Phản ứng trao đổi ion là gì?

Câu hỏi : Phản ứng trao đổi ion là gì? 

Lời giải : 

Phản ứng trao đổi chất là phản ứng xảy ra khi các chất tham gia phản ứng trao đổi ion với nhau.

Cùng Top lời giải tìm hiểu chi tiết hơn cho câu hỏi phản ứng trao đổi ion là gì nhé : 

1. Các loại phản ứng trao đổi ion (nếu có)

Muối + Axit => Muối mới + Axit mới 

Muối + Bazơ => Muối mới + Bazơ mới 

Muối + Muối => Muối mới + Muối mới 

Axit_{(dung dịch)} + Bazơ_{(dung dịch)} => Muối_{( dung dịch)} + H₂O_{(chất điện li yếu)}

Hidroxit_{(không tan)} + Axit_{(dung dịch)} => Muối_{(dung dịch)} + H₂O_{(chất điện li  yếu)}

2. Điều kiện xảy ra phản ứng trao đổi ion

Phản ứng trao đổi ion chỉ xảy ra khi và chỉ khi có ít nhất một sản phẩm là chất kết tủ, chất bay hơi, chất không bền hay chất điện li yếu nghĩa là chất này có thể tự tách ra khỏi dung dịch hay trở thành dung môi H₂O.

Ví dụ : 
1. (Ag⁺  + NO₃^-)   +  (H⁺  +  Cl^-)  →   AgCl↓  +   (H+  +  NO₃^-)

Phương trình ion thu gọn:  Ag⁺   +   Cl-  →  AgCl↓

2. (2Na⁺  +  S^2- )    +   2(H⁺  +  Cl^-)   →  2(Na⁺  +  Cl^-)   +  H₂S↑

Phương trình ion thu gọn:  2H⁺  +  S^2-   →  H₂S↑

Phản ứng trao đổi ion có sản phẩm tạo thành là kết tủa 

Thí nghiệm 1: Na₂SO₄ + BaCl₂

- Hiện tượng: Xuất hiện kết tủa trắng

- Giải thích: Do Na₂SO₄ và BaCl₂ phản ứng tạo BaSO₄ kết tủa màu trắng

- Phương trình phản ứng: Na₂SO₄ + BaCl₂ → BaSO₄ + 2NaCl  (1)

Nhận thấy Na₂SO₄ và BaCl₂ đều là những chất điện li mạnh nên phân li tạo thành 4 ion trong dung dịch. Trong đó kết hợp của ion Ba²⁺ và SO₄^2- tạo kết tủa trắng BaSO₄

Như vậy bản chất của phản ứng là: Ba²⁺ và SO₄^2- → BaSO₄   (2)

Phương trình (1) được gọi là phương trình phân tử.

Phương trình (2) được gọi là phương trình ion thu gọn

Cách chuyển phương trình phân tử thành phương trình ion rút gọn

- Bước 1: Chuyển tất cả chất vừa dễ tan vừa điện li mạnh thành ion, các chất kết tủa, điện li yếu để nguyên dưới dạng phân tử. PT ion đầy đủ:

2Na⁺ + SO₄^2- + Ba²⁺ + 2Cl^- → BaSO₄ + 2Na⁺ + 2Cl^-

- Bước 2: Lược bỏ những ion không tham gia phản ứng:

SO₄^2- + Ba²⁺ → BaSO₄

Kết luận

Phương trình ion rút gọn cho biết bản chất của phản ứng trong dung dịch các chất điện li.

Điều kiện: Các ion kết hợp được với nhau tạo thành chất kết tủa (chất không tan hoặc ít tan)

Phản ứng trao đổi ion có sản phẩm là chất điện ly yếu 

Phản ứng tạo nước

Phản ứng giữa NaOH và HCl

- Hiện tượng: Dung dịch bị mất màu hồng.

- Giải thích: Ban đầu trong cốc chứa NaOH. Khi thêm dung dịch Phenolphtalein vào môi trường bazơ thì dung dịch có màu hồng. Nhỏ từ từ dung dịch HCl vào cốc trung hòa hết lượng bazơ thì lúc này trong cốc là môi trường axit. Trong môi trường axit dung dịch phenolphtalein không màu.

