SKKN Kinh nghiệm giảng dạy bài tập cho muối cacbonat của kim loại kiềm tác dụng axit

SKKN Kinh nghiệm giảng dạy bài tập cho muối cacbonat của kim loại kiềm tác dụng axit 1 1 Mở đầu 1 1 Lý do chọn đề tài Hóa học là một bộ môn khoa học quan trọng trong nhà trường phổ thông nhằm phát tri[.]

1 Mở đầu 1.1 Lý chọn đề tài Hóa học môn khoa học quan trọng nhà trường phổ thông nhằm phát triển tư cho học sinh hình thành kiến thức, kĩ ban đầu nghiên cứu khoa học Là mơn khoa học thực nghiệm nên hóa học rèn luyện cho học sinh kĩ làm việc nhóm, tiến hành thí nghiệm, phân tích, đánh giá tượng xảy rút kết luận Trong mơn hóa học, học sinh không nắm chất phản ứng dẫn đến việc xác định sai sản phẩm tạo thành làm sai kết tốn định tính tốn định lượng Trong q trình giảng dạy tơi thấy học sinh thường giải sai tập hiểu chưa cách tiến hành thí nghiệm chất phản ứng hóa học Chính tơi chọn đề tài: “ Kinh nghiệm giảng dạy tập cho muối cacbonat kim loại kiềm tác dụng axit” để thông qua tốn nhằm khắc phục sai sót kiến thức, hiểu sai q trình tiến hành thí nghiệm tạo hứng thú đam mê học tập mơn hóa cho học sinh 1.2 Mục đích nghiên cứu - Nghiên cứu dạng toán cho muối cacbonat kim loại kiềm tác dụng axit - Phân tích hạn chế kiến thức dẫn đến hiểu sai học sinh xác định sản phẩm phản ứng - Bản thân có hội nghiên cứu, tìm hiểu sâu sắc vấn đề áp dụng vào thực tế giảng dạy tốt nhằm nâng cao chất lượng dạy học 1.3 Đối tượng nghiên cứu - Nghiên cứu lí thuyết phản ứng dung dịch muối cacbonat với dung dịch axit - Nghiên cứu lí thuyết phản ứng ion xảy dung dịch chất điện li SangKienKinhNghiem.net - Nghiên cứu dạng tập thường gặp cho dung dịch muối cacbonat kim loại kiềm tác dụng với dung dịch axit 1.4 Phương pháp nghiên cứu: Trên sở nắm vững nội dung trọng tâm Hợp chất cacbon (lớp 11), Một số hợp chất quan trọng kim loại kiềm (lớp 12) nghiên cứu kĩ câu hỏi đề TSĐH – CĐ, đề thi THPT Quốc gia, đề thi học sinh giỏi, tài liệu hóa phổ thơng có liên quan đến tập axit tác dụng với muối cacbonat từ xây dựng dạng tốn thường gặp đồng thời phân tích sai sót học sinh thường mắc phải cách khắc phục Nội dung sáng kiến kinh nghiệm 2.1 Cơ sở lí luận sáng kiến kinh nghiệm 2.1.1 Cơ sở lý luận chung Khi cho dung dịch chứa ion CO32-, HCO3- tác dụng với dung dịch chứa ion H+ có phản ứng sau: Hoặc: H+ + CO32- → H+ + HCO3- → CO2 2H+ + CO32- → H+ + HCO3- (1) + H2O (2) CO2 + H2O (3) HCO3- → CO2 + H2O (4)  Trường hợp 1: Cho từ từ dung dịch chứa ion H+ vào dung dịch chứa ion CO32-, HCO3- xảy phản ứng (1) (2)  Trường hợp 2: Cho từ từ dung dịch chứa ion CO32-, HCO3- vào dung dịch chứa ion H+ xảy đồng thời phản ứng (3) (4)  Trường hợp 3: Trộn dung dịch chứa ion CO32-, HCO3- vào dung dịch chứa ion H+ xảy đồng thời phản ứng (3) (4) Như chất phản ứng thực thao tác thí nghiệm khác phản ứng khác 2.1.2 Những thuận lợi khó khăn học sinh giải tập muối cacbonat kim loại kiềm tác dụng dung dịch axit * Thuận lợi: SangKienKinhNghiem.net - Học sinh viết