CO2, SO2 TÁC DỤNG VỚI DUNG DỊCH KIỀM VÀ KIỀM THỔ (CO2, SO2 + OH-) I Lời nói đầu: Dạng tốn CO2 + OH- khơng cịn dạng tốn nữa, từ cấp tiếp cận Thế có số học sinh cịn gặp khó khăn gặp lại dạng (và dạng H3PO4 + OH- mà khơng đề cập đây) Vậy nên hệ thống lại kiến thức, giải vài ví dụ minh họa, có số áp dụng để bạn củng cố lại kiến thức (mình dùng OH- để minh họa cho bazơ nhé, phương trình phân tử viết đủ) II Một số dạng tốn liên quan: (kí hiệu T = nOH nCO2 , với số mol OH- = số nhóm OH nhân với số mol bazơ kiềm kiềm thổ,ví dụ nNaOH = 0,2 mol nOH = 0,2.1 = 0,2 mol, nBa (OH ) = 0,3 mol nOH = 0,3.2 = 0,6 mol), CO2 thay SO2 Dạng 1: CO2 + dung dịch chứa bazơ kiềm (hoặc bazơ kiềm thổ) Ta xét PT minh họa (ở bazơ kiềm NaOH bazơ kiềm thổ Ba(OH)2) - Với NaOH: NaOH + CO2 -> NaHCO3 (1) 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 PT (2) việc thêm OH- vào sản phẩm PT (1) Cụ thể là: NaOH + NaHCO3 -> Na2CO3 + H2O (3) Ba(OH)2 + Ba(HCO3)2 -> 2BaCO3 + 2H2O (3) Từ PT trên,chúng ta rút vài nhận xét tỉ số T sau: T < 1: phản ứng tạo muối axit CO2 dư sau phản ứng (phản ứng (1) dư CO2) T = 1: phản ứng tạo muối axit chất tham gia hết (phản ứng (1) vừa đủ) < T < 2: phản ứng tạo muối axit muối trung hòa (phản ứng (1) xong phản ứng (3) xảy phần thiếu OH-) T = 2: phản ứng tạo muối trung hòa ((3) xảy xong OH- dùng đủ) T > 2: phản ứng tạo muối trung hòa OH- dư + Nếu đề cho số mol bazơ kiềm (or bazơ kiềm thổ) khối lượng chất tan,cách dài (vì phải xét nhiều trường hợp),mình đề xuất cách giải (chỉ xét trường hợp) sau (lấy NaOH để dễ hình dung nhé) TH1: Nếu NaOH hết, chất tan gồm Na2CO3 (a mol) NaHCO3 (b mol) (ở a,b số mol coi khơng có muối đó) Bảo tồn Na: 2a + b = nNaOH Khối lượng chất tan: 106a + 84b = mct Giải hệ xem a,b có thỏa mãn a,b khơng,nếu có ẩn số âm ta loại TH đến TH2 TH2: NaOH dư, chất tan gồm Na2CO3 (x mol) NaOH dư (y mol) (ở x,y > 0) Bảo toàn Na: 2x + y = nNaOH bđ Khối lượng chất tan: 106x + 40y = mct Từ => x,y - Sự tăng giảm khối lượng dung dịch cho CO2 tác dụng với bazơ kiềm thổ: m mđi vào mđi or mCO2 m Khối lượng dung dịch tăng: m , khối lượng dung dịch giảm: m Dạng 2: CO2 + dung dịch chứa nhiều bazơ kiềm (hoặc nhiều bazơ kiềm thổ) Ở sử dụng phương pháp, phương pháp quy đổi - Nguyên tắc quy đổi: + Số mol bazơ quy đổi (ROH, R’(OH)2) = tổng số mol bazơ ban đầu + Gốc R,R’ gốc trung bình bazơ,cách tính: M R = Tong khoi