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

BÀI PHẢN ỨNG TRAO ĐỔI ION TRONG DUNG DỊCH CÁC CHẤT ĐIỆN LI Mục tiêu  Kiến thức + Phát biểu chất phản ứng xảy dung dịch chất điện li phản ứng ion + Trình bày điều kiện xảy phản ứng trao đổi ion dung dịch chất điện li: tạo chất kết tủa, chất bay chất điện li yếu  Kĩ + Dự đoán kết phản ứng trao đổi ion dung dịch chất điện li + Viết phương trình ion đầy đủ phương trình ion rút gọn + Giải tốn có liên quan: tính khối lượng thể tích khí sau phản ứng; tính phần trăm khối lượng chất hỗn hợp; tính nồng độ mol ion thu sau phản ứng,… Trang I LÍ THUYẾT TRỌNG TÂM Điều kiện xảy phản ứng trao đổi ion dung dịch 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: Na2SO4  BaCl2  BaSO4  2NaCl Trắng Phương trình ion đầy đủ: 2Na  SO24  Ba2   2Cl   BaSO  2Na  2Cl  Phương trình ion rút gọn: Ba2  SO24  BaSO4   Phương trình ion rút gọn thực chất phản ứng ion Ba2  SO24 tạo kết tủa BaSO4 Chú ý: Chất điện li mạnh viết dạng ion Chất khí, chất kết tủa, chất điện li yếu viết 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: NaOH  HCl  H2 O  NaCl Phương trình ion đầy đủ: Na  OH   H   Cl   H O  Na  Cl  Phương trình ion rút gọn: H   OH   H O  Phản ứng dung dịch axit hiđroxit có tính bazơ dễ xảy tạo thành chất điện li yếu H2O  Bản chất phản ứng ion H ion OH  kết hợp với tạo H2O  Phản ứng tạo thành axit yếu Thí nghiệm: Cho dung dịch CH3COONa phản ứng với dung dịch HCl Phương trình phân tử: HCl  CH3COONa  CH3COOH  NaCl Phương trình ion đầy đủ: H   Cl   CH3COO   Na  CH 3COOH  Na   Cl  Phương trình ion thu gọn: Trang H   CH 3COO   CH 3COOH Chú ý: Trong dung dịch ion H kết hợp với ion CH3COO  tạo thành chất điện li yếu CH3COOH c Phản ứng tạo thành chất khí Thí nghiệm: Cho dung dịch HCl phản ứng với dung dịch Na2CO3 Phương trình phân tử: 2HCl  Na2CO3  2NaCl  CO2   H2O Phương trình ion đầy đủ: 2H   2Cl   2Na  CO32  2Na   2Cl   CO   H 2O Phương trình ion thu gọn: 2H   CO32   CO2   H O Phản ứng muối cacbonat dung dịch axit dễ xảy vừa tạo chất điện li yếu H2O vừa tạo chất CO2 Các muối cacbonat tan nước tan dễ dàng dung dịch axit Ví dụ: CaCO3  2HCl  CaCl  H2O  CO2  Kết luận  Phản ứng xảy dung dịch chất điện li phản ứng ion  Phản ứng trao đổi ion dung dịch chất điện li xảy ion kết hợp với tạo thành chất sau: Chất kết tủa Chất điện li yếu H2O, CH3COOH, HF… Chất khí Trang SƠ ĐỒ HỆ THỐNG HÓA Tạo chất kết tủa ĐIỀU KIỆN XẢY RA PHẢN ỨNG Tạo chất khí Tạo chất điện li yếu Bước 1: Viết phản ứng dạng PHẢN ỨNG TRAO phân tử ĐỔI ION TRONG DUNG DỊCH CÁC Chất điện li mạnh, viết CHẤT ĐIỆN LI dạng ion Bước 2: Phân tích dạng phân tử thành dạng ion Các chất kết tủa, chất khí chất điện li yếu giữ dạng