Ba(OH)2 + H2SO4 → BaSO4 + H2O

1. Phương trình phản ứng Ba(OH)2 tác dụng H2SO4:

Ba(OH)₂ + H₂SO₄ → 2H₂O + BaSO₄ ↓

Phản ứng Ba(OH)2 + H2SO4 → BaSO4 + H2O là một phản ứng trung hòa giữa bazơ và axit, tạo ra muối và nước.

Phương trình này cho thấy rằng trong phản ứng, một phân tử bazơ Ba(OH)2 kết hợp với một phân tử axit H2SO4 để tạo ra một phân tử muối BaSO4 và hai phân tử nước. Tương tự, hai nguyên tử hiđro (H) kết hợp với một nguyên tử lưu huỳnh (S) và bốn nguyên tử oxy (O) để tạo thành axit sulfuric (H2SO4), một axit mạnh. Khi hai chất này phản ứng với nhau, chúng tạo thành muối bari sunfat (BaSO4) và nước (H2O). Muối bari sunfat là một chất rắn trắng không tan trong nước, còn nước là một chất lỏng trong suốt. Phân tử muối BaSO4 có tính tan thấp trong nước, do đó sẽ kết tủa xuống đáy dung dịch. Phản ứng này còn được gọi là phản ứng kết tủa.

Phản ứng Ba(OH)2 + H2SO4 → BaSO4 + H2O là một phản ứng thuận nghịch, tức là có thể xảy ra theo cả hai chiều. Tuy nhiên, do BaSO4 là một muối kém tan trong nước, nên khi hình thành sẽ kết tinh và lắng xuống đáy dung dịch, làm giảm nồng độ của Ba2+ và SO42- trong dung dịch. Điều này làm cho phản ứng bị dịch chuyển sang bên phải, tức là tạo ra nhiều hơn BaSO4 và H2O. Do đó, phản ứng này có thể coi là một phản ứng hoàn toàn theo điều kiện thực tế.

2. Phân tích Phương trình phản ứng Ba(OH)2 tác dụng H2SO4:

2.1. Điều kiện xảy ra phản ứng Ba(OH)2 + H2SO4 → BaSO4 + H2O:

Phản ứng Ba(OH)2 + H2SO4 → BaSO4 + H2O là một phản ứng trung hòa giữa bazơ và axit, tạo ra muối và nước. Để xảy ra phản ứng này, cần có điều kiện như sau:

– Nồng độ của Ba(OH)2 và H2SO4 phải đủ cao để có thể phản ứng với nhau. Nếu nồng độ quá thấp, phản ứng sẽ không xảy ra hoặc xảy ra rất chậm.

– Nhiệt độ của dung dịch phải đủ cao để kích thích phản ứng. Nếu nhiệt độ quá thấp, phản ứng sẽ không xảy ra hoặc xảy ra rất chậm.

– Phải có sự trộn đều của hai dung dịch để tăng diện tích tiếp xúc giữa các phân tử. Nếu không trộn đều, phản ứng sẽ không xảy ra hoặc xảy ra không đồng nhất.

2.2. Hiện tượng nhận biết xảy ra phản ứng Ba(OH)2 + H2SO4 → BaSO4 + H2O:

Hiện tượng nhận biết xảy ra phản ứng Ba(OH)2 + H2SO4 → BaSO4 + H2O là sự xuất hiện kết tủa trắng không tan của BaSO4. Đây là phản ứng trung hòa giữa bazơ Ba(OH)2 và axit H2SO4, tạo ra muối BaSO4 và nước H2O.

Để kiểm tra kết tủa trắng có phải là BaSO4 hay không, ta có thể dùng dung dịch NaOH để thử. Nếu kết tủa tan trong NaOH, thì đó là BaSO4. Nếu kết tủa không tan, thì đó không phải là BaSO4.

2.3. Thực hiện phản ứng Ba(OH)2 + H2SO4 → BaSO4 + H2O như thế nào?

Để thực hiện phản ứng Ba(OH)2 + H2SO4 → BaSO4 + H2O, ta cần chuẩn bị các dụng cụ và chất hóa học sau: ống nghiệm, bình cầu, bình định mức, bình đựng dung dịch, pipet, giấy lọc, cân điện tử, bình cầu có lỗ khí, ống dẫn khí, nước vôi trong, dung dịch Ba(OH)2 0.1M và dung dịch H2SO4 0.1M. Các bước thực hiện như sau:

– Bước 1: Cân lấy 10g dung dịch Ba(OH)2 0.1M và cho vào ống nghiệm.

