Thế nhưng vẫn có 1 số học sinh vẫn còn gặp khó khăn khi gặp lại dạng này và cả dạng H3PO4+ OH-nữa mà mình không đề cập ở đây.. Vậy nên mình sẽ hệ thống lại kiến thức, giải một vài ví dụ
Trang 1CO2, SO2 TÁC DỤNG VỚI DUNG DỊCH KIỀM VÀ KIỀM THỔ (CO2, SO2 + OH - )
I.Lời nói đầu: Dạng bài toán CO2+ OH- không còn là dạng toán mới nữa, ngay từ cấp 2 chúng
ta đã tiếp cận nó Thế nhưng vẫn có 1 số học sinh vẫn còn gặp khó khăn khi gặp lại dạng này (và
cả dạng H3PO4+ OH-nữa mà mình không đề cập ở đây) Vậy nên mình sẽ hệ thống lại kiến thức, giải một vài ví dụ minh họa, cũng như có một số bài áp dụng để các bạn củng cố lại kiến thức nhé (mình dùng OH-để minh họa cho bazơ nhé, phương trình phân tử mình vẫn sẽ viết đủ)
II Một số dạng toán liên quan: (kí hiệu T =
2
CO
OH
n
, với số mol OH-= số nhóm OH nhân với số mol bazơ kiềm hoặc kiềm thổ,ví dụ n NaOH = 0,2 mol thì n OH = 0,2.1 = 0,2 mol, n Ba (OH)2 = 0,3 mol thì n OH = 0,3.2 = 0,6 mol), CO2có thể thay thế bằng SO2
Dạng 1: CO2+ dung dịch chứa một bazơ kiềm (hoặc bazơ kiềm thổ)
Ta xét các PT minh họa (ở đây bazơ kiềm là NaOH và bazơ kiềm thổ là Ba(OH)2)
- Với NaOH:
2NaOH + CO2 -> Na2CO3+ H2O (2)
- Với Ba(OH)2:
Ba(OH)2+ 2CO2 -> Ba(HCO3)2 (1)
Ba(OH)2+ CO2 -> BaCO3+ H2O (2)
Bản chất của PT (2) chính là việc thêm OH-vào sản phẩm của PT (1)
Cụ thể là:
NaOH + NaHCO3 -> Na2CO3+ H2O (3)
Ba(OH)2+ Ba(HCO3)2 -> 2BaCO3+ 2H2O (3)
Từ các PT trên,chúng ta rút ra 1 vài nhận xét về tỉ số T sau:
T < 1: phản ứng tạo muối axit và CO2vẫn còn dư sau phản ứng (phản ứng (1) còn dư CO2)
T = 1: phản ứng tạo muối axit và cả 2 chất tham gia đều hết (phản ứng (1) vừa đủ)
1 < T < 2: phản ứng tạo 2 muối axit và muối trung hòa (phản ứng (1) đã xong và phản ứng (3) xảy ra 1 phần do thiếu OH-)
T = 2: phản ứng tạo muối trung hòa ((3) xảy ra xong và OH-dùng đủ)
T > 2: phản ứng tạo muối trung hòa và OH-còn dư
Trang 2+ Nếu đề chỉ cho số mol bazơ kiềm (or bazơ kiềm thổ) và khối lượng chất tan,cách trên sẽ khá dài (vì phải xét nhiều trường hợp),mình đề xuất một cách giải (chỉ xét 2 trường hợp) như sau (lấy NaOH để dễ hình dung nhé)
TH1: Nếu NaOH hết, chất tan gồm Na2CO3(a mol) và NaHCO3(b mol) (ở đây a,b 0 và số mol nào bằng 0 coi như không có muối đó)
Bảo toàn Na: 2a + b = n NaOH
Khối lượng chất tan: 106a + 84b = m ct
Giải hệ xem a,b có thỏa mãn a,b0 không,nếu có 1 ẩn ra số âm thì ta loại TH 1 và đến TH2 TH2: NaOH còn dư, chất tan chỉ gồm Na2CO3(x mol) và NaOH dư (y mol) (ở đây x,y > 0) Bảo toàn Na: 2x + y = n NaOH bđ
Khối lượng chất tan: 106x + 40y = m ct
Từ đó => x,y
