Các phản ứng ion trong dung dịch nước

Các phản ứng ion trong dung dịch nước

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP TPHCM Khoa Công Nghệ Hóa Học  Bộ Môn: Cơ Sở Lý Thuyết Hóa Phân Tích 1 Đề Tài Tiểu Luận: CÁC PHẢN ỨNG ION TRONG DUNG DỊCH NƯỚC Giảng viên hướng dẫn: Gv. Đỗ Thị Long Sinh viên thực hiện: Nhóm 6 Lớp: ĐHPT8A TPHCM, ngày 20 tháng 2 năm 2014 LỜI NÓI ĐẦU Trước tiên, chúng tôi xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn và giúp đỡ tận tình của giảng viên phụ trách bộ môn – Cô Đỗ Thị Long. Cô là người trực tiếp truyền đạt kiến thức, tạo mọi điều kiện để tôi hoàn thành chúng tốt bài tiểu luận cũng như giúp chúng tôi hiểu rõ hơn về ý nghĩa của việc nghiên cứu đề tài. Hóa học phân tích là một trong 4 chuyên ngành quan trọng của hóa học và ngày càng đóng vai trò quan trọng trong các lĩnh vực phục vụ nhu cầu thực tiễn như y học, môi trường, nông nghiệp, Hóa học phân tích bao gồm phân tích định tính và phân tích định lượng. Nằm trong khuôn khổ phân tích định tính các chất. Với đề tài “Các phản ứng ion trong dung dịch nước” nhóm đã đi sâu vào nghiên cứu những vấn đề cơ bản sau: - Những dấu hiệu đặc trưng của phản ứng ion trong dung dịch nước - Các hệ thống phân tích các cation và anion trong dung dịch nước - Phân tích các cation bằng hệ thống axit-baz - Phân tích các anion bằng hệ thống axit-baz Đề tài đã cung cấp những kiến thức cần thiết, bổ ích và thực tế cho chúng tôi, làm cơ sở quan trọng cho việc thực hành phân tích sau này. Trong quá trình thực hiện bài tiểu luận nhóm đã tham khảo và sử dụng những tài liệu, bài viết và các thông tin từ các giáo trình, sách tham khảo sau: 1. Hóa Học Phân Tích – Nguyễn Tinh Dung – Nhà Xuất Bản Giáo Dục. 2. Bài Giảng Hóa Phân Tích– Th.S Nguyễn Bá Sầm- Trường Đại Học Công Nghiệp Việt Trì. 3. Cơ Sở Hóa Học Phân Tích – Nguyễn Minh Châu, Từ Vọng Nghi – Nhà Xuất Bản Khoa Học và Kỹ Thuật. 4. Các bài viết, hình ảnh từ các trang web: google.com.vn, Wikipedia tiếng Việt-vi.wikipedia.org; coccoc.com; tailieutonghop.com; DANH SÁCH THÀNH VIÊN NHÓM 6 Tên MSSV Nội dung thực hiện Mai Kim Sang 12133461 - Chương 1: Những đặc trưng của phản ứng ion trong dung dịch nước - Tổng thợp tiểu luận Hoàng Thị Thu Thảo 12031041 - Chương 2: Các hệ thống phân tích các cation và anion trong dung dịch nước Đỗ Nguyễn Phương Thanh 12056161 - Chương 3: Phân tích các cation trong dung dịch nước theo hệ thống axit - baz Phạm Thanh Tâm 12054831 Nguyễn Nhực Thi 12147961 - Chương 4: Phân tích các anion trong dd nước theo hệ thống axit – baz Nguyễn Minh Quân 12144501 MỤC LỤC Các phản ứng ion trong dung dịch nước GVHD: Đỗ Thị Long Chương 1: NHỮNG DẤU HIỆU ĐẶC TRƯNG CỦA PHẢN ỨNG ION TRONG DUNG DỊCH NƯỚC Hầu hết các chất vô cơ tồn tại trong dung dịch nước dưới dạng các chất điện li. Chúng điện li hoàn toàn hoặc một phần thành các ion. Vì vậy phản ứng giữa các chất trong dung dịch nước thực chất là phản ứng giữa các ion. Phản ứng giữa các ion trong dung dịch nước hầu hết là các phản ứng thuận nghịch và tồn tại những dấu hiệu đặc trưng nhất định mà trong phân tích định tính, người ta lợi dụng các