Phản ứng trao đổi ion: Điều kiện xảy ra phản ứng và viết phương trình ion rút gọn

Phản ứng trao đổi ion trong dung dịch điện phân là một trong những kiến ​​thức cơ bản và quan trọng trong chương trình Hóa học lớp 11. Vậy phản ứng trao đổi ion là gì, điều kiện để phản ứng xảy ra và viết phương pháp? Quá trình ion viết tắt như thế nào? Hãy cùng Money tìm hiểu về nội dung này trong bài viết dưới đây.

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

Phản ứng trao đổi ion là phản ứng xảy ra khi các chất phản ứng trao đổi ion với nhau. Cụ thể hơn, đó là một phản ứng hóa học thuận nghịch trong đó một ion có nguyên tử hoặc phân tử bị mất hoặc thu thêm electron do đó nhận được điện tích từ dung dịch nước được trao đổi với một ion tích điện khác. tương tự được gắn vào một điện tích dương.

Phân loại các loại phản ứng trao đổi ion

Người ta chia thành các loại 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

• Hydroxide (không tan) + dung dịch axit → Dung dịch muối + H2O (chất điện ly yếu)

• Dung dịch axit + dung dịch bazơ → Dung dịch muối + H2O (chất điện ly yếu)

3 điều kiện để xảy ra phản ứng trao đổi ion trong chất điện phân

Điều kiện để xảy ra phản ứng trao đổi ion trong chất điện phân là gì? Theo định luật Bertholet, phản ứng trao đổi ion xảy ra khi các ion kết hợp và tạo thành ít nhất một trong các chất sau:

• Kết tủa

• chất điện li yếu

• Khí đốt

Phản ứng tạo thành kết tủa

Để tìm điều kiện xảy ra phản ứng trao đổi ion trong dung dịch chất điện phân, người ta làm thí nghiệm sau: Thả Na2SO4 vào ống nghiệm chứa BaCl2. Quan sát thấy xuất hiện kết tủa trắng BaSO4.

Phương trình phản ứng: Na2SO4 + BaCl2 → BaSO4 (kết tủa) + 2NaCl

Nguyên nhân của hiện tượng này là do cả Na2SO4 và BaCL2 đều dễ 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 tạo thành kết tủa BaSO4 nên bản chất của phản ứng trao đổi ion sẽ là:

Ba(2+) + SO4(2-) → BaSO4 (kết tủa).

Đây còn được gọi là phương trình ion ròng. Phương trình này thể hiện bản chất của các phản ứng trong dung dịch chất điện phân.

Cách viết phương trình ion rút gọn như sau:

• Chuyển các chất hoà tan, điện li mạnh thành ion

• Khí, chất kết tủa và chất điện li yếu vẫn ở dạng phân tử.

Ví dụ:

Phương trình ion đầy đủ:

2Na+ + SO4(2-) + Ba(2+) + 2Cl- → BaSO4(kết tủa) + 2Na+ + 2Cl-

Phương trình rút gọn:

Ba(2+) + SO4(2-) → BaSO4(kết tủa)

Từ phương trình này ta có thể kết luận rằng để điều chế BaSO4 kết tủa cần trộn hai dung dịch: dung dịch chứa ion Ba(2+) và dung dịch chứa ion SO4(2-).

Phản ứng tạo thành chất điện li yếu

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

Phản ứng tạo thành nước

Người ta tiến hành thí nghiệm, cho vài giọt dung dịch phenolphtalein vào cốc có mỏ chứa dung dịch NaOH 0,10M. Lúc này dung dịch có màu hồng. Sau đó, rót từ từ dung dịch HCL 0,10M vào cốc, vừa rót vừa khuấy theo phương trình: HCl + NaOH → NaCl + H2O. Quan sát hiện tượng đổi màu dung dịch.

Sở dĩ có hiện tượng này là do NaOH và HCl đều tan và phân ly mạnh trong nước.

NaOH → Na+ + OH-

HCl → H+ + Cl-

Ion OH- trong dung dịch làm phenolphtalein chuyển sang màu hồng. Ion H+ phản ứng hoàn toàn với ion OH- tạo thành H2O – chất điện ly rất yếu.

