$A$. Lý thuyết
$I$. Phản ứng của $CO_2$( hoặc $SO_2$) với dung dịch kiềm
$1$. Sục $CO_2$ ( hoặc $SO_2$) vào dung dịch $NaOH$ hoặc $KOH$
$CO_2 + NaOH$ $\rightarrow $ $Na_2CO_3 + H_2O$
$Na_2CO_3 + CO_2 + H_2O$ $\rightarrow $ $2NaHCO_3$
- Để tiện tính toán ta có thể viết pt song song
$CO_2 + NaOH$ $\rightarrow $ $Na_2CO_3 + H_2O$
$CO_2 + NaOH$ $\rightarrow $ $NaHCO_3$
- Đặt $T$ = $\frac{nOH^-}{nCO_2}$ , ứng với các giá trị của $T$ ta thu được các chất khác nhau
- $T = 1$ tạo thành $NaHCO_3$
- $T = 2$ tạo thành $Na_2CO_3$
- $T < 1$ tạo thành $NaHCO_3$ và $CO_2$ dư
- $T > 2$ tạo thành $Na_2CO_3$ và dư $NaOH$
- $1 < T < 2$ tạo thành $Na_2CO_3$ và $NaHCO_3$
$2$. Sục $CO_2$ ( hoặc $SO_2$) vào dung dịch $Ca(OH)_2$ và $Ba(OH)_2$
$CO_2 + Ca(OH)_2$ $\rightarrow $ $CaCO_3 + H_2O$
$CaCO_3 + CO_2 + H_2O$ $\rightarrow $ $Ca(HCO_3)_2$
hoặc viết pt song song
$CO_2 + Ca(OH)_2$ $\rightarrow $ $CaCO_3 + H_2O$
$CO_2 + Ca(OH)_2$ $\rightarrow $ $Ca(HCO_3)_2$
- Đặt $T$ = $\frac{nOH^-}{nCO_2}$ ta có
- $T = 1$ tạo thành $Ca(HCO_3)_2$
- $T = 2$ tạo thành $CaCO_3$
- $T < 1$ tạo thành $Ca(HCO_3)_2$ và $CO_2$ dư
- $T > 2$ tạo thanh $CaCO_3$ và $Ca(OH)_2$ dư
- $1 < T < 2$ tạo thành $CaCO_3$ và $Ca(HCO_3)_2$
$B$. CÁC DẠNG BÀI TẬP
$I$. $CO_2$( hoặc $SO_2$) tác dụng với dung dịch kiềm
Dạng $1$ : $CO_2$ (hoặc $SO_2$) phản ứng với dung dịch chứa 1 bazo tan
Ví
dụ : Nung $13,4$g gam hỗn hợp $2$ muối cacbonat của $2$ kim loại hóa
trị $II$, sau khi xảy ra pư hoàn toàn thu được $6,8$ gam chất rắn và khí
$X$ . Khí $X$ sinh ra hấp thụ vào $75$ml dung dịch $NaOH$ $1$M. Khối
lượng muối khan thu được sau pư là
A. $4,2$ gam B. $6,5$ gam C. $6,3$ gam D. $5,8$ gam
Giải :
$MCO_3$ $\rightarrow $ $MO + CO_2$
Áp dụng ĐLBTKL ta có
$m_{CO_2} = m_{MCO_3} - m_{chất rắn} = 13,4 - 6,8 = 6,6$ gam
=> $n_{CO_2} = 0,15$ mol
Theo giả thiết $n_{NaOH} = 0,075$ mol => $\frac{n_NaOH}{nCO_2}$ = $\frac{0,075}{0,15}$ < $1$ => tạo thành muối axit
$CO_2 + NaOH$ $\rightarrow $ $NaHCO_3$
$0,075 0,075$
=> $m_{NaHCO_3} = 0,075.84 = 6,3$ gam
=> Đáp án $C$
Dạng $2$ : Phản ứng của $CO_2$( hoặc $SO_2$) với hỗn hợp bazo tan
