Bảng phản ứng trung hoà acid-base
Phản ứng trung hoà là phản ứng giữa acid và base tạo muối và nước. Đây là một trong những dạng phản ứng quan trọng nhất trong hoá học phổ thông, xuất hiện trong bài acid-base, bài toán dung dịch, chuẩn độ, tính nồng độ mol, pH và nhận biết chất.
Ví dụ cơ bản:
HCl + NaOH → NaCl + H2O
Bản chất ion của phản ứng trung hoà giữa acid mạnh và base mạnh là:
H+ + OH– → H2O
Bài này liên quan đến acid là gì, base là gì, muối là gì, pH là gì, nồng độ mol, công thức tính nồng độ dung dịch và bảng acid thường gặp.
Bảng phản ứng trung hoà thường gặp
| Acid | Base | Phương trình | Muối tạo thành |
|---|---|---|---|
| HCl | NaOH | HCl + NaOH → NaCl + H2O | Natri chloride |
| HCl | KOH | HCl + KOH → KCl + H2O | Kali chloride |
| HCl | Ca(OH)2 | 2HCl + Ca(OH)2 → CaCl2 + 2H2O | Canxi chloride |
| H2SO4 | NaOH | H2SO4 + 2NaOH → Na2SO4 + 2H2O | Natri sulfate |
| H2SO4 | Ba(OH)2 | H2SO4 + Ba(OH)2 → BaSO4↓ + 2H2O | Bari sulfate kết tủa |
| HNO3 | NaOH | HNO3 + NaOH → NaNO3 + H2O | Natri nitrate |
| CH3COOH | NaOH | CH3COOH + NaOH → CH3COONa + H2O | Natri acetate |
Bản chất của phản ứng trung hoà
Trong dung dịch, acid cung cấp H+, base cung cấp OH–. Khi H+ và OH– kết hợp, chúng tạo thành nước:
H+ + OH– → H2O
Ví dụ với HCl và NaOH:
HCl → H+ + Cl–
NaOH → Na+ + OH–
Phản ứng đầy đủ:
H+ + Cl– + Na+ + OH– → Na+ + Cl– + H2O
Na+ và Cl– là ion khán giả, nên phương trình ion rút gọn là:
H+ + OH– → H2O
Cách viết phương trình trung hoà
Để viết đúng phản ứng trung hoà, học sinh nên làm theo 4 bước:
| Bước | Cách làm | Ví dụ H2SO4 + NaOH |
|---|---|---|
| 1 | Xác định acid và gốc acid | H2SO4 có gốc SO42- |
| 2 | Xác định base và cation | NaOH có Na+ |
| 3 | Ghép cation với gốc acid để tạo muối | Na2SO4 |
| 4 | Cân bằng H và OH để tạo nước | H2SO4 + 2NaOH → Na2SO4 + 2H2O |
Muốn viết muối chính xác, nên nắm chắc bảng gốc acid và tên muối.
Trung hoà acid một nấc, hai nấc, ba nấc
Số nấc acid ảnh hưởng đến tỉ lệ mol giữa acid và base.
| Loại acid | Ví dụ | Trung hoà hoàn toàn với NaOH | Tỉ lệ mol acid : NaOH |
|---|---|---|---|
| Acid một nấc | HCl, HNO3, CH3COOH | HCl + NaOH → NaCl + H2O | 1 : 1 |
| Acid hai nấc | H2SO4, H2CO3 | H2SO4 + 2NaOH → Na2SO4 + 2H2O | 1 : 2 |
| Acid ba nấc | H3PO4 | H3PO4 + 3NaOH → Na3PO4 + 3H2O | 1 : 3 |
Nếu base không đủ để trung hoà hoàn toàn acid nhiều nấc, có thể tạo muối acid như NaHSO4, NaHCO3, NaH2PO4.
Trung hoà base một OH, hai OH, ba OH
| Base | Số nhóm OH | Ví dụ trung hoà với HCl | Tỉ lệ mol base : HCl |
|---|---|---|---|
| NaOH, KOH | 1 | NaOH + HCl → NaCl + H2O | 1 : 1 |
| Ca(OH)2, Ba(OH)2 | 2 | Ca(OH)2 + 2HCl → CaCl2 + 2H2O | 1 : 2 |
| Al(OH)3 | 3 | Al(OH)3 + 3HCl → AlCl3 + 3H2O | 1 : 3 |
Công thức tính toán phản ứng trung hoà
Trong bài toán trung hoà, công thức quan trọng nhất là:
n = CM × V
Trong đó V tính bằng lít. Sau đó dùng tỉ lệ phương trình để tính số mol chất còn lại.
Ví dụ: Tính thể tích NaOH 1 M cần để trung hoà 100 mL HCl 0,5 M.