Phương trình rút gọn: H+ + OH- → H2O

Phản ứng tạo thành axit yếu

Xem thêm : Những điều cần biết về tivi tích hợp DVB – T2

Trong trường hợp này, thí nghiệm được đưa ra như sau: Nhỏ dung dịch HCl vào ống nghiệm chứa CH3COONa, axit yếu CH3COOH sẽ tạo thành:

HCl + CH3COONa → CH3COOH + NaCl

Để giải thích điều này, cả HCl và CH3COONa đều là những chất hòa tan và phân ly mạnh.

HCl → H+ + Cl-

CH3COONa → Na+ CH3COO-

Ion H+ kết hợp với ion CH3COO- tạo thành CH3COOH – chất điện ly yếu.

Phương trình rút gọn: H+ + CH3COO- → CH3COOH

Phản ứng tạo thành 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 tiến hành thí nghiệm: Đổ dung dịch HCl vào cốc có chứa Na2CO3. Hiện tượng quan sát được là hiện tượng bọt khí thoát ra có phương trình:

2HCl + Na2CO3 → 2NaCl + CO2 ↑ + H2O

Sở dĩ có hiện tượng này là do HCl và Na2CO3 đều dễ tan và phân ly mạnh trong nước:

HCL → H+ + Cl-

Na2CO3 → 2Na+ + CO3(2-)

Ion H+ VÀ CO3(2-) kết hợp tạo thành H2CO3 – một axit yếu không ổn định, phân hủy thành CO2 và H2O.

H+ + 2CO3(2-) → HCO3-

H+ + HCO3- → H2CO3

H2CO3 → CO2 ↑+ H2O

Ta có phương trình ion rút gọn:

2H+ + CO3(2-) → CO2 (↑) + H2O

Phản ứng giữa dung dịch axit và muối cacbonat rất dễ xảy ra vì vừa tạo thành chất điện ly yếu (H2O) vừa thoát ra khí CO2 sau phản ứng.

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

Ví dụ: đá vôi CaCO3 tan nhiều trong HCl:

CaCO3 (r) + 2H+ →Ca(2+) + CO2 (↑) + H2O

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

Bài tập về phản ứng trao đổi ion SGK Hóa học lớp 11 có lời giải chi tiết

Để nắm vững kiến ​​thức về phản ứng trao đổi ion trong dung dịch chất điện phân, chúng ta cùng tham khảo một số bài tập cơ bản trong SGK Hóa học 11 với lời giải ngắn gọn và chi tiết dưới đây.

Giải bài 1 trang 20 SGK Hóa 11

Điều kiện để xảy ra phản ứng trao đổi ion trong dung dịch điện phân là gì? Lấy ví dụ minh họa?

Giải pháp:

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

Ví dụ:

Sau phản ứng tạo thành kết tủa

Na2CO3 + CaCl2 → 2NaCl + CaCO3 ↓

2Na+ + CO3- + Ca2+ + 2Cl- → 2Na+ + 2Cl- + CaCO3 ↓

Ca2+ + CO3- → CaCO3 ↓

Sau phản ứng tạo thành chất dễ bay hơi

Na2S + 2HCl → 2NaCl + H2S ↑

2Na+ + S2- + 2H+ + 2Cl- → 2Na+ + 2Cl- + H2S ↑

2H+ + S2- → H2S ↑

Sau phản ứng tạo thành chất điện li yếu

2CH3COONa +H2SO4 → 2CH3COOH + Na2SO4

2CH3COO- + 2Na+ + 2H+ + SO42- → 2CH3COOH +2Na+ + SO42-

CH3COO- + H+ → CH3COOH

Giải bài 2 SGK Hóa 11 trang 20

Tại sao phản ứng giữa dung dịch axit với dung dịch hydroxit bazơ và phản ứng với muối cacbonat với dung dịch axit lại dễ xảy ra như vậy?

Giải pháp:

Sản phẩm của phản ứng giữa dung dịch axit và hydroxit bazơ là muối và nước (H2O), là chất điện ly yếu.

