Phản ứng trung hoà là một tri thức trọng tâm trong Khóa học hoá học lớp 9. Vậy phản ứng trung hoà là gì? Cách phân loại của phản ứng trung hoà? Nội dung bài viết tiếp sau đây sẽ giúp các bạn học trò trung học cơ sở hiểu kỹ hơn về phản ứng trung hoà.

1. Phản ứng trung hoà là gì?

Phản ứng trung hòa là phản ứng giữa một axit với một bazơ sao cho sau thời điểm 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 tồn tại thể xẩy ra phản ứng giữa các hợp chất có tính axit và tính bazơ ví dụ như muối, oxit của chúng.

2. Nhập cuộc xẩy ra phản ứng trung hoà:

– Do phản ứng trung hoà thuộc vào loại phản ứng trao đổi nên xét tuyển xẩy ra phản ứng trung hoà cũng sẽ tương đồng so với xét tuyển xẩy ra khi đối chiếu với phản ứng trao đổi.

– Phản ứng trao đổi trong dung dịch của những chất chỉ xẩy 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 xẩy ra.

3. Đặc điểm và nguyên tắc của phản ứng trung hoà:

3.1. Đặc điểm:

Nếu cho số mol axit và bazơ vừa đủ tác dụng để xẩy 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 còn mang các tính chất hóa học của axit hay của bazơ. Để nhận diện xem phản ứng trung hòa đã xảy hết và vừa đủ hay là không thì ta dùng giấy quỳ tím.

– Nếu phản ứng xẩy ra vừa đủ, quỳ tím sẽ có được hiện tượng kỳ lạ là không đổi màu.

– Nếu một trong hai chất axit hoặc bazơ còn dư, quỳ tím sẽ có được hiện tượng kỳ lạ là đổi sang red color hoặc màu xanh tương ứng.

3.2. Nguyên tắc:

Nếu một phản ứng trung hòa khai mạc 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 sót lại.

Các phản ứng axit-bazơ có một tính chất rất quan trọng đó các phản ứng axit – bazơ là pH, cho biết thêm 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.

Không chỉ có thế, có một số khái niệm về tính chất axit và tính cơ bản tùy thuộc vào các thông 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 đồng ý chúng.

4. Phân loại phản ứng trung hoà:

Axit mạnh + bazơ mạnh

Phản ứng giữa axit sunfuric và kali hydroxit trong môi trường thiên nhiên 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 còn có độ pH sẽ phụ thuộc vào chất điện ly mạnh chiếm tỷ lệ to nhiều 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 sinh sản cùng với muối không được quan sát, bởi vì nước sẽ phải được trình diễn dưới dạng phương trình hoá học sau:

Phương trình: HNO3 + NH + 4 + OH−→ NH4NO3+H2O

Nước có thể được quan sát như thể một sản phẩm của phản ứng. Trong phản ứng này, dung dịch sẽ có được độ pH cơ bản là axit.

Axit yếu + bazơ mạnh

Phản ứng giữa axit axetic và natri hydroxit được trình 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 được độ pH cơ bản.

Axit yếu + bazơ yếu

Một bazơ yếu không thể trung hòa axit yếu và không xẩy ra điều trái 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 thuở 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 thiên nhiên bazơ. Do này 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 (xét tuyển 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.