- Phương trình ion đầy đủ: Na⁺ + OH^- + H⁺ + Cl^- → Na⁺ + Cl^- + H₂O 

- Phương trình ion thu gọn: OH^- + H⁺ → H₂O 

Phản ứng tạo thành axit yếu

Phản ứng của CH₃COONa và HCl

- Hiện tượng: Dung dịch bị mất màu hồng, có mùi giấm chua.

- Giải thích: Dung dịch CH₃COONa là dung dịch muối của bazơ mạnh và gốc axit yếu nên tạo môi trường bazơ. Nên khi nhỏ vài giọt dung dịch Phenolphtalein vào thì trong cốc xuất hiện màu hồng. Đến khi nhỏ dung dịch HCl vào, có phản ứng xảy ra là trung hòa hết lượng CH₃COONa; cho đến dư lượng axit thì dung dịch bị mất màu hồng. Nguyên nhân là do trong môi trường axit, phenolphtalein không màu. Mùi giấm chua là mùi của sản phẩm tạo thành CH₃COOH.

Phương trình phân tử: CH₃COONa + HCl → CH₃COOH + HCl 

Phương trình ion thu gọn: CH₃COO^- + H⁺ → CH₃COOH

Phản ứng tạo khí

Phản ứng của Na₂CO₃ và HCl

- Hiện tượng: Xuất hiện bọt khí không màu

- Giải thích: Khí không màu là khí CO₂ sinh ra do phản ứng giữa Na₂CO₃ và HCl

- Phương trình phân tử: HCl + Na₂CO₃ → NaCl + H₂O + CO₂  

- Phương trình ion thu gọn: H⁺ + CO₃^2- → CO₂ + H₂O

3. Bản chất của phản ứng trao đổi ion

Bản chất của phản ứng trao đổi ion  là phản ứng giữa hai ion ngược dấu để tạo ra một chất kết tủa, một chất bay hơi, một chất không bền hay một chất điện ly yếu, hai ion nguợc dấu này đã triệt tiêu tính chất của nhau, cùng nhau tách khỏi môi trường phản ứng. Ta có thể gọi cặp ion ngược dấu gây ra phản ứng trao đổi ion là  một cặp ion đối kháng, bởi lẽ hai ion đối kháng này không thể nào  đồng thời tồn tại trong cùng một dung dịch ,vì khi chúng gặp nhau thì đã triệt tiêu lẫn nhau và gây ra những phản ứng đặc hiệu cùng nhau tách khỏi môi trường phản ứng (đặc hiệu có nghĩa là đặc trưng và kèm theo dấu hiệu như tạo kết tủa, dung dịch sôi, bốc mùi khai, mùi trứng thối...), như thế hai ion đối kháng còn là thuốc thử của nhau hoặc dùng để tách nhau ra khỏi dung dịch.

Chú ý quan trọng:

Điện tích luôn luôn xuất hiện hoặc mất đi từng cặp có giá trị bằng nhau nhưng ngược dấu.

Xuất hiện: NaCl  → Na⁺  +  Cl^-  : 1+ cùng xuất hiện với 1-

                   CuSO₄ →  Cu²⁺ + SO₄^2-: 2+ cùng xuất hiện với 2-

Mất đi:     Fe³⁺ + 3OH^- → Fe(OH)₃↓: 3+ cùng mất với 3-

                  Ba²⁺ + SO₄^2- → BaSO₄↓: 2+ cùng mất với 2-

                  Ag⁺  + Cl^-    → AgCl↓:  1+ cùng mất với 1-

Trong dung dịch các chất điện ly hay chất điện ly nóng chảy thì tổng số đơn vị điện tích dương của các cation bằng tổng số đơn vị điện tích âm của các anion.

 - Thuật ngữ “ion đối kháng “ là thuật ngữ y khoa và phòng thí nghiệm hóa phân tích dùng để chỉ hai ion đối dấu và có gây phản ứng với nhau.

4. Hình thức biểu diễn phản ứng trao đổi ion.

- Phương trình phân tử :

Na₂CO₃ + BaCl₂ → BaCO₃ + 2NaCl

- Phương trình ion:

(Các chất điện li mạnh viết dạng ion, các chất điện li yếu, kết tủa viết dạng phân tử) :

2Na⁺ + CO₃^2- + Ba²⁺ + 2Cl^- → BaCO₃ + 2Na⁺ + 2Cl^-

- Phương trình ion thu gọn (bỏ các ion giống nhau ớ hai vế):

Ba²⁺+  CO₃^2- → BaCO₃↓