Đang tải bài học…

AP Chemistry

phương trình ion rút gọn

net ionic equation

Còn gọi: phương trình ion thu gọn · net ionic · net ionic form

Phương trình ion rút gọn là phương trình chỉ biểu diễn các ion và chất thực sự tham gia phản ứng trong dung dịch, sau khi đã loại bỏ ion khán giả.

Khi hai dung dịch chứa chất điện li được trộn với nhau, không phải mọi ion đều tham gia phản ứng hóa học. Phương trình ion rút gọn (net ionic equation) chỉ giữ lại những tiểu phân thực sự biến đổi, đồng thời loại bỏ ion khán giả (spectator ions) — tức là những ion giữ nguyên trạng thái ở cả hai vế phương trình. Nhờ đó, dạng phương trình này cho biết bản chất thực sự của phản ứng xảy ra trong môi trường dung dịch.

Để viết phương trình ion rút gọn, trước tiên ta bắt đầu từ phương trình phân tử (molecular equation) đã cân bằng. Ta thay thế các chất điện li mạnh tan được bằng ion tương ứng, đồng thời giữ nguyên công thức phân tử của chất kết tủa, chất khí và nước. Sau khi xác định và xóa những ion xuất hiện nguyên vẹn ở cả hai vế, ta thu được phương trình chỉ chứa các tiểu phân thực sự phản ứng.

Hơn nữa, phương trình ion rút gọn có ý nghĩa quan trọng vì nó cho thấy nhiều bộ chất phản ứng khác nhau có thể cùng dẫn đến một quá trình hóa học giống nhau. Ví dụ, mọi phản ứng giữa ion bạc và ion clorua đều tạo kết tủa bạc clorua, bất kể muối ban đầu là gì. Phương trình sau minh họa điều này:

$\text{Ag}^+(aq) + \text{Cl}^-(aq) \longrightarrow \text{AgCl}(s)$

Do đó, công thức trên cho thấy ion bạc kết hợp trực tiếp với ion clorua tạo thành chất rắn không tan, bất luận anion và ion dương đi kèm ban đầu là gì. Vì vậy, dạng phương trình này giúp nhận diện nhanh bản chất phản ứng và dự đoán sản phẩm (product) một cách hệ thống. Đây chính là lý do tại sao phương trình ion rút gọn được sử dụng rộng rãi trong hóa học dung dịch.

Ký hiệu

(aq)

(s)

(l)

(g)

— kí hiệu trạng thái

Trực giác: Nếu phương trình phân tử liệt kê mọi người có mặt trong phòng, thì phương trình ion rút gọn chỉ ghi tên những người thực sự bắt tay nhau.

Khái niệm này sinh ra từ đâu

Phương trình ion rút gọn là cách viết phương trình hóa học chỉ giữ lại những nguyên tố, hợp chất và ion thực sự tham gia biến đổi, ra đời trong hóa học vô cơ để mô tả gọn các phản ứng xảy ra trong dung dịch nước.

Khi hai dung dịch chất điện li mạnh được trộn vào nhau, phần lớn các ion vẫn trôi nổi y nguyên trong dung dịch, chỉ một cặp ion gặp nhau và kết hợp thành chất mới. Phương trình phân tử thông thường không cho thấy điều đó: nó viết đầy đủ mọi công thức, khiến người đọc tưởng rằng tất cả cùng phản ứng. Cách viết ion rút gọn xuất hiện để mô tả đúng cái đang thật sự xảy ra, đặc biệt cho các phản ứng trao đổi (double replacement reaction) sinh kết tủa (precipitate), sinh chất khí hoặc sinh nước. Nhờ đó, hàng loạt phản ứng bề ngoài khác nhau lại quy về cùng một phương trình duy nhất.

Vì sao mang đúng cái tên này?

Hay hiểu sai

Chất kết tủa không bao giờ được tách thành ion.

Ion khán giả (spectator ions) phải bị xóa khỏi phương trình, không phải viết cho đủ.

Cân bằng nguyên tử thôi chưa đủ — phải cân bằng cả điện tích.

