Phản ứng trung hoà là gì? Điều kiện xảy ra phản ứng trung hoà? Đặc điểm và nguyên lý của phản ứng trung hoà? Phân loại phản ứng trung hoà? Bài tập vận dụng?
Phản ứng trung hoà là một kiến thức trọng tâm trong chương trình hoá học lớp 9. Vậy phản ứng trung hoà là gì? Cách phân loại của phản ứng trung hoà? Bài viết dưới đây sẽ giúp các bạn học sinh trung học cơ sở hiểu kỹ hơn về phản ứng trung hoà.
Mục lục bài viết
1. Phản ứng trung hoà là gì?
Phản ứng trung hòa là phản ứng giữa một axit với một bazơ sao cho sau khi phản ứng kết thúc dung dịch thu được gồm có muối và nước không còn tính axit hay bazơ nữa, tức là số mol axit bằng số mol bazơ trong phản ứng.
Ngoài phản ứng với axit và bazơ ra thì trong thực tế phản ứng trung hoà còn có thể xảy ra phản ứng giữa các hợp chất có tính axit và tính bazơ ví dụ như muối, oxit của chúng.
2. Điều kiện xảy ra phản ứng trung hoà:
– Do phản ứng trung hoà thuộc vào loại phản ứng trao đổi nên điều kiện xảy ra phản ứng trung hoà cũng sẽ tương đồng so với điều kiện xảy ra đối với phản ứng trao đổi.
– Phản ứng trao đổi trong dung dịch của các chất chỉ xảy ra khi sản phẩm tạo thành có chất khí hoặc chất không tan haylà nước.
Ví dụ:
Phương trình: CuSO4 + 2NaOH-> Na2SO4 + Cu(OH)2
Phương trình: K2SO4+ NaOH -> Phản ứng không xảy ra.
3. Đặc điểm và nguyên lý của phản ứng trung hoà:
3.1. Đặc điểm:
Nếu cho số mol axit và bazơ vừa đủ tác dụng để xảy ra phản ứng trung hòa, dung dịch tạo thành thu được lúc này sẽ là muối và nước không còn tính axit hay tính bazơ nữa, nên sẽ không mang các tính chất hóa học của axit hay của bazơ. Để nhận biết xem phản ứng trung hòa đã xảy hết và vừa đủ hay không thì ta dùng giấy quỳ tím.
– Nếu phản ứng xảy ra vừa đủ, quỳ tím sẽ có hiện tượng là không đổi màu.
– Nếu một trong hai chất axit hoặc bazơ còn dư, quỳ tím sẽ có hiện tượng là đổi sang màu đỏ hoặc màu xanh tương ứng.
3.2. Nguyên lý:
Nếu một phản ứng trung hòa bắt đầu phản ứng với lượng bazơ và lượng axit bằng nhau ( được tính bằng lượng mol), khi kết thúc phản ứng, chỉ thu được một muối, tức là, không có lượng bazơ hoặc lượng axit còn lại.
Các phản ứng axit-bazơ có một tính chất rất quan trọng đó các phản ứng axit – bazơ là pH, cho biết mức độ axit hoặc mức độ bazơ của dung dịch, được xác định bởi số lượng ion H+ đã được tìm thấy trong các giải pháp đo.
Bên cạnh đó, có một số khái niệm về tính axit và tính cơ bản tùy thuộc vào các tham số được xem xét. Tiêu biểu là một khái niệm của Bronsted và Lowry, đã coi axit là một loài có khả năng hiến proton (H+) và một cơ sở rằng là loài có khả năng chấp nhận chúng.
4. Phân loại phản ứng trung hoà:
Axit mạnh + bazơ mạnh
Phản ứng giữa axit sunfuric và kali hydroxit trong môi trường nước, ta có phương trình sau:
H2SO4 + 2KOH → K2SO4 + 2H2O
Có thể thấy rằng cả axit và hydroxit đều là chất điện ly mạnh do vậy, cả axit và hydroxit bị ion hóa hoàn toàn trong dung dịch. Dung dịch này có độ pH sẽ phụ thuộc vào chất điện ly mạnh chiếm tỷ lệ lớn hơn.
