Đăng Nhập      Đăng ký Quên mật khẩu
PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH HÓA HỌC
Câu Hỏi Thường Gặp
Cài Đặt Phần Mềm Hỗ Trợ
Giới Thiệu Gói Bài Học
Hướng Dẫn Học Viên
Thông Tin Người Dùng
Họ tên: Khách viếng thăm
Nickname: guest
Trường: N/A
Quận (huyện): N/A
Tỉnh (Thành phố): N/A
Ngày tham gia: 2/22/2017 1:09:03 PM
Dịch Vụ Hỗ Trợ
Thông Tin về Cadasa
Giới thiệu Phương pháp giải nhanh Hóa Học
Bạn cần đăng nhập hệ thống để học hết bài học.
Lệ phí : 6.000 Đồng
C 5. Phản ứng không oxi hóa khử
Bài 7. Phản ứng trao đổi ion trong dd chất điện li
Số phần: 3 phần
Số lần xem tối đa: 6 lần/phần
bai giang chuyen de hoa
Đánh giá bài giảng:

Bài 7:  Phản ứng trao đổi ion trong dung dịch chất điện li

Nội dung:

- Khái niệm Phản ứng trao đổi ion.

- Các dạng (nếu có) của phản ứng trao đổi ion.

- Điều kiện để phản ứng trao đổi ion xảy ra (Định luật Bertholet).

- Bản chất ion của phản ứng trao đổi và trung hòa.

- Cặp ion đối kháng và không đối kháng và cách học thuộc.

*** Ta có thể kết luận rằng 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. Như vậy hai ion đối kháng là thuốc thử của nhau và dùng để tách nhau ra khỏi dung dịch.

*** 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.

*** Áp dụng các cặp ion đối kháng và không đối kháng để biết:

** Các ion 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.

** Các ion đối kháng thì khi gặp nhau nhất định phải xảy ra phản ứng.


Bài 7:  Phản ứng trao đổi ion trong dung dịch chất điện li

1. Khái niệm Phản ứng trao đổi ion
          Là phản ứng xảy ra khi các chất tham gia phản ứng trao đổi ion với nhau.
2. Các dạng (nếu có) của phản ứng trao đổi ion:

      Muối     +     Axit    →    Muối mới     +    Axit mới
      Muối     +     Bazơ   →    Muối mới    +   Bazơ mới
      Muối     +     Muối   →    Muối mới     +   Muối mới
   Hidroxid 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)

3. Điều kiện để phản ứng trao đổi ion xảy ra (Định luật Bertholet):

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↑

3. (2Na+ +CO32-) +2(H+ + NO3-)  → 2(Na+ + NO3-) +H2O + CO2

Phương trình ion thu gọn:  2H+  +  CO32-  →    H2O  +  CO2

4. (Cu2++ SO42-)+2(Na+ + OH-)  →  Cu(OH)2 + (2Na+ + SO42-)

  Phương trình ion thu gọn: Cu2+  +  2OH-  Cu(OH)2

5. (NH4+  + Cl-)  +  (K+  + OH-)   →  (K+ + Cl-)  + H2O  +  NH3

         Phương trình ion thu gọn:  NH4+  +  OH-  H2O  +  NH3

6. (2Na+  +  SO42-) + (Ba2+   +  2Cl-) →  BaSO4  + 2(Na+ + Cl-)

 Phương trình ion thu gọn:  Ba2+  +  SO42-     BaSO4

7. (Ca2+  + 2Cl-)  +  (2Na+ + CO32-)  → CaCO3 + 2(Na+  + Cl-)

Phương trình ion thu gọn:  Ca2+ +  CO32-   CaCO3

8. (Ba2+ + 2OH-)  + (2NH4+  + SO42-)  →  BaSO4+ 2H2O  + 2NH3

9. Cu(OH)2  +  (2H+ + SO42-)  → (Cu2++ SO42-)  + 2H2O
  Phương trình ion thu gọn:  H+ + OH-   
   H2O (chất điện li yếu)

4. Tổng kết  phản ứng axit-bazơ hay phản ứng trung hoà và phản ứng trao đổi:

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).

  Qua các phương trình ion thu gọn như: 

                H+  +  OH-        →   H2O
                Ag+   +  Cl-       →   AgCl

                Cu2+  +  2OH-   →  Cu(OH)2
                NH4+  +  OH-     →   H2O  +  NH3
                Ba2+  +  SO42- →  BaSO4
        
                2H+  +  CO32-   →  H2O  +  CO2
                2H+  +  S2-     →  H2S↑     v...v...

Ta có thể kết luận rằng 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 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 (“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.

Ví dụ: CaCO3  +  2H+   →  Ca2+  +  H2O   +  CO2

               Cu(OH)2+ 2H+ → Cu2+   +  2H2O

               HCO3-  +  H+    →  H2O  +  CO2

               HCO3-   + OH-  →  H2O   +  CO32-

Chú ý quan trọng: Theo một hệ quả của định luật bảo toàn điện tích thì:

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-

Suy ra: 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.

