Lý thuyết về phản ứng trao đổi ion và pH

I. ĐIỀU KIỆN XẢY RA PHẢN ỨNG:

1. Sản phẩm phản ứng có chất kết tủa:

Na2SO4 + Ba(NO3)2 ----> BaSO4 (kt) + 2NaNO3;
=> PT ion thu gọn: Ba²+ + SO4²- ----> BaSO4;

2. Sản phẩm phản ứng có chất dễ bay hơi:

Bao gồm: H2S, NH4OH (NH3 và H2O), H2SO3 (H2O và SO2),...
VD:
CaCO3 + 2HCl ----> CaCl2 + H2O + CO2;
=> PT ion thu gọn: CaCO3 + 2H+ ----> Ca²+ + H2O + CO2;
2(NH4)3PO4 + 3Ca(OH)2 ----> Ca3(PO4)2 + 6NH3 + 6H2O;
=> PT ion thu gọn: 6NH4+ + 2PO4³- + 3Ca²+ + 6OH- ----> Ca3(PO4)2 + 6NH3 + 6H2O;

3. Sản phẩm phản ứng có chất điện li yếu (H2O hoặc axit yếu,...)

VD: 2CH3COONa + H2SO4 ----> 2CH3COOH + Na2SO4;
=> PT ion thu gọn: CH3COO- + H+ ----> CH3COOH;

* Vậy:

- Phản ứng xảy ra trong dung dịch các chất điện li là phản ứng giữa các ion với nhau.
- Phản ứng trao đổi ion chỉ xảy ra <=> sản phẩm phản ứng có chất kết tủa, bay hơi hay chất điện li yếu. Nếu không có 1 trong 3 thì phản ứng không xảy ra.

II. pH TRONG DUNG DỊCH:

1. [H+] của dung dịch:

- Bất kì dung dịch nào ở 25°C và nhiệt độ lân cận:
Giá trị tích số ion của H2O: H2O <----> H+ + OH-;
[H+]*[OH-] = 10^-14;
- Trong H2O nguyên chất: H2O <----> H+ + OH-;
=> [H+] = [OH-] = 10^-7 M;
- Trong dung dịch axit:
Axit --điện li--> H+ + ion âm gốc axit.
=> [H+] > 10^-7;
- Trong dung dịch bazơ:
Bazơ --điện li--> ion dương kim loại + ion âm OH-;
=> [OH-] > 10^-7;

* Vậy:

- Nếu dung dịch là trung hòa thì [H+] = 10^-7;
- Nếu dung dịch là Axit thì [H+] > 10^-7;
- Nếu dung dịch là Bazơ thì [H+] < 10^-7;

2. Khái niệm về pH:

* Giả sử 1 dung dịch có [H+] = 10^-a thì pH = a;
VD:
Hòa tan 0.09 H2SO4 --H2O--> thành 10 lít dung dịch. Tính pH.
nH2SO4 = 0.005 mol => [H+] = 0.001 mol = 10^-3 => pH = 3;
* Về mặt toán học:
pH = -log [H+];
- Nếu là dung dịch axit: Tính số mol axit --> số mol H+ --> [H+] => pH = -log [H+];
- Nếu là bazơ tính số mol bazơ --> số mol OH- --> [OH-], suy ra:
+ [H+] = (10^-14)/[OH-] => pH = -log [H+];
+ pOH = -log [OH-] => pH = 14 - pOH;
- pH + pOH = 14;

3. pH và môi trường:

- Môi trường axit: pH < 7, tính axit càng mạnh => pH càng nhỏ.
- Môi trường bazơ: pH > 7, tính bazơ càng mạnh, pH càng lớn.
- Môi trường trung hòa pH = 7.

Mọi thắc mắc các bạn hãy gửi câu hỏi về Fanpage: Hóa Học Unlimited để được giải đáp sớm nhất có thể.
Chúc bạn thành công !