Phản ứng trao đổi ion trong dung dịch các chất điện li

Phản ứng trao đổi ion trong dung dịch các chất điện li được Khoahoc biên soạn gửi tới bạn đọc là nội dung trọng tâm kiến thức Bài 4 hóa 11. Hy vọng giúp các bạn học sinh nắm được nội dung bài học.

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

1. Phản ứng tạo thành chất kết tủa

Thí nghiệm: Na₂SO₄ + BaCl₂

Hiện tượng: Xuất hiện kết tủa trắng 

Giải thích: Do Na₂SO₄ và BaCl₂ phản ứng tạo ra BaSO₄ kết tủa màu trắng 

Phương trình phản ứng:

Na₂SO₄ + BaCl₂ → BaSO₄ + 2NaCl (1)

Nhận xét: Nhận thấy Na₂SO₄ và BaCl₂ đều là những chất điện li mạnh nên phân li tạo thành 4 ion trong dung dịch. Trong đó kết hợp của ion Ba²⁺ và SO₄^2- tạo kết tủa trắng BaSO₄ 

Trong số bốn ion được phân li ra chỉ có các ion kết hợp được với nhau tạo thành chất kết tủa là BaSO₄ (hình trên), nên thực chất phản ứng trong dung dịch là:

Ba²⁺ + SO₄^2- → BaSO₄ (2) 

Phương trình (2) được gọi là phương trình ion rút gọn của phản ứng (1).

Phương trình ion rút gọn cho biết bản chất của phản ứng trong dung dịch các chất điện li.

2. Phản ứng tạo thành chất điện li yếu

2.1. Phản ứng tạo thành nước

Phản ứng như sau:

HCl + NaOH → NaCl + H₂O

Giải thích: NaOH và HCl đều dễ tan và phân li mạnh trong nước:

NaOH → Na⁺ + OH^- 

HCl → H⁺ + Cl^- 

Các ion OH⁻ trong dung dịch làm cho phenolphtalein chuyển sang màu hồng. Khi cho dung dịch HCl vào, các ion H⁺ của HCl sẽ phản ứng với các ion OH⁻ của NaOH tạo thành chất điện li rất yếu là H₂O. Phương trình ion rút gọn:

H⁺ + OH^- → H₂O

Khi màu của dung dịch trong cốc mất, đó là lúc các ion H+ của HCl đã phản ứng hết với các ion OH⁻ của NaOH.

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. Mg(OH)₂ ít tan trong nước, nhưng dễ dàng tan trong dung dịch axit mạnh:

Mg(OH)₂ + 2H⁺ → Mg²⁺ + 2H₂O

2.2. Phản ứng tạo thành axit yếu

Thí nghiệm: Nhỏ dung dịch HCl vào ống nghiệm đựng dung dịch CH₃COONa, axit yếu CH₃COOH sẽ tạo thành:

HCl + CH₃COONa → CH₃COOH + NaCl

Giải thích: HCl và CH₃COONa là các chất dễ tan và phân li mạnh:

HCl → H⁺ + Cl^- 

CH₃COONa → Na⁺ + CH₃COO^-

Trong dung dịch, các ion H⁺ sẽ kết hợp với các ion CH₃COO^- tạo thành chất điện li yếu là CH₃COOH (mùi giấm).

Phương trình ion rút gọn:

H⁺ + CH₃COO^- → CH₃COOH

3. Phản ứng tạo thành chất khí

Thí nghiệm:

Phương trình ion rút gọn:

2H⁺ + CO₃^2- → CO₂ ↑ + H₂O 

Phản ứng giữa muối cacbonat và dung dịch axit rất dễ xảy ra vì vừa tạo thành chất điện li rất yếu là H₂O, vừa tạo ra chất khí CO₂ tách khỏi môi trường phản ứng. Chẳng hạn, các muối cacbonat ít tan trong nước nhưng tan dễ dàng trong các dung dịch axit.

Đá vôi (CaCO₃) tan rất dễ trong dung dịch HCl:

Phương trình ion thu gọn:

CaCO₃ + 2H⁺ → Ca²⁺+ CO₂ + H₂O

II. Kết luận

1. Phản ứng xảy ra trong dung dịch các chất điện li là phản ứng giữa các ion.

2. Phản ứng trao đổi ion trong dung dịch các chất điện li chỉ 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.
• chất khí.