b/ Nếu thêm một lượng vừa đủ dung dịch CaCl 2 1M vào dung dịch X trên thì sẽ thu được bao nhiêu gam kết tủa.. Tính thể tích dd CaCl 2 1M phải dùng.[r]
(1)Blog: http://vuducluan.tk Email: vuducluanltv@gmail.com
PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP CO2 TÁC DỤNG VỚI DUNG DỊCH BAZƠ
Mở đầu:
Bài toán CO2 tác dụng với dung dịch bazơ dạng tập thường gặp
các đề thi đại học cao đẳng Có thể chia thành ba dạng sau:
Dạng 1: Bài toán CO2 tác dụng với dung dịch MOH(M kim loại kiềm)
Dạng 2: Bài toán CO2 tác dụng với dung dịch R(OH)2 (M kim loại kiềm thổ Ca, Ba, Sr)
Dạng 3: Bài toán CO2 tác dụng với dung dịch hỗn hợp MOH + R(OH)2
Sau xét trường hợp cụ thể:
<I> Dạng 1: Bài toán CO2 tác dụng với dung dịch kiềm MOH (M kim loại kiềm)
Lấy ví dụ phản ứng CO2 với dung dịch NaOH Các phương trình phản ứng xảy sau:
(1) CO2 + 2NaOH Na2CO3 + H2O
(2) CO2 + NaOH NaHCO3
Sinh sản phầm phụ thuộc vào tỉ lệ mol NaOH CO2 Cụ thể ta có sơ đồ sau:
1
Na2CO3 NaHCO3
NaOH
CO2
n
n = D- CO2 Sinh c¶ mi D- NaOH
Na2CO3 vµ NaHCO3 Nhìn vào sơ đồ ta có:
Nếu tỉ lệ mol NaOH : CO2 ≤ sinh muối axit NaHCO3 Nếu tỉ lệ mol NaOH : CO2 ≥ sinh muối trung hồ
Nếu tỉ lệ mol NaOH : CO2 lớn nhỏ tạo muối Chú ý: Nếu dư CO2 sinh muối axit
Nếu dư NaOH sinh muối trung hồ
Ví dụ 1: Hấp thụ hồn tồn 3,36 lít khí CO2 (đktc) vào 200 ml dung dịch NaOH 1M Tính nồng độ mol chất có dung dịch thu Coi thể tích dung dịch khơng thay đổi
Giải
Ta có tỉ lệ molNaOH / CO2 =1,33 => CO2 tác dụng với dung dịch NaOH tạo muối Na2CO3 NaHCO3
(1) CO2 + 2NaOH Na2CO3 + H2O x mol 2x mol x mol
(2) CO2 + NaOH NaHCO3
y mol y mol y mol
Lập giải hệ phương trình: x+y=0,15 2x+y=0,2 ta x = 0,05 mol y=0,1 mol Nồng độ mol Na2CO3 = 0,05/0,2=0,25M
(2)Blog: http://vuducluan.tk Email: vuducluanltv@gmail.com Ví dụ 2: Cho 4,48 lít CO2 (đktc) dẫn vào 60 gam dung dịch NaOH 20% Xác định
nồng độ % muối dung dịch thu Giải
Số mol NaOH = 0,3 mol Số mol CO2 = 0,2 mol
Ta có tỉ lệ molNaOH / CO2 =1,58 => CO2 tác dụng với dung dịch NaOH tạo muối Na2CO3 NaHCO3
(1) CO2 + 2NaOH Na2CO3 + H2O x mol 2x mol x mol
(2) CO2 + NaOH NaHCO3
y mol y mol y mol
Ta có: x+y=0,2 2x+y=0,3 => x = y = 0,1 mol mNa2CO3= 106.0,1=10,6 gam
mNaHCO3 = 84.0,1 = 8,4 gam
áp dạng định luật bảo tồn khối lượng ta có:
Khối lượng CO2 + khối lượng dung dịch NaOH khối lượng dung dịch muối =>0,2.44 + 60 = mdung dịch muối =>mdung dịch muối = 68,8 gam
Nồng độ % muối:
C% Na2CO3 = 15,41% C% NaHCO3 = 12,21%
Chú ý kinh nghiệm: Nếu tỉ lệ mol NaOH : CO2 =1,5 số mol muối <II> Dạng 2: Bài toán CO2 tác dụng với dung dịch R(OH)2 (M kim loại kiềm thổ Ca, Ba, Sr)
