Tìm hiểu phản ứng trung hòa là gì?

Tìm hiểu phản ứng trung hòa là gì?

Phản ứng trung hòa là phản ứng hóa học giữa axit và bazơ tạo ra  dung dịch trung tính hơn. Độ pH cuối cùng phụ thuộc vào cường độ của axit và bazơ trong phản ứng. Vào cuối phản ứng trung hòa trong nước, không còn các ion hydro hoặc hydroxit dư. Để hiểu sâu hơn về phản ứng này cũng như các dạng bài tập liên quan, các bạn hãy chia sẻ bài viết sau của PUD nhé !

Phản ứng trung hòa là gì?

Định nghĩa phản ứng trung hòa

Phản ứng trung hòa là phản ứng giữa 1 axit với 1 bazơ sao cho sau khi phản ứng kết thúc dung dịch thu được (gồm muối và nước) không còn tính axit hay bazơ nữa nghĩa là số mol axit = số mol bazơ trong phản ứng.

Điều kiện xảy ra phản ứng trung hòa

  • Phản ứng trung hòa thuộc loại phản ứng trao đổi, vì vậy điều kiện xảy ra phản ứng trung hòa cũng chính là điều kiện xảy ra phản ứng trao đổi
  • Phản ứng trao đổi trong dung dịch của các chất chỉ xảy ra nếu sản phẩm tạo thành có chất không tan hoặc chất khí hoặc nước.

Ví dụ về phản ứng trung hòa

(CuSO_{4} + 2NaOH rightarrow Na_{2}SO_{4} + Cu(OH)_{2})

(K_{2}SO_{4} + NaOH): Phản ứng không xảy ra.

Hiệu ứng nhiệt của phản ứng trung hòa

Thí nghiệm: Xác định hiệu ứng nhiệt của phản ứng trung hòa NaCl và NaOH

hiệu ứng nhiệt của phản ứng trung hòa

Nếu (t_{1} neq t_{2}) thì (Delta t) tính bằng hiệu số giữa (t_{3}) và (frac{t_{1}+t_{2}}{2})

Ta có: 

(Q = (m_{0}c_{0} + m_{HCl}c_{HCl} + m_{NaCl}c_{NaCl})(t_{3} – frac{t_{1}+t_{2}}{2}))

(Q = (7,89 + 25 + 25)(31 – frac{28+28}{2}) = 173,67, cal)

Nguyên lý của phản ứng trung hòa

  • Đầu tiên, phải nhấn mạnh rằng nếu một phản ứng trung hòa được bắt đầu với lượng axit và bazơ bằng nhau (tính bằng mol), khi phản ứng kết thúc, chỉ thu được một muối; nghĩa là, không có lượng axit hoặc bazơ còn lại.
  • Ngoài ra, một tính chất rất quan trọng của các phản ứng axit-bazơ là pH, cho biết mức độ axit hoặc bazơ của dung dịch. Điều này được xác định bởi số lượng ion (H^{+}) tìm thấy trong các giải pháp đo.
  • Mặt khác, có một số khái niệm về tính axit và tính cơ bản tùy thuộc vào các tham số được xem xét. Một khái niệm nổi bật là của Bronsted và Lowry, coi axit là một loài có khả năng hiến proton ((H^{+})) và một cơ sở là loài có khả năng chấp nhận chúng.

Cách phân loại phản ứng trung hòa

Axit mạnh + bazơ mạnh

Phản ứng đã cho giữa axit sunfuric và kali hydroxit trong môi trường nước được lấy làm ví dụ, theo phương trình sau:

(H_{2}SO_{4} + 2KOH rightarrow K_{2}SO_{4} + 2H_{2}O)

Có thể thấy rằng cả axit và hydroxit đều là chất điện ly mạnh do đó, chúng bị ion hóa hoàn toàn trong dung dịch. Độ pH của dung dịch này sẽ phụ thuộc vào chất điện ly mạnh chiếm tỷ lệ lớn hơn.

Axit mạnh + bazơ yếu

(HNO_{3} + NH_{3} rightarrow NH_{4}NO_{3})

Trong trường hợp này, nước được sản xuất cùng với muối không được quan sát, bởi vì nó sẽ phải được biểu diễn dưới dạng:

(HNO_{3} + NH_{4}^{+} + OH^{-} rightarrow NH_{4}NO_{3} + H_{2}O)

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

Axit yếu + bazơ mạnh

(CH_{3}COOH + NaOH rightarrow CH_{3}COONa + H_{2}O)

Vì axit axetic là chất điện ly yếu, nó phân ly một phần, dẫn đến natri axetat và nước, dung dịch sẽ có pH cơ bản.

Axit yếu + bazơ yếu

Cuối cùng và như đã nêu ở trên, một bazơ yếu không thể trung hòa axit yếu. Không có điều ngược lại xảy ra. Cả hai loài đều bị thủy phân trong dung dịch nước và độ pH của dung dịch sẽ phụ thuộc vào “độ bền” của axit và bazơ.

Ví dụ về phản ứng trung hòa

Ví dụ kinh điển về sự trung hòa là phản ứng giữa axit và bazơ để tạo ra muối và nước: axit + bazơ (rightarrow) muối + nước

(HCl + NaOH rightarrow NaCl + H_{2}O)

Mũi tên phải chỉ ra phản ứng hoàn thành để tạo thành sản phẩm. Trong khi ví dụ cổ điển là hợp lệ, một biểu thức tổng quát hơn dựa trên lý thuyết axit-bazơ của Bronsted-Lowry là: (AH + B rightarrow A + BH)

Một số ví dụ thường gặp về phản ứng trung hòa:

(Ca(OH)_{2} + H_{2}SO_{4} rightarrow CaSO_{4} + 2H_{2}O)

(6HCl + CO_{2} rightarrow CaCO_{3} + H_{2}O)

(Cu(OH)_{2} + H_{2}SO_{4} rightarrow CuSO_{4} + 2H_{2}O)

(HCl + KOH rightarrow KCl + H_{2}O)

(Ca(HCO_{3})_{2} + H_{2}SO_{4} rightarrow 2H_{2}O + 2CO_{2} + CaSO_{4})

Một số bài tập phản ứng trung hòa

Lý thuyết cần nhớ

  • Axit đơn: (HCl, HBr, HI, HNO_{3}). Ta có  (n_{H} = n_{axit})
  • Axit đa: (H_{2}SO_{4}, H_{3}PO_{4}, H_{2}SO_{3}). Ta có   (n_{H} = 2n_{axit}) hoặc (n_{H} = 3n_{axit})
  • Bazơ đơn: KOH, NaOH, LiOH.  Ta có (n_{OH} = n_{bazo})
  • Bazơ đa: (Ba(OH)_{2}, Ca(OH)_{2}). Ta có (n_{OH} = 2n_{bazo})
  • PTHH của phản ứng trung hoà: (H^{+} + OH^{-} rightarrow H_{2}O)

Phương pháp giải

  • Bước 1: Viết các PTHH xảy ra.
  • Bước 2: Đặt ẩn số nếu bài toán là hỗn hợp.
  • Bước 3: Lập phương trình toán học
  • Bước 4: Giải phương trình toán học, tìm ẩn.
  • Bước 5: Tính toán theo yêu cầu của bài.

Lưu ý:

Khi gặp dung dịch hỗn hợp các axit tác dụng với hỗn hợp các bazơ thì dùng phương pháp đặt công thức tương đương cho axit và bazơ.

Đặt thể tích dung dịch cần tìm là V (lít)

Tìm V cần nhớ: (n_{HX} = n_{MOH})

Các bài toán cụ thể

Ví dụ 1: Cho 21,2 (g) hỗn hợp 2 axit cacboxylic đơn chức t/d với 200gam dd NaOH 20% . Sau đó cô cạn dd; lấy chất rắn còn lại nung ở nhiệt độ cao có xtác tới khi p/ứ xảy ra hoàn toàn thu được 8,96 lít hỗn hợp khí A gồm 2 khí (đktc) có tỉ lệ thể tích là 1 : 3
a)Tính khối lượng của hỗn hợp khí A
b)Xác định CTCT của các axit và viết PT các p/ứ xảy ra trong thí nghiệm trên

Lời giải

  n khí = 0.4 mol => n hh axit = 0.4 mol

=> m hh rắn = 21.2 + 40 – 0.4 x 18 = 54g
=>nNa2CO3 = 0.4×106 = 42.4
=>m khí = 54 – 42.4 – mNaOHdư = 54 – 42.4 – 0.2 . 40 = 3.6g
=>Mkhí = 3.6/0.4 = 9 => hh khí có chứa H2
nếu khí còn lại là CHthì tỉ lệ thể tích của các khí trong A là 1:1
=> (3 . 2 + 1 . Y)/4 = 9 => Y = 30 => Y là C2H6
=> 2 axit là HCOOH và C2H5COOH
Các pt
HCOOH + NaOH → HCOONa + H2O
C2H5COOH + NaOH → C2H5COONa + H2O
HCOONa + NaOH → H+ Na2CO3
C2H5COOH + NaOH  → C2H6 + Na2CO3
Ví dụ 2: Trung hòa 3g 1 axit cacboxylic no đơn chức, mạch hở cần dùng 100ml dd NaOH 0,5M. Sau pư, khối lượng muối thu đc là bao nhiêu?

