Tổng hợp các chất lưỡng tính trong hóa học và Phương pháp giải bài tập

Trong các bài học về axit-bazơ, bạn đã học về chất lưỡng tính thường gặp trong hóa học. Để hiểu rõ hơn về hiđroxit lưỡng tính, oxit lưỡng tính và các nội dung liên quan, mời các bạn cùng tham khảo bài viết dưới đây của Tip.edu.vn Vui lòng!.

Lý thuyết về hợp chất lưỡng tính

Nêu khái niệm về hợp chất lưỡng tính?

• Hợp chất lưỡng tính trong hóa học là những hợp chất vừa có thể cho vừa có thể nhận proton ( (H ^ {+} ))
• Các hợp chất lưỡng tính vừa có thể phản ứng với các dung dịch axit (chẳng hạn như (HCl, H_ {2} SO_ {4} ) …) và cũng phản ứng với các dung dịch bazơ (như (NaOH, KOH), Ba (OH) _ {2} )…))

Ghi chú: Có một số chất vừa tác dụng được với dung dịch axit vừa tác dụng với dung dịch bazơ nhưng không nhất thiết là chất lưỡng tính như: Al, Zn, Sn, Pb, Be.

Điều kiện là hợp chất lưỡng tính

• Có phản ứng axit-bazơ với một axit (ví dụ: HCl).
• Có phản ứng giữa axit – bazơ với một bazơ (ví dụ: NaOH).

Chất lưỡng tính trong hóa học

Chất lưỡng tính trong hóa học bao gồm một số hiđroxit, oxit, muối axit của axit yếu, muối của axit yếu và bazơ yếu, axit amin và một số muối của axit amin.

Các chất lưỡng tính thường gặp

Hiđroxit lưỡng tính

Ví dụ: (Al_ {2} O_ {3}, Zn (OH) _ {2}, Cr (OH) _ {3}, Sn (OH) _ {2}, Pb (OH) _ {2} )

• Tính axit:

(A (OH) _ {3} + NaOH rightarrow NaAO_ {2} + 2H_ {2} O )

(B (OH) _ {2} + 2NaOH rightarrow Na_ {2} BO_ {2} + 2H_ {2} O )

• Tính toán cơ sở:

(A (OH) _ {3} + 3HCl mũi tên phải ACl_ {3} + 3H_ {2} O )

(B (OH) _ {2} + 2HCl mũi tên phải BCl_ {2} + 2H_ {2} O )

Oxit lưỡng tính

Oxit lưỡng tính bao gồm các oxit tương ứng với các hiđroxit trên: (Al_ {2} O_ {3}, ZnO, Cr_ {2} O_ {3} )

• Phản ứng với HCl

(X_ {2} O_ {3} + 6HCl mũi tên phải 2MCl_ {3} + 3H_ {2} O )

(YO + 2HCl rightarrow YCl_ {2} + H_ {2} O )

• Phản ứng với NaOH

(X_ {2} O_ {3} + NaOH rightarrow NaXO_ {2} + 2H_ {2} O )

(YO + 2NaOH rightarrow Na_ {2} YO_ {2} + H_ {2} O )

Muối axit của axit yếu

Ví dụ: (NaHCO_ {3}, KHS, NaH_ {2} PO_ {4}, Na_ {2} HPO_ {4}, KHSO_ {3} ),…

• Phản ứng với HCl

(HCO_ {3} ^ {-} + H ^ {+} rightarrow H_ {2} O + CO_ {2} )

(HSO_ {3} ^ {-} + H ^ {+} rightarrow H_ {2} O + SO_ {2} )

(HS ^ {-} + H ^ {+} mũi tên phải H_ {2} S )

• Phản ứng với NaOH

(HCO_ {3} ^ {-} + OH ^ {-} rightarrow CO_ {3} ^ {2-} + H_ {2} O )

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

(HS ^ {-} + OH ^ {-} mũi tên phải S ^ {2-} + H_ {2} O )

Muối của axit yếu và bazơ yếu

Ví dụ: ((NH_ {4}) _ {2} CO_ {3}, CH_ {3} COONH_ {4}, CH_ {3} COONH_ {3} -CH_ {3} )

• Phản ứng với HCl

((NH_ {4}) _ {2} RO_ {3} + 2HCl mũi tên phải 2NH_ {4} Cl + H_ {2} O + RO_ {2} ) (với R là C, S)

((NH_ {4}) _ {2} S + 2HCl mũi tên phải 2NH_ {4} Cl + H_ {2} S )

• Phản ứng với NaOH

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

Ghi chú: Các kim loại Al, Zn, Be, Sn, Pb không phải là chất lưỡng tính mà còn có thể phản ứng với cả axit và dung dịch bazơ.

