Phản ứng trao đổi ion: Điều kiện & viết phương trình ion rút gọn

Phản ứng trao đổi ion trong dung dịch chất điện li là một trong những kiến ​​thức cơ bản và quan trọng trong chương trình học môn hóa học lớp 11, vậy phản ứng trao đổi ion là gì và ở đâu? Sự xuất hiện và cách viết phương trình ion thuần? Có tiền hãy tìm hiểu điều này trong bài viết dưới đây.

Phản ứng trao đổi ion trong dung dịch chất điện li là gì?

Phản ứng trao đổi ion l à phản ứng giữa các chất tham gia phản ứng trao đổi ion. Cụ thể hơn, nó là một phản ứng hóa học thuận nghịch, trong đó các nguyên tử hoặc phân tử mất hoặc nhận electron để trao đổi ion với các ion mang điện từ dung dịch nước để thu được điện tích. Kết nối tương tự với các điện tích dương.

Phân loại phản ứng trao đổi ion

Chúng được chia thành các phản ứng trao đổi ion (nếu có) như sau:

• Muối + axit → muối mới + axit mới

• muối + bazơ → muối mới + bazơ mới

• muối + muối → muối mới + muối mới

• Hiđroxit (không tan) + dung dịch axit → dung dịch muối + h2o (chất điện li yếu)

• dung dịch axit + dung dịch kiềm → dung dịch muối + h2o (chất điện li yếu)

  Ba điều kiện để xảy ra phản ứng trao đổi ion trong chất điện ly

  Điều kiện để xảy ra phản ứng trao đổi ion trong chất điện li là gì? Theo định luật Bertolet, phản ứng trao đổi ion xảy ra khi các ion kết hợp với nhau để tạo thành ít nhất một trong những chất sau:

  • Máy hút bụi

  • Chất điện ly yếu

  • Khí

    Phản ứng tạo ra kết tủa

    Để tìm hiểu điều kiện xảy ra phản ứng trao đổi ion trong dung dịch sau điện phân, người ta làm thí nghiệm sau: thả na2so4 vào ống nghiệm đựng bacl2. Quan sát thấy kết tủa trắng của bazo4.

    

    Phương trình phản ứng: na2so4 + bacl2 → baso4 (kết tủa) + 2nacl

    Nguyên nhân của hiện tượng này là do cả na2so4 và bacl2 đều dễ hòa tan và phân ly mạnh trong nước:

    na2so4 → 2na + + so4 (2-)

    bacl2 → ba (2+) + 2cl-

    Trong số các ion phân ly, chỉ có ba (2+) và so4 (2-) có thể kết hợp với nhau để tạo thành kết tủa cơ bản, vì vậy các tính chất của phản ứng trao đổi ion là:

    ba (2+) + so4 (2-) → baso4 (kết tủa).

    Đây còn được gọi là phương trình ion thuần. Phương trình này biểu diễn bản chất của phản ứng trong dung dịch chất điện li.

    Phương trình ion thuần được viết như sau :

    • Chuyển đổi các chất điện ly mạnh hòa tan thành ion

    • Chất khí, chất kết tủa và chất điện li yếu vẫn tồn tại ở dạng phân tử.

      Ví dụ :

      Phương trình ion đầy đủ:

      2na + + so4 (2-) + ba (2+) + 2cl- → baso4 (kết tủa) + 2na + + 2cl-

      Phương trình đơn giản hóa:

      ba (2+) + so4 (2-) → baso4 (lượng mưa)

      Từ phương trình này, chúng ta có thể kết luận rằng để điều chế được bazo4 kết tủa, cần trộn hai dung dịch: một dung dịch chứa ba (2+) ion và một dung dịch chứa ion so4 (2-).

      Phản ứng tạo ra chất điện ly yếu

      Một trong những điều kiện để xảy ra phản ứng trao đổi ion trong chất điện li là phản ứng tạo thành chất điện li yếu, bao gồm: phản ứng tạo thành nước và phản ứng tạo thành axit yếu.

      

      Phản ứng tạo ra nước

      Người ta tiến hành thí nghiệm bằng cách nhỏ vài giọt dung dịch phenolphtalein vào cốc đựng dung dịch có mỏ 0,10m. Dung dịch bây giờ có màu hồng. Sau đó, rót từ từ dung dịch hcl 0,10m vào cốc, vừa đổ vừa khuấy theo phương trình: hcl + nah → nacl + h2o. Đã quan sát thấy sự đổi màu của dung dịch.