– Bước 2: Cân lấy 10g dung dịch H2SO4 0.1M và cho vào bình cầu có lỗ khí.

– Bước 3: Nối ống dẫn khí từ bình cầu đến bình đựng nước vôi trong.

– Bước 4: Đun nóng bình cầu để dung dịch H2SO4 phản ứng với Ba(OH)2 trong ống nghiệm. Quan sát hiện tượng và ghi nhận kết quả.

– Bước 5: Lọc kết tủa BaSO4 ra khỏi dung dịch trong ống nghiệm bằng giấy lọc và pipet. Cho kết tủa vào bình định mức và thêm nước để làm đầy bình.

– Bước 6: Đo nồng độ của dung dịch BaSO4 trong bình định mức bằng cách sử dụng máy quang phổ hoặc máy đo pH.

– Bước 7: Tính toán số mol của các chất tham gia và sản phẩm theo phương trình phản ứng. So sánh với tỉ lệ mol lý thuyết và tính hiệu suất của phản ứng.

2.4. Phương trình ion của phản ứng Ba(OH)2 + H2SO4 → BaSO4 + H2O: 

Phương trình ion của phản ứng Ba(OH)2 + H2SO4 → BaSO4 + H2O là một cách biểu diễn phản ứng hóa học bằng cách chỉ ghi những ion tham gia vào phản ứng và loại bỏ những ion không tham gia (ion phổ). Phương trình ion của phản ứng này có thể được viết như sau:

Ba^2+ + 2OH^- + 2H^+ + SO4^2- → BaSO4 + 2H2O

Phương trình ion cho thấy rằng các ion bari (Ba^2+) và sunfat (SO4^2-) không thay đổi trong quá trình phản ứng, chỉ có các ion hiđro (H^+) và hydroxyl (OH^-) kết hợp lại để tạo thành nước. Do đó, chúng ta có thể viết phương trình ion thu gọn như sau:

2H^+ + 2OH^- → 2H2O

Phương trình ion cuối cùng là phương trình ion rút gọn, chỉ ghi những ion tạo thành kết tủa. Phương trình này cho thấy rằng phản ứng là một phản ứng kết tủa, trong đó muối bazơ Ba(OH)2 và muối axit H2SO4 tạo thành muối trung tính BaSO4 và nước.

Phương trình ion thu gọn cho thấy rằng phản ứng này là một phản ứng trung hòa hoàn toàn, nghĩa là số mol của axit và bazơ bằng nhau và không còn ion hiđro hay hydroxyl nào tồn tại trong dung dịch sau phản ứng.

2.5. Cân bằng phương trình Ba(OH)2 + H2SO4 → BaSO4 + H2O như thế nào?

Để cân bằng phương trình Ba(OH)2 + H2SO4 → BaSO4 + H2O, ta cần thực hiện các bước sau:

– Xác định số nguyên tử của mỗi nguyên tố trong phân tử của các chất tham gia và sản phẩm phản ứng.

– So sánh số nguyên tử của mỗi nguyên tố giữa hai vế của phương trình. Nếu số nguyên tử bằng nhau, phương trình đã cân bằng. Nếu không, tiếp tục bước tiếp theo.

– Chọn một nguyên tố có số nguyên tử khác nhau giữa hai vế và điều chỉnh hệ số của chất chứa nguyên tố đó sao cho số nguyên tử bằng nhau. Lưu ý không thay đổi chỉ số của các nguyên tố trong phân tử.

– Lặp lại bước trên cho đến khi số nguyên tử của tất cả các nguyên tố bằng nhau giữa hai vế. Nếu gặp khó khăn, có thể sử dụng phương pháp đại số hoặc ma trận để giải hệ phương trình liên quan đến hệ số của các chất.

– Kiểm tra lại kết quả và rút gọn hệ số nếu có thể.

Áp dụng các bước trên, ta có thể cân bằng phương trình Ba(OH)2 + H2SO4 → BaSO4 + H2O như sau:

– Số nguyên tử của mỗi nguyên tố trong phân tử:

– Ba: 1 (vế trái), 1 (vế phải)

– O: 2 (vế trái), 5 (vế phải)

– H: 2 (vế trái), 2 (vế phải)

– S: 1 (vế trái), 1 (vế phải)

– Số nguyên tử của O và H khác nhau giữa hai vế, cần điều chỉnh hệ số.