phân tử CÁCH VIẾT PHƯƠNG TRÌNH ION RÚT GỌN Bước 3: Rút gọn ion giống hai vế, cân điện tích nguyên tử hai vế, thu phương trình ion rút gọn 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 dạng ion Các chất kết tủa, chất khí chất điện li yếu giữ dạng phân tử Bước 3: Cân điện tích nguyên tử hai vế, rút gọn ion giống hai vế Thu phương trình ion rút gọn Ví dụ: Viết phương trình phân tử ion rút gọn phản ứng sau (nếu có) xảy dung dịch: a) NaOH  Cu  NO3 2 Trang b) NaOH  HNO3 c) HCl  HCOONa d) HCl  FeS Hướng dẫn giải Phương trình phân tử a) 2NaOH  Cu  NO3 2  Cu  OH 2  2NaNO3 b) NaOH  HNO3  NaNO3  H2O c) HCl  HCOONa  HCOOH  NaCl d) FeS  2HCl  FeCl2  H2S  Phương trình ion đầy đủ: a) 2Na  2OH   Cu2  2NO3  Cu  OH 2  2Na  2NO3 b) Na  OH   H   NO3  Na  NO3  H 2O c) H  Cl   HCOO  Na  Na  Cl  HCOOH d) FeS  2H   2Cl   Fe2  2Cl   H 2S  Phương trình ion rút gọn: a) Cu2  2OH   Cu  OH 2  b) OH   H   H O c) H  HCOO  HCOOH d) FeS  2H   Fe   H 2S  Ví dụ mẫu Ví dụ 1: Viết phương trình phân tử ion rút gọn phản ứng sau (nếu có) xảy dung dịch: a) KOH  Mg  NO3 2 b) NaOH  HCl c) HCl  CaCO3 Hướng dẫn giải Phương trình phân tử a) 2KOH  Mg  NO3 2  Mg  OH 2  2KNO3 b) NaOH  HCl  NaCl  H2O c) CaCO3  2HCl  CaCl  CO2  H2O Phương trình ion đầy đủ: a) 2K   2OH   Mg2  2NO3  Mg  OH 2  2K   2NO3 Trang b) Na  OH   H   Cl   Na  Cl   H O c) CaCO3  2H   2Cl   Ca2  2Cl   CO   H 2O Phương trình ion rút gọn: a) Mg2  2OH   Mg  OH 2  b) OH   H   H O c) CaCO3  2H   Ca2   CO   H 2O 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 loại phương trình ion rút gọn thuộc dạng (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 sau có phương trình ion thu gọn H   OH   H O ? A HCl  NaOH  H2O  NaCl B NaOH  NaHCO3  H2O  Na2CO3 C H2SO4  BaCl2  2HCl  BaSO4 D H2 SO4  Ba  OH 2  2H 2O  BaSO4 Hướng dẫn giải H   OH   H O phương trình ion thuộc phản ứng tạo thành chất điện li yếu (nước) Phương trình hóa học thỏa mãn: HCl  NaOH  NaCl  H2O  Chọn A Ví dụ mẫu Ví dụ 1: Phương trình S2   2H   H S phương trình ion rút gọn phản ứng A FeS  2HCl  FeCl2  H2S  B Na2S  2HCl  2NaCl  H2S  C 2CH3COOH  K2S  2CH3COOK  H2S  D BaS  H2SO4  BaSO4  H2S  Hướng dẫn giải Phương trình ion rút gọn phản ứng: A FeS  2H   Fe   H 2S  Trang B S2   2H   H S C 2CH3COO   2H   S2  2CH 3COO   H 2S  D Ba2   S2   2H   SO24  BaSO   H S   Chọn B Kiểu hỏi 3: Chất, ion khơng thể chứa đồng thời không đồng thời dung dịch Phương pháp giải Chất ion tồn dung dịch chất ion kết hợp với khơng tạo kết tủa bay chất điện li yếu Chất ion tồn dung dịch chất ion kết hợp với tạo kết tủa bay chất điện li yếu Bước 1: Nhìn chất, ion kết hợp với tạo kết tủa chất khí chất điện li yếu Bước 2: Từ bước dùng phương pháp