(NH4)2SO4 + KOH: phương trình, hiện tượng, bài tập

Trả lời nhanh

Phương trình: (NH₄)₂SO₄ + 2KOH → K₂SO₄ + 2NH₃↑ + 2H₂O (đun nóng). Đây là phản ứng trao đổi giữa muối amoni và bazơ kiềm. Hiện tượng là có khí mùi khai thoát ra, khí này làm quỳ tím ẩm hoá xanh. Phản ứng dùng để nhận biết ion NH₄⁺.

Phương trình phản ứng (NH₄)₂SO₄ + KOH

Phương trình phân tử:

(NH₄)₂SO₄ + 2KOH → K₂SO₄ + 2NH₃↑ + 2H₂O

Điều kiện: đun nóng nhẹ dung dịch (ở nồng độ loãng, không đun thì NH₃ tan nhiều trong nước nên khó thấy khí).

Loại phản ứng: phản ứng trao đổi ion, không có sự thay đổi số oxi hoá.

Cân bằng phương trình từng bước

Viết sơ đồ: (NH₄)₂SO₄ + KOH → K₂SO₄ + NH₃ + H₂O.
Vế phải có K₂SO₄ chứa 2 nguyên tử K, nên đặt hệ số 2 trước KOH.
Vế trái có 2 nguyên tử N, nên đặt hệ số 2 trước NH₃.
Đếm H: vế trái có 8 (trong NH₄) + 2 (trong KOH) = 10. Vế phải có 6 (trong NH₃) nên cần thêm 4 H, tức 2H₂O.
Kiểm tra O: vế trái 4 + 2 = 6; vế phải 4 + 2 = 6. Đã cân bằng.

Phương trình ion

Ion đầy đủ: 2NH₄⁺ + SO₄²⁻ + 2K⁺ + 2OH⁻ → 2K⁺ + SO₄²⁻ + 2NH₃↑ + 2H₂O
Ion thu gọn: NH₄⁺ + OH⁻ → NH₃↑ + H₂O (t°)

Phương trình ion thu gọn này dùng chung cho mọi muối amoni (NH₄Cl, NH₄NO₃, (NH₄)₂CO₃…) tác dụng với dung dịch kiềm mạnh. Vì vậy chỉ cần nhớ một phương trình là viết được tất cả.

Hiện tượng và cách nhận biết

Có khí mùi khai (NH₃) thoát ra khi đun nóng.
Đưa giấy quỳ tím ẩm lên miệng ống nghiệm: quỳ chuyển xanh, vì NH₃ tan trong nước tạo môi trường bazơ (NH₃ + H₂O ⇌ NH₄⁺ + OH⁻).
Hoặc đưa đũa thuỷ tinh nhúng dung dịch HCl đặc lại gần: có khói trắng NH₄Cl.
Dung dịch sau phản ứng trong suốt, không có kết tủa, vì K₂SO₄ tan.

Vì sao phản ứng xảy ra?

Ion NH₄⁺ là axit liên hợp của NH₃, nên nó nhường proton cho OH⁻ (bazơ mạnh) tạo NH₃ và H₂O. NH₃ là chất khí, bay ra khỏi dung dịch, nên cân bằng bị kéo hẳn về phía sản phẩm. Đó là dấu hiệu để phản ứng trao đổi xảy ra đến cùng.

Lưu ý và lỗi sai thường gặp

Quên mũi tên ↑ và điều kiện đun nóng. NH₃ là khí, cần ghi ↑.
Cân bằng sai hệ số KOH. Cần 2 mol KOH cho 1 mol (NH₄)₂SO₄, vì muối có 2 ion NH₄⁺.
Nhầm với muối khác. Khi thay KOH bằng Ba(OH)₂, ngoài khí còn có kết tủa trắng BaSO₄: (NH₄)₂SO₄ + Ba(OH)₂ → BaSO₄↓ + 2NH₃↑ + 2H₂O.
Dùng phân đạm amoni với vôi hoặc tro bếp. Tro bếp có tính kiềm nên làm mất đạm dưới dạng NH₃. Đây là lý do không bón chung đạm amoni với vôi.

Bài tập vận dụng

Bài 1

Đun nóng 13,2 gam (NH₄)₂SO₄ với dung dịch KOH dư. Tính thể tích khí NH₃ (đkc, 24,79 L/mol) và khối lượng K₂SO₄ thu được.

Giải. M của (NH₄)₂SO₄ = 132 g/mol, nên n = 13,2 : 132 = 0,1 mol. Theo phương trình, n(NH₃) = 2 × 0,1 = 0,2 mol, nên V = 0,2 × 24,79 ≈ 4,96 L. n(K₂SO₄) = 0,1 mol, m = 0,1 × 174 = 17,4 gam.

Bài 2

Cần tối thiểu bao nhiêu gam KOH để phản ứng vừa đủ với lượng muối ở bài 1?

Giải. n(KOH) = 2 × 0,1 = 0,2 mol, nên m = 0,2 × 56 = 11,2 gam.

Bài 3

Chỉ dùng một thuốc thử, nhận biết bốn dung dịch mất nhãn: NH₄Cl, (NH₄)₂SO₄, Na₂SO₄, NaCl.

Giải. Dùng dung dịch Ba(OH)₂, đun nhẹ:

Chỉ có khí mùi khai: NH₄Cl.
Có khí mùi khai và kết tủa trắng: (NH₄)₂SO₄.
Chỉ có kết tủa trắng: Na₂SO₄.
Không hiện tượng: NaCl.

Mẹo nhớ nhanh

“Muối amoni gặp kiềm, đun nóng ra khí khai”. Chỉ cần viết ion thu gọn NH₄⁺ + OH⁻ → NH₃ + H₂O, rồi nhân hệ số theo số ion NH₄⁺ trong muối.

Câu hỏi thường gặp

(NH4)2SO4 tác dụng với KOH có hiện tượng gì?

Khi đun nóng có khí mùi khai (NH3) thoát ra, làm quỳ tím ẩm hoá xanh. Dung dịch sau phản ứng trong suốt vì K2SO4 tan.

Phương trình ion thu gọn của (NH4)2SO4 + KOH là gì?

NH4+ + OH- → NH3↑ + H2O (đun nóng). Ion K+ và SO4 2- không tham gia phản ứng.

Phản ứng (NH4)2SO4 + KOH có phải phản ứng oxi hoá khử không?

Không. Số oxi hoá của các nguyên tố không thay đổi, đây là phản ứng trao đổi ion.

Vì sao không bón đạm amoni sunfat cùng vôi hoặc tro bếp?

Vôi và tro bếp có tính kiềm, làm ion NH4+ chuyển thành khí NH3 bay đi, gây mất đạm.