5. Sự thủy phân của muối trung hoà: 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:

a. 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

b. 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.

   Ví dụ: ( 2Na+ +  CO32-)+ H2O  2(Na+ + OH-)   +  CO2­ ↑(1)

          Thu gọn:     CO32-+  H2O    2OH-   +  CO2­ ↑(1’)

Giải thích: Phương trình ion thu gọn (1’) đã làm bộc lộ bản chất: anion CO32- là anion của axit yếu nó là một bazơ nên nhận H+ của H2O và giải phóng OH- làm cho pH của dung dịch > 7, còn Na+ là trung tính nên không có phản ứng với H2O.

  (CH3COO- + Na+)  + H2O           CH3COOH  + (Na+ + OH- ) (2)

      Thu gọn: CH3COO-  + H2O   CH3COOH  +  OH-                (2’)

     (Na+  +  HCO3- )  + H2O         (Na+  +  OH-)  + H2O  +  CO2­ ↑ (3)

     Thu gọn:                  HCO3-     OH-  +  CO2  * (3’)

Ta cũng giải thích sự thuỷ phân của (2) và (3) tương tự như trên

*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-).

c. Muối trung hoà tạo bởi axit mạnh và bazơ yếu bị thủy phân một phần tạo ra dung dịch có tính axit  pH  <  7.

Ví dụ:

  (2Al3++ 3SO42-) + 6H2   2Al(OH)3+3(2H+  +  SO42-)   (1)

 Thu gọn:  Al(OH)2+  +  H2   Al(OH)3 +  H+                 (1’)

Giải thích: Phương trình ion thu gọn (1’) cho thấy cation Al3+ hay Al(OH)2+ là cation của bazơ yếu, có tính axit nên phản ứng với H2O giải phóng H+ làm cho pH < 7.

(1) có thể được dùng để giải thích cơ chế làm trong nước của phèn chua.

Câu hỏi lý thuyết: Phèn chua là gì? Hãy giải thích tại sao phèn chua có thể dùng để lọc nước

- Phèn chua là muối kép ngậm nước: K2SO4.Al2(SO4)3.24H2O.

- Nước đục mà không thể lọc trong bằng cát, than, giấy lọc, bông thấm nước thì nước đục là một loại huyền phù, tức là hỗn hợp gồm chất lỏng (nước) và những hạt chất rắn rất nhỏ, không tan trong chất lỏng, nhưng lại rất nhẹ nên cứ lơ lửng trong chất lỏng không thể lắng trong được. Khi ta hoà tan phèn chua vào nước đục (dạng huyền phù) và khuấy thật đều để ion Al3+ khuếch tán đều đến mọi điểm trong nước; khi đó tại mọi điểm của nước đều xảy ra phản ứng thủy phân (1) tạo ra kết tủa keo Al(OH)3 làm kết dính các hạt chất rắn lơ lửng vào kết tủa; khi ta để yên thì kết tủa keo Al(OH)3 lắng xuống kéo theo các hạt chất rắn tạo thành một lớp bùn dưới đáy bình chứa, còn phần nước ở trên trở nên trong suốt. Ta chỉ cần gạn nhẹ là được nước trong.

Ngoài ra Al(OH)3 còn có tác dụng cầm màu, nên phèn chua cũng được dùng làm chất cầm màu khi ta nhuộm vải.

d. Muối tạo bởi axit yếu và bazơ yếu thì khi tan trong nước luôn bị thuỷ phân:

Ví dụ:  Al2S3   + 6H2O     2Al(OH)3 +  3H2S↑

Giá trị pH của dung dịch tuỳ thuộc vào bản chất axit của cation và bazơ của anion.

Ta không nên cất giữ Al2S3 nơi ẩm ướt vì sẽ có mùi trứng thối bốc lên thường xuyên.

6. Phản ứng tạo phức tan:

Nhỏ dung dịch NH3 vào cốc đựng AgCl ta thấy AgCl tan dần ta thu được dung dịch trong suốt đó là dung dịch muối phức [Ag(NH3)2]Cl. Phương trình phản ứng như sau:

               AgCl  + 2NH3  →  [Ag(NH3)2]+ +  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:

                  H3COO -  +  H+  ionionmmmm            CH3COOH ( mùi giấm)

2. 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)

             H+    + Cl-   HCl( bay hơi )

3. Anion SO42- thì không đối kháng với hầu hết mọi cation ngoại trừ cation Ba2+, Pb2+ riêng CaSO4 ít tan

Ba2+   +   SO42- →   BaSO4

Pb2+    +   SO42- →   PbSO4  

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 anion

 Ta nên lưu ý: H+  + OH-  → H2O (có phản ứng nhưng không đặc hiệu)

                       NH4+ + OH-   NH3↑ +  H2O

Như vậy ta thấy 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 H2SO4 và Cu.


Ý kiến và trao đổi về bài giảng
Mã xác nhận:
 


Chưa có ý kiến về nội dung này.