(M + nHCl rightarrow MCl_ {n} + frac {n} {2} H_ {2} ) (M là kim loại Al, Zn, Be, Sn, Pb, n là hóa trị của M)

(M + (4-n) NaOH + (n-2) H_ {2} O rightarrow Na_ {4-n} MO_ {2} + frac {n} {2} H_ {2} )

Các chất khác

Ngoài các chất nêu trên, axit amin và một số muối của axit amin cũng là chất lưỡng tính.

Amino axit vừa có tính bazơ (do nhóm (NH_ {2} )) và có tính axit (do nhóm COOH).

• Phản ứng với các dung dịch axit

((NH_ {2}) _ {x} R (COOH) _ {y} + xHCl rightarrow (ClNH_ {3}) _ {x} R (COOH) _ {y} )

• Phản ứng với các dung dịch cơ bản

((NH_ {2}) _ {x} R (COOH) _ {y} + yNaOH rightarrow (NH_ {2}) _ {x} R (COONa) _ {y} + yH_ {2} O )

Phương pháp giải bài tập về hợp chất lưỡng tính

Dạng 1: Cho biết khối lượng chất phản ứng, yêu cầu sản phẩm (bài toán chuyển tiếp)

Ví dụ: Cho dung dịch muối nhôm ( (Al ^ {3 +} )) phản ứng với dung dịch kiềm ( (OH ^ {-} )). Sản phẩm thu được phụ thuộc vào tỷ lệ (k = frac {n_ {OH ^ {-}}} {n_ {Al ^ {3 +}}} )

• Nếu (k leq 3 ) thì (Al ^ {3 +} ) phản ứng vừa đủ hoặc dư thì chỉ có phản ứng:

(Al ^ {3+} + 3OH ^ {-} rightarrow Al (OH) _ {3} ) (đầu tiên) (k = 3 có nghĩa là lượng mưa lớn nhất)

• Nếu (k geq 4 ) thì (OH ^ {-} ) phản ứng ở (1) dư và tan chỉ như (Al (OH) _ {3} ) theo phản ứng sau:

(Al (OH) _ {3} + OH ^ {-} rightarrow Al (OH) _ {4} ^ {-} )

• Nếu 3

Dạng 2: Cho sản phẩm, hỏi khối lượng chất phản ứng (bài toán nghịch)

Ví dụ: Thêm từ từ a mol (Al (OH) _ {3} ) vào x mol (Al ^ {3 +} ), sau phản ứng thu được y mol (Al (OH) _ {3} ) (x, y đã nêu). Hãy tính a ?.

Bình luận:

• Nếu x = y thì bài toán rất đơn giản, a = 3x = 3y
• Nếu y
  • Trường hợp 1: (Al ^ {3 +} ) dư sau phản ứng (1)

Vậy a = 3y ( rightarrow ) Trong trường hợp này số mol (OH ^ {-} ) là nhỏ nhất.

• • Trường hợp 2: Xảy ra cả (1) và (2)

Vậy a = 4x – y ( rightarrow ) Trong trường hợp này số mol (OH ^ {-} ) là lớn nhất.

Chú ý:

• Để giải quyết vấn đề trên, chúng ta cần giảm nó xuống số mol (Al ^ {3 +} ) trong (AlCl_ {3}, Al_ {2} (SO_ {4}) _ {3} ),… và chuyển đổi thành số mol (OH ^ {-} ) của sau: (NaOH, KOH, Ba (OH) _ {2}, Ca (OH) _ {2} )
• Cần chú ý đến kết tủa (BaSO_ {4} ) trong phản ứng của (Al_ {2} (SO_ {4}) _ {3} ) với dung dịch (BaOH_ {2} ). Mặc dù phương pháp không thay đổi nhưng khối lượng kết tủa thu được gồm (BaSO_ {4} ).
• Trong trường hợp (OH ^ {-} ) được áp dụng cho dung dịch chứa cả (Al ^ {3 +} ) và (H ^ {+} ) thì (OH ^ {-} ) sẽ phản ứng với (H ^ {+} ) trước và sau đó với (Al ^ {3 +} ).

