Bài tập phản ứng trao đổi ion trong dung dịch

Lưu ý phải nắm được kiều kiện để phản ứng xảy ra.

(1); H⁺ + HCO₃^- → CO­₂ ­+ H₂O.                             

(3) Mg²⁺ + 2OH^- → Mg(OH)₂ ¯

(5). 2OH^- + Zn²⁺ → Zn(OH)₂ ¯                               

(8).H⁺+ AlO₂^- +H₂O →Al(OH)₃¯

A. Loại do có phản ứng: 2HSO₄^- + CO₃^2- → H₂O + CO₂↑ + 2SO₄^2-

B. Loại do có phản ứng: Mg²⁺ + 2OH^- → Mg(OH)₂↓

C. Thỏa mãn điều kiện tồn tại của các ion trong dung dịch

D. Loại do có phản ứng: Ag⁺ + Cl^- → AgCl↓

Fe²⁺ + S^2- → FeS↓

Đáp án B

BTĐT ta có: \(1.{{n}_{{{K}^{+}}}}+2.{{n}_{M{{g}^{2+}}}}=1.{{n}_{HCO_{3}^{-}}}+2.{{n}_{SO_{4}^{2-}}}=>{{n}_{SO_{4}^{2-}}}=?\) 

→ 1.0,01 + 2.0,02 = 0,02.1 + 2.x

→ x = 0,015 (mol)

Khi cô cạn dd A xảy ra phản ứng:

2HCO₃^-  \(\buildrel {{t^0}} \over\longrightarrow \)CO₃^2- + CO₂ + H₂O

0,02             → 0,01              (mol)

Vậy dd thu được chứa: Mg²⁺ dư: 0,02 (mol); K⁺: 0,01 (mol); SO₄^2-: 0,015 (mol); CO₃^2-: 0,01 (mol)

cô cạn thu được m_muối = m_Mg2+ + m_K+ + \(m­_{SO_{4}^{2-}} + m_{CO_{3}^{2-}}\) = 0,02.24 + 0,01.39 + 0,015.96 + 0,01.60 = 2,91 (g)

Gọi công thức chung của các ion KL trong A là M²⁺.

- Khi cho Na₂CO₃ vào A tới khi kết tủa lớn nhất thì dừng lại, lúc này ta có:

n_MCO3 = n_Na2CO3 = 0,25 mol => n_M2+ = n_MCO3 = 0,25 mol

- BTDDT cho dd A: n _anion = n_Cl- + n_NO3- = 2n_M2+ = 2.0,25 = 0,5 mol

- 100 ml dung dịch X tác dụng với HCl ta xác định được lượng CO₃^2- do phản ứng: 
2H⁺ + CO₃^2- → H₂O + CO₂
          0,1 ←                 0,1 (mol)

- 100 ml dung dịch X tác dụng với BaCl₂ dư thu được kết tủa gồm BaCO₃ (0,1 mol) và BaSO₄ => m_BaSO4 = 43 – 0,1.197 = 23,3 gam

=> n_SO42- = n_BaSO4 = 23,3 : 233 = 0,1 mol

- 200 ml dung dịch X tác dụng với NaOH xác định được lượng NH₄⁺ do phản ứng:
NH₄⁺ + OH^- → NH₃ + H₂O

0,4             ←    0,4 (mol)

=> 100 ml dung dịch X chứa 0,2 mol NH₄⁺
- Bảo toàn điện tích cho 100 ml dung dịch X ta có: n_Na+ + n_NH4+ = 2n_CO32- + 2n_SO42-

=> n_Na+ = 0,1.2 + 0,1.2 – 0,2 = 0,2 mol

Vậy 100 ml dung dịch X chứa: Na⁺ (0,2 mol); NH₄⁺ (0,2 mol); CO₃^2- (0,1 mol); SO₄^2- (0,1 mol)

Khối lượng muối trong 100ml chất tan là: 0,2.23 + 0,2.18 + 0,1.60 + 0,1.96 = 23,8 gam

=> Khối lượng muối trong 300ml chất tan là: 23,8.3 = 71,4 gam

Bảo toàn điện tích : 3a + 0,15 = b + 0,06

,n_OH = 0,252 mol ; n_Ba2+ = 0,018 mol < n_SO4

=> kết tủa gồm 0,018 mol BaSO₄ và Al(OH)₃

=> n_Al(OH)3 = 0,018 mol  < 1/3n_OH => có hiện tượng hòa tan kết tủa

=> n_Al(OH)3 = 4n_Al3+ - (n_OH – n_H+) => n_Al3+ = a = 0,03 mol

=> b = 0,18 mol

Bước 1: Bảo toàn điện tích : 2n_Cu2+ + n_K+ = n_Cl- + n_SO42- => 0,02.2 + 0,03 = x + 2y (1)

Bước 2: BTKL m_muối = m_ion  = 0,02.64 + 0,03.39 + 35,5x + 96y = 5,435 (2)

Bước 3: Giải hệ (1) (2) => x = 0,03 ; y = 0,02 mol

- Phản ứng trung hòa vừa đủ nên ta có: n_H+ = n_OH-

=> n_HCl + 2n_H2SO4 = n_NaOH + 2n_Ba(OH)2

=> 0,2.(0,15 + 0,05.2) = V.(0,2 + 0,1.2)