pthh dạng phân tử dạng ion cho dung dịch muối cacbonat kim loại kiềm tác dụng dung dịch axit - Học sinh nắm lí thuyết phản ứng xảy ion dung dịch chất điện li - Học sinh nắm vững công thức thường sử dụng giải tốn hóa học * Khó khăn: - Học sinh nhầm lẫn thứ tự phản ứng xảy cho dung dịch muối cacbonat kim loại kiềm tác dụng dung dịch axit tùy vào thao tác tiến hành thí nghiệm - Học sinh lúng túng xác định chất phản ứng hết, chất dư thu dung dịch sau phản ứng - Học sinh không linh hoạt việc vận dụng phương pháp: bảo toàn khối lượng, tăng giảm khối lượng giải toán 2.2 Các dạng toán thường gặp cho muối cacbonat kim loại kiềm tác dụng axit (1) Cho dung dịch muối cacbonat (CO32-) tác dụng với dung dịch axit (H+) Dạng 1: Cho từ từ dung dịch chứa ion H+ vào dung dịch chứa ion CO32- Phản ứng xảy theo thứ tự sau đây: Trước tiên xảy phản ứng: H+ + CO32- → HCO3- (1) Khi (1) xảy xong mà dư H+ tiếp tục có phản ứng: H+ + HCO3- → CO2 + H2O (2) Chúng ta cần xác định mức độ xảy phản ứng (1) (2) - Khi 𝑛 𝐻 + = 𝑛 2‒ 𝐶𝑂 suy (1) xảy vừa xong, chưa có khí ra, dung dịch chứa HCO3- - Khi 𝑛 𝐻 + < 𝑛 2‒ 𝐶𝑂 suy (1) chưa xong, chưa có khí ra, dung dịch chứa HCO3- CO32- SangKienKinhNghiem.net - Khi 𝑛 𝐻 + = 2𝑛 suy (2) vừa xong, khí lớn nhất, dung dịch 2‒ 𝐶𝑂 không H+, HCO3- CO32- - Khi 𝑛 𝐻 + > 2𝑛 suy (2) xong, khí lớn nhất, dung dịch chứa 2‒ 𝐶𝑂 H+ dư - Khi 𝑛 2‒ 𝐶𝑂 < 𝑛 𝐻 + Đáp án B => kết sai Ví dụ 2: Thêm từ từ giọt dung dịch chứa 0,54 mol HCl vào dung dịch chứa 0,35 mol Na2CO3 thu dung dịch X Cho dung dịch X tác dụng hoàn toàn với dung dịch Ca(OH)2 dư thu m gam kết tủa Giá trị m A 32 gam B 16 gam C gam D 15 gam Giải: - Khi thêm từ từ giọt dung dịch HCl vào dung dịch Na2CO3 lượng H+ thiếu so với CO32- nên xảy phản ứng: CO32- + H+ → HCO3- Ban đầu: 0,35 0,54 (H+ dư) Phản ứng: 0,35 0,35 0,35 Sau phản ứng: 0,19 0,35  HCO3- + H+ Ban đầu: 0,35 0,19 Phản ứng: 0,19 0,19 0,19 Sau phản ứng: 0,16 0,19 CO2 + H2O (HCO3- dư) - Khi cho dung dịch X tác dụng hoàn toàn với dung dịch Ca(OH)2 dư: HCO3- + Phản ứng: OH- → 0,16 0,16 Ca2+ + Phản ứng: CO32- + H2O CO32- → 0,16 CaCO3↓ 0,16 Khối lượng kết tủa CaCO3 = m = 0,16.100=16 gam (Đáp án B) Ví dụ 3: (ĐH-A-2007) Cho từ từ dung dịch chứa a mol HCl vào dung dịch chứa b mol Na2CO3 đồng thời khuấy đều, thu V lít khí (ở đktc) dung dịch X Khi cho dư nước vôi vào dung dịch X thấy có xuất kết tủa Biểu thức liên hệ V với a, b A V = 22,4(a  b) B V = 11,2(a  b) C V = 22,4(a + b) D V = 11,2(a + b) SangKienKinhNghiem.net Giải: - Cho từ từ dung dịch HCl vào dung dịch Na2CO3 CO32- ban đầu dư so với H+ thứ tự phản ứng là: CO32- + H+ → HCO3- Ban đầu: b a Phản ứng: b b b (a-b) b Sau phản ứng: HCO3- + (H+ dư tạo CO2)  H+ CO2 + H2O Ban đầu: b (a-b) Phản ứng: (a-b) (a-b) (a-b) (a-b) Sau phản ứng: (2b-a) (HCO3- dư tạo kết tủa) - Khi cho dung dịch X tác dụng hoàn toàn với dung dịch Ca(OH)2 dư: HCO3- + Ca2+ + OH- → CO32- + H2O CO32- → CaCO3↓ ↔ V = 22,4(a  b) (Đáp án A) Từ đề ta có: 𝑛𝐶𝑂 = a-b = - Sai