- Sự tăng giảm khối lượng dung dịch khi cho CO2tác dụng với bazơ kiềm thổ:
m m đi vào m đi ra or m CO2 m
Khối lượng dung dịch tăng:m0, khối lượng dung dịch giảm: m0
Dạng 2: CO2+ dung dịch chứa nhiều bazơ kiềm (hoặc nhiều bazơ kiềm thổ)
Ở đây chúng ta sẽ sử dụng một phương pháp, đó phương pháp quy đổi
- Nguyên tắc quy đổi:
+ Số mol bazơ được quy đổi (ROH, R’(OH)2) = tổng số mol các bazơ ban đầu
+ Gốc R,R’ là gốc trung bình của các bazơ,cách tính: M R =
mol so Tong
loai kim goc cac luong
khoi
Tong (không biết gõ dấu chỗ này nên mọi người thông cảm nhé)
Ví dụ: quy đổi Ba(OH)2(0,03 mol) và Ca(OH)2(0,02 mol) thành R(OH)2thì
2
)
(OH
R
n = 0,05 mol, M R=
02 , 0 03 , 0
40 02 , 0 137 03 ,
0
= 98,2 Đến đây thì quay lại dạng 1
Mở rộng: nếu đề cho hỗn hợp (CO2,SO2) vào dung dịch hỗn hợp chứa nhiều bazơ kiềm(or nhiều bazơ kiềm thổ) thì quy đổi hỗn hợp đã cho thành XO2(
mol so Tong
kim phi goc cac luong khoi Tong
Trang 3số mol XO2= tổng số mol CO2và SO2) và quy đổi hỗn hợp bazơ (bazơ kiềm thì ROH, bazơ kiềm thổ thì R’(OH)2, quy đổi theo nguyên tắc trên), từ đó quay về dạng 1
Dạng 3: CO2+ dung dịch chứa 1 bazơ kiềm và 1 bazơ kiềm thổ (hỗn hợp chứa nhiều bazơ kiềm và kiềm thổ thì quy đổi và quay về dạng này
Dạng này thường thấy trong các đề thi THPTQG (dưới dạng đồ thị), phản ứng gồm 3 giai đoạn:
- Giai đoạn 1: CO2+ R(OH)2(R là kim loại kiềm thổ),phản ứng chỉ tạo kết tủa RCO3
PT: CO2+ R(OH)2 -> RCO3+ H2O (n CO2 n R (OH)2)
- Giai đoạn 2 (nếu giai đoạn 1 kết thúc và CO2vẫn dư): CO2+ R’OH (R’ là kim loại kiềm), ta phải tính T =
sau CO
OH R OH
n
n
2
) ' (
(với n CO2sau n CO2bđ n R (OH)2 do CO2 đã phản ứng 1 phần ở giai đoạn 1)
Vì sao phải tính T? Vì chúng ta không thể biết được CO2 hết lúc nào ở giai đoạn 2,nên không thể tính chính xác chất tan trong dung dịch sau phản ứng là gì
- Giai đoạn 3 (nếu giai đoạn 2 kết thúc và CO2vẫn dư): RCO3+ CO2+ H2O -> R(HCO3)2(kết tủa tan 1 phần)
Tới đây các bạn có thể xài công thức n = n OH n CO2 để tính số mol kết tủa cũng được, còn không thì dựa vào phương trình hòa tan kết tủa để tính
LƯU Ý: Khi cho CO2tác dụng với dung dịch bazơ kiềm thổ mà ra số mol kết tủa < số mol bazơ kiềm thổ thì phải chia 2 TH: kết tủa chưa hòa tan với kết tủa đã bị hòa tan 1 phần
III Các ví dụ minh họa: Mình xin trình bày 3 ví dụ minh họa,tương ứng với các dạng đã nêu
nhé:
1 Sục 6,72 lít khí CO2(đktc) vào 500ml dung dịch NaOH 1M, kết thúc các phản ứng thu được
m gam hỗn hợp chất tan Xác định giá trị của m (dạng 1)
Lời giải:
2
CO
n = 0,3 mol và n NaOH = 0,5 mol => T =
2
CO
OH
n
=
2
CO
NaOH
n
3
5 => tạo 2 muối NaHCO3(x mol)
