhưng khi ta hoà tan muối trung hoà vào nước thì một lượng nhỏ anion hay cation của muối trung hoà có thể phản ứng với nước để giải phóng thêm H+hay OH- làm cho pH thay đổi. Ta phân biệt 4 trường hợp sau:
1. Muối trung hoà tạo bởi axit và bazơ đều mạnh thì không bị thủy phân, dung dịch trung tính; có pH = 7.
Ví dụ: Muối NaCl, Na2SO4, KNO3, KCl…Giải thích: Na+, K+là hai cation của bazơ mạnh, Cl-, NO3-, SO42-là ba anion của ba axit mạnh.Tất cả đều là những anion, cation trung tính nên không có phản ứng với H2O tức là không bị thuỷ phân: pH = 7
2. Muối trung hoà tạo bởi bazơ mạnh và axit yếu thì bị thủy phân một phần tạo ra dung dịch có tính bazơ: pH > 7.
*Khi hầm xương, nấu cháo gạo lức, nấu bánh chưng, bánh ú tro… ta thường trộn vào nếp hay thêm vào nước một tí muối NaHCO3[xô-đa ăn] hay nước tro [K2CO3] khi đó ta đã thủy phân protit của xương, hay thủy phân tinh bột trong môi trường kiềm [OH-].
3. Muối trung hoà tạo bởi axit mạnh và bazơ yếu bị thủy phân một phần tạo ra dung dịch có tính axit pH Ta không nên cất giữ Al2S3nơi ẩm ướt vì sẽ có mùi trứng thối bốc lên thường xuyên.
Nhỏ dung dịch NH3vào cốc đựng AgCl ta thấy AgCl tan dần ta thu được dung dịch trong suốt đó là dung dịch muối phức Cl. Phương trình phản ứng như sau: AgCl + 2NH3→ ++ Cl-Cách học thuộc các cặp ion đối kháng và không đối kháng– Muốn biết phản ứng trung hòa và phản ứng trao đổi có xảy ra hay không.- Muốn nhận biết các chất, các ion trong dung dịch.- Muốn tách các chất, các ion ra khỏi dung dịch.Ta cần phải học thuộc lòng các cặp ion đối kháng và không đối kháng sau đây:
1. Anion NO3-và CH3COO-thì không đối kháng với mọi cation, ngoại trừ
2.
Xem thêm:
Anion Cl-, Br-thì không đối kháng với hầu hết cation, ngoại trừ cation Ag+, Pb2+
Ag+ + Cl- → AgCl¯ Pb2++ Br- → AgBr¯ Pb2++ 2Cl- → PbCl2¯ [tan trong nước sôi]
[bay hơi ]
3. Anion SO42-thì không đối kháng với hầu hết mọi cation ngoại trừ cation Ba2+, Pb2+riêng CaSO4ít tan
4. Các anion CO32-, SO32-, S2-, PO43-thì đối kháng với hầu hết cation, ngoại trừ các cation kim loại kiềm [ Li+, Na+, K+…] và NH4+
5. Anion OH-thì đối kháng với hầu hết cation ngoại trừ các cation kim loại kiềm và 3 cation kim loại kiềm thổ là Ca2+, Ba2+, Sr2+
Tóm lại các cation kim loại kiềm như Na+, K+thì không đối kháng với mọi anionTa nên lưu ý: H+ + OH- → H2O [có phản ứng nhưng không đặc hiệu]
Các cation kim loại kiềm thì không có anion đối kháng, còn anion NO3-thì không có cation đối kháng do đó muốn nhận biết các cation kim loại kiềm ta phải xem quang phổ phát xạ của chúng.Thí dụ: – Quang phổ phát xạ của nguyên tố Natri có màu vàng.- Quang phổ phát xạ của nguyên tố Kali có màu tím.- Muốn nhận biết anion NO3-thì dùng dung dịch H2SO4và Cu.Bài viết cùng chương:
Chuyên mục: