Giải bài tập SGK Hóa 12 Nâng cao Bài 49: Nhận biết một số anion trong dung dịch

Có 5 dung dịch hoá chất không nhãn, mỗi dung dịch nồng độ khoảng 0,1M của một trong các muối sau: KCl, Ba(HCO₃)₂, K₂CO₃, K₂S, K₂SO₃. Chỉ dùng một dung dịch thuốc thử là dung dịch H₂SO₄ loãng nhỏ trực tiếp vào mỗi dung dịch thì có thể phân biệt tối đa mấy dung dịch?

A. 1 dung dịch.                                              

B. 2 dung dịch.

C. 3 dung dịch.                                              

D. 5 dung dịch.

Phương pháp giải

Dựa vào sự thay đổi màu sắc, chất khí bay ra và kết tủa làm cơ sở nhận biết các chất để chọn đáp án đúng.

Hướng dẫn giải

Khi nhỏ trực tiếp dung dịch H₂SO₄ loãng vào mỗi dung dịch:

• H₂SO₄ không phản ứng với KCl và K2SO3
• H₂SO₄ phản ứng với Ba(HCO3)2 tạo kết tủa và có khí bay ra:

Ba(HCO3)2 + H₂SO₄ → BaSO₄\(^{\downarrow}\) + 2CO₂\(^{\uparrow}\) + 2H₂O

• H₂SO₄ tạo khí không màu mùi thối với K2S

H₂SO₄ + K₂S → K₂SO₄ + H₂S\(^{\uparrow}\) mùi trúng thối

• H₂SO₄ tạo khí không màu, không mùi với K₂CO₃

H₂SO₄ + K₂CO₃ → K₂SO₄ + H₂O + CO₂\(^{\uparrow}\)

• Dùng dung dịch Ba(HCO₃)₂ đã nhận được cho vào 2 dung dịch còn lại nhận ra K₂SO₄ vì có kết tủa, còn KCl thì không:

Ba(HCO₃)₂ + K₂SO₄ → BaSO₄\(^{\downarrow}\) + 2KHCO₃

Vậy chỉ dùng một dung dịch thuốc thử là dung dịch H₂SO₄ loãng nhỏ trực tiếp vào mỗi dung dịch thì có thể phân biệt tối đa 5 dung dịch.

⇒ Đáp án D.

Hãy trình bày phương pháp hoá học để phân biệt 2 anion CO₃^2–  và  SO₃^2–.

Phương pháp giải

Dựa vào tính chất hóa học đặc trưng, sự thay đổi màu sắc và kết tủa để chọn phương pháp nhận biết phù hợp.

Hướng dẫn giải

Phương pháp hoá học để phân biệt 2 anion CO₃^2– và SO₃^2–:

Cho dung dịch brom tác dụng với dung dịch chứa các anion trên:

Anion SO₃^2– làm mất màu nâu của dung dịch brom còn CO₃^2– thì không.

SO₃^2– + Br₂ + H₂O → SO₄^2- + 2H⁺ + 2Br^-

Có dung dịch chứa các anion NO₃^–, CO₃^2–. Hãy nêu cách nhận biết từng ion trong dung dịch đó. Viết các phương trình hoá học.

Phương pháp giải

Dựa vào tính chất hóa học đặc trưng, sự thay đổi màu sắc và kết tủa để chọn phương pháp nhận biết phù hợp.

Hướng dẫn giải

Cách nhận biết từng ion trong dung dịch trên:

• Lấy một phần dung dịch, nhỏ từ từ HCl vào, thấy bọt khí thoát ra là CO₂ ⇒ có CO₃^2-

\(C{O_3}^{2 - } + 2{H^ + } \to C{O_2} + {H_2}O\)

• Cho bột Cu vào ống nghiệm chứa dung dịch vừa thu được ở trên , rồi nhỏ thêm dung dịch H₂SO₄  vào đồng thời đun nhẹ. Thấy khí không màu thoát ra , ngay lập tức hóa nâu trên thành ống nghiệm ⇒ có NO₃^-

3Cu + 8H⁺ + 2NO₃^- → 3Cu²⁺ + 2NO + 4H₂O

2NO _{không màu} + O₂ \(\rightleftharpoons\) 2NO₂ màu nâu

Có dung dịch chứa các anion SO₃^2- , SO₄^2-. Hãy nêu cách nhận biết từng ion trong dung dịch. Viết các phương trình hoá học.

Phương pháp giải

Dựa vào tính chất hóa học đặc trưng, sự thay đổi màu sắc và kết tủa để chọn phương pháp nhận biết phù hợp.

Hướng dẫn giải

Cách nhận biết từng ion trong dung dịch:

Nhỏ BaCl₂ vào dung dịch cho tới khi lượng kết tủa không thay đổi nữa, lọc lấy kết tủa đem hòa tan bằng dung dịch HCl dư:

• Một phần kết tủa có màu trắng không tan trong axit mạnh là  BaSO₄ ⇒ có SO₄^2-

Ba²⁺ + SO₄^2- → BaSO₄

• Một phần kết tủa trắng tan trong axit tạo khí, dẫn khí qua dung dịch brom thấy dung dịch nhạt màu ⇒ khí là SO₂ kết tủa là BaSO₃ ⇒ có SO₃^2-

Ba²⁺ + SO₃^2- → BaSO₃ 

BaSO₃ + 2HCl → BaCl₂ + SO₂ + H₂O

SO₂ + Br₂ + 2H₂O → H₂SO₄ + 2HBr

Phương trình hóa học:

Ba²⁺ + SO₃^2- → BaSO₃ 

BaSO₃ + 2HCl → BaCl₂ + SO₂ + H₂O

SO₂ + Br₂ + 2H₂O → H₂SO₄ + 2HBr