⚗️ GIA SƯ HÓA
Xét phản ứng đặc trưng có thể xảy ra khi cho CO2 tác dụng với dung dịch kiềm NaOH
CO2 + NaOH -> NaHCO3 [1]
Phương trình ion: CO2 + OH– -> HCO3–
CO2 + 2NaOH -> Na2CO3
Phương trình ion: CO2 + 2OH– -> CO32-
Bài toán số 1: Đề bài cho biết số mol các chất tham gia phản ứng
Khi bài toán cho biết số mol của NaOH và CO2 tham gia phản ứng
Bước 1: Lập tỉ lệ số mol T = n NaOH / n CO2
Bước 2: So sánh
Nếu T ≤ 1: Chỉ xảy ra phản ứng [1], muối thu được chỉ có NaHCO3
Nếu 1 < T < 2: Xảy ra cả 2 phản ứng [1] và phản ứng [2], sản phẩm thu được gồm có 2 muối là Na2CO3 và NaHCO3
Nếu T ≥ 2: Chỉ xảy ra phản ứng [2], muối thu được chỉ có Na2CO3
Bước 3: Tính toán và giải bài toán
*Lưu ý
Nếu T ≤ 1: Chất còn dư là CO2, NaOH phản ứng hết
Nếu 1 < T < 2: Cả CO2 lẫn NaOH đều phản ứng hết
Nếu T ≥ 2: Chất còn dư là NaOH, CO2 phản ứng hết
Ví dụ 1
Dẫn 4,48 lít khí CO2 [ở đktc] qua 250ml dung dịch NaOH 1M. Cô cạn dụng dịch sau phản ứng thu được m gam muối khan. Tính giá trị của m?Lời giải:
– Bài cho, 4,48 lít khí CO2 [ở đktc] nên n = 0,2 mol
– Bài cho 50ml dung dịch NaOH 1M nên n NaOH = 0,25 mol
– Ta thấy: 12 nên sản phẩm chỉ có muối trung hòa Na2CO3
Phương trình phản ứng
CO2 + 2NaOH -> Na2CO3
n NaOH phản ứng = 2 n CO2 = 0,5 mol
Vậy số mol NaOH dư là: 0,5 mol
Dung dịch X thu được sẽ gồm muối Na2CO3 và NaOH dư
Vậy suy ra khối lượng chất rắn là: m chất rắn = m Na2CO3 + m NaOH = 0,25.106 + 0,5.40 = 46,5 gam
Bài toán số 2: Đề bài chưa cho biết số mol các chất tham gia phản ứng
Khi đề bài toán cho biết số mol của CO2 và NaOH tham gia phản ứng
Bước 1: Viết cả hai phương trình phản ứng [1] và [2]
Bước 2: Gọi số mol của mỗi muối tương ứng
Bước 3: Tính toán và giải bài toán
Ví dụ 1: Hấp thụ hoàn toàn 15,68 lít khí CO2 [đktc] vào 500ml dung dịch NaOH có nồng độ C mol/lít. Sau phản ứng thu được 65,4 gam muối. Tính C.
Lời giải:– Theo bài ra, hấp thụ hoàn toàn 15,68 lít khí CO2 [đktc], ta có: n CO2 = 0,7 mol– Gọi số mol của muối NaHCO3 và Na2CO3 lần lượt là x và y– Ta có PTPƯ:CO2 + NaOH → NaHCO3 [1]Số mol các chất tham gia phản ứng lần lượt là x x x [mol]CO2 + 2NaOH → Na2CO3 [2]Số mol các chất tham gia phản ứng lần lượt là y 2y y [mol]– Theo bài ra và theo PTPƯ ta có:n CO2 = x + y = 0,7 [*]– Khối lượng của muối là:84x + 106y = 65.4 [**]– Giải hệ từ [*] và [**] ta được: x = 0,4 [mol] và y = 0,3 [mol]
– Từ PTPƯ ta có: n = x + 2y = 0,4 + 2.0,3 = 1 [mol]
Vậy nồng độ của 500ml [ tức 0,5 l] dd NaOH là C = n/V = 1/0,5 = 2M
Dạng 2: Bài toán CO2 tác dụng với dung dịch kiềm thổ có tạo kết tủa [Ca[OH]2 và Ba[OH]2
Xét phản ứng đặc trưng có thể xảy ra khi cho CO2 tác dụng với dung dịch kiềm Ca[OH]2
CO2 + Ca[OH]2 -> CaCO3 [1]
2CO2 + Ca[OH]2 -> Ca[HCO3]2 [2]
Bài toán số 1: Đề bài cho biết số mol các chất tham gia phản ứng
Khi bài toán cho biết số mol của Ca[OH]2 và CO2 tham gia phản ứng
Bước 1: Lập tỉ lệ số mol T = n Ca[OH]2 / n CO2
Bước 2: So sánh
Nếu T ≤ 1: Chỉ xảy ra phản ứng [1], muối thu được chỉ có CaCO3
Nếu 1 < T < 2: Xảy ra cả 2 phản ứng [1] và phản ứng [2], sản phẩm thu được gồm có 2 muối là CaCO3và Ca[HCO3]2
Nếu T ≥ 2: Chỉ xảy ra phản ứng [2], muối thu được chỉ có Ca[HCO3]2
Bước 3: Tính toán và giải bài toán
Ví dụ 1: Sục 0,336 lít khí CO [đktc] vào 1 lít dung dịch Ca[OH] 0,01M thu được m gam kết tủa. Tìm m?
