Các Chất Lưỡng Tính Thường Gặp Trong Hoá Học & Bài Tập

Trong chuyên đề hoá học ở bậc THPT, các bạn học sinh sẽ được học về chất lưỡng tính hay axit bazo. Tuy nhiên những nội dung liên quan đến chúng chưa hẳn mỗi người đã nắm chắc. Để củng cố lại kiến thức, ngay bây giờ sẽ cung cấp cho mọi người những nội dung liên quan đến các chất lưỡng tính thường gặp.

Trước khi đi tìm hiểu về các chất lưỡng tính thường gặp trong hoá học thì cần phải hiểu về khái niệm của nó.

Hợp chất lưỡng tính là gì? 

Hợp chất lưỡng tính trong hoá học hay chính là những hợp chất vừa mang khả năng nhường lại vừa có thể nhận proton. Khi hoạt động chúng sẽ vừa tác dụng với dung dịch axit và vẫn tác dụng được cả với dung dịch bazơ. 

Tóm lại có thể hiểu, ở hợp chất này không có tính tuyệt đối. Chúng có sự trung lập kết hợp cùng cả axit và bazo. Những axit có thể xảy ra phản ứng hoá học là: HCl, H₂SO_{4 loãng}… Còn bazo có phải kể đến những dung dịch như: NaOH, KOH, Ba(OH)₂…

Hợp chất lưỡng tình vừa tác dụng với axit vừa tác dụng với bazơ

Thế nhưng không phải tất cả các chất vừa tác dụng với axit vừa tác dụng với dung dịch bazơ đều là chất lưỡng tính. Một số chất như: Al, Zn, Sn, Pb, Be không phải chất lưỡng tính nhưng vẫn có khả năng phản ứng gần giống.

||Ôn tập: Kim Loại Là Gì? Tính Chất Hóa Học Chung Của Kim Loại

Những điều kiện trở thành hợp chất lưỡng tính 

– Đầu tiên, chúng phải có những phản ứng axit – bazo với một axit khác. Tiêu biểu có thể kể đến HCl. 

– Cũng có thể xảy ra phản ứng axit – bazo với một bazơ khác. Ở đây chất tiêu biểu phải kể đến chính là NaOH.

Các chất lưỡng tính thường gặp

Nhắc đến các chất lưỡng tính thường gặp, người ta sẽ nghĩ ngay đến một số hợp chất họ hidroxit, oxit, muối axit yếu và bazo yếu. Ngoài ra còn có amino axit và muối của amino axit. Lưỡng tính sẽ xét về khả năng phụ thuộc vào điều kiện mà thể hiện tính chất axit hay tính chất bazơ. Chính vì thế sẽ phân loại ra thành nhiều tổ hợp như sau: 

Hidroxit lưỡng tính 

Đối với hidroxit sẽ tạo thành một số sản phẩm như: Al₂O₃, Zn(OH)₂, Cr(OH)₃, Sn(OH)₂, Pb(OH)₂. Khi phản ứng hoá học xảy ra chúng vừa thể hiện tính axit và tính bazo. 

Kết tủa của một số hidroxit lưỡng tính

Tính axit  

X(OH)₃ + NaOH → NaXO₂ + 2H₂O 

Y(OH)₂ + 2NaOH → Na₂YO₂ + 2H₂O 

Tính bazo 

X(OH)₃ + 3HCl → XCl₃ + 3H₂O 

Y(OH)₂ + 2HCl → YCl₂ + 2H₂O 

Oxit lưỡng tính 

Oxit lưỡng tính được biết đến khá chung chung khi chúng bao gồm cả oxit tương ứng với hidroxit như: Al₂O₃, ZnO, Cr₂O₃. 