và Na2CO3(y mol)
BT C: x + y = 0,3
BT Na: x + 2y = 0,5
Từ đó => x = 0,1 và y = 0,2 => m = 0,1.84 + 0,2.106 = 29,6 g
2 (Trích từ đề minh họa môn Hóa năm 2020, có thêm số vì đã cắt mất khúc đầu) Đốt cháy hoàn toàn 0,56 g hỗn hợp gồm C và S trong oxi vừa đủ,thu được 0,03 mol hỗn hợp sản phẩm cháy X
Trang 4Toàn bộ X được cho vào bình đựng dung dịch gồm NaOH (0,02 mol) và KOH (0,03 mol), thu được m gam chất tan Tính giá trị của m (dạng 2)
Lời giải:
Tìm được n CO2 = 0,02 mol, n SO2 = 0,01
Quy đổi hệ phản ứng thành 1 phương trình duy nhất: XO2+ ROH
Với n XO2 = 0,03 mol, n ROH = 0,05 mol,
3
56 01
, 0 02 , 0
32 01 , 0 12 02 ,
X
6 , 32 03
, 0 02
,
0
39 03 , 0 23
02
,
R
M
T =
2
ROH
XO
OH
n
n
n
3
5 => có 2 muối là R2XO3(x mol) và RHXO3(y mol)
Bảo toàn nguyên tố R và X ta có hệ PT sau:
3 , 0
5 , 0
2
y x
y x
=>
1, 0
2 ,
0
y
x
=> m = 3,64 g
3 Sục CO2vào dung dịch gồm NaOH (a mol) và Ca(OH)2(b mol) Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của số mol kết tủa vào số mol CO2 được cho như hình vẽ (nguồn: trên mạng) (dạng 3)
Tỉ lệ a:b tương ứng là:
Lời giải:
Tại điểm gấp khúc đầu tiên: nCaCO3= nCa(OH)2= 0,25 mol = n CO2
Tại điểm gấp khúc thứ 2, ta có tổng số mol CO2 đã phản ứng = 0,25 + b (do xảy ra 2 phản ứng 2NaOH + CO2 -> Na2CO3+ H2O và Na2CO3+ CO2+ H2O -> 2NaHCO3)
Tại điểm kết thúc phản ứng (không có kết tủa)
PT hòa tan kết tủa: CaCO3+ CO2+ H2O -> Ca(HCO3)2
Từ đó => n CO hòa tan kết tủa = 0,25
Trang 5Vậy ta có 0,25 + b + 0,25 = 0,7 => b = 0,2 => a:b = 5:4 (C)
IV Bài tập áp dụng:
1 Sục V lít khí CO2vào bình chứa 500ml dung dịch X gồm KOH 0,2M và Ca(OH)2 0,1 mol, sau phản ứng thu được 3g kết tủa Cũng lượng X trên nếu sục 3,808 lít khí CO2(đktc) vào thì cũng thu được 3g kết tủa Xác định giá trị của V
2 Sục V lít khí CO2 và SO2 (có khối lượng 1,08g) vào bình chứa 200ml dung dịch hỗn hợp gồm NaOH 0,1M và KOH 0,1M, sau phản ứng thu được 2,64g hỗn hợp 2 muối Xác định % về số mol của CO2 trong hỗn hợp khí ban đầu
3 Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm CH3COONa và HCOONa (có tỉ lệ mol 1:1), thu được Na2CO3,CO2,H2O Toàn bộ sản phẩm cháy được cho vào bình chứa 300ml dung dịch NaOH 0,2M, sau phản ứng thu được 5,92 gam hỗn hợp gồm 2 chất tan Xác định giá trị của m
4 Sục V lít hoặc
3
5V lít CO2(đktc) vào bình chứa 800 ml dung dịch Ca(OH)20,1M thì đều thu
được m gam kết tủa Xác định m và V
5 Dẫn a mol CO2vào bình chứa V lít dung dịch hỗn hợp gồm Ca(OH)20,1M và Ba(OH)20,1M, sau phản ứng thu được 44,55g kết tủa và dung dịch X Đun nóng X đến khối lượng không
đổi,thu được 14,85g kết tủa nữa Xác định a và V