- Bản chất : $CO_2 + OH^-$ $\rightarrow $ $CO_3^{2-} + H_2O$
$CO_2 + CO_3^{2-} + H_2O$ $\rightarrow $ $HCO_3^-$
Ví
dụ $1$ : Dung dịch $X$ chứa hỗn hợp các chất $KOH$ $0,05$M , $NaOH$
$0,05$M và $Ba(OH)_2$ $0,15$M . Sục $7,84$ lít khí $CO_2$ (đkt) vào $1$
lít dung dịch $X$ thì lượng kết tủa thu được là :
A. $19,7$ gam B. $9,85$ gam C. $29,55$ gam D. $10$ gam
Giải :
$n_{CO_2} = 0,35$ mol ; $n_{NaOH} = 0,05$ mol ; $n_{KOH} = 0,05$ mol ; $n_{Ba(OH)_2} = 0,15$ mol
$nBa^{2+} = 0,15$ mol ; $n_{OH^-} = 0,4$ mol
$CO_2 + 2OH^-$ $\rightarrow $ $CO_3^{2-} + H_2O$
$0,2 0,4 0,2$
$CO_2 + CO_3^{2-} + H_2O$ $\rightarrow $ $2HCO_3^-$
$0,15 0,15$
$nCO_3^{2-}$ = $0,2 - 0,15 = 0,05$ mol
$Ba^{2+} + CO_3^{2-}$ $\rightarrow $ $BaCO_3$
$0,05 0,05 0,05$
=> $m_{BaCO_3} = 0,05.197 = 9,85$ gam
=> Đáp án $B$
Ví
dụ $2$ : Đốt cháy hoàn toàn $m$ gam $FeS_2$ bằng một lượng $O_2$ vừa đủ
thu được khí $X$. Hấp thụ hết $X$ vào $1$ lít dung dịch $Y$ chứa
$Ba(OH)_2$ $0,15$M và $KOH$ $0,1$M , thu được dung dịch $Z$ và $21,7$
gam kết tủa . Cho dung dịch $NaOH$ vào $Z$ thấy xuất hiện thêm kết tủa .
Giá trị của $m$ là :
A. $23,2$ B. $12,6$ C. $18,0$ D. $24,0$
Giải :
Đốt cháy $FeS_2$ trong $O_2$ vừa đủ thu được khí $X$ là $SO_2$
$4FeS_2 + 11O_2$ $\overset{t}{\rightarrow}$ $2Fe_2O_3 + 8SO_2$
Theo giả thiết $nSO_3^{2-} = n_{BaSO_3} = 0,1$ mol ; $n_{OH^-} = 0,4$ mol ; $nBa^{2+} = 0,15$ mol
Cho
dung dịch $NaOH$ vào $Z$ thấy xuất hiện thêm kết tủa => Trong $Z$ có
chứa $HSO_3^-$ , do đó $OH^-$ trong $Y$ đã pư hết với $SO_2$
$SO_2 + 2OH^-$ $\rightarrow $ $SO_3^{2-}$ ($1$)
$0,1 0,2 0,1$
$SO_2 + OH^-$ $\rightarrow $ $HSO_3^-$ ($2$)
$0,2 0,2 0,2$
$n_{FeS_2} = 1/2n_{SO_2} = 0,15$ mol => $m = 120.0,15 = 18$ gam
=> Đáp án $C$
$II$. Phản ứng của dung dịch axit với muối cacbonat và hidrocacbonat
Dạng $1$ : Cho từ từ dung dịch chứa $H^+$ vào dung dịch chứa $CO_3^{2-}$ và $HCO_3^-$
$CO_3^{2-} + H^+$ $\rightarrow $ $HCO_3^-$ ($1$)
$HCO_3^- + H^+$ $\rightarrow $ $CO_2 + H_2O$ ($2$)
Pư ($1$) xảy ra trước , ($2$) xảy ra sau
Ví
dụ : Dung dịch $X$ chứa hỗn hợp $Na_2CO_3$ $1,5$M và $KHCO_3$ $1$M .