Phản ứng với HCl 

A₂O₃ + 6HCl → 2ACl₂ + 3H₂O 

BO + 2HCl → BCl + H₂O 

Phản ứng với NaOH 

A₂O₃ + NaOH → NaAO₂ + 2H₂O 

BO + 2NaOH → Na₂BO₂ + H₂O 

Muối axit trong axit yếu 

Một số muối thường gặp có thể kể tên như: NaHCO₃, KHS, NaH₂PO₄, Na₂HPO₄, KHSO₃,… 

Phản ứng với HCL 

HCO₃– + H+ → H₂O + CO₂ 

HSO₃– + H+ → H₂O + SO₂

HS- + H+ → H₂S 

Phản ứng với NaOH 

HCO₃– + OH- → (CO₃)₂– + H₂O 

HSO₃– + OH- → (SO₃)₂– + H₂O 

HS- + OH- → S₂– + H2O 

Muối trong axit và bazo yếu 

Một số muối có tính axit yếu có thể dễ dàng gặp phải kể đến là: (NH₄)₂CO₃, CH₃COONH₄, CH₃COONH₃CH₃. 

Phản ứng xảy ra với HCl 

(NH₄)₂SO₃ + 2HCl → 2NH₄Cl + H₂O + SO₂

(NH₄)₂S + 2HCl → 2NH₄Cl + H₂S 

Phản ứng với NaOH 

NH₄+ + OH- → NH₃ + H₂O

Tuy nhiên, những kim loại Al, Zn, Sn, Pb có hoá trị không thuộc chất lưỡng tính nhưng lại tác dụng với cả axit cũng như một số dung dịch bazơ. Gọi các chất kim loại trên là C thì phản ứng xảy ra như sau: 

Theo thứ tự là axit, bazơ và muối lưỡng tính

C + nHCl → CCl(a) + (n)2H₂ 

C + (4-a)NaOH + (a-2)H2O → Na(4-n)CO₂ + a2H₂ 

Trong hai phương trình hoá học trên thì a chính là hoá trị của C. 

Một số chất khác 

Như thế những chất kể trên thuộc những hợp chất cơ bản trong các chất lưỡng tính. Thế nhưng vẫn còn có amino axit và muối của amino axit cũng được coi như hợp chất lưỡng tính. Một số amino axit mang tính chất bazơ bởi trong cụm của nó có NH2. Còn mang tính axit khi trong cụm hoạt động có COOH. 

Phản ứng với dung dịch axit 

NH2(a)X(COOH)b + aHCl → ClNH3 + aX(COOH)b

Phản ứng với dung dịch bazơ 

(NH2)aX(COOH)b + bNaOH → (NH2)aX(COONa)b + bH2O 

Các cách giải bài tập liên quan đến hợp chất lưỡng tính 

Như mọi người đã biết các chất lưỡng tính trong hoá học có tính linh hoạt vừa cho vừa nhận. Chính vì thế nên có rất nhiều dạng bài tập liên quan. Để có thể làm tốt bài tập dạng này, ngay bây giờ sẽ đi vào từng dạng cụ thể. 

Dạng bài cho lượng chất phản ứng tính sản phẩm 

Trong hoá học, người ta còn gọi tên dạng bài này là bài toán thuận. Đề sẽ có đầy đủ thông tin chất tham gia phản ứng. Việc của người làm là tính toán để đưa ra sản phẩm tạo thành. Ví dụ: 

Những bài tập về hợp chất lưỡng tính trong hoá học vô cùng quan trọng

Đề bài: Cho dung dịch muối nhôm AL3+ tác dụng cùng với dung dịch kiềm (OH-). Khi đó sản phẩm thu được sẽ gồm những hoạt chất nào phụ thuộc vào tỉ số? Trong đó gọi t là n(OH-) và nAl3. 

Cách giải 

Với đề bài như trên sẽ có 2 trường hợp xảy ra khi phản ứng: 

– Trường hợp t3 thì (Al3+) sẽ xảy ra tác dụng vừa đủ hoặc thừa, khi đó sẽ xảy ra phản ứng như sau: 

(Al3+) + 3OH- → Al(OH)3 (1) 

Khi t = 3 tức là kết tủa ở mức cực đại. 

– Trường hợp t4 khi đó (OH-) đã xảy ra ở phản ứng (1) sẽ thừa và hoà tan hết với Al(OH)3 và có phản ứng như sau: 

Al(OH)3 + OH- → Al(OH)4- (2) 

→ Từ 2 trường hợp trên có thể đưa ra kết luận: Nếu 3 < t < 4 thì OH- tạo ra từ phản ứng (1) sẽ hoà tan một phần Al(OH)3 trong phương trình hoá học (2). 