loại trừ tìm đáp án Ví dụ: Khơng thể có dung dịch chứa đồng thời ion A Ba2  ,OH  , Na ,SO 24 B K ,Cl ,OH ,Ca2 C Ag  , NO3 ,Cl  , H  D A C Hướng dẫn giải Các ion dãy A tồn dung dịch Ba2  SO24  BaSO4  Các ion dãy B: K ,Cl ,OH ,Ca2 không kết hợp với tạo chất kết tủa, chất khí chất điện li yếu nên ion B tồn dung dịch Các ion dãy C tồn dung dịch Ag  Cl   AgCl   Chọn D Ví dụ mẫu Ví dụ 1: Dãy gồm ion tồn dung dịch là: A Al3 ,PO34 ,Cl  ,Ba2 B Ca2  ,Cl  , Na2 ,CO32 C K ,Ba2 ,OH ,Cl D Na ,K  ,OH  , HCO3 Hướng dẫn giải Các ion dãy A, B, D tồn dung dịch Ba2  PO34  Ba3  PO4 2  Ca2   CO32   CaCO3  OH   HCO3  CO32  H O Các ion dãy C không kết hợp với tạo chất kết tủa, chất khí hay chất điện li yếu nên tồn dung dịch Trang  Chọn C Bài tập tự luyện dạng Bài tập Câu 1: Phương trình ion rút gọn phản ứng cho biết A ion tồn dung dịch B nồng độ ion dung dịch lớn C chất phản ứng dung dịch chất điện li D không tồn phân tử dung dịch chất điện li Câu 2: Phản ứng trao đổi ion dung dịch chất điện li xảy A chất phản ứng phải chất dễ tan B chất phản ứng phải chất điện li mạnh C số ion dung dịch kết hợp với làm giảm nồng độ ion chúng D phản ứng thuận nghịch Câu 3: Các ion tồn dung dịch (không kể phân li nước) là: A Na ,NO3 ,Ba2 ,SO32 B Cl  ,SO24 ,NH 4 ,Mg2 C H  ,OH  , Na ,CO32 D Ag  ,Cu2 ,Br  ,NO3 Câu 4: Chất không tạo kết tủa cho vào dung dịch AgNO3 A KBr B K3PO4 C HCl D HNO3 Câu 5: Phản ứng có phương trình ion thu gọn Fe3  3OH  Fe  OH   A BaCl2  H2SO4  BaSO4  2HCl B NaOH  HCl  NaCl  H2O C 3NaOH  FeCl3  Fe  OH   3NaCl D Na2CO3  2HCl  2NaCl  CO2  H2O Câu 6: Cho Mg(OH)2 tác dụng với dung dịch HCl Phương trình ion rút gọn phản ứng A Mg2   2Cl   MgCl B H   OH   H O C Mg  OH 2  2Cl   MgCl  2OH  D Mg  OH 2  2H   Mg2  2H 2O Câu 7: Dãy gồm ion tồn dung dịch A H  , Fe3 , NO3 ,SO 24 B Ag  , Na , NO3 ,Cl  C Mg2  ,K  ,SO 24 , PO34 D Al3 ,Na ,Br  ,OH Bài tập nâng cao Câu 8: Dãy gồm ion tồn dung dịch (không kể phân li nước) là: A Ca2  ,Cl  ,Na ,CO32 B K ,Ba2 ,OH ,Cl C Al3 ,SO24 ,Cl  ,Ba2  D Na ,OH ,H ,K Câu 9: Cho phản ứng sau: (a) FeS  2HCl  FeCl2  H2S (b) Na2S  2HCl  2NaCl  H2S Trang (c) 2AlCl3  3Na2S  6H2O  2Al  OH   3H2S  6NaCl (d) KHSO4  KHS  K 2SO4  H2S (e) BaS  H SO4  loaõng   BaSO4  H 2S Số phản ứng có phương trình ion rút gọn S2   2H   H S A B C D Câu 10: Cho phản ứng: (1) HCl  NaOH; (2) CaCl2  Na2CO3 ; (3) CaCO3  HCl; (4) KHCO3  K2CO3 ; (5) CaO  HCl; (6) Ba  OH 2  HCl Dãy gồm phản ứng có 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 khỏi dung dịch chứa chất tan Mg(NO3)2 KNO3 b) Ion PO34 khỏi dung dịch chứa chất tan K3PO4 KNO3 Dạng 2: Bài tập bảo tồn điện tích phản ứng trao đổi ion dung dịch Ví dụ mẫu Ví dụ 1: Dung dịch X