lầm học sinh nguyên nhân sau: hiểu chưa kiến thức, cho việc cho từ từ axit HCl vào dung dịch Na2CO3, cho từ từ Na2CO3 vào dung dịch HCl nên có phản ứng: CO32- + 2H+ → H2O + CO2  dung dịch X tác dụng với dd Ca(OH)2 tạo kết tủa nên X có CO32- dư Từ phản ứng suy ra: 𝑛𝐶𝑂 = nHCl = mol → V = 11,2a Ví dụ 4: Hịa tan hồn tồn 31,3 gam hỗn hợp X gồm Na2CO3 K2CO3 vào nước dư thu dung dịch Y Nhỏ từ từ đến hết 150 ml dung dịch HCl 2M vào Y, sau phản ứng thu 1,12 lít khí CO2 (đktc) dung dịch Z Thêm Ba(OH)2 dư vào Z thu m gam kết tủa Khối lượng K2CO3 hỗn hợp X A 20,7 gam B 10,6 gam C 49,25 gam D 15,9 gam Giải: SangKienKinhNghiem.net đầ𝑢 = 𝑛𝑏𝑎𝑛 +đầ𝑢= 0,15.2 = 0,3 mol 𝑛𝑏𝑎𝑛𝐻𝐶𝑙 𝑛𝐶𝑂 = 𝐻 𝑏𝑎𝑛 đầ𝑢 Đặt: 𝑛𝑁𝑎 𝐶𝑂 = a mol 1,12 = 0,05 mol 22,4 đầ𝑢 𝑛𝑏𝑎𝑛 𝐾 𝐶𝑂 = a mol 3 Ta có: 106a+138b=31,3 - Khi thêm từ từ giọt dung dịch HCl vào dung dịch Na2CO3 lượng H+ thiếu so với CO32- nên xảy phản ứng: CO32- + H+ → HCO3- Ban đầu: (a+b) 0,3 Phản ứng: (a+b) (a+b) (a+b) (0,3-a-b) (a+b) + H+ Sau phản ứng: HCO3Ban đầu: (a+b) Phản ứng: (0,3-a-b) (H+ dư tạo khí CO2)  (0,3-a-b) CO2 + H2O (H+ hết, HCO3- dư tạo kết tủa) (0,3-a-b) (0,3-a-b) (0,3-a-b) Sau phản ứng: (2a+2b-0,3) Ta có: 𝑛𝐶𝑂 = 0,3-a-b = 0,05 ↔ a+b = 0,25 Giải ta được: a= 0,1và b=0,15 -Khi cho dung dịch X tác dụng hoàn toàn với dung dịch Ba(OH)2 dư: HCO3- + Ba2+ + OH- → CO32- + H2O CO32- → BaCO3↓ Khối lượng K2CO3 ban đầu = 0,15.138= 20,7 gam (Đáp án A) Ví dụ 5: Nhỏ từ từ giọt đến hết m gam dung dịch HCl 3,65% vào 200 gam dung dịch Na2CO3 5,3% Sau phản ứng thấy khối lượng dung dịch 347,8 gam Số mol HCl dùng A 0,1478 B 0,15 C 0,1478 0,15 D 0,225 Giải: 𝑛𝑁𝑎 2𝐶𝑂3 =𝑛 2‒ 𝐶𝑂 = 200.5,3 = 0,1 mol; 100.106 𝑏𝑎𝑛 đầ𝑢 𝑏𝑎𝑛 đầ𝑢 𝑛𝑁𝑎 𝐶𝑂 = 𝑛 2‒ = 𝐶𝑂 200.5,3 = 100.106 0,1 mol - Từ đề nên suy có trường hợp xảy ra: *Trường hợp 1: Chỉ xảy phản ứng hóa học: SangKienKinhNghiem.net CO32- + H+ → HCO3- Vì khơng có khí theo BTKL: 𝑚𝑑𝑑 𝐻𝐶𝑙 + 𝑚𝑑𝑑 𝑁𝑎 2𝐶𝑂3 = 𝑚𝑑𝑑 𝑠𝑎𝑢 𝑝ℎả𝑛 ứ𝑛𝑔 Thay số: 𝑚𝑑𝑑 𝐻𝐶𝑙 + 200 = 347,8 ↔ 𝑚𝑑𝑑 𝐻𝐶𝑙 = 147,8 gam 𝑚𝐻𝐶𝑙 = 147,8.3,65 5,3947 = 5,3947 gam → 𝑛𝐻𝐶𝑙 = = 0,1478 mol 100 36,5 *Trường hợp 2: Xảy phản ứng hóa học, có khí CO2 ra: CO32Ta có: 𝑛𝐶𝑂 = 𝑛 𝐻 + H+ → HCO3- HCO3- + H+  CO2 + - 𝑛 + H2O = 0,001m - 0,1 (mol) 2‒ 𝐶𝑂 Theo BTKL: 𝑚𝑑𝑑 𝐻𝐶𝑙 + 𝑚𝑑𝑑 𝑁𝑎 2𝐶𝑂3 - 𝑚𝐶𝑂 = 𝑚𝑑𝑑 𝑠𝑎𝑢 𝑝ℎả𝑛 ứ𝑛𝑔 Thay số: 𝑚𝑑𝑑 𝐻𝐶𝑙 + 200 - 𝑚𝐶𝑂 = 347,8 ↔ 𝑚𝑑𝑑 𝐻𝐶𝑙 + 200 – 44(0,001m – 0,1) = 347,8 ↔ 𝑚𝑑𝑑 𝐻𝐶𝑙 = 150 gam → 𝑛𝐻𝐶𝑙 = 3,65.150 = 0,15 mol (Đáp án C) 100.36,5 - Sai lầm học sinh: thường xét trường hợp mà quên có khả xảy trường hợp dẫn đến chọn đáp án A => kết sai Dạng 2: Cho từ từ dung dịch chứa ion CO32- vào dung dịch chứa ion H+ Lượng H+ dung dịch ban đầu dư, xảy phản ứng: CO32- + 2H+ → CO2 + H2O Khí CO2 sau cho hai dung dịch tác dụng với Dung dịch sau phản ứng dư ion CO32- dư ion H+ - Nếu dung dịch sau phản ứng có dư CO32-, tác dụng với dung dịch khác có chứa Ca2+, Ba2+ sinh kết tủa:M2+ + CO32- → MCO3↓ (M: Ca, Ba) - Nếu dung dịch sau phản ứng dư H+ thường trung hịa NaOH, KOH Ví dụ 1: Cho từ từ đến hết 100 ml dung dịch