dấu hiệu này để nhận biết sự có mặt của một hay một nhóm ion nào đó. Các dấu hiệu đặc trưng đó bao gồm: 1.1. Xảy ra sự thay đổi màu sắc của dung dịch. Trong một phản ứng hóa học đơn giản sự thay đổi màu sắc của phản ứng là dấu hiệu dễ quan sát nhất nhận biết phản ứng đó đã xảy ra. Ví dụ: Xét dung dịch đồng (II) hydroxit khi tiến hành ngâm 1 đinh sắt đã được làm sạch vào trong cốc đựng dung dịch đồng (II) hydroxit bão hòa. Sau 1 thời gian, ta thấy dung dịch màu xanh da trời ban đầu nhạt màu thậm chí mất màu – dấu hiệu chứng tỏ, phản ứng đã xảy ra. Phương trình phản ứng: 2 2 Fe Cu Fe Cu + + + → + Hình ảnh dung dịch CuSO 4 trước và sau phản ứng SVTH: Nhóm 6 – Lớp ĐHPT8A Trang 6 Các phản ứng ion trong dung dịch nước GVHD: Đỗ Thị Long SVTH: Nhóm 6 – Lớp ĐHPT8A Trang 7 Các phản ứng ion trong dung dịch nước GVHD: Đỗ Thị Long 1.2. Màu sắc của chất khí thoát ra. Màu sắc của các chất khí sinh ra trong quá trình thực hiện phản ứng hóa học cũng dễ dàng cho ta biết được phản ứng hóa học đã xảy ra. Ví dụ: Phản ứng giữa kim loại Cu và dung dịch axit HNO 3 đặc, phản ứng xảy ra mãnh liệt và xuất hiện chất khí màu nâu đỏ thoát ra. Phương trình phản ứng: ( ) 4 2 2 3 3 2 2 2 Cu HNO Cu NO NO H O+ → + + Phản ứng giữa Cu và HNO 3 đặc, khí NO 2 thoát ra màu nâu đỏ 1.3. Xuất hiện một pha mới: tạo kết tủa hoặc thoát ra chất khí. Kết tủa là sự hình thành của một sản phẩm hoà tan không đáng kể, thu được trong một phản ứng hoá học xảy ra bởi sự trộn lẫn 2 dung dịch. Màu sắc của kết tủa thu được cũng là một dấu hiệu đặc trưng để nhận biết các ion nào có mặt trong dung dịch. Với hiện tượng hình thành pha khí trong quá trình phản ứng, ta cũng có thể kết luận các chất trong dung dịch đã tạo thành chất mới. Ví dụ: Khi cho dung dịch bạc nitrat AgNO 3 phản ứng với dung dịch axit clohiric HCl, phản ứng tạo thành kết tủa màu trắng AgCl theo phương trình ion: Ag Cl AgCl + − + → ↓ SVTH: Nhóm 6 – Lớp ĐHPT8A Trang 8 Các phản ứng ion trong dung dịch nước GVHD: Đỗ Thị Long 1.4. Biến mất một pha: hòa tan kết tủa. Phản ứng xảy ra giữa các ion tạo thành kết tủa có sau đó kết tủa tan là một trong những đặc trưng của phản ứng trao đổi ion trong dung dịch. Ví dụ: trong phản ứng giữa CuSO 4 với NH 3 trong dung dịch nước tạo sản phẩm là Cu(OH) 2 và (NH 4 )SO 4 sau đó phản ứng tiếp tục xảy ra chúng ta nhận biết được vì có hiện tượng là kết tủa màu xanh đậm Cu(OH) 2 tan ra tạo thành dung dịch [Cu(NH 3 ) 4 ]SO 4 màu xanh dương. Phương trình phản ứng: ( ) ( ) ( ) ( ) 2 2 2 4 3 2 4 4 2 2 2 2 3 2 3 4 4 CuSO NH H O Cu OH NH SO Cu OH NH H O Cu NH SO       + + → ↓ + ↓ + + → Hình ảnh minh họa phản ứng giữa CuSO 4 với NH 3 1.5. Vận tốc của quá trình phản ứng. Tốc độ phản ứng là độ thay đổi nồng độ của một trong các chất tham gia hoặc sản phẩm trong một đơn vị thời gian. Trong quá trình diễn biến của phản ứng, nồng độ các chất phản ứng giảm dần, đồng thời nồng độ các sản phẩm tăng dần. Phản ứng xảy ra càng nhanh thì trong một đơn vị thời gian nồng độ các chất phản ứng giảm và nồng độ các sản phẩm tăng càng nhiều. SVTH: Nhóm 6 – Lớp ĐHPT8A Trang 9 Các phản ứng ion trong dung dịch