Axit mạnh + bazơ yếu
Phản ứng trung hòa axit nitric với amoniac dẫn đến tạo thành hợp chất amoni nitrat
Phương trình: HNO3 + NH3 → NH4NO3
Trong phản ứng này, nước được sản xuất cùng với muối không được quan sát, bởi vì nước sẽ phải được biểu diễn dưới dạng phương trình hoá học sau:
Phương trình: HNO3 + NH + 4 + OH−→ NH4NO3+H2O
Nước có thể được quan sát như là một sản phẩm của phản ứng. Trong phản ứng này, dung dịch sẽ có độ pH cơ bản là axit.
Axit yếu + bazơ mạnh
Phản ứng giữa axit axetic và natri hydroxit được biểu diễn dưới dạng phương trình hoá học sau:
Phương trình: CH3COOH + NaOH → CH3COONa + H2O
Do axit axetic là chất điện ly yếu, phân ly một phần, dẫn đến tạo thành natri axetat và nước. Trong phản ứng này, dung dịch sẽ có độ pH cơ bản.
Axit yếu + bazơ yếu
Một bazơ yếu không thể trung hòa axit yếu và không xảy ra điều ngược lại. Cả hai axit yếu và bazơ yếu đều bị thủy phân trong dung dịch nước và độ pH của dung dịch này sẽ phụ thuộc vào “độ bền” của axit và bazơ.
5. Bài tập vận dụng:
Bài tập 1: Trung hòa 100ml dung dịch H2SO4 1,5M bằng dung dịch NaOH 30%.
a) Tính khối lượng dung dịch NaOH cần dùng.
b) Nếu thay dung dịch NaOH bằng dung dịch KOH 4,2% ( D = 1,045 g/ml ) thì lượng KOH cần dùng là bao nhiêu?
Hướng dẫn giải:
a) Ta có: 100ml = 0,1l
Phương trình hóa học: H2SO4 + 2NaOH → Na2SO4 + 2H2O. Số mol của H2SO4 là: nH2SO4 = 0,1 × 1,5 = 0,15 ( mol )
Theo phương trình ta có: nNaOH = 2nH2SO4 = 0,3 ( mol )
Khối lượng NaOH cần dùng là: mNaOH = 0,3 × 40 = 12 ( gam )
Khối lượng dung dịch NaOH 30% là: mdd NaOH = 12 × 100 : 30 = 60 ( gam )
Kết luận: Khối lượng dung dịch NaOH cần dùng là 60 gam.
b) Phương trình hóa học: H2SO4 + 2KOH → K2SO4 + 2H2O.
Theo phương trình hóa học ta có: nKOH = 2nH2SO4 = 0,3 ( mol )
Khối lượng KOH cần dùng là: mKOH = 0,3 × 56 = 16,8 ( gam )
Khối lượng dung dịch KOH là: mddKOH = 16,8 × 100 : 4,2 = 400 ( gam )
=> Thể tích dung dịch KOH cần dùng là: Vdd KOH = mdd : D = 400 ÷ 1,045 = 382,78 ( lít ).
Kết luận: Thể tích dung dịch KOH cần dùng là 382,78 lít.
Bài tập 2: Cho 200ml dung dịch Ba(OH)2 0,2M vào 200ml dung dịch HCl 0,2M. Dung dịch thu được sau phản ứng khi cho tác dụng với quỳ tím sẽ thế nào?
Hướng dẫn giải:
Ta có: 200ml = 0,2l
Phương trình hóa học: Ba(OH)2 + 2HCl → BaCl2 + H2O
Số mol của BaOH là: nBa(OH)2 = 0,2 × 0,2 = 0,04 ( mol )
Số mol của HCl là: nHCl = 0,2 × 0,2 = 0,04 ( mol )
Theo phương trình ta có: nHCl = 2nBa(OH)2
=> nBa(OH)2 phản ứng = nHCl : 2 = 0,02 ( mol )
=> nBa(OH)2 dư = nBa(OH)2 ban đầu – nBa(OH)2 phản ứng = 0,04 – 0,02 = 0,02 ( mol )
=> Như vậy, sau phản ứng thì bazơ Ba(OH)2 còn dư nên dung dịch sau phản ứng có môi trường bazơ. Do đó mà quỳ tím chuyển sang màu xanh.
Kết luận: Quỳ tím sẽ chuyển sang màu xanh.
