Những ion nào không cùng tồn tại trong một dung dịch?

1. Những ion nào không cùng tồn tại trong một dung dịch?

– Ion H+ thì không tồn tại với OH-, với CO32-, với SO32-, hay S2-.

– Ion Cl-,Br- không tồn tại với Ag+, với Pb2+.

– Ion SO42- không tồn tại với Ba2+, Pb2+.

– Ion OH- không tồn tại với mọi cation ngoại trừ các cation kim loại kiềm và 3 cation kim loại kiềm thổ.

– Anion CO32-, SO32-,PO43- không tồn tại với hầu hết cation, ngoại trừ các cation kim loại kiềm (Na+,K+,..) và NH4+.

Hai ion ngược dấu nhưng phản ứng thì khi gặp nhau sẽ không có phản ứng và chúng có thể đồng thời tồn tại trong cùng một dung dịch.

Ví dụ 1: Những ion nào dưới đây không cùng tồn tạo được trong một dung dịch

A. Na⁺ , Ba ²⁺ ; OH^– ; Cl^–

B. K ⁺ ; Mg ²⁺ ; Cl ^– ; SO2 ^2-

C. Na ⁺ , K ⁺, OH^– ; PO4 ^3-

D. Na⁺ ; H ⁺ ; S ^2- ; Cl ^–

Đáp án A: ta có các ion này không phản ứng với nhau tạo chất kết tủa chất khí, chất điện li yếu nên các ion này cùng tồn tại

Đáp án B: các ion này không phản ứng với nhau tạo ra chất kết tủa, chất khí, chất điện lý yếu nên các ion này cùng tồn tại

Đáp án C: các ion này không phản ứng với nhau nên tại chất kết tủa, chất khí, chất điện li yếu nên các ion này cùng tồn tại

Đáp án D: 2H⁺ + S ^2- → H2S các ion này phản ứng với nhau tạo nên chất khí nên các ion này không tồn tại đồng thời

Vậy đáp án đúng là đáp án D

Ví dụ: Anion NO3- tồn tại với mọi cation.

Các cation kim loại kiềm thì tồn tại với mọi anion.

Hai ion đã không cùng tồn tại thì khi gặp nhau nhất định phải xảy ra phản ứng dù rằng một trong hai ion đang ở trạng thái hợp chất rắn không tan trong nước hay ở trạng thái ion đa nguyên tử.

Ví dụ: CaCO3 + 2H+ → Ca2+ + H2O + CO2↑

Cu(OH)2+ 2H+ → Cu2+ + 2H2O

HCO3- + H+ → H2O + CO2 ↑

HCO3- + OH- → H2O + CO32-

2. Lý thuyết về sự hình thành nên ion cần nhớ:

2.1. Định nghĩa về ion và liên kết ion:

– Trừ trường hợp các khí hiếm, ở điều kiện bình thường các nguyên tử của các nguyên tố không tồn tại ở trạng thái tự do, riêng rẽ mà liên kết với các nguyên tử khác nhau tạo thành phân tử hay tinh thể.

=> Liên kết hóa học là sự kết hợp giữa các nguyên tử để tạo thành phân tử hay tinh thể bền vững hơn.

– Khái niệm Ion: Ion (điện tích) là quá trình một nhóm nguyên tử hay nguyên tử tử bị mất hoặc nhận thêm một hay nhiều electron.

– Khái niệm liên kết ion: Liên kết ion, hay liên kết điện tích, là một liên kết hóa học có bản chất là lực hút tĩnh điện giữa hai ion mang điện tích trái dấu. Liên kết ion thường là liên kết giữa các nguyên tử nguyên tố phi kim với các nguyên tử nguyên tố kim loại. Các nguyên tử kim loại có độ âm điện nhỏ, dễ mất electron tạo ra ion dương.