luong cac goc kim loai (không biết gõ dấu chỗ nên người thơng cảm nhé) Tong so mol Ví dụ: quy đổi Ba(OH)2 (0,03 mol) Ca(OH)2 (0,02 mol) thành R(OH)2 nR (OH ) = 0,05 mol, M R = 0,03.137 0,02.40 = 98,2 0,03 0,02 Đến quay lại dạng Mở rộng: đề cho hỗn hợp (CO2,SO2) vào dung dịch hỗn hợp chứa nhiều bazơ kiềm(or nhiều Tong khoi luong cac goc phi kim bazơ kiềm thổ) quy đổi hỗn hợp cho thành XO2 ( M X , Tong so mol số mol XO2 = tổng số mol CO2 SO2) quy đổi hỗn hợp bazơ (bazơ kiềm ROH, bazơ kiềm thổ R’(OH)2, quy đổi theo nguyên tắc trên), từ quay dạng Dạng 3: CO2 + dung dịch chứa bazơ kiềm bazơ kiềm thổ (hỗn hợp chứa nhiều bazơ kiềm kiềm thổ quy đổi quay dạng Dạng thường thấy đề thi THPTQG (dưới dạng đồ thị), phản ứng gồm giai đoạn: - Giai đoạn 1: CO2 + R(OH)2 (R kim loại kiềm thổ),phản ứng tạo kết tủa RCO3 PT: CO2 + R(OH)2 -> RCO3 + H2O ( nCO2 nR (OH ) ) - Giai đoạn (nếu giai đoạn kết thúc CO2 dư): CO2 + R’OH (R’ kim loại kiềm), ta nOH ( R 'OH ) phải tính T = (với nCO2 sau nCO2 bđ nR (OH ) CO2 phản ứng phần giai đoạn 1) nCO2 sau Vì phải tính T? Vì khơng thể biết CO2 hết lúc giai đoạn 2,nên khơng thể tính xác chất tan dung dịch sau phản ứng - Giai đoạn (nếu giai đoạn kết thúc CO2 dư): RCO3 + CO2 + H2O -> R(HCO3)2 (kết tủa tan phần) Tới bạn xài cơng thức n = nOH nCO2 để tính số mol kết tủa được, cịn khơng dựa vào phương trình hịa tan kết tủa để tính LƯU Ý: Khi cho CO2 tác dụng với dung dịch bazơ kiềm thổ mà số mol kết tủa < số mol bazơ kiềm thổ phải chia TH: kết tủa chưa hòa tan với kết tủa bị hòa tan phần III Các ví dụ minh họa: Mình xin trình bày ví dụ minh họa,tương ứng với dạng nêu nhé: Sục 6,72 lít khí CO2 (đktc) vào 500ml dung dịch NaOH 1M, kết thúc phản ứng thu m gam hỗn hợp chất tan Xác định giá trị m (dạng 1) Lời giải: nCO2 = 0,3 mol nNaOH = 0,5 mol => T = nOH nCO2 = nNaOH = => tạo muối NaHCO3 (x mol) nCO2 Na2CO3 (y mol) BT C: x + y = 0,3 BT Na: x + 2y = 0,5 Từ => x = 0,1 y = 0,2 => m = 0,1.84 + 0,2.106 = 29,6 g (Trích từ đề minh họa mơn Hóa năm 2020, có thêm số cắt khúc đầu) Đốt cháy hoàn toàn 0,56 g hỗn hợp gồm C S oxi vừa đủ,thu 0,03 mol hỗn hợp sản phẩm cháy X Toàn X cho vào bình đựng dung dịch gồm NaOH (0,02 mol) KOH (0,03 mol), thu m gam chất tan Tính giá trị m (dạng 2) Lời giải: Tìm nCO2 = 0,02 mol, nSO2 = 0,01 Quy đổi hệ phản ứng thành phương trình nhất: XO2 + ROH Với n XO2 = 0,03 mol, nROH = 0,05 