BaCl2 + H2SO4: phương trình phân tử và ion rút gọn

Phương trình phản ứng BaCl₂ + H₂SO₄

Đây là phản ứng trao đổi giữa một muối (bari clorua) và một axit (axit sunfuric). Hai chất tráo đổi thành phần cho nhau: Ba kết hợp với gốc SO₄, H kết hợp với Cl.

BaCl₂ + H₂SO₄ → BaSO₄↓ + 2HCl

• Điều kiện: nhiệt độ thường, các chất ở dạng dung dịch.
• Hiện tượng: xuất hiện kết tủa màu trắng, mịn, lắng xuống đáy ống nghiệm; kết tủa không tan khi thêm axit dư.
• Loại phản ứng: trao đổi ion, xảy ra hoàn toàn (một chiều).

Viết phương trình ion đầy đủ và ion rút gọn theo 3 bước

Bước 1: Viết phương trình phân tử và cân bằng

BaCl₂ + H₂SO₄ → BaSO₄↓ + 2HCl. Số nguyên tử Ba, S, O đã bằng nhau; có 2 Cl và 2 H nên hệ số của HCl là 2.

Bước 2: Tách chất tan, điện li mạnh thành ion

BaCl₂ là muối tan, H₂SO₄ là axit mạnh (điện li mạnh ở nấc 1, nấc 2 ở dung dịch loãng coi như điện li hoàn toàn), HCl là axit mạnh. Riêng BaSO₄ là chất kết tủa nên giữ nguyên dạng phân tử.

Ba²⁺ + 2Cl⁻ + 2H⁺ + SO₄²⁻ → BaSO₄↓ + 2H⁺ + 2Cl⁻

Bước 3: Lược bỏ ion giống nhau ở hai vế

Hai vế đều có 2Cl⁻ và 2H⁺. Đây là những ion “khán giả”, có mặt nhưng không tham gia biến đổi. Bỏ chúng đi ta được:

Ba²⁺ + SO₄²⁻ → BaSO₄↓

Dạng phương trình	Nội dung
Phân tử	BaCl2 + H2SO4 → BaSO4↓ + 2HCl
Ion đầy đủ	Ba2+ + 2Cl− + 2H+ + SO42− → BaSO4↓ + 2H+ + 2Cl−
Ion rút gọn	Ba2+ + SO42− → BaSO4↓

Vì sao phản ứng xảy ra?

Điều kiện để phản ứng trao đổi ion trong dung dịch xảy ra là sản phẩm có chất kết tủa, chất khí hoặc chất điện li yếu. Ở đây sản phẩm có BaSO₄ kết tủa, độ tan trong nước cực nhỏ, nên nồng độ Ba²⁺ và SO₄²⁻ giảm mạnh và cân bằng chuyển hẳn về phía tạo kết tủa.

Còn HCl là axit mạnh, vẫn phân li thành H⁺ và Cl⁻ trong dung dịch. Vì vậy sau phản ứng dung dịch có tính axit mạnh, không “mất” đi ion nào ngoài Ba²⁺ và SO₄²⁻.

Ý nghĩa: nhận biết ion sunfat

Phương trình ion rút gọn cho thấy bản chất: bất kỳ dung dịch nào chứa Ba²⁺ gặp bất kỳ dung dịch nào chứa SO₄²⁻ đều cho BaSO₄↓. Vì thế BaCl₂ (hoặc Ba(NO₃)₂, Ba(OH)₂) là thuốc thử quen thuộc để nhận biết gốc sunfat.

• Na₂SO₄ + BaCl₂ → BaSO₄↓ + 2NaCl, ion rút gọn vẫn là Ba²⁺ + SO₄²⁻ → BaSO₄↓.
• Cách làm: nhỏ dung dịch BaCl₂ vào mẫu thử, sau đó thêm HCl dư. Kết tủa trắng vẫn không tan là dấu hiệu của sunfat. Thêm axit để loại trừ kết tủa BaCO₃, BaSO₃ (hai chất này tan trong axit).

Trong đời sống, BaSO₄ rất ít tan và không độc như các muối bari tan, nên được dùng làm “bữa ăn cản quang” khi chụp X-quang dạ dày – ruột.