* Khái niệm cation và anion:

– Các nguyên tử kim loại (có 1, 2, 3 electron lớp ngoài cùng) có độ âm điện nhỏ, dễ mất electron tạo ra ion dương (cation). Các nguyên tử phi kim (có 5, 6, 7 electron lớp ngoài cùng) có độ âm điện lớn, dễ nhận electron để tạo ra ion âm (anion). Tóm lại, ion được chia thành cation và anion: Cation: Ion dương và Anion: Ion âm

– Anion là các ion có điện tích âm được hình thành bởi các nguyên tử trung tính. Khi một nguyên tử trong quá trình ion hóa hút một hoặc nhiều electron vào trong nó, các ion được hình thành. Thông thường, các anion được hình thành bởi các nguyên tố phi kim, ví dụ Oxy tạo thành anion -2, Clo tạo thành anion -1,… Do các nguyên tử này có độ âm điện rất lớn, chúng hút các electron và tạo thành các anion. 

– Ví dụ:

• • I^– (Nguyên tố phi kim iot mang 1 điện tích âm).
  • Cl^– (Clo là nguyên tố anion đặc trưng).
  • OH^– (Nhóm hydroxyl có điện tích âm là 1

– Cation là các ion mang điện tích dương được hình thành khi các nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử trung tính mất đi các electron. Khi bỏ các electron, số lượng proton trong hạt nhân cao hơn, do đó nguyên tử được tích điện dương. Các Cation được hình thành từ kim loại tại nhóm S trong bảng tuần hoàn hóa học. Do các Cation các các kích thước điện tích khác nhau tùy thuộc vào số lượng electron mất đi mà hình thành lên các Cation khác nhau như: Ca2+, Al3+,…

– Ví dụ cách nhận biết và ký hiệu của cation:

• • Ag⁺ (kim loại bạc mang 1 điện tích dương).
  • Al³⁺ (kim loại nhôm mang 3 điện tích dương).
  • NH₄⁺ (phân tử amoni có 4 điện tích dương)

2.2. Sự hình thành liên kết ion:

– Để hình thành liên kết ion cần phải có các điều kiện sau:

• Liên kết được hình thành giữa các nguyên tố có tính chất khác hẳn nhau (kim loại điển hình và phi kim điển hình).
• Quy ước hiệu độ âm điện giữa hai nguyên tử liên kết ≥ 1,7 là liên kết ion (trừ một số trường hợp).

– Dấu hiệu nhận biết liên kết ion: 

• Phân tử hợp chất được hình thành từ kim loại điển hình (kim loại nhóm IA, IIA) và phi kim điển hình (phi kim nhóm VIIA và Oxi).

Ví dụ: Các phân tử NaCl, MgCl₂, BaF₂,… đều chứa liên kết ion, là liên kết được hình thành giữa các cation kim loại và anion phi kim.

• Phân tử hợp chất muối chứa cation hoặc anion đa nguyên tử.

Ví dụ: Các phân tử NH₄Cl, MgSO₄, AgNO₃,… đều chứa liên kết ion, là liên kết được hình thành giữa cation kim loại hoặc amoni và anion gốc axit.

* Tính chất của liên kết ion: 

• Liên kết ion có các tính chất chung như sau:
• Các ion được sắp xếp theo cấu trúc mạng tinh thể.
• Chất rắn ion là tinh thể tồn tại ở nhiệt độ phòng.
• Đây là liên kết có lực hút tĩnh điện mạnh. Điều này có nghĩa là các hợp chất ion thường cứng và có điểm nóng chảy và điểm sôi cao.

Ví dụ: Nhiệt độ nóng chảy của NaCl là 800^oC, của MgO là 2800^oC. 

• Các hợp chất ion dễ vỡ và liên kết bị phá vỡ dọc theo các mặt phẳng khi hợp chất bị đặt dưới áp lực.
• Tinh thể rắn không dẫn điện, nhưng dung dịch ion thì dẫn điện được.

Liên kết ion thực sự là sự kết hợp của rất nhiều ion liên kết với nhau thành một phân tử khổng lồ. Sự sắp xếp các ion trong một cấu trúc hình học thông thường được gọi là mạng tinh thể. Ví dụ như NaCl, thực tế NaCl không chứa một ion Na và một ion Cl, nhiều ion của chúng tạo thành mạng tinh thể với tỉ lệ 1:1.