Nhỏ từ từ từng giọt cho đến hết $200$ ml dung dịch $HCl$ $1$M vào $100$
ml dung dịch $X$, sinh ra $V$ lít khí . Cho dư dung dịch $Ba(OH)_2$ vào
dung dịch $X$ thu được $m$ gam kết tủa . Giá trị của $m$ và $V$ là
A. $19,7$ và $4,48$ B. $39,4$ và $1,12$ C. $19,7$ và $2,24$ D. $39,4$ và $3,36$
Giải :
Theo giả thiết ta có : $nCO_3^{2-} = n_{Na_2CO_3} = 0,15$ mol ; $n_{HCO_3^-} = n_{KHCO_3} = 0,1$ mol ; $n_{H^+} = 0,2$ mol
$H^+ + CO_3^{2-}$ $\rightarrow $ $HCO_3^-$ ($1$)
$0,15 0,15 0,15$
=> $n_{H^+}$ dư = $0,05$ mol ; $n_{tổng HCO_3^-} = 0,1 + 0,15 = 0,25$ mol
$H^+ + HCO_3^-$ $\rightarrow $ $CO_2 + H_2O$
$0,05 0,05 0,05$
$n_{CO_2} = 0,05$ mol => $V_{CO_2} = 1,12$ lít
Trong dung dịch $X$ còn $0,2$ mol $HCO_3^-$
$n_{BaCO_3} = n_{HCO_3^-} = 0,2$ mol => $m_{BaCO_3} = 0,2.197 = 39,4$ gam
=> Đáp án $B$
Dạng $2$ : Cho từ từ các ion $CO_3^{2-}$ và $HCO_3^-$ vào dung dịch chứa $H^+$
$CO_3^{2-} + 2H^+$ $\rightarrow $ $CO_2 + H_2O$ ($1$)
$HCO_3^- + H^+$ $\rightarrow $ $CO_2 + H_2O$ ($2$)
Phản ứng ($1$) và ($2$) xảy ra đồng thời
Ví
dụ : Thêm từ từ đến hết dung dịch chứa $0,2$ mol $KHCO_3$ và $0,1$ mol
$K_2CO_3$ vào dung dịch chứa $0,3$ mol $HCl$ . Thể tích $CO_2$ thu được
là
A. $4,48$ B. $5,04$ C. $3,36$ D. $6,72$
Giải :
Để phản ứng hết với các muối $KHCO_3$ và $K_2CO_3$ thì lượng $HCl$ cần dùng là :
$0,02 + 0,1.2 = 0,4$ mol > $n_{HCl}$ => $HCl$ thiếu, tính $CO_2$ theo $HCl$
$n_{HCO_3^-}/nCO_3^{2-}$ = $\frac{2}{1}$
gọi số mol của $HCO_3^-$ và $CO_3^{2-}$ pư là $2x$ và $x$
$CO_3^{2-} + 2H^+$ $\rightarrow $ $CO_2 + H_2O$ ($1$)
$x 2x x$
$HCO_3^- + H^+$ $\rightarrow $ $CO_2 + H_2O$ ($2$)
$2x 2x 2x$
$n_{H^+} = 4x = 0,3$ => $x = 0,075$ mol => $V_{CO_2} = 3.0,075.22,4 = 5,04$ lít
=> Đáp án $B$
Dạng $3$ : Đổ nhanh dung dịch chứa $H^+$ vào dung dịch chứa $CO_3^{2-}$ và $HCO_3^-$ hoặc ngược lại
- TH này không biết chất nào pư trước với $H^+$ nên thể tích $CO_2$ tạo thành sẽ nằm trong khoảng
- TH$1$ : $H6^+$ tác dụng với $CO_3^{2-}$ trước => $V_{CO_2} = V_1$
- TH$2$ : $H^+$ tác dụng với $HCO_3^-$ trước => $V_{CO_2} = V_2$
=> $V_1$ $\leq$ $V_{CO2}$ $\leq$ $V_2$ ( $V_2$ > $V_1$ )
Ví
