Bài 40: NHẬN BIẾT MỘT SỐ ION TRONG DUNG DỊCH

B. LỜI GIẢI CHI TIẾT CÁC CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP

I. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CƠ BẢN

1.Có 3 dung dịch, mỗi dung dịch chứa 1 cation sau: $Ba^{2+}$, $NH_{4}^{+}$, $Al^{3+}$. Trình bày cách nhận biết chúng.

Trả lời:

- Cho dung dịch $H_{2}SO_{4}$ loãng vào mỗi dung dịch, dung dịch nào kết tủa trắng là $Ba^{2+}$:

$Ba^{2+}+SO_{4}^{2-}\rightarrow BaSO_{4}$

- Cho dung dịch NaOH vào hai dung dịch còn lại và đun nhẹ:

+ Dung dịch cho kết tủa trắng, nếu cho dư NaOH, kết tủa tan là $Al^{3+}$.

$Al^{3+}+3OH^{-}\rightarrow Al(OH)_{3}$

$Al(OH)_{3}+OH^{-}\rightarrow AlO_{2}^{-}+2H_{2}O$

+ Dung dịch nào cho mùi khai ($NH_{3}$) là $NH_{4}^{+}$:

$NH_{4}^{-}+OH^{-}\rightarrow NH_{3}$ + $H_{2}O$

2.Dung dịch A chứa đồng thời các cation $Fe^{2+}$, $Al^{3+}$. Trình bày cách tách và nhận biết mỗi ion từ dung dịch A.

Trả lời:

a) Nhận biết mỗi ion từ dung dịch hỗn hợp: Cho từ từ dung dịch NaOH đến dư:

- Lúc đầu xuất hiện kết tủa, khi NaOH dư, kết tủa tan một phần, chứng tỏ trong dung dịch hỗn hợp có ion $Al^{3+}$:

$Al^{3+}+OH^{-}\rightarrow Al(OH)_{3}$

$Al(OH)_{3}+OH^{-}\rightarrow AlO_{2}^{-}+2H_{2}O$

- Sau đó kết tủa còn lại tiếp xúc với oxi không khí, bị oxi hóa thành $Fe(OH)_{3}$:

$Fe^{2+}+2OH^{-}\rightarrow Fe(OH)_{2}$

$4Fe(OH)_{2}+O_{2}+2H_{2}O\rightarrow 4Fe(OH)_{3}$ (màu nâu đỏ)

b) Tách 2 ion $Fe^{2+}$ và $Al^{3+}$:

- Cho dung dịch NaOH dư vào dung dịch sau đó lọc kết tủa, cho khí $CO_{2}$ vào nước lọc thu được $Al(OH)_{3}$ kết tủa. Cho HCl để hòa tan kết tủa được ion $Al^{3+}$.

- Cho dung dịch HCl vào kết tủa $Fe(OH)_{2}$ ta thu được ion $Fe^{2+}$:

(Học sinh tự viết các phương trình hóa học).

3. Có 5 dung dịch riêng rẽ, mỗi dung dịch chứa 1 cation: $NH_{4}^{+}$, $Mg^{2+}$, $Fe^{3+}$, $Al^{3+}$, $Na^{+}$, nồng độ khoảng 0,1M. Bằng cách dùng dung dịch NaOH cho lần lượt vào từng dung dịch, có thể nhận biết được tối đa

A.dung dịch chứa ion: $NH_{4}^{+}$.

B.hai dung dịch chứa ion: $NH_{4}^{+}$ và $Al^{3+}$.

C.ba dung dịch chứa ion: $NH_{4}^{+}$, $Fe^{3+}$ và $Al^{3+}$.

D.năm dung dịch chứa ion: $NH_{4}^{+}$, $Mg^{2+}$, $Fe^{3+}$, $Al^{3+}$, $Na^{+}$.

Trả lời:

Chọn D. Dấu hiệu nhận biết như sau:

- Tạo khí có mùi khai: $NH_{4}^{+}$.

- Tạo kết tủa và tan trong NaOH dư: $Al^{3+}$.

- Tạo kết tủa nâu đỏ : $Fe^{3+}$.

- Tạo kết tủa trắng: $Mg^{2+}$.

- Còn lại là $Na^{+}$.

4. Có 2 dung dịch riêng rẽ chứa các anion $NO_{3}^{-}$, $CO_{3}^{2-}$. Hãy nêu cách nhận biết từng ion trong dung dịch đó. Viết các phương trình hóa học.

