Dung dịch và phản ứng trao đổi ion: Lý thuyết và Bài tập

Phản ứng trao đổi ion là gì? Điều kiện để xảy ra phản ứng trao đổi ion là gì? Phản ứng trao đổi ion trong dung dịch? Lý thuyết và bài tập về phản ứng trao đổi ion? Ví dụ về phản ứng trao đổi ion?… Trong phạm vi bài viết dưới đây, chúng ta hãy Tip.edu.vn Tìm hiểu về chủ đề phản ứng trao đổi ion là gì và các nội dung liên quan.

Điều kiện để xảy ra phản ứng trao đổi ion

Các điều kiện cho sự tồn tại của giải pháp như sau:

• Dung dịch của các chất điện li chỉ có thể tồn tại nếu thoả mãn đồng thời cả hai điều kiện:
• Có tính trung hòa về điện (tổng số mol điện tích âm = tổng số mol điện tích dương)
• Các ion trong dung dịch không phản ứng với nhau
• Các ion trong dung dịch thường kết hợp với nhau theo các chiều: tạo kết tủa, tạo khí, tạo chất điện li yếu (ion có tính khử có thể phản ứng với ion oxi hóa theo kiểu oxi hóa – khử)

Phản ứng trao đổi ion là gì?

• Phản ứng xảy ra trong dung dịch các chất điện li là phản ứng ion.
• Phản ứng trao đổi ion trong dung dịch các chất điện li chỉ xảy ra khi các ion kết hợp với nhau tạo thành ít nhất một trong các chất sau:
• Kết tủa.
• Chất điện li yếu.
• Các chất khí.

Phản ứng thủy phân của muối

• Nước tinh khiết có pH = 7, nhưng khi có nhiều muối hòa tan vào nước làm thay đổi độ pH của nước, điều này chứng tỏ muối đã tham gia phản ứng trao đổi ion với nước làm thay đổi nồng độ (H ^ {+ }) trong nước. Phản ứng trao đổi này của muối với nước được gọi là phản ứng thủy phân của muối.
• Môi trường tạo thành dung dịch muối phụ thuộc vào các gốc cation và anion tạo nên muối.
• Các cation có tính bazơ mạnh là các cation có tính bazơ tan như (NaOH, KOH, Ca (OH) _ {2}, Ba (OH) _ {2} )
• Các anion của gốc axit mạnh là các anion của axit như (HCl, HBr, HI, H_ {2} SO_ {4}, HNO_ {3} )

Phản ứng axit-bazơ

• Phản ứng axit-bazơ là phản ứng trong đó một proton được cho và nhận (H ^ {+} )
• Phản ứng axit-bazơ xảy ra theo hướng Axit mạnh + Bazơ mạnh ( rightarrow ) Axit yếu hơn + Bazơ yếu hơn.

Chú ý: Ngoại lệ

• Hình thành kết tủa không tan Phản ứng vẫn có thể diễn ra ngay cả khi axit hoặc bazơ được tạo thành mạnh hơn ban đầu

(CuSO_ {4} + H_ {2} S rightarrow CuS + H_ {2} SO_ {4} ) (CuS rất hòa tan)

• Axit không bay hơi đẩy lùi axit bay hơi (cả hai axit đều mạnh)

(H_ {2} SO_ {4} + NaCl rightarrow NaHSO_ {4} + HCl , (<250 ^ { circle} C) )

Thứ tự của phản ứng axit-bazơ (quy luật cạnh tranh)

• Khi cho dung dịch chứa 1 axit vào dung dịch chứa nhiều bazơ thì

Qui định: Căn cứ sẽ phản ứng theo thứ tự: axit + bazơ mạnh trước rồi đến axit + bazơ yếu (nếu axit rất mạnh thì có thể coi các bazơ phản ứng đồng thời).

Ví dụ 1: Khi thêm từ từ dung dịch HCl vào dung dịch chứa cả NaOH và (NaALO_ {2} )

(HCl + NaOH rightarrow H_ {2} O + NaCl ) (không có kết tủa lúc đầu)

(H_ {2} O + HCl + NaAlO_ {2} rightarrow Al (OH) _ {3} + NaCl ) (xuất hiện kết tủa và lượng mưa tăng lên)

(3HCl + Al (OH) _ {3} rightarrow AlCl_ {3} + 3H_ {2} O ) (kết tủa tan)

• Khi cho dung dịch chứa 1 bazơ vào dung dịch chứa nhiều axit thì

Qui định: Các axit sẽ phản ứng theo thứ tự từ mạnh đến yếu. Nếu tính bazơ cao thì coi như các phản ứng xảy ra đồng thời.

Ví dụ 2: Cho từ từ dung dịch NaOH vào dung dịch chứa cả HCl và (AlCl_ {3} )

(NaOH + HCl ngay NaCl + H_ {2} O ) (không xuất hiện kết tủa)

(3NaOH + AlCl_ {3} rightarrow Al (OH) _ {3} + 3NaCl ) (xuất hiện kết tủa và lượng mưa tăng lên)

(NaOH + Al (OH) _ {3} rightarrow NaAlO_ {2} + 2H_ {2} O ) (kết tủa tan hoàn toàn)

Bài tập và cách giải về phản ứng trao đổi ion

Dạng 1: Viết phương trình ion thuần

Phương pháp giải quyết

Viết phản ứng ở dạng phân tử, phản ứng chia nhỏ dạng phân tử thành dạng ion. Giảm các ion giống nhau ở hai phía, cân bằng điện tích và nguyên tử ở hai phía, nhận được phương trình ion thuần.

