Cách nhận biết và phân biệt một số cation, anion trong hợp chất vô cơ - hoá 12 bài 40

Vì vậy, để làm được các bài tập dạng nhận biết các cation, anion trong các hợp chất hoá học vô cơ, các em cần nắm vững tính chất vật lý để biết màu sắc đặc trưng của nguyên tố và nắm vững tính chất hoá học để biết các phản ứng đặc trưng có dấu hiệu quan sát được (như có kết tủa không, màu gì? có khí bay hơi không, mùi gì?).

Bài viết dưới đây sẽ cung cấp một số dấu hiệu nhận biết các cation và anion trong các hợp chất hoá học vô cơ để các em có thể vận dụng giải toán.

I. Cách phân biệt và nhận biết các ion trong hợp chất hoá học

1. Nhận biết ion cation Na⁺

- Thuốc thử, phương pháp: Hồ quang điện, ngọn lửa

- Dấu hiệu: Màu Vàng tươi

2. Nhận biết ion cation K⁺

- Thuốc thử, phương pháp: Hồ quang điện, ngọn lửa

- Dấu hiệu: Màu Tím

3. Nhận biết ion cation Li⁺

- Thuốc thử, phương pháp: Hồ quang điện, ngọn lửa

- Dấu hiệu: Màu Đỏ son

4. Nhận biết ion cation Ca²⁺

a) Thuốc thử, phương pháp: Hồ quang điện, ngọn lửa

- Dấu hiệu: Màu Đỏ gạch

b) Thuốc thử, phương pháp: CO₃^2-

  Ca²⁺ + Na₂CO₃ → CaCO₃↓ _trắng + 2Na⁺

- Dấu hiệu: Kết tủa trắng

5. Nhận biết ion cation Ba²⁺

a) Thuốc thử, phương pháp: Hồ quang điện, ngọn lửa

- Dấu hiệu: Màu Xanh nhạt

b) Thuốc thử, phương pháp: SO₄^2-, CrO₄^2-

  Ba²⁺ +  Na₂SO₄ → BaSO₄↓ _trắng +  2Na⁺

 2Ba²⁺ +  K₂Cr₂O₇ → 2BaCrO₄↓ _trắng + 2K⁺

- Dấu hiệu: Kết tủa trắng

6. Nhận biết ion cation Mg²⁺

- Thuốc thử, phương pháp: NaOH

 Mg²⁺ +  2NaOH → 2Na⁺  + Mg(OH)₂ ↓ _trắng

- Dấu hiệu: Kết tủa trắng

7. Nhận biết ion cation Cu²⁺ (màu xanh)

a) Thuốc thử, phương pháp: NaOH

 Cu²⁺ + NaOH → Na⁺ + Cu(OH)₂ ↓ _{xanh lam}

- Dấu hiệu: Kết Xanh lam

b) Thuốc thử, phương pháp: NH₃

 Cu²⁺ + 2NH₃ + 2H₂O → 2NH₄⁺  + Cu(OH)₂↓_{xanh lam}

 Cu(OH)₂ + 4NH₃ →  Cu(NH₃)₄(OH)₂

- Dấu hiệu: Kết tủa xanh lam tan được trong NH₃ dư tạo màu xanh đặc trưng

c) Thuốc thử, phương pháp: Na₂S

 Cu²⁺ + Na₂S → CuS↓ _đen +  2Na⁺

- Dấu hiệu: Kết tủa màu đen

8. Nhận biết ion cation Zn²⁺

a) Thuốc thử, phương pháp: NaOH

 Zn²⁺ + 2NaOH → Zn(OH)₂↓_{keo trắng} + 2Na⁺

 Zn(OH)₂ + 2NaOH → Na₂ZnO₂ + H₂O

- Dấu hiệu: Kết tủa keo trắng, tan được trong NaOH dư

b) Thuốc thử, phương pháp: NH₃

 Zn²⁺ + 2NH₃ + H₂O → Zn(OH)₂↓_{keo trắng} + 2NH₄⁺

 Zn(OH)₂ + 4NH₃  →  [Zn(NH₃)₄](OH)₂

- Dấu hiệu: Tạo kết tủa keo trắng, tan được trong NH₃ dư (tạo phức tan)