Trả lời:

- Cho dung dịch HCl vào 2 dung dịch, dung dịch nào cho khí bay ra là $CO_{3}^{2-}$

$CO_{3}^{2-}+2H^{+}\rightarrow CO_{2}$ + $H_{2}O$

- Cho thêm Cu vào dung dịch còn lại, có khi không màu NO bay lên gặp oxi của không khí, tạo thành $NO_{2}$ có màu nâu đỏ:

$3Cu+2NO_{3}^{-}+8H^{+}\rightarrow 3Cu^{2+}+2NO$ + $4H_{2}O$

$2NO+O_{2}\rightarrow 2NO_{2}$ (màu nâu đỏ)

5. Có dung dịch chứa các anion $CO_{3}^{2-}$ và $SO_{4}^{2-}$. Hãy nêu các nhận biết từng ion trong dung dịch. Viết các phương trình hóa học.

Trả lời:

- Cho dung dịch HCl vào dung dịch chứa các anion $CO_{3}^{2-}$ và $SO_{4}^{2-}$, có khí bay lên chứng tỏ có ion $CO_{3}^{2-}$ vì:

$CO_{3}^{2-}+2H^{+}\rightarrow CO_{2}$ + $H_{2}O$

- Sau đó tiếp tục cho dung dịch $BaCl_{2}$ vào dung dịch còn lại cho kết tủa trắng, chứng tỏ trong dung dịch còn lại anion $SO_{4}^{2-}$:

$Ba^{2-}+SO_{4}^{2-}\rightarrow BaSO_{4}$

6. Có 5 dung dịch hóa chất không nhãn, mỗi dung dịch nồng độ khoảng 0,1M của một trong các muối sau: KCl, $Ba(HCO_{3})_{2}$, $K_{2}CO_{3}$, $K_{2}S$, $K_{2}SO_{4}$. Chỉ dùng dung dịch $H_{2}SO_{4}$ loãng, nhỏ trực tiếp vào từng dung dịch, thì có thể nhận biết được tối đa những dung dịch nào?

A. Hai dung dịch : $Ba(HCO_{3})_{2}$, $K_{2}CO_{3}$.

B. Ba dung dịch: $Ba(HCO_{3})_{2}$, $K_{2}CO_{3}$, $K_{2}S$.

C. Hai dung dịch: $Ba(HCO_{3})_{2}$, $K_{2}S$.

D. Hai dung dich: $Ba(HCO_{3})_{2}$, $K_{2}SO_{4}$.

Trả lời:

Chọn B. Với dung dịch $H_{2}SO_{4}$ loãng có thể nhận biết được các dung dịch $Ba(HCO_{3})_{2}$, $K_{2}CO_{3}$, $K_{2}S$.

II. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP MỞ RỘNG, NÂNG CAO

1. Cho 4 dung dịch, mỗi dung dịch chỉ có một loại cation: $Na^{+}$, $Mg^{2+}$, $Zn^{2+}$, $Ni^{2+}$. Nếu chỉ dùng cách thử màu ngọn lửa thì có thể nhận biết được bao nhiêu dung dịch?

A.1.

B.2.

C.3.

D.4.

Trả lời:

Chọn A. Chỉ có $Na^{+}$ cho ngọn lửa màu vàng đặc trưng.

2. Trong dung dịch X có chứa đồng thời các cation: $K^{+}$, $Ag^{+}$, $Fe^{2+}$, $Ba^{2+}$ và chỉ chứa một loại anion. Anion đó là

A.$Cl^{-}$.

B.$NO_{3}^{-}$.

C.$SO_{4}^{2-}$.

D.$PO_{4}^{3-}$.

Trả lời:

Chọn B. Chỉ có anion $NO_{3}^{-}$ mới tồn tại (không tạo kết tủa) với các cation khác trong dung dịch.

3. Nước của một số giếng khoan có chứa hợp chất của sắt, thường gặp ở dạng cation $Fe^{2+}$ và anion

A.$CO_{3}^{2-}$.

B.$Cl^{-}$.

C.$NO_{2}^{-}$.

D.$HCO_{3}^{-}$.

Trả lời:

Chọn D. Dạng anion thường gặp trong nước cũng là $HCO_{3}^{-}$.

4. Để nhận biết anion $NO_{3}^{-}$ có thể dùng Cu kim loại và dung dịch $H_{2}SO_{4}$ loãng, đun nóng vì

A. tạo ra khí có màu nâu.

B. tạo ra khí không màu, hóa nâu trong không khí.

C. tạo ra dung dịch có màu vàng.

D. tạo ra kết tủa màu xanh.

Trả lời:

Chọn B. Các phản ứng tương ứng là:

$3Cu+2NO_{3}^{-}+8H^{+}\rightarrow 3Cu^{2+}+2NO$ + $4H_{2}O$

$2NO+O_{2}\rightarrow 2NO_{2}$ (màu nâu đỏ)

5. Có 5 dung dịch muối là: NaCl, $CuCl_{2}$, $FeCl_{2}$, $FeCl_{3}$, $AlCl_{3}$. Trình bày cách nhận biết cation của từng dung dịch muối trên.

