Bài tập phản ứng trao đổi ion trong dung dịch

Dãy gồm các chất cùng tồn tại trong một dung dịch là H₂SO₄; HNO₃; Fe(NO₃)₃.   

A không tồn tại do Fe²⁺ tác dụng với H⁺ và NO₃^-   

B không tồn tại vì Ag⁺ tác dụng với Cl^-

D không tồn tại vì OH^- tác dụng với HCO₃^- và HPO₄^2-                           

Bảo toàn điện tích ta có:

1.n_Na+ + 2n_Mg2+ = 2n_SO42-

=> 1.0,2 + 2.0,15 = 2x

=> x = 0,25 (mol)

A loại vì Ag⁺ + SO₄^2- → Ag₂SO₄ ↓

B đúng

C loại vì Fe²⁺ + S^2- → FeS↓

D loại vì Fe³⁺ + 3OH^- → Fe(OH)₃↓

Áp dụng định luật bảo toàn điện tích cho dung dịch Y ta có:

\(2{n_{M{g^{2 + }}}} + {n_{N{a^ + }}} = {n_{C{l^ - }}} + 2{n_{SO_4^{2 - }}}\) => 2.0,02 + 0,03 = 0,03 + 2.y

=> y = 0,02

* Na⁺, Ca²⁺, HSO₄^-, CO₃^2- Có xảy ra phản ứng :

\(2H{\text{S}}O_4^ -  + CO_3^{2 - } \to {H_2}O + C{O_2} + 2{\text{S}}O_4^{2 - }\) => Không thể tồn tại trong dung dịch 

* Na⁺, Mg²⁺, OH^-, NO₃^- Có xảy ra phản ứng:

Mg²⁺ + 2OH^- → Mg(OH)₂↓ => Không thể tồn tại trong dung dịch 

* Na⁺, Ba²⁺, OH^-, Cl^- Thỏa mãn điều kiện tồn tại của các ion trong dung dịch

* Ag⁺, H⁺, Cl^-, SO₄^2- Có xảy ra phản ứng:

Ag⁺ + Cl^- → AgCl↓ => Không thể tồn tại trong dung dịch 

Fe²⁺ + S^2- → FeS↓

A.6 HCl   +  2  Fe(OH)₃   → 2 FeCl₃    + 3 H₂O

tạo chất điện li yếu H₂O

B. Không phản ứng vì không thỏa mãn 3 điều kiện của phản ứng trao đổi.

C.CuCl₂  +   2  AgNO₃   →  2 AgCl   +  Cu(NO₃)₂

tạo kết tủa AgCl

D.K₂SO₄  +   Ba(NO₃)₂ →  BaSO₄   +  2 KNO₃

tạo được kết tủa BaSO₄ 

A loại vì có phản ứng 2AlCl₃ + 3Na₂CO₃ + 3H₂O → 2Al(OH)₃  + 3CO₂↑ + 6NaCl

B loại vì có phản ứng HNO₃ + NaHCO₃ → NaNO₃ + H₂O + CO₂↑

C đúng

D loại vì có phản ứng NaCl + AgNO₃ → NaNO₃ + AgCl↓

PTHH:

\(HCl + NaOH \to NaCl + {H_2}O\)

\(Zn{(OH)_2} + 2HCl \to ZnC{l_2} + 2{H_2}O\)

\(Al{(OH)_3} + NaOH \to NaAl{O_2} + 2{H_2}O\)

A. Có phản ứng vì tạo chất điện li yếu (H₂O).

B. Không phản ứng vì không thỏa mãn 3 điều kiện của phản ứng trao đổi.

C. Có phản ứng vì tạo kết tủa (AgCl).

D. Có phản ứng vì tạo được kết tủa BaSO₄.

Áp dụng bảo toàn điện tích: \({n_{N{a^ + }}} + 2{n_{C{a^{2 + }}}} = {n_{C{l^ - }}}\)

\( \to 0,4 + 2{\rm{x}} = 0,6 \to x = 0,1\)

Bảo toàn khối lượng: \({m_{muoi}} = {m_{N{a^ + }}} + {m_{C{a^{2 + }}}} + {m_{C{l^ - }}}\)

\( \to {m_{muoi}} = 0,4.23 + 0,1.40 + 0,6.35,5 = 34,5\,\,gam\)

\({n_{HCl}} = 0,01.1 = 0,01\,\,mol;{n_{{H_2}S{O_4}}} = 0,01.0,5 = 0,005\,\,mol \to {n_{{H^ + }}} = {n_{HCl}} + 2{n_{{H_2}S{O_4}}} = 0,01 + 2.0,005 = 0,02\,\,mol\)

PTHH:

\({H^ + } + O{H^ - } \to {H_2}O\)

Theo phương trình: \({n_{O{H^ - }}} = {n_{{H^ + }}} = 0,02\,\,mol\)

\( \to {n_{NaOH}} = {n_{O{H^ - }}} = 0,02\,\,mol \to {V_{NaOH}} = \dfrac{{0,02}}{1} = 0,02\) lít = 20 ml

Vì cả 2 ion Mg²⁺ và Ca²⁺ đều tạo kết tủa với \(CO_3^{2 - }\) nên đến khi được kết tủa lớn nhất thì dung dịch chỉ chứa Na⁺, Cl^- và \(NO_3^ - \)

Gọi số mol Na₂CO₃ là x mol \( \to {n_{N{a^ + }}} = 2{\rm{x}}\,\,mol\)