– Chọn O làm nguyên tố cần cân bằng đầu tiên. Để có số nguyên tử O bằng nhau giữa hai vế, ta cần nhân hệ số 2 cho Ba(OH)2 và H2O:

– Ba(OH)2 → Ba(OH)2 x 2

– H2O → H2O x 2

– Sau khi điều chỉnh hệ số, ta có phương trình mới:

– 2Ba(OH)2 + H2SO4 → BaSO4 + 2H2O

– Số nguyên tử của mỗi nguyên tố trong phân tử sau khi điều chỉnh hệ số:

– Ba: 2 (vế trái), 1 (vế phải)

– O: 6 (vế trái), 6 (vế phải)

– H: 6 (vế trái), 4 (vế phải)

– S: 1 (vế trái), 1 (vế phải)

– Số nguyên tử của Ba và H vẫn khác nhau giữa hai vế, cần tiếp tục điều chỉnh hệ số.

– Chọn Ba làm nguyên tố cần cân bằng tiếp theo. Để có số nguyên tử Ba bằng nhau giữa hai vế, ta cần nhân hệ số 2 cho BaSO4:

– BaSO4 → BaSO4 x 2

– Sau khi điều chỉnh hệ số, ta có phương trình mới:

– 2Ba(OH)2 + H2SO4 → 2BaSO4 + 2H2O

– Số nguyên tử của mỗi nguyên tố trong phân tử sau khi điều chỉnh hệ số:

– Ba: 2 (vế trái), 2 (vế phải)

– O: 6 (vế trái), 6 (vế phải)

– H: 6 (vế trái), 4 (vế phải)

– S: 1 (vế trái), 2 (vế phải)

– Số nguyên tử của H và S vẫn khác nhau giữa hai vế, cần tiếp tục điều chỉnh hệ số.

– Chọn H làm nguyên tố cần cân bằng tiếp theo. Để có số nguyên tử H bằng nhau giữa hai vế, ta cần nhân hệ số 2 cho H2SO4:

– H2SO4 → H2SO4 x 2

– Sau khi điều chỉnh hệ số, ta có phương trình mới:

– 2Ba(OH)2 + 2H2SO4 → 2BaSO4 + 2H2O

– Số nguyên tử của mỗi nguyên tố trong phân tử sau khi điều chỉnh hệ số:

– Ba: 2 (vế trái), 2 (vế phải)

– O: 6 (vế trái), 6 (vế phải)

– H: 6 (vế trái), 6 (vế phải)

– S: 2 (vế trái), 2 (vế phải)

– Số nguyên tử của tất cả các nguyên tố đã bằng nhau giữa hai vế, phương trình đã cân bằng.

– Kiểm tra lại kết quả, ta thấy không thể rút gọn hệ số nữa.

Vậy phương trình cân bằng là:

Ba(OH)2 + H2SO4 → BaSO4 + H2O

2.6. Ứng dụng của phản ứng Ba(OH)2 + H2SO4 → BaSO4 + H2O:

Phản ứng này có nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau, chẳng hạn như:

– Trong công nghiệp hóa chất, phản ứng này được sử dụng để sản xuất barium sulfat, một chất bột trắng có tính không tan trong nước và các dung môi thông thường. Barium sulfat được dùng làm chất tạo độ tương phản trong chụp X-quang, làm chất phủ trong sản xuất giấy và sơn, làm chất lắng trong xử lý nước thải và làm phụ gia trong nhựa và cao su.

– Trong thực phẩm, được sử dụng để điều chỉnh độ pH của các sản phẩm như sữa chua, kem, bánh quy và kẹo. Phản ứng này cũng giúp loại bỏ các ion kim loại nặng có hại cho sức khỏe như chì, thủy ngân và cadimi.

– Trong y học, phản ứng được sử dụng để chuẩn bị dung dịch barium hydroxit, một loại thuốc uống có tác dụng làm giảm acid dịch vị trong dạ dày. Phản ứng cũng có thể được sử dụng để kiểm tra sự hiện diện của axit sulfuric trong nước tiểu hoặc máu bằng cách quan sát sự kết tủa của barium sulfat.

3. Bài tập vận dụng liên quan:

Câu 1: Nhỏ dung dịch Ba(OH)2 vào dung dịch H2SO4 xảy ra hiện tượng gì?

