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

A. Lý thuyết:
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:
– Phương trình dạng phân tử:
$\displaystyle N{{a}_{2}}S{{O}_{4}}+BaC{{l}_{2}}\to BaS{{O}_{4}}\downarrow +2NaCl$
– Phương trình ion đầy đủ:
$2N{{a}^{+}}+SO_{4}^{2-}+B{{a}^{2+}}+2C{{l}^{-}}\to BaS{{O}_{4}}\downarrow +2N{{a}^{+}}+2C{{l}^{-}}$
– Phương trình ion rút gọn:
$B{{a}^{2+}}+SO_{4}^{2-}\to BaS{{O}_{4}}\downarrow$
→ Phương trình ion rút gọn cho biết bản chất của quá trình là phản ứng giữa ion Ba²⁺ và SO₄^2- tạo kết tủa BaSO₄.
* Lưu ý: Khi viết phương trình ion rút gọn, các chất khí, rắn, chất điện li yếu được giữ nguyên trong phương trình phản ứng

2.Phản ứng tạo thành chất điện li yếu:
a. Phản ứng tạo thành nước:
Xét phương trình: $NaOH+HCl\to NaCl+{{H}_{2}}O$
Pt ion: $N{{a}^{+}}+O{{H}^{-}}+{{H}^{+}}+C{{l}^{-}}\to N{{a}^{+}}+C{{l}^{-}}+{{H}_{2}}O$
Phương trình ion rút gọn: ${{H}^{+}}+O{{H}^{-}}\to {{H}_{2}}O$
→Phản ứng giữa dung dịch axít và bazơ rất dễ xảy ra vì tạo thành chất điện li rất yếu là H₂O

b. Phản ứng tạo thành axít yếu:
Xét phương trình: $HCl+C{{H}_{3}}COONa\to C{{H}_{3}}COOH+NaCl$
– Phương trình ion đầy đủ: ${{H}^{+}}+C{{l}^{-}}+C{{H}_{3}}CO{{O}^{-}}+N{{a}^{+}}\to C{{H}_{3}}COOH+N{{a}^{+}}+C{{l}^{-}}$
– Phương trình ion thu gọn: ${{H}^{+}}+C{{H}_{3}}CO{{O}^{-}}\to C{{H}_{3}}COOH$

3. Phản ứng tạo thành chất khí:
Xét phương trình: $2HCl+N{{a}_{2}}C{{O}_{3}}\to 2NaCl+C{{O}_{2}}\uparrow +{{H}_{2}}O$
– Phương trình ion đầy đủ: $2{{H}^{+}}+2C{{l}^{-}}+2N{{a}^{+}}+CO_{3}^{2-}\to 2N{{a}^{+}}+2C{{l}^{-}}+C{{O}_{2}}\uparrow +{{H}_{2}}O$
– Phương trình ion thu gọn: $2{{H}^{+}}+CO_{3}^{2-}\to C{{O}_{2}}\uparrow +{{H}_{2}}O$

II.KẾT LUẬN:
– Phản ứng xảy ra trong dung dịch các chất điện li là phản ứng giữa các ion
– Để phản ứng trao đổi ion trong dung dịch các chất điện li 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
– Có thể dựa vào bảng tính tan để xác định nhanh các phản ứng xảy ra giữa các ion trong dung dịch:

B. Bài tập:
1. Dạng 1: Liên hệ phương trình phân tử – phương trình ion – phương trình ion rút gọn:
VD1: Viết phương trình dạng phân tử và ion rút gọn của các phản ứng xảy ra trong dung dịch giữa các cặp chất sau:
a. Fe₂(SO₄)₃ + NaOH
b. Ca(HCO₃)₂ + HCl
c. Cu(OH)_{2 rắn}+ H₂SO₄
Lời giải:
a. $F{{e}_{2}}{{(S{{O}_{4}})}_{3}}+6NaOH\to 2Fe{{(OH)}_{3}}+3N{{a}_{2}}S{{O}_{4}}$
$F{{e}^{3+}}+3O{{H}^{-}}\to Fe{{(OH)}_{3}}\downarrow$
b. $Ca{{(HC{{O}_{3}})}_{2}}+2HCl\to CaC{{l}_{2}}+{{H}_{2}}O+C{{O}_{2}}\uparrow$
$HCO_{3}^{-}+{{H}^{+}}\to {{H}_{2}}O+C{{O}_{2}}\uparrow$
c. $Cu{{(OH)}_{2}}+{{H}_{2}}S{{O}_{4}}\to CuS{{O}_{4}}+2{{H}_{2}}O$
$Cu{{(OH)}_{2}}+2{{H}^{+}}\to C{{u}^{2+}}+2{{H}_{2}}O$