Na2CO3 1M vào 100 ml dung dịch HCl 1,5M Sau phản ứng thu dung dịch X V lít khí CO2 (đktc) Giá trị V SangKienKinhNghiem.net A 2,24 lít B 0,56 lít C 1,68 lít D 1,12 lít Giải: 𝑏𝑎𝑛 đầ𝑢 𝑏𝑎𝑛 đầ𝑢 𝑏𝑎𝑛 đầ𝑢 𝑏𝑎𝑛 đầ𝑢 𝑛𝑁𝑎 𝐶𝑂 = 𝑛 ‒ = 0,1.1 = 0,1 mol; 𝑛 𝐻𝐶𝑙 = 𝑛 + = 1,5.0,1 = 0,15 mol 𝐶𝑂 𝐻 - Khi thêm từ từ đến hết dung dịch Na2CO3 vào dung dịch HCl, lượng H+ dư so với CO32- nên có khí CO2 Do có phản ứng: Phản ứng xảy ra: CO32- + 2H+ → CO2 + Ban đầu: 0,1 0,15 Phản ứng: 0,075 0,15 0,075 0,075 Sau phản ứng: 0,025 H2O (CO32- dư) Thể tích khí CO2 thu sau phản ứng là: 𝑉𝐶𝑂 = 0,075.22,4 = 1,68 lít (Đáp án C) - Sai lầm học sinh: đọc đề không kĩ nhầm lẫn cách tiến hành thí nghiệm nên cho thứ tự phản ứng là: CO32- + HCO3- + H+ H+  HCO3- (1)  H2O + CO2  Từ (1): CO32- hết H+ dư nên suy ra: 𝑛 2‒ 𝐶𝑂 (2) =𝑛 Từ (2): HCO3- dư H+ hết nên suy ra: 𝑛𝐶𝑂 = 𝑛 ‒ 𝐻𝐶𝑂 𝐻 + = 0,1 mol = 0,05 mol Vậy: 𝑉𝐶𝑂 = 0,05.22,4 = 1,12 lít → Chọn đáp án D→ Kết sai Ví dụ 2: Cho từ từ 150 ml dung dịch Na2CO3 1M vào 100 ml dung dịch H2SO4 1M Sau phản ứng thu dung dịch X Cho BaCl2 dư vào X thu m gam kết tủa Giá trị m A 9,85 gam B 23,3 gam C 29,55 gam D 33,15 gam Giải: 𝑏𝑎𝑛 đầ𝑢 𝑏𝑎𝑛 đầ𝑢 𝑛𝑁𝑎 𝐶𝑂 = 𝑛 ‒ = 0,15.1 = 0,15 mol 𝐶𝑂 đầ𝑢 𝑏𝑎𝑛 đầ𝑢 𝑛𝑏𝑎𝑛 𝐻𝐶𝑙 = 𝑛 + = 0,1.2 = 0,2 mol 𝐻 đầ𝑢 𝑏𝑎𝑛 đầ𝑢 𝑛𝑏𝑎𝑛 𝐻 𝑆𝑂 = 𝑛 ‒ = 0,1.1 = 0,1 mol 𝑆𝑂 SangKienKinhNghiem.net Phản ứng xảy ra: CO32- + 2H+ → CO2 + Ban đầu: 0,15 0,2 Phản ứng: 0,1 0,2 0,1 0,1 Sau phản ứng: 0,05 H2O (CO32- dư) Dung dịch X chứa: CO32- 0,05 (mol) SO42- 0,1 (mol) Khi cho BaCl2 dư vào X: Ba2+ + Ba2+ + CO32- → BaCO3↓ 0,05 0,05 SO42- → BaSO4↓ 0,1 0,1 m = 0,05.197 + 0,1.233 =33,15 gam (Đáp án D) (2) Cho dung dịch hỗn hợp muối cacbonat hiđrocacbonat (CO32-, HCO3-) tác dụng với dung dịch axit (H+) Dạng 1: Cho từ từ dung dịch chứa ion H+ vào dung dịch hỗn hợp chứa ion (CO32-, HCO3-) Phản ứng xảy theo thứ tự sau đây: Trước tiên xảy phản ứng: H+ + CO32- → HCO3- (1) Khi (1) xảy xong mà dư H+ tiếp tục có phản ứng: H+ + HCO3- → CO2 + H2O (2) Ví dụ 1: Dung dịch X chứa hỗn hợp gồm Na2CO3 1,5M KHCO3 1M Nhỏ từ từ giọt khuấy hết 350 ml dung dịch HCl 1M vào 100 ml dung dịch X, sinh V lít khí ( đktc) Giá trị V A 3,36 B 1,12 C 4,48 D 2,24 Giải: đầ𝑢 𝑏𝑎𝑛 đầ𝑢 𝑛𝑏𝑎𝑛 𝐻𝐶𝑙 = 𝑛 + = 0,35.1 = 0,35 mol 𝐻 𝑏𝑎𝑛 đầ𝑢 𝑏𝑎𝑛 đầ𝑢 𝑛𝑁𝑎 𝐶𝑂 = 𝑛 ‒ = 0,1.1,5 = 0,15 mol 𝐶𝑂 đầ𝑢 𝑏𝑎𝑛 đầ𝑢 𝑛𝑏𝑎𝑛 𝐾𝐻𝐶𝑂 = 𝑛 ‒ = 0,1.1 = 0,1 mol 𝐻𝐶𝑂 SangKienKinhNghiem.net 10 - Khi thêm từ từ giọt dung dịch HCl vào dung dịch hỗn hợp (Na2CO3 KHCO3) lượng H+ thiếu so với CO32- nên ban đầu xảy phản ứng: CO32- + H+ → HCO3- Ban đầu: 0,15 0,35 Phản ứng: 0,15 0,15 0,15 Sau phản ứng: 0,2 0,15 HCO3- + (H+ dư)  H+ CO2 + Ban đầu: 0,25 0,2 Phản ứng: 0,2 0,2 0,2 0,2 Sau phản ứng: 0,05 H2O (HCO3- dư) 𝑉𝐶𝑂 = V = 0,2.22,4 = 4,48 lít (Đáp án C) Ví dụ 2: Nhỏ từ từ giọt đến hết 100 ml dung dịch HCl 1,5M vào 100 ml dung dịch hỗn hợp gồm Na2CO3 1M KHCO3 1M Sau phản ứng thu dung dịch Y khí CO2 Khối lượng muối Y A 16,875 gam B 22,975 gam C 18,975 gam D 20,975 gam Giải: đầ𝑢 𝑏𝑎𝑛 đầ𝑢 𝑛𝑏𝑎𝑛 𝐻𝐶𝑙 = 𝑛 + = 