Toán CO2 phản ứng với Kiềm quá cute khiến HS thương nhớ!

Toán CO₂ phản ứng với kiềm tuy dễ thương nhưng rất chảnh chẹ, bạn nào lơ mơ, lơ đễnh là nó bỏ đi liền. Hãy cẩn thận nha bạn.

1. Lập tỉ lệ kiểu truyền thống

1.1. Khi bé còn bé

Ở Hóa lớp 10 và 11; toán CO₂ phản ứng với kiềm giải bằng cách lập tỉ lệ mol như sau:

1.2. Khi bé lớn hơn

Ở Hóa lớp 12, toán CO₂ phản ứng với kiềm sẽ nhìn công thức hai muối là biết lập tỉ lệ mol thế nào. Ví dụ:

Bài toán CO₂ + NaOH → NaHCO₃, Na₂CO₃ mình chỉ cần lập tỉ lệ dễ ợt là

• lấy mol Na : mol C
• sản phẩm và cách làm như trên, hãy tưởng tượng đôi chút nhe bạn
• hãy hỏi GV nếu cần

Bài toán CO₂ + Ba(OH)₂ → BaCO₃, Ba(HCO₃)₂ mình chỉ cần lập tỉ lệ dễ ợt là

• lấy mol mol C : mol Ba
• sản phẩm và cách làm như trên, hãy tưởng tượng đôi chút nhe bạn
• hãy hỏi GV nếu cần

Tính toán cũng nhanh hơn, bằng cách dùng bảo toàn số mol nguyên tử C, Na, Ba. Hãy xem các bài tập đã giải bên dưới để hiểu hơn nha bạn.

1.2.1. Cho 100 gam CaCO₃ tác dụng hoàn toàn với dung dịch HCl thu được khí CO₂.

Dẫn lượng khí CO₂ thu được vào dung dịch chứa 60 gam NaOH. Tính khối lượng muối tạo thành?

1 mol CaCO₃ ⇒ 1 mol CO₂ (bảo toàn mol nguyên tử C)

Có bài toán 1 mol CO₂ + 1,5 mol NaOH

• tỉ lệ Na : C = 1,5 : 1 = 1,5 nên thu được hai muối NaHCO₃ và Na₂CO₃
• đặt x mol NaHCO₃ ; y mol Na₂CO₃

Bây giờ mình có hệ phương trình là

• n_C = 1 ⇒ x + y = 1
• n_Na = 1,5 ⇒ x + 2y = 1,5
• giải ra x = 0,5 và y = 0,5

Tính muối thu được

• m_NaHCO3 = 84x = 42 gam
• m_Na2CO3 = 106y = 53 gam
• tổng muối = 95 gam

1.2.2. Hấp thụ hoàn toàn 6,72 lít khí CO₂ (đktc) vào dung dịch chứa a mol KOH,

thu được dung dịch chứa 33,8 gam hỗn hợp muối.Tìm a? (Thi CĐ 2014)

Có bài toán 0,3 mol CO₂ + a mol KOH → 33,8 gam {x mol KHCO₃ ; y mol K₂CO₃}

• n_C = 0,3 ⇒ x + y = 0,3
• m_muối = 33,8 ⇒ 100x + 138y = 33,8
• giải ra x = 0,2 và y = 0,1

Vậy a = x + 2y = 0,4

2. Lập tỉ lệ từ phương trình ion

Như vậy tùy kiềm phản ứng, mà chúng mình phải lập tỉ lệ khác nhau, ví dụ NaOH : CO₂ nhưng lúc khác lại là CO₂ : Ca(OH)₂. Điều này thật bất tiện, vì có đôi khi mình mơ mộng nên lơ đãng, lập tỉ lệ sai, làm kết quả sai theo.

Để thuận tiện hơn, người ta dùng phương trình ion và lập tỉ lệ như sau:

Điều này có nghĩa: cho dù bạn gặp bài CO₂ + NaOH hay bài CO₂ + Ca(OH)₂; thì luôn luôn lập tỉ lệ OH^– : CO₂. Dễ quá phải không bạn! Hãy xem các ví dụ đã giải dưới đây một cách háo hức nha.

