Phản ứng giữa bari hydroxit (Ba(OH)2) và amoni hidrosunfat (NH4HSO4) là một phản ứng hóa học quan trọng, tạo ra kết tủa bari sunfat (BaSO4), khí amoniac (NH3) và nước (H2O). Dưới đây là phân tích chi tiết về phản ứng này, cùng với các ứng dụng và ví dụ minh họa.
Phương Trình Phản Ứng
Phương trình hóa học cân bằng của phản ứng như sau:
Ba(OH)2 + 2NH4HSO4 → BaSO4↓ + 2NH3↑ + 2H2O
Điều Kiện và Cách Thực Hiện Phản Ứng
- Điều kiện phản ứng: Đun nóng nhẹ dung dịch.
- Cách thực hiện: Trộn dung dịch bari hydroxit (Ba(OH)2) với dung dịch amoni hidrosunfat (NH4HSO4).
Hiện Tượng Nhận Biết
Hiện tượng dễ nhận thấy khi phản ứng xảy ra là:
- Kết tủa trắng: Sự hình thành kết tủa trắng của bari sunfat (BaSO4).
- Khí mùi khai: Sự giải phóng khí amoniac (NH3) có mùi đặc trưng.
Bản Chất Phản Ứng
Phản ứng giữa Ba(OH)2 và NH4HSO4 là một phản ứng trao đổi ion, trong đó các ion bari (Ba²⁺) kết hợp với các ion sunfat (SO₄²⁻) để tạo thành kết tủa BaSO4 không tan, đồng thời giải phóng khí NH3 và nước.
Ứng Dụng và Ý Nghĩa của Phản Ứng
Phản ứng này có nhiều ứng dụng quan trọng trong hóa học phân tích và trong công nghiệp:
- Nhận biết ion sunfat: Phản ứng được sử dụng để nhận biết sự có mặt của ion sunfat (SO₄²⁻) trong dung dịch.
- Loại bỏ ion sunfat: Phản ứng có thể được sử dụng để loại bỏ ion sunfat khỏi dung dịch.
- Điều chế amoniac: Trong một số trường hợp, phản ứng này có thể được sử dụng để điều chế amoniac trong phòng thí nghiệm.
Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Phản Ứng
- Nhiệt độ: Nhiệt độ cao có thể làm tăng tốc độ phản ứng và thúc đẩy sự giải phóng khí NH3.
- Nồng độ: Nồng độ các chất phản ứng ảnh hưởng đến tốc độ và hiệu suất của phản ứng.
Ví Dụ Minh Họa
Ví dụ 1:
Cho 100 ml dung dịch Ba(OH)2 0.1M tác dụng với 150 ml dung dịch NH4HSO4 0.1M. Tính khối lượng kết tủa thu được và thể tích khí NH3 thoát ra (đktc).
Giải:
- Số mol Ba(OH)2 = 0.1 x 0.1 = 0.01 mol
- Số mol NH4HSO4 = 0.15 x 0.1 = 0.015 mol
Phương trình phản ứng:
Ba(OH)2 + 2NH4HSO4 → BaSO4↓ + 2NH3↑ + 2H2O
Từ phương trình, ta thấy:
- Số mol BaSO4 = số mol Ba(OH)2 = 0.01 mol
- Số mol NH3 = 2 x số mol Ba(OH)2 = 0.02 mol
Vậy:
- Khối lượng BaSO4 = 0.01 x 233 = 2.33 gam
- Thể tích NH3 (đktc) = 0.02 x 22.4 = 0.448 lít
Ví dụ 2:
Dung dịch chất nào sau đây phản ứng với dung dịch Ba(OH)2 tạo ra cả kết tủa và khí?
A. HCl
B. Na2SO4
C. (NH4)2SO4
D. KNO3
Đáp án: C. (NH4)2SO4
Giải thích:
(NH4)2SO4 + Ba(OH)2 → BaSO4↓ + 2NH3↑ + 2H2O
Phản ứng tạo ra kết tủa BaSO4 và khí NH3.
Các Phản Ứng Tương Tự
Tương tự như NH4HSO4, các muối amoni khác như (NH4)2SO4, NH4Cl, NH4NO3 cũng có thể phản ứng với Ba(OH)2 tạo ra khí NH3.
Lưu Ý Khi Thực Hiện Phản Ứng
- An toàn: Khí NH3 có mùi khai và có thể gây khó chịu, nên thực hiện phản ứng trong môi trường thông thoáng hoặc có hệ thống hút khí.
- Tỉ lệ: Cần chú ý đến tỉ lệ mol giữa các chất phản ứng để đảm bảo phản ứng xảy ra hoàn toàn và thu được kết quả chính xác.
Kết luận
Phản ứng giữa Ba(OH)2 và NH4HSO4 là một phản ứng quan trọng trong hóa học, có nhiều ứng dụng thực tiễn. Việc hiểu rõ bản chất, điều kiện và các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng giúp chúng ta ứng dụng nó một cách hiệu quả trong các thí nghiệm và quy trình công nghiệp.