Trả lời:

- Cation $Cu^{2+}$ trong dung dịch có màu xanh.

- Cho dung dịch kiềm (NaOH, KOH...) vào trong các dung dịch còn lại, nếu:

+ Có kết tủa trắng keo tan trong NaOH dư là dung dịch có chứa cation $Al^{3+}$:

$Al^{3+}+3OH^{-}\rightarrow Al(OH)_{3}$

$Al(OH)_{3}+OH^{-}\rightarrow [Al(OH)_{4}]^{-}$

+ Có kết tủa nâu đỏ là dung dịch có chứa cation $Fe^{3+}$:

$Fe^{3+}+3OH^{-}\rightarrow Fe(OH)_{3}$

+ Có kết tủa trắng xanh chuyển dần sang màu nâu đỏ là dung dịch có chứa cation $Fe^{2+}$:

$Fe^{2+}+2OH^{-}\rightarrow Fe(OH)_{2}$ (trắng xanh)

$4Fe(OH)_{2}+O_{2}+2H_{2}O\rightarrow 4Fe(OH)_{3}$ (nâu đỏ)

6. Có 3 dung dịch hỗn hợp muối natri chứa các anion sau:

a) $HCO_{3}^{-}$, $CO_{3}^{2-}$;

b) $HCO_{3}^{-}$, $SO_{4}^{2-}$;

c) $CO_{3}^{2-}$, $SO_{4}^{2-}$.

Chỉ cần dùng dung dịch $HNO_{3}$ và dung dịch $Ba(NO_{3})_{2}$ hãy phân biệt 3 dung dịch hỗn hợp trên.

Trả lời:

Cho $Ba(NO_{3})_{2}$ vào từng dung dịch, lọc lấy kết tủa cho tác dụng với $HNO_{3}$, nước lọc cũng cho tác dụng với $HNO_{3}$.

a) $Na_{2}CO_{3}+Ba(NO_{3})_{2}\rightarrow BaCO_{3}$ + $2NaNO_{3}$

- Kết tủa + $HNO_{3}$: $BaCO_{3}+2HNO_{3}\rightarrow Ba(NO_{3})_{2}+CO_{2}$ + $H_{2}O$

- Nước lọc + $HNO_{3}$: $NaHCO_{3}+HNO_{3}\rightarrow NaNO_{3}+CO_{2}$ + $H_{2}O$

b)

$Na_{2}SO_{4}+Ba(NO_{3})_{2}\rightarrow BaSO_{4}$ + $2NaNO_{3}$

- Kết tủa + $HNO_{3}$: $BaSO_{4}+HNO_{3}$ → không tan

- Nước lọc + $HNO_{3}$: $NaHCO_{3}+HNO_{3}\rightarrow NaNO_{3}+CO_{2}$ + $H_{2}O$

c)

$Na_{2}CO_{3}+Ba(NO_{3})_{2}\rightarrow BaCO_{3}$ + $2NaNO_{3}$

$Na_{2}SO_{4}+Ba(NO_{3})_{2}\rightarrow BaSO_{4}$ + $2NaNO_{3}$

Trường hợp này được 2 kết tủa, nước lọc chỉ có $NaNO_{3}$ và $Ba(NO_{3})_{2}$ dư.

7. Có 3 ống nghiệm, mỗi ống chứa 2 cation và 2 anion (không trùng lặp giữa các ống nghiệm) trong số các cation và anion sau: $NH_{4}^{+}$, $Na^{+}$, $Hg^{2+}$, $Ba^{2+}$, $Mg^{2+}$, $Al^{3+}$, $Cl^{-}$, $Br^{-}$, $NO_{3}^{-}$, $PO_{4}^{3-}$, $SO_{4}^{2-}$, $CO_{3}^{2-}$. Hãy xác định anion và cation trong từng ống nghiệm.

Trả lời:

Vì các ion chỉ tồn tại trong dung dịch khi không tạo ra kết tủa nên:

(1): $NH_{4}^{+}$, $Na^{+}$, $PO_{4}^{3-}$, $CO_{3}^{2-}$.

(2): $Hg^{2+}$, $Al^{3+}$, $NO_{3}^{-}$, $SO_{4}^{2-}$.

(3): $Ba^{2+}$, $Mg^{2+}$, $Cl^{-}$, $Br^{-}$.