chứa m gam ba ion: Mg2 ,NH 4 ,SO24 Chia dung dịch X thành hai phần nhau: Phần cho tác dụng với dung dịch KOH thu 5,8 gam kết tủa Phần hai đun nóng với dung dịch NaOH dư thu 3,36 lít khí (đktc) Giá trị m A 77,4 B 43,8 C 21,9 D 38,7 Hướng dẫn giải Xét phần: n Mg OH   0,1 mol Phương trình hóa học: Mg2  2OH   Mg  OH 2  0,1  0,1 mol Xét phần hai: n NH  0,15 mol Phương trình hóa học: NH 4  OH   NH  H O 0,15  0,15 mol Trong phần có: 0,1 mol Mg2 0,15 mol NH 4 Bảo tồn điện tích phần: 2nMg2  nNH  2nSO2 4 Trang  0,1.2  0,15  2nSO2  nSO2  0,175 mol Vậy m   0,1.24  0,15.18  0,175.96   43,8 gam  Chọn B Chú ý: Với toán chia làm hai phần, ghi nhớ phải lấy khối lượng phần đem nhân với để khối lượng ban đầu Bài tập tự luyện dạng Bài tập Câu 1: Cho hai dung dịch, dung dịch chứa hai cation hai anion số 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) CO32  (0,15 mol) Một hai dung dịch chứa: A NH 4 , H  , NO3 ,CO32 B K  , NH 4 ,Cl  ,CO32 C K  ,NH 4 ,Cl  ,SO24 D Mg2  , H  , NO3 ,CO32  Câu 2: Cho dung dịch X chứa 0,1 mol Fe3 ; 0,2 mol Mg2 ; 0,2 mol NO3 ; x mol Cl  ; y mol Cu2 Nếu cho dung dịch X tác dụng với dung dịch AgNO3 dư thu 86,1 gam kết tủa Nếu cho dung dịch NaOH dư vào dung dịch X khối lượng kết tủa thu 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) chất dùng để trung hòa bớt lượng axit HCl dày a) Viết phương trình hóa học dạng phân tử dạng ion rút gọn phản ứng b) Nồng độ axit dày 0,035M, tính thể tích dung dịch HCl trung hịa thể tích CO2 (đktc) sinh 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 ion dung dịch sau phản ứng b) Tính pH dung dịch thu Bài tập nâng cao Câu 5: Cho 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 x lít khí đktc Giá trị x A 1,120 B 0,336 C 0,448 D 2,240 Câu 6: Dung dịch E chứa ion: Ca2 , Na , HCO3 ,Cl  số mol Cl  gấp đôi số mol ion Na  Cho nửa dung dịch E phản ứng với dung dịch NaOH dư thu gam kết tủa Cho nửa dung dịch E lại phản ứng với dung dịch Ca(OH)2 dư thu gam kết tủa Mặt khác, đun sôi đến cạn dung dịch E thu m gam chất rắn khan Giá trị m A 11,84 B 8,79 C 7,52 D 7,09 Trang 10 Câu 7: Một dung dịch X gồm 0,01 mol K  ; 0,02 mol Ba2  ; 0,02 mol HCO3 a mol ion Y (bỏ qua điện li nước) Ion Y giá trị a A CO32  0,03 B NO3 0,01 C OH 0,03 D Cl  0,03 THAM KHẢO ĐỀ KIỂM TRA 45 PHÚT SỐ TRANG 264 Đáp án 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: a) Mg2  2OH   Mg  OH 2  b) PO34  3Ag   Ag3 PO Dạng 2: Bài tập bảo toàn điện tích phản ứng trao đổi ion dung dịch Câu 1: Chọn B Câu 2: Chọn A Xét X  AgNO3 : nAgCl  0,6 mol Ta có: nCl  x  nAgCl  0,6 mol Bảo toàn điện tích dung dịch X: 3nAl3  2nMg2  2nCu2  nNO  nCl  0,1.3  0,2.2  2y  0,6  0,2  y  0,05 Xét X  NaOH : Mg  