Bài tập 3: Cho 300ml dung dịch KOH 2M tác dụng với 300ml dung dịch H2SO4 2M, sau phản ứng thì cho thêm một mảnh Mg dư vào sản phẩm thấy khí H2 (điều kiện tiêu chuẩn) thoát ra. Thể tích H2 bằng bao nhiêu?
Hướng dẫn giải:
Ta có: 300ml = 0,3l
Ta có hai phương trình hóa học như sau:
Phương trình 1: 2KOH + H2SO4 → K2SO4 + 2H2O
Phương trình 2: Mg + H2SO4 → MgSO4 + H2
Số mol của KOH là: nKOH = 0,3 × 2 = 0,6 ( mol).
Theo phương trình 1 ta có:
nH2SO4 phản ứng = 1/2 nKOH phản ứng => nH2SO4 phản ứng = nKOH : 2 = 0,6 : 2 = 0,3 ( mol )
Theo phương trình 2 ta có: nH2SO4 dư = nMg phản ứng = nH2 = 0,3 ( mol )
=> Thể tích của H2 là: V H2 = 0,3 × 22,4 = 6,72 ( lít ).
Kết luận: Thể tích H2 là 6,72 lít.
Bài tập 4: Để trung hoà 400ml hỗn hợp chứa HCl 0,2M và H2SO4 0,1M cần dùng V (ml) dung dịch Ba(OH)2 0,4M. Giá trị của V là bao nhiêu?
Hướng dẫn giải:
Ta có: 400ml = 0,4l
Ta có hai phương trình hóa học sau:
Phương trình 1: Ba(OH)2 + 2HCl → BaCl2 + 2H2O
Phương trình 2: Ba(OH)2 + H2SO4 → BaSO4 + 2H2O
Số mol của HCl là: nHCl = 0,2 × 0,4 = 0,08 mol
Số mol của H2SO4 là: nH2SO4 = 0,4 × 0,1 = 0,04 mol
Theo phương trình 1 ta có: nBa(OH)2 = 1/2nHCl = 0,04 mol
Theo phương trình 2 ta có: nBa(OH)2 = nH2SO4 = 0,04 mol
Số mol của dung dịch Ba(OH)2 cần dùng là: nBa(OH)2 = 0,04 + 0,04 = 0,08 mol
VBa(OH)2 cần dùng = 0,08 : 0,4 = 0,2 lít = 200ml
Kết luận: Giá trị của V cần dùng là 200ml.
Bài tập 5: Cho 100ml dung dịch Ba(OH)2 0,5M vào 200ml dung dịch H2SO4 0,4M. Khối lượng kết tủa thu được là bao nhiêu?
Hướng dẫn giải:
Phương trình hóa học: Ba(OH)2 + H2SO4 → BaSO4 + 2H2O
Số mol của Ba(OH)2 là: nBa(OH)2 = 0,1 × 0,5 = 0,05 mol
Số mol của H2SO4 là: nH2SO4 = 0,2 × 0,4 = 0,08 mol
Theo phường trình hóa học ta có: nH2SO4 = nBaSO4↓= nBa(OH)2 pư = 0,05 mol
Khối lượng BaSO4 kết tủa là: mBaSO4 kết tủa = 0,05 × 223= 11,15 gam
Kết luận: Khối lượng kết tủa thu được là 11,15 gam.
Bài tập 6: Cho dung dịch chứa 0,06 mol NaOH vào dung dịch có chứa x mol H3PO4. Sau phản ứng chỉ thu được muối Na3PO4 và H2O. Hãy tính giá trị của x và khối lượng muối Na3PO4 thu được?
Hướng dẫn giải:
Phương trình hóa học: 3NaOH + H3PO4 → Na3PO4 + 3H2O
Theo phương trình ta có: nH3PO4 = x = 1/3 nNaOH = 0,06 : 3 = 0,02 mol
Theo phương trình hóa học ta có: nNa3PO4 = 1/3 NaOH = 0,02 mol
Khối lượng muối Na3PO4 thu được là: mNa3PO4 = 0,02 × 164 = 3,28 gam
Kết luận: Giá trị x là 0,02 mol và khối lượng muối Na3PO4 thu được là 3,28 gam.