0,1.1,5 = 0,15 mol 𝐻 𝑏𝑎𝑛 đầ𝑢 𝑏𝑎𝑛 đầ𝑢 𝑛𝑁𝑎 𝐶𝑂 = 𝑛 ‒ = 0,1.1 = 0,1 mol 𝐶𝑂 đầ𝑢 𝑏𝑎𝑛 đầ𝑢 𝑛𝑏𝑎𝑛 𝐾𝐻𝐶𝑂 = 𝑛 ‒ = 0,1.1 = 0,1 mol 𝐻𝐶𝑂 - Khi thêm từ từ giọt dung dịch HCl vào dung dịch hỗn hợp (Na2CO3 NaHCO3) lượng H+ thiếu so với CO32- nên ban đầu xảy phản ứng: CO32- + H+ → HCO3- Phản ứng: 0,1 0,15 Phản ứng: 0,1 0,1 0,1 Sau phản ứng: 0,05 0,1 HCO3- + H+ Ban đầu: 0,2 0,05 Phản ứng: 0,05 0,05  (H+ dư) CO2 + H2O (HCO3- dư) 0,05 SangKienKinhNghiem.net 11 Sau phản ứng: 0,15 0,05 Dung dịch Y thu gồm ( Na+, K+, Cl-, HCO3-) m muối Y = 23.2.0,1 + 39.0,1 + 35,5.0,15 + 61.0,15 = 22,975 gam (Đáp án B) Ví dụ 3: Nhỏ từ từ dung dịch H2SO4 loãng vào dd X chứa 0,1 mol Na2CO3 0,2 mol NaHCO3, thu dung dịch Y 4,48 lít khí CO2 (đktc) Thêm dung dịch Ba(OH)2 dư vào dung dịch Y thu m gam kết tủa Giá trị m A 54,65 gam B 46,60 gam C 19,70 gam D 66,30 gam Giải: 𝑏𝑎𝑛 đầ𝑢 𝑏𝑎𝑛 đầ𝑢 𝑛𝑁𝑎 𝐶𝑂 = 𝑛 ‒ = 0,1 mol; 𝑛𝐶𝑂 = đầ𝑢 𝑏𝑎𝑛 đầ𝑢 𝑛𝑏𝑎𝑛 𝐾𝐻𝐶𝑂 = 𝑛 ‒ = 0,2 mol 𝐶𝑂 𝐻𝐶𝑂 4,48 = 0,2 mol 22,4 - Khi thêm từ từ giọt dung dịch HCl vào dung dịch hỗn hợp (Na2CO3 NaHCO3) lượng H+ thiếu so với CO32- nên ban đầu xảy phản ứng: CO32- + H+ Ban đầu: 0,1 a Phản ứng: 0,1 0,1 Sau phản ứng: HCO3- → HCO3- (1) (H+ dư tạo khí CO2) 0,1 (a-0,1) +  H+ 0,1 CO2 Ban đầu: 0,3 (a-0,1) Phản ứng: 0,2 0,2 0,2 0,2 Sau phản ứng: 0,1 + H2O (2) (HCO3- dư tạo kết tủa) Ta có: số mol H+ = a – 0,1 = 0,2 ↔ a = 0,3 mol Vậy: số mol H2SO4 = 0,15 mol = số mol SO42-Khi cho dung dịch X tác dụng hoàn toàn với dung dịch Ba(OH)2 dư xảy phản ứng HCO3- + Phản ứng: → 0,1 Ba2+ + Phản ứng: OH- CO32- + H2O (3) 0,1 CO32- → BaCO3↓ 0,1 SangKienKinhNghiem.net (3) 0,1 12 Ba2+ + SO42- → Phản ứng: BaSO4↓ 0,15 (4) 0,15 Khối lượng kết tủa = 0,1.197 + 233.0,15 = 54,65 gam (Đáp án A) - Sai lầm học sinh: thường quên tính số mol HCO3- tạo (1) dẫn đến sai kết tốn Ví dụ 4: Hịa tan hết a gam hỗn hợp Na2CO3 KHCO3 vào nước thu dd X Cho từ từ 100ml dd HCl 1,5 M vào dd X, thu dd Y 1,008 lít khí (ở đktc) Thêm dd Ba(OH)2 dư vào Y thu 29,55 gam kết tủa Giá trị a A 20,13 gam B 30,63 gam C 12,4 gam D 32,4 gam Giải: đầ𝑢 𝑏𝑎𝑛 đầ𝑢 𝑛𝑏𝑎𝑛 𝐻𝐶𝑙 = 𝑛 + = 0,1.1,5 = 0,15 mol 𝐻 29,55 = 0,15 mol 197 𝑛𝐶𝑂 = 1,008 = 0,045 mol 22,4 𝑛𝐵𝑎𝐶𝑂 = 𝑏𝑎𝑛 đầ𝑢 𝑏𝑎𝑛 đầ𝑢 𝑏𝑎𝑛 đầ𝑢 𝑏𝑎𝑛 đầ𝑢 Đặt 𝑛𝑁𝑎 𝐶𝑂 = 𝑛 ‒ = x mol ; 𝑛 𝐾𝐻𝐶𝑂 = 𝑛 ‒ = y mol 3 𝐶𝑂 𝐻𝐶𝑂 - Khi thêm từ từ giọt dung dịch HCl vào dung dịch hỗn hợp (Na2CO3 KHCO3) lượng H+ thiếu so với CO32- nên ban đầu xảy phản ứng: CO32- + H+ → HCO3- Ban đầu: x 0,15 Phản ứng: x x x Sau phản ứng: (0,15-x) x HCO3- + H+ (H+ dư tạo khí CO2)  Ban đầu: x+y (0,15-x) Phản ứng: 0,045 0,045 Sau phản ứng: (x+y-0,045) (1) CO2 + H2O (2) (HCO3- dư tạo kết tủa) 0,045 0,045 Ta có: số mol H+ = 0,15 - x = 0,045 ↔ x = 0,105 mol -Khi cho dung dịch X tác dụng hoàn toàn với dung dịch Ba(OH)2 dư xảy phản ứng SangKienKinhNghiem.net 13 HCO3- + Phản ứng: OH- (x+y-0,045) → CO32- + H2O (x+y-0,045) Ba2+ + CO32- → Phản ứng: (x+y-0,045) BaCO3↓ (x+y-0,045) Số mol BaCO3↓ = x+y – 0,045 = 0,15 ↔ y = 0,09 mol Vậy: a = 106.0,105 + 100.0,09 = 