nước GVHD: Đỗ Thị Long Chương 2: CÁC HỆ THỐNG PHÂN TÍCH CATION VÀ ANION TRONG DUNG DỊCH NƯỚC 2.1. Một số khái niệm. Thuốc thử phân tích:là một hợp chất hóa học được dùng để phát hiện, xác định hay để tách trong quá trình phân tích hóa học của một chất hay hỗn hợp nhiều chất được gọi là thuốc thử phân tích. Yêu cầu thuốc thử phân tích phải tinh khiết và đặc hiệu. Thuốc thử theo tác dụng phân tích gồm 3 loại: - Thuốc thử nhóm: là thuốc thử có tác dụng giống nhau lên một nhóm các ion. Ví dụ: HCl là thuốc thử nhóm Ag + , Pb 2+ , Hg 2 2+ … - Thuốc thử chọn lọc: là thuốc thử có tác dụng giống nhau lên một số ion mà ion này có thể thuộc nhóm phân tích khác nhau. Chẳng hạn NH 3 có thể tạo thành phức tan hoặc không tan với một số ion ở nhiều nhóm phân tích. - Thuốc thử đặc hiệu hay thuốc thử riêng biệt: là thuốc thử chỉ cho phản ứng đặc hiệu với một ion hoặc một chất. ví dụ: hồ tinh bột cho màu xanh chỉ với iod; dimethyglyoxim trong môi trường amoniactạo thành chỉ với ion Ni 2+ cho một kết tủa màu đỏ hồng. 2.2. Các hệ thống phân tích cation và anion trong dung dịch nước Việc xác định các ion trong dung dịch nước là một trong những công việc cần có của nghề phân tích. Các ion trong dung dịch sẽ được phân chia theo các nhóm để thuận lợi cho việc tách chúng ra khỏi dung dịch nước. Khi tiến hành phân tích định tính người ta tiến hành theo hai cách: - Phân tích riêng phần - Phân tích hệ thống SVTH: Nhóm 6 – Lớp ĐHPT8A Trang 10 [...]... 21 Các phản ứng ion trong dung dịch nước GVHD: Đỗ Thị Long Vì vậy sau khi tách Pb 2+ và Ba2+ ra khỏi hỗn hợp với Sr2+ và Ca2+, ta dùng dung dịch NH4SO4 làm thuốc thử để nhận biết Sr2+ trong hỗn hợp với Ca2+ SVTH: Nhóm 6 – Lớp ĐHPT8A Trang 22 Các phản ứng ion trong dung dịch nước GVHD: Đỗ Thị Long 3.2.5 Quy trình phân tích các cation nhóm 2 Tách cation nhóm 2 ra khỏi dunh dịch, cho tác dụng với dung dịch. .. Sr2+,Ca2+ Phản ứng này được dùng trong sơ đồ dưới đây SVTH: Nhóm 6 – Lớp ĐHPT8A Trang 23 Các phản ứng ion trong dung dịch nước 3.2.6 Sơ đồ phân tích cation nhóm 2 Sơ đồ phân tích các cation nhóm 2 SVTH: Nhóm 6 – Lớp ĐHPT8A Trang 24 GVHD: Đỗ Thị Long Các phản ứng ion trong dung dịch nước GVHD: Đỗ Thị Long Nhóm 3: các cation tạo được muối clorua ít tan: Ag +, Pb2+, Hg22+,Cu+, 3.3 Au+: Thuốc thử nhóm này là dung. .. KOH) Ion NH4+ phản ứng thuốc thử Nestler cho kết tủa keo nâu đỏ Nếu nồng độ NH4+ rất bé thì ta được dung dịch keo màu da cam SVTH: Nhóm 6 – Lớp ĐHPT8A Trang 18 Các phản ứng ion trong dung dịch nước 3.1.6 Sơ đồ phân tích cation nhóm 1 SVTH: Nhóm 6 – Lớp ĐHPT8A Trang 19 GVHD: Đỗ Thị Long Các phản ứng ion trong dung dịch nước GVHD: Đỗ Thị Long Nhóm cation 2 – nhóm kim loại kiềm thổ Thuốc thử nhóm này là dung. .. ĐHPT8A NO3-, ClO4- Trang 16 Các phản ứng ion trong dung dịch nước GVHD: Đỗ Thị Long Chương 3: PHÂN TÍCH CÁC CATION TRONG DUNG DỊCH NƯỚC THEO HỆ THỐNG ACID – BAZ Nhóm cation 1 (các ion kim loại kiềm và NH4+): nhóm này không có 3.1 thuốc thử nhóm 3.1.1 Tính chất acid – baz Hydroxit của kim loại kiềm là các baz mạnh Chúng dễ tan trong nước các cation không thể hiện tính acid – baz Ion