Chú ý: dung dịch muối như (Na[Al(OH)_{4}], Na_ {2}[Zn(OH)_{4}]),… Khi phản ứng với khí dư (CO_ {2} ), lượng kết tủa không thay đổi vì:

(Na[Al(OH)_{4}] + CO_ {2} rightarrow Al (OH) _ {3} + NaHCO_ {3} )

• Khi phản ứng với HCl hoặc loãng (H_ {2} SO_ {4} ) lượng kết tủa có thể thay đổi tùy thuộc vào lượng axit:

(HCl + Na[Al(OH)_{4}] rightarrow Al (OH) _ {3} + NaCl + H_ {2} O )

• Nếu HCl dư:

(Al (OH) _ {3} + 3HCl mũi tên phải AlCl_ {3} + 3H_ {2} O )

• • TH1: số mol (H ^ {+} ) = số mol kết tủa
  • TH2: HCl dư: (n_ {H ^ {+}} = 4n_ {Al ^ {3+}} – 3n_ {ket , tua} )

Bài tập về chất lưỡng tính thường gặp

Bài 1: Cho m gam Kali vào 250ml dung dịch X chứa (AlCl_ {3} ) aM, sau khi phản ứng xong thu được 5,6 lít khí (ở đktc) và một chất kết tủa. Tách kết tủa rồi nung đến khối lượng không đổi thu được 5,1g chất rắn. Tìm giá trị của a.

Dung dịch:

Chúng ta có:

m gam K (x mol) + 0,25a mol (AlCl_ {3} ) ( rightarrow ) 0,25 mol (H_ {2} ) + kết tủa. Kết tủa ( rightarrow ) 0,05 mol (Al_ {2} O_ {3} )

(2K + 2H_ {2} O mũi tên phải 2KOH + H_ {2} ) (đầu tiên)

(3KOH + AlCl_ {3} mũi tên phải 3KCl + Al (OH) _ {3} ) (2)

(Al (OH) _ {3} + KOH mũi tên phải KAlO_ {2} + 2H_ {2} O ) (3)

(2Al (OH) _ {3} , du overset {t ^ { circle}} { rightarrow} Al_ {2} O_ {3} + 3H_ {2} O ) (4)

Theo (1) (n_ {H_ {2}} = frac {1} {2x} = 0,25 rightarrow n_ {K} = 0,5 mol )

Theo (2) (n_ {KOH} = 3n_ {AlCl_ {3}} = 3.0,25a = 0,75a , mol )

(n_ {Al (OH) _ {3}} = 0,25a , mol )

Theo (3) (n_ {Al (OH) _ {3}} , du = 0,05.2 = 0,1 , mol )

( rightarrow n_ {Al (OH) _ {3}} , pu = 0,25a – 0,1 )

( rightarrow n_ {KOH} = 0,25a – 0,1 )

( rightarrow sum n_ {KOH} = 0,75a + 0,25a – 0,1 = 0,5 rightarrow a = 0,6 )

Bài 2: Cho hỗn hợp Na, K và Ba phản ứng hoàn toàn với nước, thu được dung dịch X và 6,72 lít khí (H_ {2} ) (dktc). Nếu cho X tác dụng hết với dd (Al (NO_ {3}) _ {3} ) thì thu được số gam kết tủa lớn nhất là bao nhiêu?

Dung dịch:

(Na, K, Ba + H_ {2} O rightarrow 0,3 , mol , H_ {2} )

Gọi công thức chung của ba kim loại là M, ta có:

(2M + 2nH_ {2} O rightarrow 2M ^ {n +} + 2nOH ^ {-} + n_ {H_ {2}} )

(n_ {OH ^ {-}} = 2.0,3 = 0,6 , (mol) )

(X + Al (NO_ {3}) _ {3} rightarrow ) kết tủa lớn nhất

(3OH ^ {-} + Al ^ {3+} rightarrow Al (OH) _ {3} )

(n_ {Al (OH) _ {3}} = frac {n_ {OH ^ {-}}} {3} = 0,2 , (mol) )

( rightarrow n_ {Al (OH) _ {3}} = 0,2.78 = 15,6 , (gam) )

Bài viết trên của Tip.edu.vn đã cung cấp cho các bạn những kiến ​​thức bổ ích về chất lưỡng tính trong hóa học. Hy vọng bạn đã tìm thấy những bài học hữu ích trong việc tham khảo chủ đề chất lưỡng tính. Chúc may mắn với các nghiên cứu của bạn!.

Xem thêm:

• Tìm hiểu lý thuyết và các dạng bài tập về một số cơ sở quan trọng
• Khái niệm về muối oxit axit-bazơ là gì? Một số oxit bazơ muối thường gặp