GIẢI BÀI TOÁN CO2 PHẢN ỨNG VỚI DUNG DỊCH KIỀM THEO PP BIỆN LUẬN Biện luận khối lượng muối theo số mol oxit - Trường hợp 1: Giả sử muối tạo thành muối trung hòa => nmuối = noxit - Trường hợp 2: Giả sử muối tạo thành muối axit => nmuối noxit n ba z¬ - Trường hợp 3: Giả sử tạo hỗn hợp muối, ta có: 0,5 < n oxit m muối axit < m muối trung hòa + mmuối axit < mmuối trung hòa Ví dụ: Hấp thụ hoàn toàn 0,672 lit khí SO2 vào dung dịch Ba(OH)2 Hỏi muối tạo thành? Khối lượng bao nhiêu? Hướng dẫn: Ta có: nSO2 0, 672 0,03 mol 22, Vì chưa biết tỉ lệ số mol n baôô n nên xảy trường hợp: oxit - Trường hợp 1: Giả sử phản ứng tạo muối trung hòa BaSO3 PTHH: Ba(OH)2 + SO2 BaSO3 + H2O 0,03 0,03 (mol) => m BaSO = 0,03 x 217 = 6,51 gam -Trường hợp 2: Phản ứng tạo muối axit Ba(HSO3)2 => n Ba(HSO ) nSO 2 PTHH: 2SO2 + Ba(OH)2 Ba(HSO3)2 0, 03 Vì n Ba(HSO ) nSO = = 0,015 2 2 => m Ba(HSO ) ≤ 0,015 x 299 = 4,485 gam 32 - Trường hợp 3: Giả sử phản ứng tạo hỗn hợp muối PTHH: Ba(OH)2 + SO2 BaSO3 + H2O 2SO2 + Ba(OH)2 Ba(HSO3)2 (2) Vì tạo hỗn hợp muối nên ta có: 0,5 < n Ba (OH ) n SO (1) nmuối = nbazơ - Trường hợp 3: Giả sử tạo hỗn hợp muối, ta có: 0,5 < n ba z¬ n oxit mmuối trung hòa < mmuối trung hòa + mmuối axit < mmuối axit Ví dụ: Sục khí SO2 vào 100 ml dung dịch Ca(OH)2 0,5M Hỏi muối tạo thành? Khối lượng bao nhiêu? Hướng dẫn: Ta có: n Ca(OH) = 0,1 x 0,5 = 0,05 mol Vì chưa biết tỉ lệ số mol n bazô nên có trường hợp: n oxit - Trường hợp 1: Giả sử tạo muối trung hòa CaSO3 => n CaSO n Ca(OH) PTHH: SO2 + Ca(OH)2 CaSO3 n CaSO n Ca(OH) m => => CaSO3 ≤ 0,05 x 120 = gam -Trường hợp 2: Giả sử tạo muối axit Ca(HSO3)2 => n Ca(HSO3 )2 n Ca(OH)2 PTHH: 2SO2 + Ca(OH)2 Ca(HSO3)2 0,05 0,05 => m Ca(HSO ) = 0,05 x 202 = 10,1 gam (mol) 32 - Trường hợp 3: Giả sử phản ứng tạo hỗn hợp muối PTHH: SO2 + Ca(OH)2 CaSO3 (1) 2SO2 + Ca(OH)2 Ca(HSO3)2 (2) Vì tạo hỗn hợp muối nên ta có: n C a(OH) có trường hợp sau: - Trường hợp 1: Ba(OH)2 dư => muối tạo thành có BaSO3 PTHH: SO2 + Ba(OH)2 BaSO3 + H2O 0,1 0,1 (mol) => VSO = 0,1 x 22,4 = 2,24 lít - Trường hợp 2: SO2 hết hòa tan phần kết tủa PTHH: SO2 + Ba(OH)2 BaSO3 + H2O (1) 0,15 0,15 0,15 (mol) Theo (1) n BaSO = 0,15mol, theo đề n BaSO = 0,1mol => 3 n BaSO bị hòa tan: 0,15 – 0,05 = 0,1 mol SO2 + H2O + BaSO3 Ba(HSO3)2 0,05 0,05 => VSO = (0,15 + 0,05) x 22,4 = 4,48 lít (2) (mol) Cách 2: Áp dụng phương pháp khảo sát đồ thị, ta có: < n BaSO = 0,1 < n Ba(OH)2 = 0,15 Vậy toán có hai nghiệm x1 x2 Với x1 = n BaSO = 0,1 mol; n Ba(OH) - n BaSO x2 = = x 0,15 – 0,1 = 0,2 mol => VSO2 = 0,1 x 22,4 = 2,24 lít VSO2 = 0,2 x 22,4 = 4,48 lít nBaSO 0,15 0,1 nSO 0,1 0,15 0,2 0,3 Ví dụ 2: Dẫn 10 lít hỗn hợp khí A gồm O2 CO2 (đo đktc) vào bình đựng 0,02 mol Ca(OH)2 Sau phản ứng kết thúc, lọc riêng kết tủa, làm khô, cân nặng 1gam Hãy