9. Nhận biết ion cation Al³⁺

a) Thuốc thử, phương pháp: NaOH

 Al³⁺ + 3NaOH → Al(OH)₃ ↓ _{keo trắng} + 3Na⁺

 Al(OH)₃ +  NaOH → NaAlO₂  + 2H₂O

- Dấu hiệu: Tạo kết tủa keo trắng, tan được trong NaOH dư

b) Thuốc thử, phương pháp: NH₃

 Al³⁺ + 3NH₃ + 3H₂O → Al(OH)₃↓_{keo trắng} + 3NH₄⁺

- Dấu hiệu: Tạo kết tủa keo trắng

10. Nhận biết ion cation Fe²⁺

 - Thuốc thử, phương pháp: NaOH

  Fe²⁺ + 2NaOH → Fe(OH)₂↓_{trắng xanh} + 2Na⁺

 4Fe(OH)₂ + O₂ + 2H₂O → 4Fe(OH)₃↓_nâu

- Dấu hiệu: Kết tủa trắng xanh, hóa nâu trong không khí

11. Nhận biết ion cation Fe³⁺

- Thuốc thử, phương pháp: NaOH

 Fe³⁺ + 3NaOH → Fe(OH)₃↓_{nâu đỏ} + 3Na⁺

- Dấu hiệu: Kết tủa nâu đỏ

12. Nhận biết ion AlO₂^-

- Thuốc thử, phương pháp: NH₄⁺

 AlO₂^-  + NH₄⁺ + H₂O → Al(OH)­₃↓_{trắng keo} + NH₃­↑

- Dấu hiệu: Kết tủa keo trắng, có có bọt khí thoát ra

13. Nhận biết ion SiO₃^-

- Thuốc thử, phương pháp: HCl

 SiO₃^2-  + HCl → Cl^- + H₂SiO₃↓_{keo trắng}

- Dấu hiệu:  Kết tủa keo trắng

14. Nhận biết anion NH₄+

- Thuốc thử, phương pháp: NaOH

 NH₄⁺ + NaOH → Na⁺ + NH₃­ + H₂O

- Dấu hiệu: Bọt khí không màu thoát ra làm xanh quỳ tím ẩm

15. Nhận biết anion Cl^-

- Thuốc thử, phương pháp: AgNO₃

 Cl^-  + AgNO₃  →   AgCl↓_trắng  +  NO₃^-

- Dấu hiệu: kết tủa màu trắng

16. Nhận biết anion Br^-

- Thuốc thử, phương pháp: AgNO₃

 Br^-   +   AgNO₃  →   AgBr↓_{trắng ngà}  +   NO₃^-

- Dấu hiệu: kết tủa màu trắng ngà

17. Nhận biết anion I^-

- Thuốc thử, phương pháp: AgNO₃

 I^-  + AgNO₃ → AgI↓_{vàng nhạt}  +  NO₃^-  

- Dấu hiệu: kết tủa màu vàng nhạt

18. Nhận biết ion PO₄^3-

- Thuốc thử, phương pháp: AgNO₃

 PO₄^3-  + 3AgNO₃ → Ag₃PO₄↓_vàng + 3NO₃^-

- Dấu hiệu: kết tủa màu vàng

19. Nhận biết ion SO₄^2-

- Thuốc thử, phương pháp: BaCl₂

 BaCl₂ + SO₄^2- → BaSO_4↓trắng + 2Cl^-

- Dấu hiệu: kết tủa màu trắng

20. Nhận biết ion SO₃^2-

- Thuốc thử, phương pháp: HCl

 SO₃^2- + 2HCl → 2Cl^- + SO₂↑­ + H₂O 

 SO₂ + Br₂ + 2H₂O → H₂SO_4­ + HBr

- Dấu hiệu: Bọt khí không màu làm mất màu dung dịch Br₂

21. Nhận biết ion CO₃^2-

- Thuốc thử, phương pháp: HCl

 CO₃^2-  + 2HCl → 2Cl^- + CO₂↑­ + H₂O

 CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃↓_{trắng đục} + H₂O

- Dấu hiệu: Bọt khí không màu làm đục nước vôi trong

22. Nhận biết ion S^2-

- Thuốc thử, phương pháp: Pb(NO₃)₂ hoặc Cu(NO₃)₂

 S^2- + Pb(NO₃)₂ → PbS↓_đen + 2NO₃^-

 S^2- + Cu(NO₃)₂ → CuS↓_đen + 2NO₃^-

- Dấu hiệu:  Kết tủa đen

23. Nhận biết ion NO₃^-

- Thuốc thử, phương pháp: H₂SO₄, Cu, t^o

 Cu + 2NO₃^- + 4H⁺ → Cu²⁺  + 2NO₂­ + 2H₂O

- Dấu hiệu: Khí nâu bay ra

24. Nhận biết ion OH^-

- Thuốc thử, phương pháp: Quỳ tím hoặc phenophtalein không màu

- Dấu hiệu: Quỳ tím hoá màu xanh, Phenolphtalein hoá màu hồng

25. Nhận biết ion H⁺

- Thuốc thử, phương pháp: Quỳ tím

- Dấu hiệu: Hoá màu đỏ

II. Bài tập vận dụng cách nhận biết các ion trong hợp chất hoá học

Bài 1 trang 174 SGK Hóa 12: Có 3 dung dịch, mỗi dung dịch chứa 1 cation như sau : Ba²⁺, NH₄⁺, Al³⁺. Trình bày cách nhận biết chúng.