Lời giải:– Theo bài ra, có 0,336 lít khí CO2 [đktc] nên: n CO2 = 0,015 mol
– Theo bài ra, có 1 lít dung dịch Ca[OH]2 = 0,01M, nên: n Ca[OH]2 = 0,01 mol
+ Lập tỉ lệ và so sánh: T = 1,5 < 2⇒ Xảy ra cả hai phản ứng– Gọi x, y lần lượt là số mol CaCO3và Ca[HCO3]2 lần lượt là x và y
CO2 + Ca[OH]2 -> CaCO3 [1]
Số mol các chất tham gia phản ứng lần lượt là x x x [mol]
2CO2 + Ca[OH]2 -> Ca[HCO3]2 [2]
Số mol các chất tham gia phản ứng lần lượt là 2y y y [mol]
– Theo bài ra và theo PTPƯ ta có số mol CO2 là: x+ 2y = 0,015 [*]
– Tương tự, số mol Ca[OH]2 là:x + y = 0,01 [**]
Giải hệ phương trình gồm [*] và [**] ta được x = y = 0,005 [mol]
Vậy khối lượng kết tủa CaCO3 là 0,5 gam
Bài toán số 2: Đề bài chưa cho biết số mol các chất tham gia phản ứng
– Với bài toán dạng này, thường cho biết số mol của CO2 hoặc Ca[OH]2 và số mol của CaCO3, khi giải ta viết cả hai phương trình phản ứng và biện luận:
• TH1: Chỉ xảy ra phản ứng tạo kết tủa CaCO3
• TH2: Xảy ra cả hai phản ứng tạo muối trung hòa CaCO3 và muối axit Ca[HCO3]2* Lưu ý:
– Khi bài toán cho thể tích CO2 và khối lượng kết tủa CaCO3 yêu cầu tính khối lượng kiềm thì thường chỉ xảy ra 1 trường hợp và có 1 đáp án phù hợp
Khi toán cho khối lượng kiềm và khối lượng chất kết tủa CaCO3 yêu cầu tính thể tích khí CO2 thì thường xảy ra 2 trường hợp và có 2 kết quả thể tích CO2 phù hợp.* Ví dụ 1: Hấp thụ toàn bộ 2,688 lít CO [đktc] vào 2,5 lít dung dịch Ba[OH] b mol/l thu được 15,76 gam kết tủa. Tính b.Lời giải:– Theo bài ra, số mol khí CO2 là: 0,12 mol
– Kết tủa là BaCO3 nên số mol kết tủa thu được là: 0,08 mol
– Ta thấy: n CO2 < n BaCO3 nên xảy ra hai phản ứng– Ta có các PTPƯ như sauCO2 + Ba[OH]2 → BaCO3 ↓ + H O [1]0,08 0,08 0,08 [mol]2CO2 + Ba[OH]2 → Ba[HCO3]2 [2]0,04 0,02 0,02 [mol]– Theo PTPƯ [1] ta có n Ba[OH]2 ở phản ứng [1] = n BaCO3– Số mol CO2 còn lại sau phản ứng [1] sẽ tham gia phản ứng [2] là:
n CO2 tham gia phản ứng 92] = 0,12 – 0,08 = 0,04 mol
Và theo phản ứng [2] thì
n Ba[OH]2 tham gia phản ứng [2] = 1/2 n CO2 = 0,02 [mol]
Tổng số mol Ba[OH]2 tham gia cả 2 phản ứng là 0,1 mol
Vậy nồng độ Ba[OH]2 = 0,04 M
Dạng 3: Bài toán CO2 tác dụng với hỗn hợp dung dịch kiềm và kiềm thổ: NaOH và Ca[OH]2
Đối với dạng toán này nên sử dụng phương trình ion để giải bài toán
CO2 + OH– -> HCO3– [1]
CO2 + 2OH– -> CO32- + H2O [2]
Ca2+ + CO32- -> CaCO3 [3]
Loại 1: Bài toán cho biết số mol các chất tham gia phản ứng
Khi bài toán cho biết số mol của các chât tham gia phản ứng bao gồm CO2, NaOH và Ca[OH]2, ta thực hiện
Bước 1: Lập tỉ số T = n OH– / n CO2
Bước 2: So sánh
Nếu T ≤ 1: Chỉ xảy ra phản ứng [1], muối thu được chỉ có HCO3–
Nếu 1 < T < 2: Xảy ra cả 2 phản ứng [1] và phản ứng [2], sản phẩm thu được gồm có 2 muối là HCO3– và CO32-
Nếu T ≥ 2: Chỉ xảy ra phản ứng [2], muối thu được chỉ có CO32-
Bước 3: Tính toán và giải bài toán
Ví dụ: Hấp thụ hoàn toàn 4,48 l khí CO2 [đktc] vào 500 ml dung dịch hỗn hợp gồm NaOH 0,1M và Ba[OH]2 0,2M sinh ra m gam kết tủa. Tìm m?