Dạng bài cho sản phẩm, tìm lượng chất đã tham gia 

Đây là dạng bài ngược lại so với dạng bài ở trên. Thường khi gặp bài toán này học sinh sẽ khá loay hoay. Để hiểu rõ hơn hãy cùng thử qua đề bài dưới đây. 

Thường bài tập liên quan đến chất lưỡng tính sẽ có 2 dạng phổ biến mà thôi

Đề bài: Cho c mol Al(OH)3 vào từ từ trong a mol (Al3+). Khi phản ứng xảy ra thu được b mol Al(OH)3. Đã biết a và b, hãy tính c? 

Cách giải 

Trong đề bài này sẽ có đến 2 trường hợp xảy ra như sau: 

– Nếu a = b thì bài toán sẽ đơn giản hơn khi c = 3a = 3b. 

– Nếu b<a thì sẽ có 2 trường hợp của nó xảy ra: 

• (Al3+) sẽ dư sau phản ứng, khi đó c = 3b sẽ có được số mol nhỏ (OH-) nhỏ nhất. 
• Nếu cả hai phản ứng đã dự liệu đều xuất hiện, khi đó c = 4a -b. Như thế thì số mol trong (OH-) sẽ lớn nhất. 

Một số lưu ý 

– Muốn tìm được số mol thì đầu tiên cần phải quy đổi AlCl₃, Al₂(SO₄)₃… về số mol (Al³⁺). Kể cả trong các dung dịch NaOH, KOH, Ba(OH)₂, Ca(OH)₂ cũng phải quy đổi về số mol (OH^–). 

– Khi phản ứng với dung dịch Al2(SO₄)₃ hay Ba(OH)₂ cần phải chú ý đến kết tủa BaSO₄. Dù cách làm không thay đổi nhưng khối lượng thu được sẽ có cả BaSO₄.

– Nếu cho (OH^–) tác dụng với dung dịch có chứa (Al³⁺), H⁺ thì (OH^–) sẽ phải phản ứng với H⁺ trước. Tiếp đó mới sản ứng (Al³⁺). 

Với dạng bài tập nghịch thì cần để ý đến số mol 

– Các dung dịch muối NaAl(OH)₄ hay Na₂(Zn(OH)₄) cho tác dụng với CO₂ dư. Khi đó lượng kết tủa không hề thay đổi bởi: 

Na(Al(OH)₄) + CO₂ → Al(OH)₃ + NaHCO₃ 

– Trường hợp xảy ra phản ứng hoá học với HCl hay H₂SO_{4 loãng} sẽ tạo ra lượng kết tủa. Đương nhiên nó sẽ phụ thuộc vào lượng axit. Khi ấy sẽ được phương trình hoá học: HCl + Na(Al(OH)₄) → NaCl + H₂O 

Còn trường hợp HCl dư sẽ có phương trình: Al(OH)₃ + 3HCl → AlCl₃ + 3H₂O. Khi đó sẽ có 2 khả năng xảy ra: 

• Số mol H⁺ sẽ bằng với số mol kết tủa. 
• HCl dư sẽ được: a(H⁺) = 4a(Al³⁺) – 3a(lượng kết tủa). 

Như vậy, trong bài đã nhắc lại cho mọi người các chất lưỡng tính thường gặp trong hoá học. Bên cạnh đó cũng đưa ra cách giải bài theo 2 dạng thuận và nghịch. Hy vọng những thông tin trong bài sẽ giúp ích được các bạn trong quá trình học tập của mình.

||Ôn tập bài viết khác:

• Điều Chế HNO3 Trong Phòng Thí Nghiệm | Sơ đồ, phương trình
• Cách điều chế CO trong phòng thí nghiệm chuẩn nhất
• Khí Nito Là Gì? Điều Chế N2 Trong Phòng Thí Nghiệm
• Điều Chế Metan Trong Phòng Thí Nghiệm | Phương trình (CH4)
• Phương Trình Điều Chế HCl Trong Phòng Thí Nghiệm