3. Bài tập vận dụng hay và đặc sắc về ion: 

Ví dụ 1: Những ion nào dưới đây không cùng tồn tạo được trong một dung dịch

A. Na⁺ , Ba ²⁺ ; OH^– ; Cl^–

B. K ⁺ ; Mg ²⁺ ; Cl ^– ; SO2 ^2-

C. Na ⁺ , K ⁺, OH^– ; PO4 ^3-

D. Na⁺ ; H ⁺ ; S ^2- ; Cl ^–

Đáp án A: ta có các ion này không phản ứng với nhau tạo chất kết tủa chất khí, chất điện li yếu nên các ion này cùng tồn tại

Đáp án B: các ion này không phản ứng với nhau tạo ra chất kết tủa, chất khí, chất điện lý yếu nên các ion này cùng tồn tại

Đáp án C: các ion này không phản ứng với nhau nên tại chất kết tủa, chất khí, chất điện li yếu nên các ion này cùng tồn tại

Đáp án D: 2H⁺ + S ^2- → H2S các ion này phản ứng với nhau tạo nên chất khí nên các ion này không tồn tại đồng thời

Vậy đáp án đúng là đáp án D

Ví dụ 2: Những ion nào dưới đây không cùng tồn tạo được trong một dung dịch nào?

A. K⁺, Zn²⁺, NO₃^‒, Cl^‒

B. Cu²⁺, Fe²⁺, HSO₄^‒, NO₃^‒

C. Zn²⁺, Al³⁺, Cl^‒, HSO₄^‒

D. K⁺, NH₄⁺, SO₄^2‒, PO₄^3‒

Đáp án hướng dẫn chi tiết

– Các ion không thể cùng tồn tại trong một dung dịch là các ion có phản ứng với nhau.

B. Cu²⁺, Fe²⁺, HSO₄^‒, NO₃^‒ vì:

HSO₄^– → H+ + SO₄^2-

3Fe²⁺ + 4H⁺ + NO₃^– → 3Fe³⁺ + NO ↑ + 2H₂O

Đáp án đúng là đáp án B 

Ví dụ 3: Trong dung dịch ion CO₃^2- cùng tồn tại với các ion

A. NH₄⁺, Na⁺, K⁺.

B. Cu²⁺, Mg²⁺, Al³⁺.

C. Fe²⁺, Zn²⁺, Al³⁺ .

D. Fe³⁺, HSO₄-.

Trong dung dịch ion CO₃^2- cùng tồn tại với các ion

A. NH₄+, Na+, K+. Đáp án đúng là đáp án A

Ví dụ 4: Dãy các ion nào sau đây cùng tồn tại trong một dung dịch?

A. Al³⁺, K⁺, Br^–, NO₃^–, CO₃^2-.

B. Mg²⁺, HCO₃-, SO₄^2-, NH₄⁺.

C. Fe²⁺, H⁺, Na⁺, Cl-, NO₃-.

D. Fe³⁺, Cl-, NH₄⁺, SO₄^2-, S^2-.

Dãy các ion cùng tồn tại trong một dung dịch là:

B. Mg^2+, HCO₃-, SO₄^2-, NH₄+. Đáp án đúng là đáp án B

Ví dụ 5: Trong dung dịch ion CO₃^2- cùng tồn tại với các ion

A. NH₄+, Na+, K+.

B. Cu²⁺, Mg²⁺, Al³⁺.

C. Fe²⁺, Zn²⁺, Al³⁺ .

D. Fe³⁺, HSO₄-.

Đáp án đúng là đáp án A. Trong dung dịch ion CO₃^2- cùng tồn tại với các ion NH₄+, Na+, K+.

Ví dụ 6: 

Dãy các ion có thể tồn tại trong cùng một dung dịch là

A. Fe²⁺, Ag+, NO₃-, Cl-.

B. Mg²⁺, Al³⁺, NO3-, CO₃^2-.

C. Na+, NH₄⁺, SO₄^2-, Cl-.

D. Ag+, Mg²⁺, NO₃-, Br- .

Đáp án đúng là đáp án C. Dãy các ion có thể tồn tại trong cùng một dung dịch là: Na⁺, NH₄+, SO₄^2-, Cl-.

Ví dụ 7: 

Các ion nào sau không thể cùng tồn tại trong một dung dịch?

A. Na+, Mg²⁺, NO₃-, SO₄^2-.

B. Ba²⁺, Al³⁺, Cl^–, HSO₄-.

C. Cu²⁺, Fe³⁺, SO₄^2-, Cl^– .

D. K⁺, NH₄⁺, OH^–, PO₄^3-.