Lời giải
Theo bài ra, ta có số mol CO2, NaOH va Ba[OH]2 lần lượt là 0,02 mol; 0,05 mol và 0,1 mol
Lưu ý rằng 1 mol NaOH tương ứng với 1 mol OH– còn 1 mol Ba[OH]2 sẽ tương ứng với 2 mol OH–
Vậy tổng số mol OH– trong dung dịch sẽ là 0,25 mol
Lập tỉ lệ T ta thấy T = 1.25> 1 nên sẽ tạo 2 loại muối
Ta có các phương trình phản ứng
CO2 + OH– -> HCO3– [1]
Số mol tương ứng là x x x [mol]
CO2 + 2OH– -> CO32- + H2O [2]
Số mol tương ứng là y 2y y [mol]
Ba2+ + CO32- -> BaCO3 [3]
Số mol tương ứng là y y y [mol]
Từ phưng trình phản ứng [1] và [2] ta có hệ phương trình
n CO2 = x + y = 0,2 mol
n OH– = x + 2y = 0,25 môl
giải hệ phương trình ta có x = 0,15 mol và y = 0,05 mol
từ phương trình phản ứng [3] ta có n BaCO3 = 0,05 mol
Vậy khối lượng kết tủa là: 9,85 g
Loại 2: Bài toán chưa cho biết số mol các chất tham gia phản ứng
Với bài toán loại này thường cho biết số mol của CO2 hoặc của kiềm NaOH và số mol kết tủa CaCO3. Khi giải phải viết ba phương trình phản ứng và biện luận:
• TH1: OH– dư, chỉ xảy ra phản ứng [2] và [3], khi đó: n CO2 = n CO32-
• TH2: OH– và CO32- đều hết, xảy ra cả ba phản ứng [1], [2], [3]
Khi đó: n CO2 = n OH– – n CO32-* Lưu ý:
– Khi tính kết tủa phải so sánh số mol CO32- với Ca 2+ hay Ba 2+ rồi mới kết luận số mol kết tủa:
+ Nếu n CO32- lớn hơn hoặc bằng n Ca 2+ thì n↓ = n Ca 2+
+ Nếu CO32- nhỏ hơn hoặc bằng n Ca 2+ thì n↓ = n CO32-
Ví dụ 1
Sục V lít khí CO2 [ở đktc] vào 200ml dung dịch X gồm Ba[OH]2 1M và NaOH 1M. Sau phản ứng thu được 19,7 gam kết tủa. Tính giá trị của V?° Lời giải:
– Theo bài ra, ta có số mol của Ba[OH]2 và NaOH, BaCO3 lần lượt là 0,2 mol; 0,2 mol và 0,1 mol
Lưu ý rằng 1 mol NaOH tương ứng với 1 mol OH– còn 1 mol Ba[OH]2 sẽ tương ứng với 2 mol OH–
Vậy tổng số mol OH– trong dung dịch sẽ là 0,6 mol
+ TH1: OH– dư, CO2 hết: n CO2 = n CO32- = 0,1 mol -> V CO2 = 0,1. 22,4 = 2,24 lít
+ TH2: OH– hết và CO2 cũng hết: n CO2 = n OH– – n CO32- = 0,6 – 0,1 = 0,5 mol -> V CO2 = 11,2 l
Ví dụ 2
Hấp thụ hoàn toàn V lít khí CO2 [ở đktc] vào 100ml dung dịch hỗn hợp gồm KOH 1M và Ca[OH] 0,25M sinh ra 2,5 gam kết tủa. Tìm V?° Lời giải:– Theo bài ra, ta có số mol KOH, Ca[OH]2 và CaCO3 kết tủa lần lượt là: 0,1 mol; 0,025 mol; 0,025 mol
– Ta có n CaCO3 = n CO32- nên OH– và CO2 đều hết
Lưu ý rằng 1 mol KOH tương ứng với 1 mol OH– còn 1 mol Ca[OH]2 sẽ tương ứng với 2 mol OH–
Vậy tổng số mol OH– trong dung dịch sẽ là 0,15 mol
– Số mol CO2 là: n CO2 = n OH– – n CO32- = 0,15 – 0,025 = 0, 125 mol
⇒ Thể tích khí CO2 là: V = 2,8 lít