=> V = 0,125 lít

- Phản ứng tạo kết tủa: Ba²⁺ + SO₄^2- → BaSO₄↓

Ta có: n_Ba2+ = 0,0125 mol > n_{SO4 2-} = 0,01 mol

=> Ba²⁺ dư => n_BaSO4 = n_SO42- = 0,01 mol => m_BaSO4 = 0,01.233 = 2,33 gam

* Na⁺,Cl^- , HSO₄^-, Cu²⁺ tồn tại trong cùng dung dịch

* K⁺, OH^-, Ba²⁺, HCO₃^- xảy ra phản ứng  

\({\text{HCO}}_3^ -  + {\text{O}}{{\text{H}}^ - }\xrightarrow{{}}{\text{CO}}_3^{2 - },{\text{B}}{{\text{a}}^{2 + }} + {\text{CO}}_3^{2 - } \to {\text{BaCO}}_3^{} \downarrow\) → loại

* Ag⁺, Ba²⁺, NO₃^-, OH^- xảy ra phản ứng   

\({\text{2A}}{{\text{g}}^ + } + 2{\text{O}}{{\text{H}}^ - } \to {\text{A}}{{\text{g}}_{\text{2}}}{\text{O}} \downarrow  + {{\text{H}}_{\text{2}}}{\text{O}}\) → loại

* H⁺ , NH₄⁺, Fe²⁺, NO₃^- xảy ra phản ứng

\({\text{3F}}{{\text{e}}^{2 + }} + 4{{\text{H}}^ + } + {\text{NO}}_3^ -  \to 3{\text{F}}{{\text{e}}^{3 + }} + {\text{NO}} \uparrow  + 2{{\text{H}}_{\text{2}}}{\text{O}}\) → loại

Bảo toàn điện tích : 0,1.2 + 0,3.2 = 0,4 + a

=> a = 0,4 mol

2HCO₃^‑ -> CO₃^2- + CO₂ + H₂O

=> sau phản ứng có 0,1 mol Ca²⁺ ; 0,3 mol Mg²⁺ ; 0,2 mol CO₃^2- và 0,4 mol Cl^-

=> m_{muối khan} = 37,4g

Loại A vì Mg²⁺ + 2OH^- → Mg(OH)₂↓

Loại B vì Cu²⁺ + 2OH^- → Cu(OH)₂↓

                Fe²⁺ + 2OH^- → Fe(OH)₂↓

Loại D vì Mg²⁺ + 2OH^- → Mg(OH)₂↓

                 Ag⁺ + Cl^- → AgCl↓

Do xảy ra phản ứng Ag⁺  + Br^- → AgBr↓

Điều kiện để các ion cùng tồn tại trong một dung dịch là chúng không được phản ứng với nhau.

A loại vì Fe³⁺ + 3OH^- → Fe(OH)₃

C, D loại vì Ba²⁺ + SO₄^2- → BaSO₄ 

Bảo toàn điện tích: n_Na+ + n_K+ = n_HCO3- + 2n_{SO4 2-} + 2n_{CO3 2-}

=> a + 0,15 = 0,1 + 2.0,15 + 2.0,05 => a = 0,35 mol

=> m_muối = ∑m_ion = 0,35.23 + 0,15.39 + 0,1.61 + 0,15.60 + 0,05.96 = 33,8 gam

B. AgCl là chất kết tủa

C. Al₂(CO₃)₃ không tồn tại bị thủy phân thành Al(OH)₃ và giải phóng khí CO₂

D. Ag₂CO₃ là chất kết tủa

A. HCl + NaHCO₃ → NaCl + CO₂ + H₂O

=> PT ion rút gọn: H⁺ + HCO₃^- → H₂O + CO₂

B. 2HCl + Ca(HCO₃)₂ → CaCl₂ + 2CO₂ ↑ + 2H₂O

=> PT ion rút gọn: H⁺ + HCO₃^- → H₂O + CO₂

C. H₂SO₄ +  BaCO₃ → BaSO₄ + CO₂ + H₂O

=> PT ion rút gọn: 2H⁺ + CO₃^2- + Ba²⁺ + SO₄^2- → BaSO₄ ↓ + H₂O + CO₂↑

D. 2HCl + Na₂CO₃ → 2NaCl + H₂O + CO₂

=> PT ion rút gọn: 2H⁺ + CO₃^2- → H₂O + CO₂

A. CO₂(k) + 2NaOH(dd) → Na₂CO₃(dd) + H₂O

     CO₂(k) + NaOH(dd) → NaHCO₃(dd)

B. C(r) + 4HNO₃ đặc \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\)CO₂(k) + 4NO₂(k) + 2H₂O(h)

C. CO(k) + Fe₂O₃(r) \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\)Fe(r) + CO₂(k)

D. C(r) + 2CuO(r) \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\)2Cu(r) + CO₂(k)

NaOH không phản ứng với KCl nên có thể tồn tại trong cùng một dung dịch. Các cặp chất khác phản ứng với nhau theo các PTHH:

2NaOH + ZnCl₂ → Zn(OH)₂ + 2NaCl

HCl + NaOH → NaCl + H₂O

FeCl₂ + 2KOH → Fe(OH)₂ + 2KCl