VD2: Phương trình ion: ${{H}^{+}}+O{{H}^{-}}\to {{H}_{2}}O$ là phương trình ion thu gọn của phản ứng hoá học :
A. $HCl+NaOH\to NaCl+{{H}_{2}}O$
B. $NaOH+NaHC{{O}_{3}}\to N{{a}_{2}}C{{O}_{3}}+{{H}_{2}}O$
C. $Ba{{(HC{{O}_{3}})}_{2}}+Ba{{(OH)}_{2}}\to 2BaC{{O}_{3}}+2{{H}_{2}}O$
d. $3HCl+Fe{{(OH)}_{3}}\to FeC{{l}_{3}}+3{{H}_{2}}O$
Lời giải:
$HCl+NaOH\to NaCl+{{H}_{2}}O$
PT ion: ${{H}^{+}}+C{{l}^{-}}+N{{a}^{+}}+C{{l}^{-}}\to N{{a}^{+}}+C{{l}^{-}}+{{H}_{2}}O$
PT ion rút gọn: ${{H}^{+}}+O{{H}^{-}}\to {{H}_{2}}O$
Đáp án A.

2. Dạng 2: Điều kiện của phản ứng trao đổi ion:
VD1: Ion OH^–không thể phản ứng với tất cả các ion trong dãy
A.H⁺ , NH₄⁺ , HCO₃^– B.Fe²⁺ , HSO₄^– , HSO₃^–

C.HCO₃^– , Ba²⁺ , Fe³⁺ D.Mg²⁺ , Cu²⁺ , H₂PO₄^–

Lời giải:
${{H}^{+}}+O{{H}^{-}}\to {{H}_{2}}O$
$NH_{4}^{+}+O{{H}^{-}}\to N{{H}_{3}}+{{H}_{2}}O$
$HCO_{3}^{-}+O{{H}^{-}}\to CO_{3}^{2-}+{{H}_{2}}O$
$F{{e}^{2+}}+2O{{H}^{-}}\to Fe{{(OH)}_{2}}\downarrow$
$HSO_{4}^{-}+O{{H}^{-}}\to SO_{4}^{2-}+{{H}_{2}}O$

3. Dạng 3: Bài tập tính toán theo phương trình ion rút gọn
VD1: Trong y học,dược phẩm Nabica (NaHCO₃) là chất dùng để trung hòa bớt lượng dư axit HCl trong dạ dày.
a. Viết PTHH dưới dạng phân tử và ion rút gọn của phản ứng.
b. Nồng độ axit HCl trong dạ dày 0,035M, tính thể tích dung dịch HCl được trung hòa và thể tích CO₂ (đktc) sinh ra khi uống 0,336g NaHCO₃.
Lời giải:
a. $NaHC{{O}_{3}}+HCl\to NaCl+{{H}_{2}}O+C{{O}_{2}}\uparrow$
$HCO_{3}^{-}+{{H}^{+}}\to {{H}_{2}}O+C{{O}_{2}}\uparrow$
b. ${{n}_{HCl}}={{n}_{NaHC{{O}_{3}}}}=\frac{0,336}{84}=0,004mol$
${{V}_{ddHCl}}=\frac{0,004}{0,035}=0,1143l$

VD2: Hòa tan 6,33g NaCl và KCl trong nước, xử lý dung dịch thu được bằng một lượng dư dung dịch AgNO₃ thu được 14,35g kết tủa. Tính thành phần phần trăm của mỗi chất trong hỗn hợp.
Lời giải:
$A{{g}^{+}}+C{{l}^{-}}\to AgCl\downarrow$
${{n}_{NaCl}}+{{n}_{KCl}}={{n}_{C{{l}^{-}}}}={{n}_{AgCl}}=0,1mol$
mà $58,5.{{n}_{NaCl}}+74,5.{{n}_{AgCl}}=6,33$
$\Rightarrow {{n}_{NaCl}}=0,07;{{n}_{KCl}}=0,03$
${{m}_{NaCl}}=4,095gam$
Vậy %NaCl=64,69%; %KCl=35,31%