Giải lại ví dụ 1.2.1 bên trên

2.1. Cho 100 gam CaCO₃ tác dụng hoàn toàn với dung dịch HCl thu được khí CO₂.

Dẫn lượng khí CO₂ thu được vào dung dịch chứa 60 gam NaOH. Tính khối lượng muối tạo thành?

+ 1 mol CaCO₃ ⇒ 1 mol CO₂ (bảo toàn mol nguyên tử C)

+ tiếp bài toán 1 mol CO₂ + 1,5 mol NaOH

• mol OH^– : CO₂ = 1,5 : 1 = 1,5 nên xảy ra 2 phản ứng tạo NaHCO₃ và Na₂CO₃
• mol CO₃^2- = OH^– – CO₂ = 1,5 – 1 = 0,5 ⇒ mol Na₂CO₃ = 0,5
• mol HCO₃^– = CO₂ – CO₃^2– = 1 – 0,5 = 0,5 ⇒ mol NaHCO₃ = 0,5

3. Dùng công thức và Đồ thị

3.1. CO₂ + 1 Kiềm

3.1.1. Cho CO₂+ Ca(OH)₂ | Ba(OH)₂ → tủa CaCO₃ | BaCO₃ với mol Ca²⁺, Ba²⁺ > CaCO₃, BaCO₃

Ta có hai kết quả

• n_{CO2 min} = n_BaCO3
• n_{CO2 max} = n_{OH- bđ} – n_BaCO3 = 2n_{Ba(OH)2 bđ} – n_BaCO3
• CO_{2 đỉnh} tạo n_{BaCO3 max} = n_{Ba(OH)2 bđ}

*Hấp thụ hết V lít CO₂ (đo ở đktc) vào dung dịch có 0,3 mol Ba(OH)₂ 

thu được 0,1 mol kết tủa. Tính V?

0,3 mol Ba(OH)₂ ⇒ n_OH- = 0,3.2 = 0,6

Đề không hỏi min hay max nên ta có 2 kết quả như sau:

• n_{CO2 min} = n_tủa = 0,1 ⇒ V_{CO2 min} = 2,24 lit
• n_{CO2 max} = n_OH- – n_tủa = 0,6 – 0,1 = 0,5 ⇒ V_{CO2 max} = 11,2 lit

3.1.2. Ngắm đồ thị huyền thoại → Tìm số và tính toán

***Cảnh báo: Nếu quá vớ vẩn với bạn, xin hãy bỏ qua nội dung này.

Sở dĩ có hai trị CO₂ do

• khi CO₂ min ứng với chỉ xảy ra 1 phản ứng

1CO₂ + 1Ba(OH)_{2 dư} → BaCO₃ + H₂O

• khi CO₂ max ứng với xảy ra cả 2 phản ứng

[1] CO₂ phản ứng từ từ với Ba(OH)₂ tạo tủa BaCO₃ cho đến max

1CO₂ + 1Ba(OH)_{2 hết} → BaCO₃ max + H₂O

[2] CO₂ tiếp tục hòa tan 1 phần BaCO₃

1CO₂ + 1BaCO_{3 một phần} + H₂O → Ba(HCO₃)_{2 tan}

Bây giờ, thay vì dùng đoạn văn để cung cấp số liệu; các nhà Toán-Hóa mong ước Hóa trở nên bí ẩn – ly kì – rùng rợn, họ vẽ hình rồi bắt thí sinh nhìn vào đó, tự đi tìm các số liệu để giải bài. Hãy xem các bài đã giải dưới đây; bạn phải có lòng can đảm và sự si mê để tìm hiểu, nếu vẫn không thể – vui lòng hỏi Thầy cô nha bạn!

*Dẫn từ từ khí CO₂ vào dung dịch Ca(OH)₂ cho đến khi phản ứng kết thúc.

Kết quả thí nghiệm được thể hiện trên đồ thị bên dưới. Giá trị của x trong đồ thị là A. 0,2. | B. 0,3. | C. 0,4. | D. 0,5.