      Lý do cho điều này là cả nah và hcl đều hòa tan và phân ly mạnh trong nước.

      naoh → na + + oh-

      hcl → h ++ cl-

      Ion oh trong dung dịch sẽ làm phenolphtalein chuyển sang màu hồng. Các ion h + phản ứng hoàn toàn với các ion oh- để tạo thành h2o – một chất điện li rất yếu.

      Phương trình đơn giản hóa: h + + oh- → h2o

      Phản ứng tạo ra axit yếu

      Trong trường hợp này, thí nghiệm như sau: nhỏ dung dịch hcl vào ống nghiệm chứa ch3coona sẽ tạo thành ch3cooh có tính axit yếu:

      hcl + ch3coona → ch3cooh + nacl

      Hãy giải thích rằng cả hcl và ch3coona đều hòa tan và phân ly mạnh.

      hcl → h ++ cl-

      ch3coona → na + ch3coo-

      Các ion

      h + kết hợp với các ion ch3coo- để tạo thành ch3cooh – một chất điện li yếu.

      Phương trình đơn giản hóa: h + + ch3coo- → ch3cooh

      Phản ứng tạo ra khí

      Phản ứng tạo khí là một trong những điều kiện cơ bản để tạo ra phản ứng trao đổi ion trong chất điện phân.

      

      Để chứng minh điều này, chúng tôi đã thực hiện một thí nghiệm: đổ dung dịch hcl vào cốc có chứa na2co3. Hiện tượng quan sát được là sự giải phóng bọt khí, phương trình là:

      2hcl + na2co3 → 2nacl + co2 + h2o

      Lý do của hiện tượng này là cả hcl và na2co3 đều hòa tan và phân ly mạnh trong nước:

      hcl → h ++ cl-

      na2co3 → 2na + + co3 (2-)

      Các ion h + và co3 (2-) kết hợp với nhau tạo thành h2co3 – một axit yếu không bền bị phân hủy thành co2 và h2o.

      h + + 2co3 (2-) → hco3-

      h + + hco3- → h2co3

      h2co3 → co2 + h2o

      Chúng tôi có một phương trình ion đơn giản hóa:

      2h + + co3 (2-) → co2 (↑) + h2o

      Phản ứng giữa dung dịch axit và muối cacbonat rất dễ dàng vì nó tạo thành chất điện li yếu (h2o) và khí cacbonic tách ra khỏi phản ứng.

      Ví dụ, các muối cacbonat ít tan trong nước nhưng dễ tan trong dung dịch axit.

      Ví dụ, đá vôi caco3 rất dễ hòa tan trong axit clohydric:

      caco3 (r) + 2h + → ca (2+) + co2 (↑) + h2o

      Xem thêm: Điện phân là gì? Lý thuyết và bài tập chi tiết

      Phản ứng trao đổi ion được nghiên cứu và giải chi tiết trong SGK Hóa học 11

      Để nắm vững kiến ​​thức về phản ứng trao đổi ion trong dung dịch chất điện li, chúng ta có thể tham khảo một số dạng bài tập cơ bản trong SGK Hóa học 11, kèm theo các bài giải ngắn gọn. Một mô tả ngắn gọn như sau.

      

      Giải bài 1 Trang 20 SGK Ngữ văn lớp 11

      Điều kiện để xảy ra phản ứng trao đổi ion trong dung dịch chất điện li là gì? Ví dụ?

      Giải pháp:

      Theo định luật Bertolet, phản ứng này chỉ có thể xảy ra khi các ion kết hợp với nhau để tạo thành ít nhất một trong các chất sau: chất kết tủa, chất điện li yếu và chất khí.

      Ví dụ:

      Kết tủa được hình thành sau phản ứng

      na2co3 + cacl2 → 2nacl + caco3

      2na + + co3- + ca2 + + 2cl- → 2na + + 2cl- + caco3

      ca2 + + co3- → caco3

      Sau phản ứng tạo thành chất bay hơi

      na2s + 2hcl → 2nacl + h2s

      2na + + s2- + 2h + + 2cl- → 2na + + 2cl- + h2s

      2h ++ s2- → h2s

      Một chất điện li yếu được tạo thành sau phản ứng

      2ch3coona + h2so4 → 2ch3cooh + na2so4

      2ch3coo- + 2na + + 2h + + so42- → 2ch3cooh + 2na + + so42-

      ch3coo- + h + → ch3cooh

      Giải bài 11 Bài 2 20

      Tại sao phản ứng giữa các dung dịch axit với các hiđroxit có tính bazơ nhưng với các muối cacbonat và các dung dịch axit lại dễ dàng xảy ra?

      Giải pháp:

      Sản phẩm của phản ứng giữa dung dịch axit với một hiđroxit kiềm là muối và nước (h2o), còn nước là chất điện li yếu.