* Lời giải bài 1 trang 174 SGK Hóa 12:

- Cho dung dịch NaOH vào 3 mẫu thử, mẫu thử nào có khí mùi khai thoát ra là NH₄⁺, mẫu thử nào có kết tủa rồi tan ra là Al³⁺, các phương trình phản ứng:

 NH₄⁺ + NaOH → Na⁺ + NH₃↑ + H₂O

 Al³⁺ + 3NaOH → 3Na+ + Al(OH)₃↓ _{keo trắng}

 Al(OH)₃ + NaOH → Na[Al(OH)₄]

- Cho H₂SO₄ vào dung dịch còn lại nếu có kết tủa trắng là Ba²⁺

 H₂SO₄ + Ba²⁺ → BaSO₄↓_trắng + 2H⁺

Bài 2 trang 174 SGK Hóa 12: Có dung dịch chứa đồng thời các cation Fe²⁺, Al³⁺. Trình bày cách tách và nhận biết mỗi ion từ dung dịch của hỗn hợp.

* Lời giải bài 2 trang 174 SGK Hóa 12:

∗ Cách tách 2 ion từ hỗn hợp:

- Cho NaOH đến dư vào hỗn hợp ta thu được hai phần : kết tủa là Fe(OH)₃, dung dịch là NaAlO₂, NaOH dư

 Fe²⁺ + 2NaOH → Fe(OH)₂↓ _{trắng xanh} + 2Na⁺

 Fe(OH)₂ + O₂ + 2H₂O → 4Fe(OH)₃↓ _{nâu đỏ}

 Al³⁺ + 3NaOH → 2Na⁺ + Al(OH)₃↓ _{keo trắng}

 Al(OH)₃ + NaOH → NaAlO₂ + 2H₂O

- Tách kết tủa: hòa tan kết tủa trong HCl thu được muối

 Fe(OH)₃ + HCl → FeCl₃ + 2H₂O

- Sau đó cho Fe vào dd để thu được muối Fe²⁺

 Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂↑

 Fe + 2FeCl₃ → 3FeCl₂

- Phần dung dịch dẫn CO₂ đến dư thu được kết tủa Al(OH)₃

 NaAlO₂ + CO₂ + 2H₂O → Al(OH)₃ + NaHCO₃

- Hòa tan kết tủa trong HCl thu muối Al³⁺

 Al(OH)₃ + 3HCl → AlCl₃ + 3H₂O

∗ Nhận biết mỗi ion từ hỗn hợp

- Cho NaOH vào hỗn hợp hai cation, nếu thấy xuất hiện kết tủa trắng xanh là Fe(OH)₂ đem để ngoài không khí thấy có kết tủa nâu đỏ đó là Fe(OH)₃ ⇒ chứng tỏ có ion Fe²⁺

- Nếu thấy dung dịch có kết tủa keo trắng sau đó tan ra trong NaOH dư thì có ion Al³⁺.

- PTHH: tương tự như phần tách chất ở trên.

Bài 3 trang 174 SGK Hóa 12: Có 5 dung dịch riêng rẽ, mỗi dung dịch chứa 1 cation như sau : NH4⁺, Mg²⁺, Fe³⁺, Al³⁺, Na⁺ nồng độ dung dịch khoảng 0,1M. Bằng cách dùng dung dịch NaOH cho lần lượt vào từng dung dịch, có thể nhận biết được tối đa mấy dung dịch ?