tính % theo thể tích khí hỗn hợp A Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn - Anh tốt nhất! Hướng dẫn: Cách 1: Ta có: n CaCO Ta thấy: = 0,01mol; nCa(OH )2 = 0,02 mol n CaCO < n Ca(OH) => kết tủa chưa cực đại nên có trường hợp: - Trường hợp 1: n Ca(OH)2 dư PTHH: => CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O 0,01 0,01 %V CO2 = (mol) 0, 01 x 22, x 100% 2, 24% ; %VO2 = 97,76% 10 - Trường hợp 2: CO2 hết hòa tan phần CaCO3 PTHH: CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O (1) 0,02 0,02 (mol) Theo (1) n CaCO = 0,02mol, theo đề n CaCO = 0,01mol 3 => n CaCO bị hòa tan = 0,02 – 0,01 = 0,01 mol CO2 + H2O + CaCO3 Ca(HCO3)2 0,01 0,01 0,01 (mol) => %V CO2 = 0, 03 x 22, x 100% 6, 72% ; %VO2 = 93,28% 10 Cch 2: Áp dụng phương pháp khảo sát đồ thị, ta có: < n CaCO = 0,01mol < n Ca(OH)2 = 0,02 mol => Bài toán có nghiệm x1, x2 Với x1 = n CaCO = 0,01mol; n Ca(OH) x2 = 2 – x1 = x 0,02 – 0,01 = 0,03 mol => 0, 01 x 22, x 100% 2, 24% %VCO2 10 %VO2 97, 76% V 0, 03 x 22, x 100% 6, 72% %VCO2 10 %VO2 93, 28% Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn - Anh tốt nhất! nCaCO 0,02 0,01 nCO 0,01 0,02 0,03 0,04 Ví dụ 3: Hòa tan hoàn toàn 30 gam muối CaCO3 axit HCl Hấp thụ hoàn toàn lượng khí sinh vào 100 ml dung dịch Ba(OH)2 aM, thu 14,95 gam muối axit Ba(HCO3)2 Tính giá trị a Hướng dẫn Ta có: n CaCO = 0,3 mol PTHH: CaCO3 + 2HCl CaCl2 + CO2 + H2O 0,3 0,3 (mol) Theo PTHH => n CO = 0,3 mol Theo đề: Ta thấy: n Ba(HCO ) = 0,05 mol n Ba(HCO ) < n CO 32 => toán có trường hợp - Trường hợp 1: CO2 dư PTHH: 2CO2 + Ba(OH)2 Ba(HCO3)2 0,05 0,05 => a = 0,5M (mol) - Trường hợp 2: CO2 hết hòa tan phần kết tủa BaCO3 PTHH: CO2 + Ba(OH)2 BaCO3 + H2O (0,3–0,05) (0,3- 0,05) (mol) CO2 + BaCO3 + H2O Ba(HCO3)2 0,05 0,05 (mol) => a = 2,5M Ví dụ 4: Dẫn 10 lít hỗn hợp khí A gồm CO CO2 (đktc) vào 100 ml dung dịch Ba(OH)2 2M Cô cạn hỗn hợp sản phẩm thu 42,5 gam muối Tính % thể tích khí hỗn hợp A Biết H = 100% Hướng dẫn: Vì đề cho 42,5 gam muối khối lượng muối chung nên có trường hợp sau: - Trường hợp 1: 42,5 gam toàn muối BaCO3 Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn - Anh tốt nhất! => nBaCO3 = 42, n 0, 22 mol ; Ba(OH )2 = 0,2 mol 197 PTHH: CO2 + Ba(OH)2 BaCO3 + H2O 0,22 0,22 n Ba(OH ) Theo PTHH: = 0,22 > 0,2 => Vô lý (mol) - Trường hợp 2: 42,5 gam toàn muối Ba(HCO3)2 42,5 => n Ba(HCO3 )2 = 0,16 mol 259 PTHH: 2CO2 + Ba(OH)2 Ba(HCO3)2 0,16 0,16 n Ba(OH ) Theo PTHH: = 0,16 < 0,2 => Vô lý (mol) - Trường hợp 3: Phản ứng tạo hỗn hợp muối Đặt x, y số mol BaCO3 Ba(HCO3)2 PTHH: CO2 + Ba(OH)2 BaCO3 + H2O x x x (mol) 2CO2 + Ba(OH)2 Ba(HCO3)2 2y y y (mol) x y 0, x 0,15 Giải hệ ta 197 x 259 y 42,5 y 0, 05 Ta có hệ pt: => nCO = x + 2y = 0,25 mol Vậy: %VCO2 = 56%; %VCO = 44% Oxit axit CO2 (hoặc SO2) tác dụng với