Lỗi sai thường gặp

• Tách cả BaSO₄ thành ion. Chất kết tủa phải giữ nguyên ở dạng phân tử.
• Quên hệ số khi tách ion: 2HCl cho 2H⁺ + 2Cl⁻, không phải H⁺ + Cl⁻.
• Viết sai điện tích gốc sunfat: là SO₄²⁻, không phải SO₄⁻.
• Nghĩ rằng kết tủa tan trong HCl sinh ra. BaSO₄ không tan trong axit loãng, nên kết tủa vẫn còn dù dung dịch có HCl.

Mẹo nhớ: “Ba gặp sunfat là có trắng”, tức Ba²⁺ + SO₄²⁻ luôn ra kết tủa trắng.

Bài tập vận dụng (có đáp án)

Bài 1

Cho dung dịch chứa 20,8 gam BaCl₂ tác dụng với lượng dư H₂SO₄ loãng. Tính khối lượng kết tủa thu được. (Ba = 137; Cl = 35,5; S = 32; O = 16)

Giải: M(BaCl₂) = 137 + 71 = 208 g/mol, nên n(BaCl₂) = 20,8 : 208 = 0,1 mol. Theo phương trình, n(BaSO₄) = 0,1 mol; M(BaSO₄) = 233 g/mol. Khối lượng kết tủa = 0,1 × 233 = 23,3 gam.

Bài 2

Trộn 100 mL dung dịch BaCl₂ 0,1M với 100 mL dung dịch H₂SO₄ 0,15M. Tính khối lượng kết tủa và nồng độ mol các ion trong dung dịch sau phản ứng (bỏ qua sự điện li của nước, coi thể tích hỗn hợp 200 mL).

Giải: n(BaCl₂) = 0,01 mol; n(H₂SO₄) = 0,015 mol. Ba²⁺ hết, SO₄²⁻ dư.

• n(BaSO₄) = 0,01 mol, khối lượng = 2,33 gam.
• SO₄²⁻ dư = 0,015 − 0,01 = 0,005 mol, nồng độ 0,005 : 0,2 = 0,025M.
• H⁺ = 0,03 mol, nồng độ 0,15M.
• Cl⁻ = 0,02 mol, nồng độ 0,1M.

Bài 3

Có ba lọ mất nhãn chứa dung dịch HCl, H₂SO₄, NaCl. Chỉ dùng một thuốc thử, nên chọn chất nào để phân biệt hoàn toàn?

Gợi ý đáp án: Dùng quỳ tím trước: NaCl không đổi màu, hai axit làm quỳ hoá đỏ. Sau đó nhỏ BaCl₂ vào hai lọ axit: lọ nào có kết tủa trắng là H₂SO₄, lọ còn lại là HCl. (Nếu chỉ được dùng một thuốc thử duy nhất thì không đủ; cần phối hợp hai bước như trên.)

Câu hỏi thường gặp

BaCl2 tác dụng với H2SO4 có hiện tượng gì?

Xuất hiện kết tủa màu trắng BaSO4, kết tủa không tan trong axit dư. Dung dịch sau phản ứng chứa HCl nên có tính axit mạnh.

Phương trình ion rút gọn của BaCl2 + H2SO4 là gì?

Ba2+ + SO4(2−) → BaSO4↓. Các ion H+ và Cl− có mặt ở cả hai vế nên được lược bỏ.

Vì sao BaSO4 không tan trong HCl sinh ra?

BaSO4 là muối của axit mạnh H2SO4 và có độ tan rất nhỏ, nên không bị axit loãng hoà tan. Vì thế người ta dùng tính chất này để nhận biết gốc sunfat.

Phản ứng BaCl2 + H2SO4 thuộc loại phản ứng nào?

Đây là phản ứng trao đổi ion trong dung dịch, xảy ra hoàn toàn vì tạo chất kết tủa.

Bài học liên quan

• NH4NO3 + NaOH → NaNO3 + NH3 + H2O: NH4NO3 ra NH3 khi nào?
• CH3CH2CH2OH (ancol propylic): tính chất, ứng dụng, điều chế
• Số liên kết xích ma (σ) trong phân tử C4H10 là bao nhiêu?
• Hóa học hữu cơ là ngành hóa học chuyên nghiên cứu về các gì? Điền cụm từ thích hợp
• NH4NO3 nhiệt phân: NH4NO3 → N2O + 2H2O, điều kiện và bài tập
• Nhiệt phân Cu(NO3)2: 2Cu(NO3)2 → 2CuO + 4NO2 + O2