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

Bài 1: Viết phương trình ion thực cho phản ứng của KOH với HCl

Giải pháp:

PTHH: (KOH + HCl mũi tên phải KCl + H_ {2} O )

(K ^ {+} + OH ^ {-} + H ^ {+} + Cl ^ {-} rightarrow KCl + H_ {2} O )

Loại bỏ các ion (K ^ {+}, Cl ^ {-} ) chúng ta nhận được phương trình ion thuần.

Dạng 2: Xác định môi trường dung dịch

Phương pháp giải quyết

1. Viết phương trình điện li của các chất tạo thành ion, nhận xét khả năng thuỷ phân trong nước của các ion vừa tạo thành.
2. Ion bazơ của axit yếu thủy phân trong nước tạo ra môi trường bazơ: (CO_ {3} )
3. Ion bazơ của bazơ yếu thủy phân trong nước tạo môi trường axit: (Cu ^ {2+}, Fe ^ {3+}; Zn ^ {2+}, NH_ {4}… )
4. Ion gốc của axit mạnh (ví dụ: (SO_ {4}, Br, Cl, NO_ {3}, ClO_ {4}… )) và ion gốc của axit mạnh (ví dụ: (Na ^ {+} ; K ^ {+}, Ba ^ {2+}, Ca ^ {2+}, Mg ^ {2+}… )) không bị thủy phân trong nước, hoạt động như trung tính.

Bài 2: Đánh giá môi trường axit, bazơ và trung tính của các dung dịch thu được khi hòa tan các chất sau vào các cốc nước riêng biệt: (K_ {2} SO_ {3}, NH_ {4} Cl, NaClO_ {4} )

Giải pháp:

• Hòa tan trong nước đối với môi trường cơ bản, pH> 7 là (K_ {2} SO_ {3} )

(K_ {2} SO_ {3} rightarrow 2K ^ {+} + SO_ {3} ^ {2-}, SO_ {3} ^ {2-} + H_ {2} O rightarrow HSO_ {3} ^ {-} + OH ^ {-} )

• Hòa tan trong nước đối với môi trường axit, pH <7 là (NH_ {4} Cl )

(NH_ {4} Cl rightarrow NH_ {4} ^ {+} + Cl ^ {-}, NH_ {4} ^ {+} + H_ {2} O rightarrow NH_ {3} + H_ {3} O ^ {+} )

• Chất tan trong nước cho môi trường pH = 7 là (NaClO_ {4} )

(NaClO_ {4} rightarrow Na ^ {+} + ClO_ {4} ^ {-}, H ^ {+} + OH ^ {-} rightarrow H_ {2} O )

Dạng 3: Áp dụng định luật bảo toàn điện tích (DBĐT)

• Phương pháp giải quyết

Định luật bảo toàn điện tích: “Trong một dung dịch, tổng số mol điện tích dương của ion dương và tổng số mol điện tích âm của ion âm luôn bằng nhau”.

Khi làm bay hơi dung dịch, khối lượng chất rắn sinh ra bằng khối lượng các ion âm và dương có trong dung dịch (trừ (H ^ {+} + OH ^ {-} rightarrow H_ {2} O ))

(m_ {m} = m_ {cation / NH_ {4} ^ {+}} + m_ {anion} )

Bài 3: Dung dịch chứa các ion: (Mg ^ {2+}, Cl ^ {-}, Br ^ {-} )

• Nếu cho dd này phản ứng với dd KOH dư thì thu được 11,6g kết tủa.
• Nếu cho dd này phản ứng với dd (AgNO_ {3} ) thì cần đúng 200 ml dd (AgNO_ {3} ) 2,5M, sau phản ứng thu được 85,1g kết tủa.

1. Tính toán [ion] trong dd đầu tiên? biết (V_ {dd} = 2l )
2. Cô cạn dung dịch ban đầu sẽ thu được bao nhiêu gam chất rắn?

Giải pháp:

Phương trình ion:

Gọi x, y lần lượt là số mol của (Cl ^ {-}, Br ^ {-} )

Chúng ta có:

( left { begin {matrix} x + y = 0,5 \ 143,5x + 188y = 85,1 end {matrix} right Leftrightarrow left { begin {matrix} x = 0,2 \ y = 0,3 end {matrix} right. )

đầu tiên. ([Mg^{2+}] = frac {0,2} {2} = 0,1M )

([Cl^{-}] = frac {0,2} {2} = 0,1M )

([Br^{-}] = frac {0,3} {2} = 0,15M )

2. m = 0,2.24 + 0,2.35,5 + 0,3.80 = 35,9 gam

Tip.edu.vn đã giải đáp thắc mắc của bạn đọc về phản ứng trao đổi ion là gìđiều kiện để xảy ra phản ứng trao đổi ion, phản ứng trao đổi ion trong dung dịch cũng như lý thuyết và bài tập về phản ứng trao đổi ion. Hi vọng những kiến ​​thức trên sẽ giúp ích cho các bạn trong quá trình học tập và nghiên cứu về chủ đề Phản ứng trao đổi ion là gì. Chúc may mắn với các nghiên cứu của bạn!