Phản ứng giữa BaCl2 và Na2SO4 là một phản ứng hóa học quan trọng trong chương trình hóa học phổ thông và thường được sử dụng để nhận biết sự có mặt của ion sunfat (SO4^2-).
Phương Trình Phản Ứng BaCl2 + Na2SO4
Phương trình hóa học của phản ứng giữa BaCl2 (Bari clorua) và Na2SO4 (Natri sunfat) như sau:
BaCl2 + Na2SO4 → 2NaCl + BaSO4↓
Phản ứng này thuộc loại phản ứng trao đổi ion.
Điều kiện phản ứng: Phản ứng xảy ra ở điều kiện thường, không cần điều kiện đặc biệt.
Cách thực hiện phản ứng: Trộn dung dịch BaCl2 với dung dịch Na2SO4.
Hiện tượng nhận biết phản ứng: Xuất hiện kết tủa trắng BaSO4 (Bari sunfat) trong dung dịch. Kết tủa này không tan trong axit mạnh.
Alt: Dung dịch sau phản ứng giữa BaCl2 và Na2SO4, xuất hiện kết tủa trắng Bari sunfat (BaSO4) đặc trưng, minh họa phản ứng trao đổi ion.
Cơ Chế Phản Ứng
Trong dung dịch, BaCl2 và Na2SO4 phân ly thành các ion:
- BaCl2 → Ba^2+ + 2Cl^-
- Na2SO4 → 2Na^+ + SO4^2-
Các ion Ba^2+ và SO4^2- kết hợp với nhau tạo thành BaSO4 là chất kết tủa.
Ba^2+ + SO4^2- → BaSO4↓
Ứng Dụng Của Phản Ứng
- Nhận biết ion sunfat (SO4^2-): Phản ứng tạo kết tủa trắng BaSO4 là một phương pháp định tính để xác định sự có mặt của ion sunfat trong dung dịch.
- Điều chế BaSO4: BaSO4 được sử dụng trong y học (cản quang trong chụp X-quang), công nghiệp sơn, và sản xuất giấy.
- Loại bỏ ion sunfat khỏi nước: Phản ứng có thể được sử dụng để loại bỏ ion sunfat khỏi nước thải công nghiệp.
Các Ví Dụ Minh Họa và Bài Tập Vận Dụng
Ví dụ 1: Cho 200 ml dung dịch BaCl2 0.1M tác dụng với 300 ml dung dịch Na2SO4 0.05M. Tính khối lượng kết tủa thu được.
Giải:
Số mol BaCl2 = 0.2 0.1 = 0.02 mol
Số mol Na2SO4 = 0.3 0.05 = 0.015 mol
Phương trình phản ứng:
BaCl2 + Na2SO4 → 2NaCl + BaSO4↓
Vì số mol Na2SO4 nhỏ hơn số mol BaCl2, Na2SO4 phản ứng hết.
Số mol BaSO4 tạo thành = số mol Na2SO4 = 0.015 mol
Khối lượng BaSO4 = 0.015 * 233 = 3.495 gam
Ví dụ 2: Cho dung dịch chứa 17.1 gam BaCl2 tác dụng với dung dịch chứa 14.2 gam Na2SO4. Tính khối lượng kết tủa tạo thành.
Giải:
Số mol BaCl2 = 17.1 / 208 = 0.082 mol (xấp xỉ)
Số mol Na2SO4 = 14.2 / 142 = 0.1 mol
Phương trình phản ứng:
BaCl2 + Na2SO4 → 2NaCl + BaSO4↓
Vì số mol BaCl2 nhỏ hơn số mol Na2SO4, BaCl2 phản ứng hết.
Số mol BaSO4 tạo thành = số mol BaCl2 = 0.082 mol
Khối lượng BaSO4 = 0.082 * 233 = 19.09 gam (xấp xỉ)
Ví dụ 3: Để loại bỏ ion SO4^2- trong một mẫu nước thải, người ta sử dụng dung dịch BaCl2. Cho biết cần bao nhiêu gam BaCl2 để loại bỏ hết ion SO4^2- trong 100 lít nước thải, biết nồng độ ion SO4^2- là 0.01M.
Giải:
Số mol SO4^2- trong 100 lít nước thải = 100 * 0.01 = 1 mol
Phương trình phản ứng:
BaCl2 + SO4^2- → BaSO4↓ + 2Cl^-
Số mol BaCl2 cần dùng = số mol SO4^2- = 1 mol
Khối lượng BaCl2 cần dùng = 1 * 208 = 208 gam
Alt: Hình ảnh bình chứa dung dịch BaCl2 trong phòng thí nghiệm hóa học, sử dụng để thực hiện các phản ứng hóa học, bao gồm phản ứng với Na2SO4 tạo kết tủa BaSO4.
Lưu Ý Quan Trọng
- BaCl2 là chất độc hại, cần sử dụng cẩn thận trong phòng thí nghiệm.
- Phản ứng giữa BaCl2 và Na2SO4 là phản ứng định lượng, có thể sử dụng để xác định nồng độ của các ion trong dung dịch.
- Ngoài Na2SO4, BaCl2 cũng tác dụng với các muối sunfat khác như K2SO4, MgSO4,… để tạo kết tủa BaSO4.
Phản ứng giữa BaCl2 và Na2SO4 là một ví dụ điển hình của phản ứng trao đổi ion và có nhiều ứng dụng quan trọng trong hóa học và các lĩnh vực liên quan. Việc nắm vững cơ chế và các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng này giúp ích rất nhiều trong học tập và nghiên cứu.