dụ : Cho đồng thời $1$ lít dung dịch $HCl$ $2$M vào $1$ lít dung dịch
hỗn hợp $Na_2CO_3$ $1$M và $NaHCO_3$ $1$M. Đến pư hoàn toàn thu được $V$
lít khí (đktc). Giá trị của $V$ là :
A. $33,6$ B. $22,4$ $\leq$ $V$ $\leq$ $33,6$ C. $22,4$ D. Đáp án khác
Giải :
$n_{H^+} = 2$ mol ; $nCO_3^{2-}$ = $n_{HCO_3^-} = 1$ mol
TH$1$ : Giả sử $H^+$ pư với $CO_3^{2-}$ trước
$2H^+ + CO_3^{2-}$ $\rightarrow $ $CO_2 + H_2O$ ($1$)
$2 1 1$
=> $V_{CO_2} = 1.22,4 = 22,4$ lít
TH$2$ : Giả sử $H^+$ pư với $HCO_3^-$ trước
$H^+ + HCO_3^-$ $\rightarrow $ $CO_2 + H_2O$ ($2$)
$1 1 1$
sau pư ($2$) $H^+$ còn dư nên nó pư tiếp với $CO_3^{2-}$ theo pt ($1$)
$n_{CO_2}$ tổng = $1 + 0,5 = 1,5$ mol => $V_{CO_2} = 33,6$ lít
Vậy $22,4$ $\leq$ $V_{CO_2}$ $\leq$ $33,6$
=> Đáp án $B$
$III$. Phản ứng nhiệt phân muối Cacbonat
Ví
dụ $1$ : Nung $100$ gam hôn hợp $Na_2CO_3$ và $NaHCO_3$ cho đến khi
khối lượng không đổi , thu được $69$ gam chất rắn. Phần trăm khối lượng
của mỗi muối tương ứng trong hỗn hợp là :
A. $15,4$% và $84,6$% B. $22,4$% và $77,6$% C. $16$% và $84$% D. $24$% và $76$%
Giải :
Chỉ có $NaHCO_3$ phân hủy
$2NaHCO_3$ $\overset{t}{\rightarrow}$ $Na_2CO_3 + CO_2 + H_2O$
$x 0,5x$
Theo pt ta có : $84x - 106.0,5x = 100 - 69$ => $x = 1$ => $m_{NaHCO_3} = 84$ gam
=> $NaHCO_3$ chiếm $84$% và $Na_2CO_3$ chiếm $16$%
=> Đáp án $C$
Ví
dụ $2$ : $X$ là một loại đá vối chứa $80$% $CaCO_3$ , phần còn lại là
tạp chất trơ. Nung $50$ gam $X$ một thời gian , thu được $39$ gam chất
rắn. %$CaCO_3$ đã phân hủy là :
A. $50,5$% B. $60$% C. $62,5$% D. $65$%
Giải :
Trong $100$ gam đá vôi có $80$ gam $CaCO_3$
$CaCO_3$ $\overset{t}{\rightarrow}$ $CaO + CO_2$
$x x x$
Theo pt ta có : $100x - 56x = 50 - 39$ => $x = 0,25$
=> %$CaCO_3$ phân hủy = $0,25.100/80 = 62,5$%
=> Đáp án $C$
$C$. BÀI TẬP TỰ LUYỆN
Câu
$1$ : Cho $5,6$ lít $CO_2$ đi qua $164$ ml dung dịch $NaOH$ $20$% ( $d =
1,22$ g/ml) thu được dung dịch $X$. Cô can dung dịch $X$ thì thu được
bao nhiêu gam chất rắn:
A. $26,5$ gam B. $15,5$ gam C. $46,5$ gam D. $31$ gam
Câu
$2$ : Cho $16,8$ lít $CO_2$ hấp thụ hoàn toàn vào $600$ ml dung dịch
$NaOH$ $2$M thu được dung dịch $X$. Nếu cho một lượng dư $BaCl_2$ vào