20,13 gam (Đáp án A) - Sai lầm học sinh: thường quên tính số mol HCO3- tạo (1) dẫn đến sai kết toán Dạng 2: Cho từ từ dung dịch hỗn hợp chứa ion (CO32-, HCO3- ) vào dung dịch chứa ion H+ Lượng H+ dung dịch ban đầu dư, phản ứng xảy đồng thời: 2H+ + CO32- → H+ + HCO3- → CO2 CO2 + H2O + H2O Khí CO2 sau cho dung dịch tác dụng với Ví dụ 1: Nhỏ từ từ 200ml dung dịch X (K2CO3 1M NaHCO3 0,5M) vào 200ml dung dịch HCl 2M thể tích khí CO2 thu V lít (đktc) Giá trị V A 3,36 B 5,376 C 4,48 D 2,24 Giải: đầ𝑢 𝑏𝑎𝑛 đầ𝑢 𝑛𝑏𝑎𝑛 𝐾 𝐶𝑂 = 𝑛 ‒ = 0,2.1 = 0,2 mol 𝐶𝑂 𝑏𝑎𝑛 đầ𝑢 = 𝑛𝑏𝑎𝑛 đầ𝑢 𝑛𝑁𝑎𝐻𝐶𝑂 ‒ = 0,2.0,5 = 0,1 mol 𝐻𝐶𝑂 đầ𝑢 𝑏𝑎𝑛 đầ𝑢 𝑛𝑏𝑎𝑛 𝐻𝐶𝑙 = 𝑛 + = 0,2.2 = 0,4 mol 𝐻 - Khi thêm từ từ giọt dung dịch hỗn hợp (Na2CO3 KHCO3) vào dung dịch HCl lượng H+ dư nên xảy đồng thời phản ứng Vì: 𝑛 𝐻 + < 2𝑛 2‒ 𝐶𝑂 +𝑛 ‒ 𝐻𝐶𝑂 nên H+ hết Do tỉ lệ số mol ban đầu K2CO3 NaHCO3 nên ta đặt số mol phản ứng chúng 2a mol a mol CO32- + 2H+ → SangKienKinhNghiem.net CO2 + H2O 14 Phản ứng: 2a 4a HCO3Phản ứng: + a H+ 2a  a CO2 + H2O a Số mol H+ = 5a = 0,4 ↔ a = 0,08 mol 𝑉𝐶𝑂 = V= 3.0,08.22,4 = 5,376 lít (Đáp án B) -Sai lầm học sinh: suy luận H+ phản ứng CO32- trước, hết CO32- đến HCO3- phản ứng: CO32Phản ứng: + 0,2 2H+ → 0,4 CO2 + H2O 0,2 H+ hết phản ứng dừng lại 𝑉𝐶𝑂 = V= 0,2.22,4 = 4,48 lít → Đáp án C → Kết sai Ví dụ 2: Thêm từ từ giọt tới hết 100 ml dung dịch chứa Na2CO3 1,2M KHCO3 0,6M vào 200 ml dung dịch HCl M Sau phản ứng hoàn toàn thu dung dịch X Cho dung dịch BaCl2 đến dư vào X thu m gam kết tủa Giá trị m A 9,85 B 7,88 C 23,64 D.11,82 Giải: đầ𝑢 𝑏𝑎𝑛 đầ𝑢 𝑛𝑏𝑎𝑛 𝐻𝐶𝑙 = 𝑛 + = 0,2.1 = 0,2 mol 𝐻 𝑏𝑎𝑛 đầ𝑢 𝑏𝑎𝑛 đầ𝑢 𝑛𝑁𝑎 𝐶𝑂 = 𝑛 ‒ = 0,1.1,2 = 0,12 mol 𝐶𝑂 đầ𝑢 𝑏𝑎𝑛 đầ𝑢 𝑛𝑏𝑎𝑛 𝐾𝐻𝐶𝑂 = 𝑛 ‒ = 0,1.0,6 = 0,06 mol 𝐻𝐶𝑂 - Khi thêm từ từ giọt dung dịch hỗn hợp (Na2CO3 KHCO3) vào dung dịch HCl lượng H+ dư nên xảy đồng thời phản ứng Vì: 𝑛 𝐻 + < 2𝑛 2‒ 𝐶𝑂 +𝑛 ‒ 𝐻𝐶𝑂 nên H+ hết Do tỉ lệ số mol ban đầu Na2CO3 KHCO3 nên ta đặt số mol phản ứng chúng 2a mol a mol CO32Phản ứng: 2a + 2H+ → CO2 + H2O 4a SangKienKinhNghiem.net 15 HCO3Phản ứng: + a  H+ CO2 + H2O a 𝑛𝑏𝑎𝑛 +đầ𝑢= 5a = 0,2 ↔ a = 0,04 mol 𝐻 Trong X: 𝑛 2‒ 𝐶𝑂 = 0,12 – 0,08 = 0,04 mol -Khi cho dung dịch X tác dụng hoàn toàn với dung dịch BaCl2 dư xảy phản ứng Ba2+ + Phản ứng: CO32- → BaCO3↓ 0,04 0,04 Khối lượng BaCO3↓ = m = 197.0,04 = 7,88 gam (Đáp án B) Ví dụ 3: Cho từ từ giọt đến hết dung dịch X chứa 31,3 gam hỗn hợp muối cacbonat hai kim loại kiềm thuộc hai chu kỳ liên tiếp bảng tuần hoàn vào 400 ml dung dịch HCl 1M thu dung dịch Y Thêm Ba(OH)2 dư vào dung dịch Y thu 9,85 gam kết tủa Hai kim loại kiềm A Li, Na B Na, K C K, Rb D Li, K Giải: Gọi công thức chung hai muối là: M2CO3 Sau phản ứng với dung dịch axit, thêm Ba(OH)2 dư vào Y thấy xuất kết tủa → H+ hết dư CO32Các phản ứng xảy ra: 𝑛 2‒= 𝐶𝑂 CO32- + 2H+ 0,2 0,4 CO32-dư + Ba2+ → BaCO3↓ 0,05 0,05 0,05 → CO2 + H2O 0,25 (mol) = số mol M2CO3 2M + 60 = =125,2 → M = 32,6 (Na, K) (Đáp án B) (3) Cho dung dịch muối cacbonat CO32- tác dụng với dung dịch axit (trộn nhanh dung