hỗn hợp kiềm R(OH)2 MOH Cơ sở lí thuyết: Khi sục khí CO2 SO2 vào dung dịch chứa hỗn hợp kiềm dạng R(OH)2 MOH phản ứng xảy theo trình tự sau: CO2 + R(OH)2 RCO3 + H2O (1) CO2 + MOH M2CO3 + H2O (2) CO2 + H2O + M2CO3 2MHCO3 (3) CO2 + H2O + RCO3 R(HCO3)2 (4) Nhận xét: - Nếu lượng kết tủa cực đại ( nRCO3 nR(OH )2 ) phản ứng (4) không xảy Lúc biện luận toán theo trường hợp: + TH1: Chỉ xảy phản ứng (1) + TH2: Xảy (1) (2) + TH3: Xảy (1), (2) (3) - Nếu kết tủa không cực đại ( nRCO3 nR(OH )2 ) Lúc biện luận toán theo trường hợp: Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn - Anh tốt nhất! + TH1: Chỉ xảy (1) R(OH)2 dư + TH2: Xảy (1), (2), (3) (4) lượng kết tủa RCO3 tan phần Các ví dụ minh hoạ: Ví dụ 1:Nhiệt phân hoàn toàn m gam muối MgCO3, thu V lít khí CO2 (đktc) Dẫn toàn lượng CO2 vào lít dung dịch A chứa KOH 0,1M Ca(OH)2 0,05M thu gam kết tủa Viết phương trình phản ứng xảy tính giá trị m Giả thiết phản ứng xảy hoàn toàn Hướng dẫn Ta có: n KOH = x 0,1 = 0,2 mol; n Ca(OH)2 = x 0,05 = 0,1 mol n CaCO3 = = 0,08 mol 100 Nhận xét: nCaCO < nCa(OH ) => kết tủa chưa cực đại => toán có trường hợp: - TH1: nCa(OH ) 2d - TH2: Kết tủa CaCO3 bị tan phần => Các phương trình xảy sau: t MgCO3 (1) MgO + CO2 CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O (2) CO2 + 2KOH K2CO3 + H2O (3) CO2 + K2CO3 + H2O 2KHCO3 (4) CO2 + CaCO3 + H2O Ca(HCO3)2 (5) - Xét trường hợp 1: nCa(OH ) => xảy phản ứng (2) 2d => nCO2 = nCaCO = 0,08 mol Theo (1) => m = 0,08 x 84 = 6,72 gam - Xét trường hợp 2: CaCO3 bị hoà tan phần => xảy (2), (3), (4), (5) Từ (2), (3), (4), (5) => n CO2 = nCa(OH ) + nKOH + nCaCO 3tan = 0,1 + 0,2 + (0,1 – 0,08) = 0,32 mol => m = 0,32 x 84 = 26,88 gam Ví dụ 2:Dẫn 30 lit hỗn hợp khí gồm SO2 O2 vào lít dung dịch chứa Ba(OH)2 0,2M NaOH 0,3M, thu 86,8 gam kết tủa a) Viết phương trình phản ứng xảy b) Tính % thể tích khí A Hướng dẫn Ta có:n Ba(OH)2 = x 0,2 = 0,4 mol; n NaOH = 0,3 x = 0,6 mol Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn - Anh tốt nhất! n BaSO3 = 86,8 = 0,4 mol 217 Nhận xét: n BaSO3 = n Ba(OH)2 => kết tủa cực đại => phương trình phản ứng xảy sau: SO2 + Ba(OH)2 BaSO3 + H2O (1) SO2 + 2NaOH Na2SO3 + H2O (2) SO2 + Na2SO3 + H2O 2NaHSO3 (3) b) Tính % thể tích khí hỗn hợp A Bài toán có trường hợp xảy sau: - TH1: Chỉ xảy phản ứng (1) => n SO2 = n BaSO3 = 0,4 mol => %V SO2 = 0,4 x 22,4 x100 = 29,9% => %VO2 = 70,1 % 30 - TH2: Chỉ xảy (1) (2) => n SO2 max = n Ba(OH)2 + => %VSO2 = n NaOH = 0,4 + 0,3 = 0,7 mol 0,7 x 22,4 x100 = 52,3 % 30 => %VO2 = 47,7 % Vậy 22,9% < % VSO2 < 52,3% - TH3: Đã xảy (1), (2) (3) => n SO2 max = n Ba(OH)2 + n NaOH = 0,4 + 0,6 = mol => %VSO2 = 1x 22,4 x100 = 74,7 % 30 => %VO2 = 25,3% Vậy 52,3% < %VSO2 < 74,7% Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn - Anh tốt nhất!