Ta dùng công thức chỗ CO_{2 max} như sau

• n_{CO2 max} = 2n_{Ca(OH)2 bđ} – n_CaCO3 = 2.0,9 – x
• thế số được 1,5 = 2.0,9 – x ⇔ x = 0,3

***Một số bài còn giải theo kiểu hình học tam giác đều, bạn có hứng khởi thì tìm hiểu nha!

*Dẫn từ từ khí CO₂ vào 400 gam dung dịch Ba(OH)₂. Kết quả thí nghiệm khi

phản ứng kết thúc được biểu diễn trên đồ thị dưới đây. Dung dịch thu được có nồng độ phần trăm khối lượng là A. 42,46%. | B. 64,51%. | C. 50,64%. | D. 70,28%.

Dùng công thức và nhìn sơ đồ có

• CO_{2 max} = 2Ba(OH)_{2 bđ} – BaCO₃
• thế số vào có 2 = 2Ba(OH)_{2 bđ} – 0,4 ⇒ Ba(OH)_{2 bđ} = 1,2

1,2 mol Ba(OH)2 ban đầu sau phản ứng chia ra

• BaCO₃ tủa = 0,4
• nên Ba(HCO₃)₂ tan = 1,2 – 0,4 = 0,8 (do bảo toàn mol Ba)

Vậy

• chất tủa là BaCO₃ có m = 197.0,4 = 78,8 gam
• chất tan là Ba(HCO₃)₂ có m = 259.0,8 = 207,2 gam
• m_dd sau phản ứng = CO₂ + dung dịch Ba(OH)₂ – m_{BaCO3 tủa} = 2.44 + 400 – 78,8 = 409.2 gam
• C% _Ba(HCO3)2 = (207,2.100%) : 409,2 = 50,64

*Dẫn từ từ khí CO₂ đến dư vào dung dịch Ba(OH)₂, kết quả thí nghiệm

được thể hiện trên đồ thị dưới đây. Giá trị của a và x trong đồ thị lần lượt là A. 2 và 4. | B. 1,8 và 3,6. | C. 1,6 và 3,2. | D. 1,7 và 3,4.

Vì là tam giác đều nên x = 2a

• n_{CO2 max} = n_{OH- bđ} – n_BaCO3 = 2n_{Ba(OH)2 bđ} – n_BaCO3 = 2n_{BaCO3 max} – n_BaCO3
• thế số được 3 = 2.a – 0,5a ⇔ a = 2

Vậy x = 4

***Một số bài còn giải theo kiểu hình học tam giác đều, bạn có hứng khởi thì tìm hiểu nha!

*Dẫn từ từ đến dư khí CO₂ vào dung dịch Ba(OH)₂. Sự phụ thuộc của

khối lượng kết tủa (y gam) vào thể tích khí CO₂ tham gia phản ứng (x lít) được biểu diễn bằng đồ thị bên dưới. Giá trị của m là A. 19,70. | B. 39,40. | C. 9,85. | D. 29,55. (Đề tham khảo 2019)

Có 3 ẩn a – b – m. Mình dùng công thức ở 3 chỗ đánh dấu tròn và ngôi sao là xong, dễ ẹt hà!

[1] CO_{2 min} = BaCO₃

• (a – b) : 22,4 = 2m : 197
• nên 197a – 197b – 44,8m = 0

[2] CO_{2 đỉnh} = BaCO_{3 max}

• (a + b) : 22,4 = 4m : 197
• nên 197a + 197b – 89,6m = 0

[3] CO_{2 max} = 2Ba(OH)_{2 bđ} – BaCO₃

• (a + 3,36) : 22,4 = (2.4m : 197) – (2m : 197)
• nên 197a – 134,4m = – 661,92

Giả hệ ra a = 3,36 ; b = 1,12 ; m = 9,85

***Giang hồ còn giải theo kiểu hình học tam giác đều, tam giác vuông cân ..bla bla bla!

3.2. CO₂ + nhiều kiềm

3.2.1. Cho CO₂ + NaOH, Ba(OH)₂, Ca(OH)₂ → mol CaCO₃, BaCO₃

Khi có tỉ lệ mol 1 < OH^– : CO₂ < 2 ⇒ tạo HCO₃^– và CO₃^2-, ta mới dùng được công thức

• mol CO₃^2– = mol OH^– – mol CO₂
• đương nhiên mol HCO₃^– = CO₂ – CO₃^2– (bảo toàn mol C)

Và ta vẫn có các công thức sau:

• n_{CO2 min} = n_BaCO3 = n_CO3^2-
• n_{CO2 max} = tổng n_{OH- bđ} – n_BaCO3 = tổng n_{OH- bđ} – n_CO3^2-

*Chỉ cho 1 dung dịch Ba(OH)₂ hoặc Ca(OH)₂ thì mol CO₃^2- = mol tủa

Ví dụ. Hấp thụ hết 0,5 mol CO₂ (đktc) vào dung dịch có 0,35 mol Ba(OH)₂. Tính khối lượng kết tủa thu được.