Lời giải

nNaOH = 0,1.0,5 = 0,05 mol
Gọi CxHyCOOH là công thức của acid carboxylic
CxHyCOOH + NaOH → CxHyCOONa + H2O
Ta có :

cứ 1 mol NaOH phản ứng thì CxHyCOOH

=> CxHyCOONa có khối lượng tăng 23 – 1 = 22g
=> m(tăng) = 0,05.22 = 1,1g
=> m(muối) = 3 + 1,1 = 4,1g

Ví dụ 3: Cho 3,6g axit cacboxylic no đơn chức X tác dụng hoàn toàn với 500ml dd gồm KOH 0,12M và NaOH 0,12M. Cô cạn dd sau pư thu đc 8,28g hỗn hợp chất rắn khan. Tìm CTPT của X.

Lời giải

mKOH + mNaOH = 0,5.0,12(56 + 40) = 5,76g
Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng :
mH2O = 3,6 + 5,76 – 8,28 = 1,08g
=> nH2O = 1,08/18 = 0,06 mol
ta có  n axit = nH2O 
=> nX = 0,06 mol => X = 3,6/0,06 = 60 (CH3COOH)

Ví dụ 4: Cho 50 ml dung dịch A (chứa 0,035 mol hỗn hợp một axit cacboxylic đơn chức và muối của nó với một kim loại kiềm) tác dụng với 12 ml dung dịch Ba(OH)2 1,25M. Sau phản ứng, để trung hòa dung dịch cần thêm 3,75 gam dung dịch HCl 14,6%. Sau đó cô cạn dung dịch dịch thì thu
được 5,4325 gam muối khan. Nếu đem 50 ml dung dịch A ở trên tác dụng với 20 ml dung dịch NaOH 1M, phản ứng hoàn toàn, cô cạn dung dịch thì khối lượng chất rắn thu được là bao nhiêu ??
A. 3,43 gam.                                     B. 3,19 gam.
C. 3,39 gam.                                     D. 2,87 gam.

Lời giải

Ba(OH)2 = 0,015 mol
HCl = 0,015 mol

NaOH = 0,02 mol

2RCOOH + Ba(OH)2 → (RCOO)2Ba +2H2O
Ba(OH)2 +2HCl → BaCl2 +2H2O

=> n RCOOH = 2 n Ba(OH)2 – nHCl =0,015 mol
=> n RCOOM = 0,035- 0,015 =0,02 mol
(RCOO)2Ba +m RCOOM +m BaCl2 = 0,0075 . (2R +225)+ mRCOOM + 0,0075 . 208

= 5,4325 g

=> m RCOOM = 2,185 – 0,015 R
cho A tác dụng 0,02 mol NaOH
NaOH dư = n NaOH – n RCOOH = 0,02 – 0,015= 0,005 mol
RCOOH + NaOH →  RCOONa + H2O
Khối lượng chất rắn thu được là
m = m RCOOM + m RCOONa + mNaOH
= 2,185 – 0,015 R + 0,015 (R +67) + 0,005×40 = 3,39 g

Cách giải nhanh

HCl thêm vào = 0,015 => nBa(OH)2 dư = 0,0075 mol.
Ba(OH)2 tác dụng với axit = 0,0075 mol
=> naxit = 0,015 mol => nmuối = 0,02.
Ta có:
5,4325 = m BaCl2 + m hỗn hợp đầu + m (khối lượng tăng do tác dụng với Ba(OH)2 tạo muối).

<=> 0,0075 . 208 + m hỗn hợp đầu + 0,0075.(137-2) = 5,4325.
=> m hỗn hợp đầu = 2,86 g.
Khi tác dụng với NaOH thì khối lượng chất rắn thu được gồm NaOH dư và khối lượng muối.

Áp dụng tăng giảm khối lượng => m rắn = 2,86 + 0,015.22 + 0,005.40 = 3,39 g.

Ví dụ 5: Cho 3,6 gam axit cacboxylic no, đơn chức X tác dụng hoàn toàn với 500ml dd gồm KOH 0,12M và NaOH 0,12M. Cô cạn dd thu được 8,28 gam hh chất rắn khan. CTPT củaX là
A. C2H5COOH.                               B. CH3COOH.

C. HCOOH.                                      D. C3H7COOH.

Lời giải

Bảo toàn khối lượng: mNước=maxit + mkiềm – mhhrắn = 1.08(g)

=> nNước = naxit = 1.08:18=0.06(mol)

=>Maxi t= 60
=> axit là CH3COOH. Chọn B

Bài viết trên đây PUD đã tổng hợp những kiến thức hữu ích về chủ đề phản ứng trung hòa và các dạng bài tập cũng như phương pháp giải cần lưu ý .Hy vọng bài viết này hữu ích với bạn. Chúc bạn luôn học tốt!

  • Xem thêm: Phản ứng Oxi hóa ancol là gì? Hiệu suất phản ứng oxi hóa ancol

Trả lời

error: Content is protected !!