A. Dung dịch NH₄⁺

B. Hai dung dịch NH4⁺ và Al³⁺

C. Ba dung dịch NH4⁺, Fe³⁺ và Al³⁺

D. 5 dung dịch NH4⁺, Mg²⁺, Fe³⁺, Al³⁺, Na⁺

* Lời giải bài 3 trang 174 SGK Hóa 12:

• Đáp án: D. 5 dung dịch chứa ion NH4⁺, Mg²⁺, Fe³⁺, Al³⁺, Na⁺

- Cho từ từ đến dư dung dịch NaOH vào từng ống nghiệm trên

  + ống nghiệm nào có khí mùi khai thoát ra ⇒ chứa NH₄⁺

 NH₄⁺ + OH^- → NH₃↑ + H₂O

  + ống nghiệm nào xuất hiện kết tủa màu trắng, kết tủa không tan trong dung dịch NaOH dư ⇒ chứa Mg²⁺

  Mg²⁺ + 2OH^- → Mg(OH)₂↓_trắng

  + ống nghiệm nào xuất hiện kết tủa màu nâu đỏ ⇒ chứa Fe³⁺

  Fe³⁺ + 3OH^- → Fe(OH)₃↓_{nâu đỏ}

  + ống nghiệm nào xuất hiện kết tủa keo trắng, sau đó kết tủa tan dần đến hết ⇒ chứa Al³⁺

Al³⁺ + 3OH^- → Al(OH)₃↓

Al(OH)₃↓ + OH^- → AlO₂^- + 2H₂O

   + ống nghiệm nào không có hiện tượng gì là Na⁺

⇒ Vậy phân biệt được cả 5 ion

Bài 4 trang 174 SGK Hóa 12: Có 2 dung dịch chứa anion NO₃^-, CO₃^2-. Hãy nêu cách nhận biết từng ion trong dung dịch đó. Viết các phương trình hóa học.

* Lời giải bài 4 trang 174 SGK Hóa 12:

- Cho muối BaCl2 vào hai mẫu thử, mẫu thử nào có kết tủa trắng là chứa CO₃^2-

 BaCl₂ + CO₃^2- → BaCO₃↓_trắng + 2Cl^-

- Cho một vài mẫu bột Cu vào mẫu thử còn lại thêm vài giọt H₂SO₄ (l) nếu thấy thoát ra khí không màu (NO) hóa nâu đỏ (NO₂) ngoài không khí thì mẫu thử đó chứa NO₃^-

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

 2NO + 2O₂ → NO₂↑ _{(nâu đỏ)}

Bài 5 trang 174 SGK Hóa 12: Có dung dịch chứa các anion CO₃^2- và SO₄^2- .Hãy nêu cách nhận biết từng ion trong dung dịch. Viết các phương trình hóa học.

* Lời giải bài 5 trang 174 SGK Hóa 12:

- Nhỏ từ từ dung dịch HCl vào mẫu thử thấy có khí thoát ra, thu khí cho vào dung dịch Ca(OH)₂thấy có kết tủa trắng, khí đó là CO₂, dung dịch ban đầu có chứa ion CO₃^2-

 2HCl + CO₃^2- → CO₂ ↑ + H₂O + 2Cl^-

 CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃↓_trắng + H₂O

- Cho dung dịch BaCl2 vào mẫu thử thấy có kết tủa trắng là BaSO₄, trong dung dịch có chứa SO₄^2-

 SO₄^2- + BaCl₂ → BaSO₄↓_trắng + 2Cl^-

Bài 6 trang 174 SGK Hóa 12: Có 5 dung dịch hóa 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 thuốc thử là dung dịch H₂SO₄ loãng nhỏ trực tiếp vào mỗi dung dịch thì có thể nhận biết tối đa mấy dung dịch?

A. Hai dung dịch Ba(HCO₃)₂, K₂CO₃

B. Ba dung dịch Ba(HCO₃)₂, K₂CO₃, K₂S

C. Hai dung dịch Ba(HCO₃)₂, K₂S

D. Hai dung dịch Ba(HCO₃)₂, K₂SO₃

* Lời giải bài 6 trang 174 SGK Hóa 12:

• Đáp án: B. Ba dung dịch Ba(HCO₃)₂, K₂CO₃, K₂S

- Cho dd H₂SO₄ lần lượt vào 5 lọ đựng 5 dung dịch:

- Lọ nào có kết tủa trắng, có khí không màu không mùi bay lên là Ba(HCO₃)₂

- PTHH: Ba(HCO₃)₂ + H₂SO₄ → BaSO₄↓_trắng + 2CO₂↑ + 2H₂O

- Lọ nào có khí mùi trứng thối là K₂S.

- PTHH: K₂S + H₂SO₄ → K₂SO₄ + H₂S↑

- Lọ nào chỉ có khí không màu không mùi là K₂CO₃

- PTHH: K₂CO₃ + H₂SO₄ → K₂SO₄ + CO₂↑ + H₂O

⇒ Nhận biết được 3 dung dịch Ba(HCO₃)₂, K₂CO₃, K₂S