0,35 mol Ba(OH)₂ ⇒ n_Ba2+ = 0,35 ; n_OH– = 0,35.2 = 0,7

Vì tỉ lệ mol OH^– : CO₂ = 0,7 : 0,5 = 1,4 nên

• mol CO₃^2– = mol OH^– – mol CO₂ = 0,2 = n_{tủa BaCO3}
• n_BaCO3 = 0,2.197 = 39,4 gam

*Nếu cho dung dịch chứa nhiều kiềm như NaOH, Ba(OH)₂ hoặc Ca(OH)₂ thì

• so sánh mol CO₃^2- với Ba²⁺ | Ca²⁺ để tính ra mol tủa
• vì CO₃^2- + Ba²⁺ (Ca²⁺) → CaCO₃ (BaCO₃)

Ví dụ. Hấp thụ hết 0,3 mol CO₂ (đo ở đktc) vào dung dịch hỗn hợp gồm 0,03 mol NaOH và 0,18 mol Ba(OH)₂. Tính khối lượng kết tủa thu được?

Tổng n_OH- = 0,39 mol

Vì tỉ lệ mol OH^̶ : CO₂ = 0,39 : 0,3 = 1,3 nên

• mol CO₃^2– = mol OH^– – mol CO₂ = 0,39 – 0,3 = 0,09
• phản ứng Ba²⁺ + CO₃^2- → BaCO₃
• mà Ba²⁺ = 0,18 > CO₃^2- = 0,09 ⇒ n_BaCO3 = 0,09 mol ~ 17,73 gam

3.2.2. Ngắm đồ thị huyền thoại → Tìm số và tính toán

***Cảnh báo: Nếu quá vớ vẩn với bạn, xin hãy bỏ qua nội dung này.

*Dẫn khí CO₂ vào V lít dung dịch hỗn hợp NaOH 0,2 M và Ba(OH)₂ 0,1M.

Đồ thị biểu diễn khối lượng kết tủa theo số mol CO₂ như dưới. Giá trị của V là A. 300. | B. 250. | C. 400. | D. 150. (THPTQG 2016)

Tổng n_{OH- bđ} = 0,2.V + 0,1.V.2 = 0,4V

Và ta dùng các công thức như trên.

• n_{CO2 min} = n_BaCO3 = 0,03
• n_{CO2 max} = tổng n_{OH- bđ} – n_BaCO3 ⇒ 0,13 = tổng n_{OH- bđ} – 0,03 ⇔ tổng n_{OH- bđ} = 0,16

Vậy 0,4V = 0,16 ⇔ V = 0,4 lit

---

Liên kết nhanh

Mời bạn vui thưởng thức thêm các bài viết khác của

• Hóa lớp 10 tại đây.
• Hóa lớp 11 tại đây.
• Hóa lớp 12 tại đây.

Viết bởi Đỗ Trọng Toan từ W3chem.com

Mình là người tự thực hiện toàn bộ dự án này – bao gồm xây dựng trang web, viết nội dung, tìm tài liệu tham khảo, trả lời câu hỏi bạn gởi về. Vui lòng xem xét QUYÊN GÓP để hỗ trợ W3chem CHỈ BẰNG CÁCH CHIA SẺ BÀI VIẾT NÀY LÊN MẠNG XÃ HỘI; bởi vì trong tương lai, bạn sẽ cho mình nhiều thời gian để làm việc trên W3chem, cũng có nghĩa bạn nhận thêm nhiều nội dung mới nhanh hơn tại đây.😍 🥰 😘

Mình cảm ơn bạn rất nhiều ⤵