dịch vào khơng cho biết thao tác thí nghiệm) Dạng 1: Cho dung dịch muối cacbonat CO32- tác dụng với dung dịch axit HCl lỗng SangKienKinhNghiem.net 16 Ví dụ 1: Trộn 150 ml dung dịch X chứa hỗn hợp gồm Na2CO3 1M K2CO3 0,5M với 250 ml dung dịch HCl 2M Thì thể tích khí sinh (ở đktc) A 2,52 lít B 3,36 lít C 5,6 lít D 5,04 lít Giải: đầ𝑢 𝑏𝑎𝑛 đầ𝑢 𝑛𝑏𝑎𝑛 𝐻𝐶𝑙 = 𝑛 + = 0,25.2 = 0,5 mol 𝐻 𝑛𝑏𝑎𝑛2đầ𝑢 ‒ = 0,15.1 + 0,15.0,5 = 0,225 mol 𝐶𝑂 - Do trộn dung dịch X với dung dịch HCl nên phản ứng xảy có khí CO2 Phản ứng xảy ra: CO32- + 2H+ → CO2 + Ban đầu: 0,225 0,5 Phản ứng: 0,225 0,45 0,225 0,05 0,225 Sau phản ứng: H2O (CO32- dư) 𝑉𝐶𝑂 = 0,225.22,4 = 5,04 lít (Đáp án D) Ví dụ 2: Cho 4,41 gam hỗn hợp X gồm Na2CO3, K2CO3 tác dụng hoàn toàn với dung dịch HCl dư thu dung dịch Y V lít khí CO2 (đktc) Cơ cạn dung dịch Y thu 4,74 gam muối khan Giá trị V A 0,224 lít B 0,448 lít C 0,672 lít D 0,448 lít Giải: Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + CO2 + H2O K2CO3 + 2HCl → 2KCl + CO2 + H2O Đặt 𝑛𝑏𝑎𝑛2đầ𝑢 ‒ = a mol 𝐶𝑂 Sử dụng phương pháp tăng giảm khối lượng: Cứ mol hỗn hợp muối CO32- phản ứng khối lượng muối Cl- tạo thành tăng 71-60=11 gam Vậy: a mol hỗn hợp muối CO32- phản ứng khối lượng muối Cl- tạo thành tăng 4,74-4,41=0,33 gam Suy ra: a=0,03 mol= số mol CO2 𝑉𝐶𝑂 = V= 0,03.22,4 = 0,672 lít SangKienKinhNghiem.net 17 Ví dụ 3: Hịa tan hồn tồn 10 gam hỗn hợp X gồm Na2CO3, K2CO3 vào dung dịch HCl dư thu dung dịch Y 0,672 lít khí CO2 (đktc) Cơ cạn dung dịch Y thu m gam muối khan Giá trị m A 10,3 gam B 10,33 gam C 30 gam D 13 gam Giải: Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + CO2 + H2O K2CO3 + 2HCl → 2KCl + CO2 + H2O Đặt: 𝑛𝑏𝑎𝑛2đầ𝑢 ‒ = a mol 𝐶𝑂 Theo pthh: nHCl = 𝑛𝐶𝑂 = 0,03.2 = 0,06 mol Số mol H2O = 𝑛𝐶𝑂 = 0,03 mol Theo BTKL: 10 + 36,5.0,06 = m + 44.0,03 + 18.0,03 Vậy m = 10,33 gam (Đáp án B) Dạng 2: Cho dung dịch muối cacbonat CO32- tác dụng với dung dịch axit H2SO4 lỗng Ví dụ 1: Cho 2,96 gam hỗn hợp X gồm Na2CO3, K2CO3 tác dụng vừa đủ với dung dịch H2SO4 loãng, sau phản ứng thu 0,672 lít khí CO2 (đktc) m gam muối sunfat Giá trị m A 3,04 gam B 4,04 gam C 4,03 gam D 4,02 gam Giải: Na2CO3 + H2SO4 → Na2SO4 + CO2 + H2O K2CO3 + H2SO4 → K2SO4 + CO2 + H2O Theo pthh: số mol H2SO4 = 𝑛𝐶𝑂 = 0,03 mol Số mol H2O = 𝑛𝐶𝑂 = 0,03 mol Theo BTKL: 2,96 + 98.0,03 = m + 44.0,03 + 18.0,03 Vậy m = 4,04 gam (Đáp án B) Ví dụ 2: Cho m gam hỗn hợp X gồm Na2CO3, K2CO3 tác dụng vừa đủ với 60ml dung dịch H2SO4 0,5M (lỗng) Cơ cạn dung dịch sau phản ứng thu 5,94 gam muối sunfat Giá trị m SangKienKinhNghiem.net 18 A gam B 3,03 gam C 3,06 gam D 4,86 gam Giải: Na2CO3 + H2SO4 → Na2SO4 + CO2 + H2O K2CO3 + H2SO4 → K2SO4 + CO2 + H2O Số mol H2SO4 = số mol H2O = 0,06.0,5 = 0,03 mol Theo BTKL: m + 98.0,03 = 5,94 + 44.0,03 + 18.0,03 Vậy m = 4,86 gam (Đáp án D) Bài tập tương tự: Câu 1: Thêm từ từ giọt dung dịch chứa 0,15 mol HCl vào dung dịch chứa 0,08 mol K2CO3 thu dung dịch X Cho dung dịch X tác dụng hoàn toàn với dung dịch Ca(OH)2 