HCl + NaOH → NaCl + H2O
nHCl = 0,5 × 0,1 = 0,05 mol
Theo phương trình, nNaOH = 0,05 mol.
VNaOH = n/CM = 0,05/1 = 0,05 L = 50 mL
Cách nhận biết điểm trung hoà
Trong thí nghiệm chuẩn độ hoặc bài thực hành, điểm trung hoà thường được nhận biết bằng chất chỉ thị acid-base.
| Chỉ thị | Môi trường acid | Môi trường base | Ứng dụng |
|---|---|---|---|
| Quỳ tím | Đỏ | Xanh | Nhận biết acid/base cơ bản |
| Phenolphthalein | Không màu | Hồng | Hay dùng trong chuẩn độ acid-base |
| Giấy pH | pH < 7 | pH > 7 | Ước lượng pH |
Với acid mạnh và base mạnh, dung dịch sau trung hoà hoàn toàn thường gần trung tính. Tuy nhiên, với acid yếu hoặc base yếu, pH tại điểm tương đương có thể khác 7 do sự thuỷ phân của muối tạo thành.
Phản ứng trung hoà có luôn tạo dung dịch trung tính không?
Không phải lúc nào sau phản ứng trung hoà dung dịch cũng có pH = 7. Điều này phụ thuộc vào acid, base và muối tạo thành.
| Trường hợp | Ví dụ | pH dung dịch sau tương đương | Giải thích |
|---|---|---|---|
| Acid mạnh + base mạnh | HCl + NaOH | Gần 7 | Muối không thuỷ phân đáng kể |
| Acid yếu + base mạnh | CH3COOH + NaOH | Lớn hơn 7 | Ion acetate có tính base yếu |
| Acid mạnh + base yếu | HCl + NH3 | Nhỏ hơn 7 | Ion ammonium có tính acid yếu |
Ở chương trình cơ bản, học sinh thường xét phản ứng trung hoà tạo muối và nước. Ở mức chuyên sâu hơn, cần xét thêm bản chất acid-base của muối.
Bài tập ví dụ phản ứng trung hoà
Bài 1
Viết phương trình phản ứng giữa HCl và Ca(OH)2.
Lời giải:
2HCl + Ca(OH)2 → CaCl2 + 2H2O
Bài 2
Tính số mol NaOH cần để trung hoà 0,2 mol H2SO4.
Lời giải:
H2SO4 + 2NaOH → Na2SO4 + 2H2O
nNaOH = 2 × 0,2 = 0,4 mol.
Bài 3
Trung hoà 200 mL HCl 0,5 M bằng NaOH 1 M. Tính thể tích NaOH cần dùng.
Lời giải:
nHCl = 0,5 × 0,2 = 0,1 mol.
Tỉ lệ HCl : NaOH = 1 : 1, nên nNaOH = 0,1 mol.
VNaOH = 0,1 / 1 = 0,1 L = 100 mL.
Bài 4
CH3COOH tác dụng với NaOH tạo muối gì?
Lời giải: Tạo CH3COONa, gọi là natri acetate.
Những lỗi thường gặp khi học phản ứng trung hoà
Lỗi đầu tiên là quên cân bằng số H và OH. Ví dụ H2SO4 cần 2 mol NaOH để trung hoà hoàn toàn 1 mol acid.
Lỗi thứ hai là viết sai công thức muối. Cần ghép cation của base với gốc acid và cân bằng điện tích.
Lỗi thứ ba là quên đổi mL sang L khi dùng n = CMV.
Lỗi thứ tư là cho rằng mọi phản ứng trung hoà đều có pH cuối bằng 7. Điều này chỉ đúng đơn giản nhất với acid mạnh và base mạnh ở tỉ lệ tương đương.
Lỗi thứ năm là không phân biệt trung hoà hoàn toàn và trung hoà một phần. Acid nhiều nấc có thể tạo muối acid nếu base không đủ.
Kết luận
Phản ứng trung hoà là phản ứng giữa acid và base tạo muối và nước. Công thức bản chất là H+ + OH– → H2O. Muốn làm tốt dạng bài này, học sinh cần viết đúng muối, cân bằng phương trình, tính mol bằng n = CMV và dùng đúng tỉ lệ acid-base. Với bài chuyên sâu hơn, cần xét acid mạnh/yếu, base mạnh/yếu và pH của dung dịch muối sau phản ứng.
Tài liệu tham khảo
- IUPAC Gold Book – Neutralization: https://goldbook.iupac.org/terms/view/N04133
- IUPAC Gold Book – Acid: https://goldbook.iupac.org/terms/view/A00071
- IUPAC Gold Book – Base: https://goldbook.iupac.org/terms/view/B00601
- Chemistry LibreTexts – Acid-Base Reactions and Neutralization: https://chem.libretexts.org/Bookshelves/General_Chemistry