A. Có khí không màu bay ra

B. Có kết tủa trắng

C. Không có hiện tượng gì

D. Có kết tủa trắng xanh

Câu 2: Để nhận biết 2 dung dịch trong suốt HCl, H2SO4 người ta sử dụng kim loại nào sau đây

A. Mg

B. Ba

C. Cu

D. Zn

Câu 3: Cho các phản ứng sau

1) BaCl2 + H2SO4;

(2) Ba(OH)2+ Na2SO4;

(3) BaCl2 + (NH4)2SO4

(4) Ba(OH)2 + (NH4)2SO4;

(5) Ba(OH)2 + H2SO4;

Các phản ứng có phương trình ion rút gọn: Ba2+ + SO42-→ BaSO4 là:

A. (1), (2), (3)

B. (1), (2), (5)

C. (2), (3), (4)

D. (1), (2), (4)

Câu 4: Trung hòa vừa đủ 250ml dung dịch Ba(OH)2 1M với dung dịch H2SO4 15%. Khối lượng dung dịch H2SO4 đã dùng là

A. 163,3 gam

B. 326,6 gam

C. 217,7 gam

D. 312,6 gam

Câu 5: cho các dung dịch chứa các ion sau Na+, Ca2+, Mg2+, Ba2+, H+, NO3-. Muốn tách được nhiều cation ra khỏi dung dịch mà không cần đưa ion lạ vào người ta dùng dung dịch

A. Na2SO4 vừa đủ.

B. Na2CO3 vừa đủ.

C. K2CO3 vừa đủ.

D. NaOH vừa đủ.

4. Hướng dẫn lời giải:

Câu 1:

Đáp án: B. Có kết tủa trắng

Hiện tượng: thu được kết tủa trắng là BaSO4

Phương trình hóa học

Ba(OH)2 + H2SO4 → BaSO4+ 2H2O

Câu 2:

Đáp án: B. Ba

+ Mg và Zn cả 2 axit đều phản ứng và có chung hiện tượng sủi bọt khí

+ Cu cả 2 axit đều không phản ứng

+ Ba cả 2 axit đều phản ứng nhưng hiện tượng khác nhau. Với H2SO4tác dụng với Ba xuất hiện khí và kết tủa trắng còn HCl chỉ xuất hiện khí

Phương trình hóa học minh họa

Ba + H2SO4 → BaSO4↓ + H2↑

Ba + 2HCl → BaCl2 + H2↑

Câu 3:

Đáp án: A. (1), (2), (3)

(1) BaCl2 + H2SO4 → BaSO4 + 2HCl

phương trình ion rút gọn: Ba2+ + SO42- → BaSO4

(2) Ba(OH)2+ Na2SO4 → BaSO4 + 2NaOH

phương trình ion rút gọn: Ba2+ + SO42-→ BaSO4

(3) BaCl2 + (NH4)2SO4→ 2NH4Cl + BaSO4

phương trình ion rút gọn: Ba2+ + SO42- → BaSO4

(4) Ba(OH)2 + (NH4)2SO4→ BaSO4 + 2NH3 + 2H2O

(5) Ba(OH)2 + H2SO4 → BaSO4 + 2H2O

Câu 4:

Đáp án: A. 163,3 gam

nBa(OH)2 = 0,25 mol

Ba(OH)2 + H2SO4 → BaSO4 + 2H2O

0,25         0,25 mol

Khối lượng H2SO4 đã dùng là:

mddH2SO4 = (0,25.98).100%/15% = 163,3 gam

Câu 5:

Đáp án: D. NaOH vừa đủ.

Ta thêm vào dung dịch Na2SO4vào sẽ loại bỏ được 1 cation

Ba2+ + SO42- → BaSO4 ↓

Ta thêm vào dung dịch Na2CO3 sẽ loại bỏ được 4 cation

Ba2+ + CO32- → BaCO3 ↓

Ca2+ + CO32- → CaCO3 ↓

Mg2+ + CO32- → MgCO3 ↓

2H+ + CO32- → CO2 ↑ + H2O

Loại C vì dùng K2CO3 thêm ion mới là K+

Ta thêm vào dung dịch NaOH vào sẽ loại bỏ được 2 cation:

Mg2+ + SO42- → MgSO4 ↓.

H+ + OH- → H2O

Vậy thêm Na2CO3 sẽ loại bỏ được nhiều ion nhất.