      Ví dụ: mg (oh) 2 + 2hcl → mgcl2 + 2h2o

      Sản phẩm của muối cacbonat phản ứng với dung dịch axit là một muối mới, còn axit cacbonic (h2co3) yếu và dễ bị phân hủy thành nước (h2o và cacbon đioxit (co2) nên sản phẩm cuối cùng là phản ứng với chất bay hơi (co2) phản ứng với chất điện ly yếu (h2o).

      Ví dụ: caco3 + 2hcl → cacl2 + co2 ↑ + h2o

      Tùy thuộc vào điều kiện của phản ứng trao đổi, phản ứng trên có thể xảy ra.

      Giải bài 3 SGK Hóa học 11

      Nêu ví dụ để chứng minh: Thực chất của phản ứng trong dung dịch các chất điện li là phản ứng giữa các ion?

      Giải pháp:

      Ví dụ 1: agno3 + nacl → agcl + nano3

      agno3, nacl, nano3 là ​​chất điện ly mạnh trong dung dịch phân ly thành ion. Chúng ta có phương trình ion:

      ag + + no3- + na + + cl- → agcl + no3- + na +

      Vì vậy, trong dung dịch, chỉ có các phản ứng sau:

      ag + + cl- → agcl

      Vẫn có các ion no3 và na + trong dung dịch trước và sau phản ứng.

      Ví dụ 2: na2so3 + 2hcl → 2 nacl + h2o + so2 ↑

      na2so3, hcl và nacl là những chất điện li mạnh trong dung dịch phân li thành ion. Chúng ta có phương trình ion:

      2na + + so32- + 2h + + 2cl- → 2na + + 2cl- + h2o + so2 ↑

      2h + + so32- → h2o + so2

      Trên thực tế, chỉ 2h + và so32- phản ứng trong dung dịch. Tuy nhiên, các ion na + và cl- vẫn tồn tại trong dung dịch trước và sau phản ứng. Thực chất, phản ứng trong dung dịch chất điện li là phản ứng giữa các ion vì chất điện li đã phân li thành ion.

      Giải bài 4 Trang 20 đến 11 SGK

      Phương trình ion thuần cho phản ứng cho biết:

      A. Những ion nào có trong dung dịch.

      b.Nồng độ cao nhất của các ion trong dung dịch là bao nhiêu?

      c. Tính chất phản ứng trong dung dịch các chất điện li.

      d. Không có phân tử nào trong dung dịch chất điện ly.

      Giải pháp: Đáp án c. Vì câu trả lời này cho biết những ion nào phản ứng với nhau, làm cho phản ứng xảy ra.

      Giải bài 5 SGK Hóa học 11 Trang 20

      Viết phương trình phân tử và ion thuần của phản ứng xảy ra giữa các cặp chất sau trong dung dịch, nếu có:

      A. fe2 (so4) 3 + không

      b.nh4cl + agno3

      c. naf + hcl

      d. mgcl2 + kno3

      e. fes (r) + 2hcl

      g. hclo + koh

      Giải pháp:

      A. fe2 (so4) 3 + 6naoh → 3 na2so4 + 2fe (oh) 3 ↓

      fe3 + + 3oh- → fe (oh) 3

      b. nh4cl + agno3 → nh4no3 + agcl

      ag + + cl- → agcl

      c. naf + hcl → nacl + hf

      h + + f + → hf

      d. mgcl2 + kno3 → không phản hồi

      e. fes (r) + 2hcl → fecl2 + h2s

      fes (r) + 2h + → fe2 + + h2s

      g. hclo + koh → kclo + h2o

      hclo + oh- → h2o + clo-

      Giải bài tập Hóa học lớp 6 trang 20

      Phản ứng nào sau đây xảy ra trong dung dịch tạo ra kết tủa fe (ồ) 3?

      A. feso4 + kmno4 + h2so4

      b. fe2 (so4) 3 + ki

      c. fe (no3) 3 + fe

      d. fe (no3) 3 + koh

      Giải pháp: Đáp án d.

      Vì: fe (no3) 3 + 3koh → fe (oh) 3 ↓ + 3kno3

      Hy vọng rằng thông qua những kiến ​​thức này, bạn đọc có thể hiểu được phản ứng trao đổi ion là gì, điều kiện để phản ứng xảy ra là gì, đồng thời có thể viết thành thạo phương trình ion rút gọn. Đừng quên ghé thăm Monkey mỗi ngày để không bỏ lỡ nhiều bài học hóa học vui nhộn khác nhé! Chúc may mắn với các nghiên cứu của bạn.