Áp dụng định luật bảo toàn điện tích ta có

\({n_ + } = {n_ - } \to 2{\rm{x}}.1 = 0,2.1 + 0,3.1 \to x = 0,25\)

\( \to {V_{N{a_2}C{O_3}}} = \dfrac{{0,25}}{1} = 0,25\) lít = 250 ml

(NH₄)₂SO₄+ Ba(OH)₂ → BaSO₄+ 2NH₃+ 2H₂O

2FeCl₃+3 Ba(OH)₂ → 2Fe(OH)₃+ 3BaCl₂

2Cr(NO₃)₃+ 3Ba(OH)₂ → 2Cr(OH)₃+ 3Ba(NO₃)₂

2Cr(OH)₃+ Ba(OH)₂ → Ba(CrO₂)₂+ 4H₂O

K₂CO₃+ Ba(OH)₂ → BaCO₃+ 2KOH

2AlCl₃+ 3Ba(OH)₂ →2Al(OH)₃+ 3Ba(NO₃)₂

2Al(OH)₃+ Ba(OH)₂ → Ba(AlO₂)₂+ 4H₂O

Số ống nghiệm có kết tủa là: (NH₄)₂SO₄; K₂CO₃; FeCl₃

Đặt trong 1/2 dd X \(\left\{ \begin{array}{l}C{a^{2 + }}:a(mol))\\N{a^ + }:b\,(mol)\\HC{O_3}^ - :c\,\,(mol)\\C{l^ - }:0,05\,(mol)\end{array} \right.\)

Xét dd X + NaOH dư thu được 2 gam kết tủa, còn khi pư với dd Ca(OH)₂ dư cho 3 gam kết tủa

→ Chứng tỏ lượng kết tủa 2 gam tính theo số mol của Ca²⁺ ban đầu.

Lượng kết tủa 3g tính theo số mol của HCO₃^-

HCO₃^-  + OH- → CO₃^2- + H₂O

CO₃^2- + Ca²⁺ → CaCO₃↓

n_CaCO3 = 2 : 100 = 0,02 (mol) → n_{Ca2+ bđ} = n­_CaCO3 = 0,02 (mol) → a = 0,02

n_CaCO3 = 3 : 100 = 0,03 (mol) → n_{HCO3- bđ} = n_CaCO3 = 0,03 (mol) → b = 0,03

Bảo toàn điện tích với các chất trong dd X ta có:

\(\begin{array}{l}2{n_{C{a^{2 + }}}} + 1.{n_{N{a^ + }}} = 1.{n_{HC{O_3}^ - }} + 1.{n_{C{l^ - }}}\\ \to 2.0,02 + b = 1.0,03 + 1.0,05\\ \to b = 0,04\,(mol)\end{array}\)

Đun sôi 1/2 dd X có phản ứng:

2HCO₃^-  → CO₃^2- + CO₂↑ + H₂O

0,03       → 0,015 (mol)

Rắn thu được chứa các ion là: Ca²⁺: 0,02 (mol); Na⁺: 0,04 (mol); CO₃^2-:0,015 (mol); Cl^-: 0,05 (mol)

→ m_rắn = 0,02.40 + 0,04.23 + 0,015.60 + 0,05.35,5 = 4,395 (g)

Vậy đun sôi toàn bộ X thu được m_rắn = 2×4,395=8,79 (g)

Các ion không cùng tồn tại trong một dung dịch là các ion có phản ứng với nhau.

⟹ Dãy chất Na⁺, Ba²⁺, Cl^-, HCO₃^-, OH^- không cùng tồn tại trong một dung dịch, do xảy ra các phản ứng:

HCO₃^- + OH^- → CO₃^2- + H₂O

Ba²⁺ + CO₃^2- → BaCO₃$ \downarrow $

Đáp án: B

-Cho ½ dung dịch X phản ứng với dung dịch NaOH dư

HCO₃^- + OH^- →CO₃^2- + H₂O

Ca²⁺ + CO₃^2- _dư → CaCO₃

0,02                     0,02

- Cho ½ dung dịch X phản ứng với dung dịch Ca(OH)₂ dư

HCO₃^- + OH^- → CO₃^2- + H₂O

0,045               0,045

Ca²⁺ + CO₃^2- → CaCO₃

         0,045       0,045

Dung dịch X có 0,07 mol Cl^-; 0,04 mol Ca²⁺; 0,09 mol HCO₃^-; 0,08 mol Na⁺

Đun sôi dung dịch X thì: 2HCO₃^- → CO₃^2-+ H₂O + CO₂

                                        0,09        0,045   0,045  0,045

Sau đó nung chất rắn đến khối lượng không đổi thì CaCO₃ bị nhiệt phân tạo thành CaO. Như vậy ta có sơ đồ:

=> m _{chất rắn} = 0,04.56 + 0,07.58,5 + 0,005.106 = 6,865 gam

Các phản ứng thỏa mãn : (1) ; (2) ; (4)

A loại vì có phản ứng 2AlCl₃ + 3Na₂CO₃ + 3H₂O → 2Al(OH)₃  + 3CO₂↑ + 6NaCl

B loại vì có phản ứng HNO₃ + NaHCO₃ → NaNO₃ + H₂O + CO₂↑

C đúng

D loại vì có phản ứng NaCl + AgNO₃ → NaNO₃ + AgCl↓

A loại vì Ag⁺ + SO₄^2- → Ag₂SO₄ ↓

B đúng

C loại vì Fe²⁺ + S^2- → FeS↓

D loại vì Fe³⁺ + 3OH^- → Fe(OH)₃↓