mol, M X MR T= 0,02.12 0,01.32 56 , 0,02 0,01 0,02.23 0,03.39 32,6 0,02 0,03 nOH nROH = => có muối R2XO3 (x mol) RHXO3 (y mol) n XO2 n XO2 2 x y 0,5 x 0,2 Bảo toàn nguyên tố R X ta có hệ PT sau: => => m = 3,64 g x y 0,3 y 0,1 Sục CO2 vào dung dịch gồm NaOH (a mol) Ca(OH)2 (b mol) Đồ thị biểu diễn phụ thuộc số mol kết tủa vào số mol CO2 cho hình vẽ (nguồn: mạng) (dạng 3) Tỉ lệ a:b tương ứng là: A 4:5 B 2:3 C 5:4 D 4:3 Lời giải: Tại điểm gấp khúc đầu tiên: nCaCO3 = nCa(OH)2 = 0,25 mol = nCO2 Tại điểm gấp khúc thứ 2, ta có tổng số mol CO2 phản ứng = 0,25 + b (do xảy phản ứng 2NaOH + CO2 -> Na2CO3 + H2O Na2CO3 + CO2 + H2O -> 2NaHCO3) Tại điểm kết thúc phản ứng (khơng có kết tủa) PT hòa tan kết tủa: CaCO3 + CO2 + H2O -> Ca(HCO3)2 Từ => nCO2 hịa tan kết tủa = 0,25 Vậy ta có 0,25 + b + 0,25 = 0,7 => b = 0,2 => a:b = 5:4 (C) IV Bài tập áp dụng: Sục V lít khí CO2 vào bình chứa 500ml dung dịch X gồm KOH 0,2M Ca(OH)2 0,1 mol, sau phản ứng thu 3g kết tủa Cũng lượng X sục 3,808 lít khí CO2 (đktc) vào thu 3g kết tủa Xác định giá trị V Sục V lít khí CO2 SO2 (có khối lượng 1,08g) vào bình chứa 200ml dung dịch hỗn hợp gồm NaOH 0,1M KOH 0,1M, sau phản ứng thu 2,64g hỗn hợp muối Xác định % số mol CO2 hỗn hợp khí ban đầu Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm CH3COONa HCOONa (có tỉ lệ mol 1:1), thu Na2CO3,CO2,H2O Toàn sản phẩm cháy cho vào bình chứa 300ml dung dịch NaOH 0,2M, sau phản ứng thu 5,92 gam hỗn hợp gồm chất tan Xác định giá trị m 5V lít CO2 (đktc) vào bình chứa 800 ml dung dịch Ca(OH)2 0,1M thu m gam kết tủa Xác định m V Sục V lít Dẫn a mol CO2 vào bình chứa V lít dung dịch hỗn hợp gồm Ca(OH)2 0,1M Ba(OH)2 0,1M, sau phản ứng thu 44,55g kết tủa dung dịch X Đun nóng X đến khối lượng khơng đổi,thu 14,85g kết tủa Xác định a V ... Giai đoạn 1: CO2 + R (OH) 2 (R kim loại kiềm thổ),phản ứng tạo kết tủa RCO3 PT: CO2 + R (OH) 2 -> RCO3 + H2O ( nCO2 nR (OH ) ) - Giai đoạn (nếu giai đoạn kết thúc CO2 dư): CO2 + R? ?OH (R’ kim loại... R? ?OH (R’ kim loại kiềm), ta nOH ( R 'OH ) phải tính T = (với nCO2 sau nCO2 bđ nR (OH ) CO2 phản ứng phần giai đoạn 1) nCO2 sau Vì phải tính T? Vì khơng thể biết CO2 hết lúc giai đoạn 2,nên... lít khí CO2 (đktc) vào 500ml dung dịch NaOH 1M, kết thúc phản ứng thu m gam hỗn hợp chất tan Xác định giá trị m (dạng 1) Lời giải: nCO2 = 0,3 mol nNaOH = 0,5 mol => T = nOH nCO2 = nNaOH = =>