dung dịch $X$ thì khối lượng kết tủa thu được là :
A. $19,7$ B. $88,65$ C. $118,2$ D. $147,75$
Câu
$3$ : Hấp thụ hoàn toàn $2,24$ lít $CO_2$ vào dung dịch nước vôi trong
có chứa $0,25$ mol $Ca(OH)_2$ . Sản phẩm muối thu được là
A. $CaCO_3$ B. $Ca(HCO_3)_2$ C. $CaCO_3$ và $Ca(HCO_3)_2$ D. Không có muối
Câu
$4$ : Thổi khí $CO_2$ vào dung dịch chứa $0,02$ mol $Ba(OH)_2$ . Giá
trị khối lượng kết tủa biến thiên trong khoảng nào khi $CO_2$ biến thiên
trong khoảng từ $0,005$ mol đến $0,024$ mol
A. $0$ đến $3,94$ gam B. $0$ đến $0,985$ gam
C. $0,985$ đến $3,94$ gam D. $0,985$ đến $3,152$ gam
Câu
$5$ : Sục $V$ lít $CO_2$ vào dung dịch $Ba(OH)_2$ thu được $9,85$ gam
kết tủa. Lọc bỏ kết tủa rồi cho dung dịch $H_2SO_4$ dư vào nươc lọc thu
thêm $1,65$ gam kết tủa nữa . Giá trị của $V$ là
A. $11,2$ hoặc $22,4$ B. $3,36$
C. $3,36$ hoặc $1,12$ D. $1,12$ hoặc $1,437$
Câu
$6$ : Hấp thụ hoàn toàn $1,568$ lít $CO_2$ vào $500$ ml dung dịch
$NaOH$ $0,16$ M thu được dung dịch $X$. Thêm $250$ ml dung dịch gồm
$BaCl_2$ $0,16$ M và $Ba(OH)_2$ $a$ M vào dung dịch $X$ thu được $3,94$
gam kết tủa và dung dịch $Z$ . Tính $a$?
A. $0,02$M B. $0,04$M C. $0,03$M D. $0,015$M
Câu
$7$ : Cho từ từ $100$ml dung dịch $HCl$ $x$ M vào $100$ ml dung dịch
$Na_2CO_3$ $y$ M thu được $1,12$ lít $CO_2$. Nếu làm ngược lại thu được
$2,24$ lít $CO_2$. Giá trị của $x,y$ là
A. $1,5$M và $2$M B. $1$M và $2$M C. $2$M và $1,5$M D. $1,5$M và $1,5$M
Câu
$8$ : Rót từ từ nước vào cốc cho sẵn $2,86$ gam $Na_2CO_3.nH_2O$ cho đủ
$100$ml . Khuấy đều cho muối tan hết thu đuợc dung dịch có nồng độ
$0,1$M . Giá trị của $n$ là :
A. $7$ B. $8$ C. $9$ D. $10$
Câu
$9$ : Cho $200$ ml dung dịch hỗn hợp $Na_2CO_3$ $0,6$M và $K_2SO_4$
$0,4$M tác dụng vừa đủ với $100$ml dung dịch hỗn hợp $Pb(NO_3)_2$ $0,9$M
và $BaCl_2$ $C$M , thu được $m$ gam kết tủa . Giá trị của $C$ là :
A. $0,8$M B. $1$M C. $1,1$M D. $0,9$M
Câu
$10$ : Khử hoàn toàn $24$ gam hỗn hợp $CuO$ và $Fe_xO_y$ bằng $CO$ dư ở
nhiệt độ cao thu được $17,6$ gam hỗn hợp $2$ kim loại. Khối lượng
$CO_2$ tạo thành là
A. $17,6$ gam B. $8,8$ gam C. $7,2$ gam D. $3,6$ gam
Đáp án : $1C 2B 3A 4C 5D 6A 7C 8D 9C 10A$