dư thu m gam kết tủa Giá trị m A gam B gam C gam D gam Câu 2: Thêm từ từ giọt dung dịch chứa 0,48 mol HCl vào dung dịch chứa 0,31 mol K2CO3 thu dung dịch X Cho dung dịch X tác dụng hoàn toàn với dung dịch Ba(OH)2 dư thu m gam kết tủa Giá trị m A 27,58 gam B 33,49 gam C 61,07 gam D 19,7 gam Câu 3: Nhỏ từ từ giọt tới hết 616 ml dung dịch X gồm Na2CO3 0,2M KHCO3 0,6M vào 500ml dung dịch HCl 1M, sau phản ứng thu V lít CO2 (đktc) dung dịch A Thêm dung dịch CaCl2 dư vào dung dịch A thu m gam kết tủa Giá trị m A 2,32 gam B 4,64 gam C 12,32 gam D 6,64 gam Câu 4: Dung dịch X chứa hỗn hợp gồm Na2CO3 1,5M KHCO3 1M Nhỏ từ từ 200 ml dung dịch HCl 1M vào 100 ml dung dịch X sinh V lít khí đktc Giá trị V A 4,48 B 1,12 C 2,24 D 3,36 Câu 5: Cho từ từ 100 ml dung dịch HCl 1,5 M vào 0,4 lít dung dịch X gồm Na2CO3 KHCO3 thu 1,008 lít CO2 (đktc) dung dịch Y Thêm dung dịch Ba(OH)2 dư vào dung dịch Y thu 29,55 gam kết tủa Nồng độ mol Na2CO3 KHCO3 dung dịch X A 0,0375 M 0,05M B 0,1125M 0,225M SangKienKinhNghiem.net 19 C 0,2625M 0,225M D 0,2625M 0,1225M Câu 6: Nhỏ từ từ giọt đến hết 150 ml dung dịch HCl 1M vào 500 ml dung dịch hỗn hợp X gồm Na2CO3 KHCO3 Sau phản ứng thu dung dịch Y 1,008 lít khí CO2 (đktc) Thêm dung dịch Ba(OH)2 dư vào Y thu 39,4 gam kết tủa trắng Nồng độ mol Na2CO3 NaHCO3 A 0,21M 0,18M B 0,21M 0,28M C 0,2M 0,26M D 0,2M 0,4M Kết luận kiến nghị 3.1 Kết luận Trên số kinh nghiệm giảng dạy tập cho muối cacbonat kim loại kiềm tác dụng axit phương pháp giải số dạng tốn Q trình tìm tịi nghiên cứu giải vấn đề sau: - Nghiên cứu sở lí thuyết phản ứng cho muối cacbonat kim loại kiềm tác dụng axit - Từ rút bước thơng thường để giải toán cho muối cacbonat kim loại kiềm tác dụng axit - Sắp xếp cách có hệ thống dạng tập cho muối cacbonat kim loại kiềm tác dụng axit - Đưa dạng tập hướng dẫn giải chi tiết, ngắn gọn dạng tập Trong năm giảng dạy ơn luyện thi với việc phân dạng tập, phân tích sai lầm học sinh trình làm thấy khả giải tập cho muối cacbonat kim loại kiềm tác dụng axit học sinh nâng cao ; em hứng thú học tập Mặc dù cố gắng tìm tịi, nghiên cứu song khơng tránh khỏi hạn chế thiếu sót Rất mong nhận quan tâm đóng góp bạn đồng nghiệp 3.2 Kiến nghị Qua thực tế giảng dạy nhiều năm áp dụng phương pháp trên, tơi thấy để giúp học sinh chủ động trình lĩnh hội kiến thức SangKienKinhNghiem.net 20 ... cacbonat kim loại kiềm tác dụng axit - Từ rút bước thơng thường để giải toán cho muối cacbonat kim loại kiềm tác dụng axit - Sắp xếp cách có hệ thống dạng tập cho muối cacbonat kim loại kiềm tác dụng. .. số kinh nghiệm giảng dạy tập cho muối cacbonat kim loại kiềm tác dụng axit phương pháp giải số dạng tốn Q trình tìm tịi nghiên cứu giải vấn đề sau: - Nghiên cứu sở lí thuyết phản ứng cho muối cacbonat. .. vận dụng phương pháp: bảo toàn khối lượng, tăng giảm khối lượng giải toán 2.2 Các dạng toán thường gặp cho muối cacbonat kim loại kiềm tác dụng axit (1) Cho dung dịch muối cacbonat (CO32-) tác dụng