OH  : 0,2 mol Fe3 : 0,1   2 0,85 mol NaOH Sơ đồ phản ứng: Mg : 0,2  Cu  OH 2 : 0, 05 mol Cu2  : 0, 05   Fe  OH 3 : 0,1 mol  m  0,2.58  0,05.98  0,1.107  27,2 gam Câu 3: a) Phương trình phân tử: NaHCO3  HCl  NaCl  CO2  H2O (1) Phương trình ion rút gọn: HCO3  H   CO2   H O b) n NaHCO3  0,004 mol Theo phương trình (1): n CO  n HCl  n NaHCO  0,004 mol  VCO  0,004.22,4  0,0896 lít Trang 11 VHCl  0,004  0,114 lít 0,035 Câu 4: a) n Ba OH   0,075 mol  n Ba2  0,075 mol; n OH  0,15 mol nH SO  0,05 mol  nH  0,1 mol;nSO2  0,05 mol 4 Phương trình hóa học: Ba2   SO24  BaSO 0,075 0,05  0,05 mol H   OH   H O 0,1 0,15  0,1 mol Thể tích dung dịch sau phản ứng bằng: 150  100  250 ml  0,25 lít  n Ba2 dö  0,075  0,05  0,025 mol  Ba2     n OH dö  0,15  0,1  0,05 mol  OH    0,025  0,1M 0,25 0,05  0,2M 0,25 b) Ta có: pOH  lg OH    0,7  pH  14  0,7  13,3 Câu 5: Chọn C nH  nHCl  0,2 mol;nOH  nKOH  0,1 mol;nCO2  nK CO  0,08 mol 3 Phương trình hóa học: H   OH   H O 0,1  0,1 mol H   CO32   HCO3 0,08  0,08  0,08 mol H   HCO3  CO2  H O  0,2  0,1  0,08  0,02   0,02 mol Theo phương trình: n CO  0,02 mol  VCO  0,02.22,4  0,448 lít 2 Câu 6: Chọn A Gọi số mol ion Ca2 , Na , HCO3 ,Cl  có 1/2 dung dịch E a, b, c, 2b mol Xét phản ứng 1/2 dung dịch E tác dụng NaOH dư: Phương trình hóa học: HCO3  OH   CO32   H O c  c mol Ca2   CO32   CaCO3  (1) a c 0,04 mol Trang 12 Xét phản ứng 1/2 dung dịch E tác dụng Ca(OH)2 dư: Phương trình hóa học: HCO3  OH   CO32   H O c  c mol Ca2   CO32   CaCO3  (2) c 0,05 mol Nhận thấy: số mol kết tủa phản ứng (2) nhiều phản ứng (1) nên (1) Ca2  hết  c  0, 05 a  0, 04 Bảo tồn điện tích 1/2 dung dịch E: 2a  b  c  2b  b  0,03 Xét phản ứng cô cạn 1/2 dung dịch E: t  CO32   CO2  H O Phương trình hóa học: 2HCO3  0,05  0,025 mol Khối lượng chất rắn cạn tồn dung dịch E là: m raén   40.0,04  23.0,03  60.0,025  35,5.0,06   11,84 gam Câu 7: Chọn D Để ion Ya tồn dung dịch X Yn  khơng phản ứng với ion lại  Loại A C  Dựa vào đáp án, ta có a  Bảo tồn điện tích dung dịch X: nK  2nBa2  nHCO  nY  0,01  0,02.2  0,02  nY  nY  0,03 mol Trang 13 ... không tồn phân tử dung dịch chất điện li Câu 2: Phản ứng trao đổi ion dung dịch chất điện li xảy A chất phản ứng phải chất dễ tan B chất phản ứng phải chất điện li mạnh C số ion dung dịch kết hợp... luận  Phản ứng xảy dung dịch chất điện li phản ứng ion  Phản ứng trao đổi ion dung dịch chất điện li xảy ion kết hợp với tạo thành chất sau: Chất kết tủa Chất điện li yếu H2O, CH3COOH, HF… Chất. .. Tạo chất kết tủa ĐIỀU KIỆN XẢY RA PHẢN ỨNG Tạo chất khí Tạo chất điện li yếu Bước 1: Viết phản ứng dạng PHẢN ỨNG TRAO phân tử ĐỔI ION TRONG DUNG DỊCH CÁC Chất điện li mạnh, viết CHẤT ĐIỆN LI dạng