Số electron trong hai nửa phản ứng phải bằng nhau trước khi cộng lại.

Ví dụ có lời giải

1Ví dụ 1/2

Một học sinh cần xác định nồng độ ion

\text{Ag}^+(aq)

trong 25.00 mL dung dịch

\text{AgNO}_3

chưa biết nồng độ. Học sinh thêm dư dung dịch

\text{NaCl}(aq)

vào mẫu, khuấy đều, lọc lấy kết tủa trắng, rửa và sấy khô đến khối lượng không đổi. Khối lượng chất rắn thu được là 0.4300 g. Cho

M(\text{AgCl}) = 143.32

g/mol.

aViết phương trình phân tử, phương trình ion đầy đủ và phương trình ion rút gọn của phản ứng xảy ra.
bChỉ ra các ion khán giả và giải thích vì sao chúng không xuất hiện trong phương trình ion rút gọn.
cTính nồng độ mol của $\text{Ag}^+(aq)$ trong dung dịch ban đầu.

Bạn nắm chắc chưa?

Quiz câu thật từ ngân hàng đề

Vài câu thật gắn đúng khái niệm này, chấm ngay kèm giải thích từng đáp án — hệ thống ghi nhớ bạn nắm tới đâu.

Tạo tài khoản miễn phí

Học tiếp từ đây

Bài học chứa thuật ngữ nàyPhản ứng hóa học · bài “Phương trình ion rút gọn” — khoá AP Chemistry

Cần trướcphương trình ion đầy đủ (sắp có)ion khán giả

Hay nhầm với

Thuật ngữKhác nhau ở đâuHay nhầm khi

phương trình phân tử (molecular equation)molecular equation

Khác nhau ở đâuPhương trình phân tử viết mọi chất dưới dạng công thức nguyên, không tách thành ion. Phương trình ion rút gọn chỉ giữ lại các ion và chất thực sự tham gia phản ứng.

Hay nhầm khikhi đề cho phương trình phân tử và yêu cầu chuyển sang phương trình ion rút gọn mà học sinh không biết phải tách chất nào thành ion

Nguồn tham khảo

[1]Chemistry The Central Science in SI Units 15th Expanded Global Edition. tr. 25, 185–186.

Tên gọi bắt nguồn từ hai chữ trong tiếng Anh. Chữ "ionic" chỉ việc các chất điện li mạnh được viết dưới dạng ion riêng lẻ thay vì công thức phân tử, còn chữ "net" mang nghĩa "ròng", "thực còn lại sau khi trừ" — giống cách nói khối lượng tịnh. Sau khi gạch bỏ những ion xuất hiện giống hệt nhau ở cả hai vế, tức các ion khán giả (spectator ions), phần sót lại chính là biến đổi ròng của phản ứng, chẳng hạn

\text{Ag}^+(aq) + \text{Cl}^-(aq) \rightarrow \text{AgCl}(s)

, nghĩa là chỉ ion bạc và ion chloride kết hợp thành chất rắn. Bản tiếng Việt dịch "net" thành "rút gọn" vì nhấn vào thao tác lược bỏ, tuy nhiên cần nhớ rằng cái còn lại vẫn phải cân bằng cả về khối lượng lẫn điện tích, chứ không đơn thuần là một phương trình bị cắt ngắn.

Mẹo phòng thi

Luôn ghi trạng thái $(aq)$ , $(s)$ , $(l)$ , $(g)$ cho mọi chất.

Làm nháp theo ba bước nhưng chỉ chép dòng cuối vào bài.

Rút gọn hệ số về bộ số nguyên nhỏ nhất trước khi nộp.

Tần suất trong đề AP ChemistryHay gặp

Bước 1: Trước hết ta viết phương trình phân tử bằng cách trao đổi ion giữa hai chất đầu:

\text{AgNO}_3(aq) + \text{NaCl}(aq) \rightarrow \text{AgCl}(s) + \text{NaNO}_3(aq)

. Tra bảng tính tan cho thấy hầu hết muối chloride đều tan, nhưng muối của

\text{Ag}^+

là ngoại lệ, nên

\text{AgCl}

tách ra dưới dạng kết tủa (precipitate) còn

\text{NaNO}_3

vẫn ở lại trong dung dịch. Phương trình đã cân bằng sẵn về số nguyên tử và về điện tích.