Ví dụ: Mg(OH)2 + 2HCl → MgCl2 + 2H2O

Sản phẩm của phản ứng giữa muối cacbonat và dung dịch axit là muối mới, axit cacbonic (H2CO3) rất yếu, dễ phân hủy thành nước (H2O và khí cacbonic (CO2) nên sản phẩm cuối cùng sau phản ứng có: tính chất: dễ bay hơi (CO2) và chất điện ly yếu (H2O).

Xem thêm : Danh từ của Advertise là gì? Cách dùng và Word Form của Advertise

Ví dụ: CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2↑ + H2O

Theo các điều kiện của phản ứng trao đổi, phản ứng trên có thể xảy ra.

Giải bài 3 SGK trang 20 Hóa 11

Hãy lấy một số ví dụ chứng minh: bản chất của phản ứng trong dung dịch điện phân là phản ứng giữa các ion?

Giải pháp:

Ví dụ 1: AgNO3 + NaCl → AgCl ↓ + NaNO3

AgNO3, NaCl, NaNO3 là những chất điện li mạnh trong dung dịch, chúng phân ly thành ion. Ta có phương trình ion:

Ag+ + NO3- + Na+ + Cl- → AgCl ↓ + NO3- + Na+

Vì vậy, thực sự trong dung dịch chỉ có phản ứng của:

Ag+ + Cl- → AgCl ↓

Các ion NO3- và Na+ vẫn tồn tại trong dung dịch trước và sau phản ứng.

Ví dụ 2: Na2SO3 + 2HCl → 2 NaCl + H2O + SO2 ↑

Na2SO3, HCl, NaCl là những chất điện li mạnh trong dung dịch, chúng phân ly thành ion. Ta có phương trình ion:

2Na+ + SO32- + 2H+ + 2Cl- → 2Na+ + 2Cl- + H2O + SO2 ↑

2H+ + SO32- → H2O + SO2 ↑

Vậy thực ra trong dung dịch chỉ có phản ứng của 2H+ và SO32-. Các ion Na+ và Cl- vẫn tồn tại trong dung dịch trước và sau phản ứng. Về bản chất, các phản ứng trong dung dịch điện phân là phản ứng giữa các ion vì các chất điện phân đã phân ly thành các ion.

Giải bài 4 trang 20 SGK Hóa 11

Phương trình ion rút gọn của phản ứng cho biết:

A. Những ion nào tồn tại trong dung dịch?

B. Nồng độ ion nào trong dung dịch là lớn nhất?

C. Bản chất của phản ứng trong dung dịch chất điện phân.

D. Không có phân tử tồn tại trong dung dịch chất điện phân.

Giải pháp: Đáp án C. Vì đáp án này chỉ rõ ion nào tương tác với nhau sẽ xảy ra phản ứng.

Giải bài 5 SGK Hóa 11 trang 20

Viết phương trình phân tử và phương trình ion rút gọn của các phản ứng (nếu có) xảy ra trong dung dịch giữa các cặp chất sau:

Một. Fe2(SO4)3 + NaOH

b. NH4Cl + AgNO3

c. NaF + HCl

d. MgCl2 + KNO3

đ. FeS(r) + 2HCl

g. HClO + KOH

Giải pháp:

Một. 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 ứng

đ. FeS(r) +2HCl → FeCl2 + H2S ↑

FeS(r) + 2H+ → Fe2+ + H2S ↑

g. HClO +KOH → KClO + H2O

HClO + OH- → H2O + ClO-

Giải bài 6 Hóa lớp 11 SGK trang 20

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

A. FeSO4 + KMnO4 + H2SO4

B. Fe2(SO4)3 + KI

C. Fe(NO3)3 + Fe

D.Fe(NO3)3 + KOH

Giải: Đáp án D.

Bởi vì: Fe(NO3)3 + 3KOH → Fe(OH)3↓ + 3KNO3

Hy vọng qua những kiến ​​thức này bạn đọc sẽ hiểu rõ phản ứng trao đổi ion là gì, điều kiện để phản ứng xảy ra và viết thành thạo phương trình ion rút gọn. Đừng quên ghé thăm timhieulichsuquancaugiay.edu.vn mỗi ngày để không bỏ lỡ nhiều bài học thú vị khác về Hóa học nhé! Chúc các bạn học tốt.

Nguồn: https://timhieulichsuquancaugiay.edu.vn
Danh mục: Giáo dục