NH4+ có tính acid yếu... 25 Các phản ứng ion trong dung dịch nước SVTH: Nhóm 6 – Lớp ĐHPT8A Trang 26 GVHD: Đỗ Thị Long Các phản ứng ion trong dung dịch nước GVHD: Đỗ Thị Long b Ion Pb2+ Chì tạo được các phức ít bền: PbNO 3+, PbCl+, PbI2, PbI+….Chì cũng tạo được các phức tương đối bền với axetat, tatrat, xitrat, thiosunfat, phức với EDTA, phức với xianua Pb4+ tồn tại ở dạng phức PbCl62-, PbCl5- trong dung dịch HCl đặc c Ion. .. Trang 31 GVHD: Đỗ Thị Long Các phản ứng ion trong dung dịch nước Sơ đồ phân tích các cation nhóm 3 SVTH: Nhóm 6 – Lớp ĐHPT8A Trang 32 GVHD: Đỗ Thị Long Các phản ứng ion trong dung dịch nước GVHD: Đỗ Thị Long Nhóm 4: Các cation tạo được hydroxit tan trong NaOH dư: Be2+, Al3+, 3.4 Cr3+, Zn2+, Sn2+, Sn4+, Sb(III), Sb(IV), As(III), As(IV), Ga3+, In3+, … Thuốc thử nhóm này là dung dịch NaOH dư và H2O2 3.4.1... sunfat các cation nhóm 2 và dung dịch các cation các nhóm 3,4,5,6 Chuyển sunfat nhóm 2 thành cacbonat bằng cách cho phản ứng 4 lần với dung dịch Na 2CO3 đun nóng Hoà tan kết tủa cacbonat bằng dung dịch CH 3COOH 6M Thêm vào dung dịch đó dung dịch K2CrO4 để kết tủa BaCrO4 và PbCrO4 Li tâm, lấy kết tủa và nước lọc, chia đôi nước lọc Phần (1) tìm Sr2+ bằng (NH4)SO4, phần (2) tìm Ca2+ bằng dung dịch (NH4)2C2O4... này với vài thuốc thử a Với H2S: Các cation này tạo với khí H2S hoặc nước H2S cho kết tủa rất khó tan Ag2S, HgS và PbS, chúng đều màu đen Các sunfua này không tan trong cả HCl đặc, Ag2S cà PbS chỉ tan trong các dung dịch HNO3 đun nóng, HgS chỉ tan trong nước cường thuỷ SVTH: Nhóm 6 – Lớp ĐHPT8A Trang 29 Các phản ứng ion trong dung dịch nước GVHD: Đỗ Thị Long b Với dung dịch KI: Ag+ cho kết tủa màu vàng... hiện độ tan của muối sunfat cation kim loại kiềm thổ 3.2.4 Phản ứng của các ion a Với dung dịch K2CrO4 và K2Cr2O7: SVTH: Nhóm 6 – Lớp ĐHPT8A Trang 20 Các phản ứng ion trong dung dịch nước GVHD: Đỗ Thị Long Trong môi trường axit axetic chỉ 2 ion Ba 2+ và Pb2+ cho kết tủa màu vàng BaCrO4 và PbCrO4, các ion Sr2+ và Ca2+ không tạo thành kết tủa Với M2+ là Ba2+ và Pb2+ ta có phản ứng : M2+ + 2M2+ + CrO42- →... 2H+ Trong đó BaCrO4 không tan trong kiềm, còn PbCrO4 tan trong các dung dich NaOH, KOH khi đun nóng theo phương trình: PbCrO4 + 4OH- → PbO22- + CrO42- + 2H2O b Với dung dịch Na2S : Với dung dịch này chỉ ion Pb 2+ tác dụng tạo thành PbS màu đen, thực tế không tan trong các dung dịch HCl, H2SO4, chỉ tan trong các dung dịch HNO3 đun nóng Pb2+ + S2- → PbS ↓ PbO22- + S2- + 2H2O → PbS ↓ + 4 OHc Với dung dịch . 12144501 MỤC LỤC Các phản ứng ion trong dung dịch nước GVHD: Đỗ Thị Long Chương 1: NHỮNG DẤU HIỆU ĐẶC TRƯNG CỦA PHẢN ỨNG ION TRONG DUNG DỊCH NƯỚC Hầu hết các chất vô cơ tồn tại trong dung dịch nước dưới. dạng các chất điện li. Chúng điện li hoàn toàn hoặc một phần thành các ion. Vì vậy phản ứng giữa các chất trong dung dịch nước thực chất là phản ứng giữa các ion. Phản ứng giữa các ion trong dung. trước và sau phản ứng SVTH: Nhóm 6 – Lớp ĐHPT8A Trang 6 Các phản ứng ion trong dung dịch nước GVHD: Đỗ Thị Long SVTH: Nhóm 6 – Lớp ĐHPT8A Trang 7 Các phản ứng ion trong dung dịch nước GVHD: Đỗ