2Bước 2: Tiếp theo ta viết phương trình ion đầy đủ (complete ionic equation), tức là tách thành ion mọi chất điện li mạnh (strong electrolyte) đang tan trong nước:

\text{Ag}^+(aq) + \text{NO}_3^-(aq) + \text{Na}^+(aq) + \text{Cl}^-(aq) \rightarrow \text{AgCl}(s) + \text{Na}^+(aq) + \text{NO}_3^-(aq)

Chất rắn

\text{AgCl}

tuyệt đối không được tách thành ion, vì nó không tan nên các ion của nó vẫn nằm trong mạng tinh thể chứ không phân tán trong dung dịch. Đây là lỗi bị trừ điểm nhiều nhất ở dạng câu hỏi này.

3Bước 3: So sánh hai vế, ta thấy

\text{Na}^+

và

\text{NO}_3^-

xuất hiện y hệt nhau ở cả vế trái lẫn vế phải: chúng vào phản ứng ở dạng nào thì ra khỏi phản ứng ở dạng đó. Vì vậy chúng là ion khán giả (spectator ion) và được lược bỏ, để lại phương trình ion rút gọn

\text{Ag}^+(aq) + \text{Cl}^-(aq) \rightarrow \text{AgCl}(s)

Phương trình này cho biết bản chất của quá trình chỉ là sự kết hợp giữa một ion bạc và một ion chloride, không phụ thuộc vào việc nguồn chloride là

\text{NaCl}

\text{KCl}

hay

\text{MgCl}_2

. Kiểm tra lại: hai vế cùng có 1 nguyên tử Ag, 1 nguyên tử Cl và tổng điện tích bằng

0

, nên phương trình cân bằng.

4Bước 4: Bây giờ dùng phương trình ion rút gọn để làm phần định lượng. Số mol kết tủa thu được là

n(\text{AgCl}) = \frac{0.4300}{143.32} = 3.000 \times 10^{-3}\ \text{mol}

Tỉ lệ mol trong phương trình là

1:1

, và vì

\text{NaCl}

được dùng dư nên toàn bộ

\text{Ag}^+

ban đầu đã chuyển hết vào kết tủa. Do đó

n(\text{Ag}^+) = 3.000 \times 10^{-3}

mol.

5Bước 5: Cuối cùng chia số mol cho thể tích dung dịch ban đầu, đổi ra lít:

[\text{Ag}^+] = \frac{3.000 \times 10^{-3}}{0.02500} = 0.1200\ \text{M}

Kết quả giữ bốn chữ số có nghĩa vì cả khối lượng lẫn thể tích đều được đo với bốn chữ số có nghĩa.

Phản ứng xảy ra được mô tả gọn nhất bởi $\text{Ag}^+(aq) + \text{Cl}^-(aq) \rightarrow \text{AgCl}(s)$ , với $\text{Na}^+$ và $\text{NO}_3^-$ là ion khán giả vì chúng không thay đổi trạng thái trong suốt quá trình. Dựa trên 0.4300 g $\text{AgCl}$ thu được, nồng độ ion bạc trong dung dịch $\text{AgNO}_3$ ban đầu là 0.1200 M.

2Ví dụ 2/2

Một học sinh nhận 50.0 mL dung dịch

\text{Na}_2\text{CO}_3(aq)

chưa biết nồng độ và chuẩn độ bằng dung dịch

\text{HCl}

0.150 M, dùng chỉ thị methyl orange để nhận biết thời điểm toàn bộ carbonate đã chuyển thành khí

\text{CO}_2

. Thể tích

\text{HCl}

cần dùng đến điểm cuối chuẩn độ (endpoint) là 32.4 mL. Trong quá trình chuẩn độ có bọt khí thoát ra ở gần điểm cuối.

aViết phương trình ion rút gọn của phản ứng chuẩn độ.
bGiải thích vì sao $\text{HCl}$ được viết tách thành ion còn sản phẩm chứa carbon thì không.
cTính nồng độ mol của dung dịch $\text{Na}_2\text{CO}_3$ ban đầu.

1Bước 1: Phương trình phân tử của phản ứng là

\text{Na}_2\text{CO}_3(aq) + 2\,\text{HCl}(aq) \rightarrow 2\,\text{NaCl}(aq) + \text{H}_2\text{O}(l) + \text{CO}_2(g)

. Sản phẩm trung gian

\text{H}_2\text{CO}_3

không bền ở nồng độ thường gặp nên phân hủy ngay thành nước và khí carbon dioxide, và chính điều này giải thích các bọt khí mà học sinh quan sát được. Hệ số 2 trước

\text{HCl}

là điểm mấu chốt của cả bài, vì mỗi ion carbonate nhận được hai proton.

2Bước 2: Khi viết dạng ion, ta chỉ tách những chất vừa tan tốt vừa phân li hoàn toàn.

\text{Na}_2\text{CO}_3

tan nên cho

\text{Na}^+

và

\text{CO}_3^{2-}

;

\text{HCl}

là acid mạnh nên phân li hết thành

\text{H}^+

và

\text{Cl}^-

;

\text{NaCl}

cũng tan hoàn toàn. Ngược lại,

\text{H}_2\text{O}

là chất điện li rất yếu và

\text{CO}_2

là chất khí thoát khỏi dung dịch, nên cả hai đều giữ nguyên dạng phân tử. Sau khi lược bỏ

\text{Na}^+

và

\text{Cl}^-

vốn có mặt như nhau ở hai vế, ta được

\text{CO}_3^{2-}(aq) + 2\,\text{H}^+(aq) \rightarrow \text{H}_2\text{O}(l) + \text{CO}_2(g)

Kiểm tra điện tích: vế trái

(-2) + 2(+1) = 0

, vế phải cũng bằng

0

, nên phương trình cân bằng cả về nguyên tử lẫn điện tích.

3Bước 3: Tính số mol acid đã dùng:

n(\text{H}^+) = 0.150 \times 0.0324 = 4.86 \times 10^{-3}\ \text{mol}

Vì

\text{HCl}

là acid đơn chức và phân li hoàn toàn, số mol

\text{H}^+

đúng bằng số mol

\text{HCl}

4Bước 4: Phương trình ion rút gọn cho tỉ lệ

n(\text{H}^+) : n(\text{CO}_3^{2-}) = 2 : 1

, do đó

n(\text{CO}_3^{2-}) = \frac{4.86 \times 10^{-3}}{2} = 2.43 \times 10^{-3}\ \text{mol}

Mỗi đơn vị

\text{Na}_2\text{CO}_3

tan ra cho đúng một ion carbonate, nên đây cũng là số mol

\text{Na}_2\text{CO}_3

có trong mẫu. Nếu quên hệ số 2 thì kết quả sẽ lớn gấp đôi giá trị đúng.

5Bước 5: Chia cho thể tích mẫu ban đầu:

[\text{Na}_2\text{CO}_3] = \frac{2.43 \times 10^{-3}}{0.0500} = 0.0486\ \text{M}

Kết quả có ba chữ số có nghĩa, phù hợp với độ chính xác của nồng độ acid và thể tích trên buret.

Phản ứng chuẩn độ được biểu diễn bởi $\text{CO}_3^{2-}(aq) + 2\,\text{H}^+(aq) \rightarrow \text{H}_2\text{O}(l) + \text{CO}_2(g)$ , trong đó $\text{Na}^+$ và $\text{Cl}^-$ chỉ đóng vai trò ion khán giả. Từ 32.4 mL $\text{HCl}$ 0.150 M, nồng độ dung dịch $\text{Na}_2\text{CO}_3$ ban đầu là 0.0486 M.

Dẫn tớiphản ứng kết tủa (sắp có)phản ứng trung hòa (sắp có)

Mục tiêu và lộ trình unit xem miễn phí — làm bài tập và lưu tiến độ cần tài khoản 0đ.