Lấy ví dụ phản ứng CO2 với dung dịch Ba(OH)2 Các phương trình phản ứng xảy sau:
(1)CO2 + Ba(OH)2 BaCO3 + H2O Nếu sau phản ứng (1) CO2 cịn dư kết tủa bị hoà tan:
(2)CO2 + BaCO3 + H2O Ba(HCO3)2
Tuy nhiên để đơn giản sản phẩm phản ứng sinh muối trung hồ axit ta viết phương trình sau:
(1)CO2 + Ba(OH)2 BaCO3 + H2O (2)2CO2 + Ba(OH)2 Ba(HCO3)2
Lưu ý: muối axit sinh đun nóng bị nhiệt phân: Ba(HCO3)2 t
0
BaCO3 + CO2 + H2O
Viết phương trình (2) khơng thể chất thuận tiện cho việc tính tốn Sinh sản phầm phụ thuộc vào tỉ lệ mol CO2 Ba(OH)2
Cụ thể ta có sơ đồ sau:
1
BaCO3 Ba(HCO3)2 Ba(OH)2
CO2
n
n = D- Ba(OH)2 Sinh muối D- CO2
BaCO3 Ba(HCO)2
Cách vận dụng sơ đồ tương tự trường hợp CO2 + dung dịch MOH
(3)Blog: http://vuducluan.tk Email: vuducluanltv@gmail.com Ví dụ 3: Cho 6,72 lít khí CO2 (đktc) hấp thụ hoàn toàn vào 200 ml dung dịch Ba(OH)2 1M, tính khối lượng muối thu được?
Giải Số mol CO2 =0,3 mol
Số mol Ba(OH)2 = 0,2 mol
Ta có tỉ lệ mol CO2 : Ba(OH)2 =1,5 => xảy muối (1)CO2 + Ba(OH)2 BaCO3 + H2O (2)2CO2 + Ba(OH)2 Ba(HCO3)2
Ta có số mol BaCO3 = Số mol Ba(HCO3)2 = 0,1 mol Khối lượng muối:
mBaCO3=197.0,1=19,7 gam mBa(HCO3)2= 259.0,1=25,9 gam
Ví dụ 4: Sục V (lít) CO2 (đktc) vào 200 ml ddịch Ca(OH)2 1M, thu 2,5 gam kết tủa Tính V?
Giải
Với tốn ta khơng tính tỉ lệ mol CO2: Ca(OH)2 xét trường hợp sau:
Trường hợp 1: Dư Ca(OH)2 , sản phẩm có muối trung hồ: Khi ta có phương trình:
CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O
Số mol CO2 = số mol CaCO3 = 0,025 mol VCO2=0,56 lít
Trường hợp 2: CO2 Ca(OH)2 vừa đủ, sản phẩm có muối trung hồ muối axit Ta có phương trình:
(1)CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O (2)2CO2 + Ca(OH)2 Ca(HCO3)2 Theo phương trình (1):
số mol CO2 pư (1)= số mol Ca(OH)2 pư (1) = số mol CaCO3 =0,025 mol Số mol Ca(OH)2 pư (2) = 0,2-0,025=0,175 mol
Theo phương trình (2):
Số mol CO2 pư (2) =0,175.2=0,35 mol
Số mol CO2 = 0,025 + 0,35 = 0,375 mol VCO2= 8,4 lít
Lưu ý:
- Nếu số mol kết tủa < số mol Ca(OH)2 chia làm trường hợp
- Nếu số mol kết tủa < số mol CO2 chắn tạo muối
<III> Dạng 3: Bài toán CO2 tác dụng với dung dịch hỗn hợp MOH + R(OH)2
Với dạng toán sử dụng cách viết phương trình ion để tính.Các bước sau: 1) Tính số mol ion OH
-; M+; R2+ 2) Sau tỉnh tỉ lệ mol OH
(4)Blog: http://vuducluan.tk Email: vuducluanltv@gmail.com
1
CO3 2-HCO3
-OH -CO2
n
n = D- CO2 Sinh c¶ mi D- OH
-CO32- vµ HCO3
-Ví dụ 5 ĐH khối A 2008
Hấp thụ hoàn tồn 4,48 lít khí CO2 (đktc) vào 500 ml dung dịch hỗn hợp gồm NaOH 0,1M Ba(OH)2 0,2M, sinh m gam kết tủa Giá trị m là:
A 19,70 B.17,73 C.9,85 D.11,82
Giải Trước hết tính số mol OH
-Số mol NaOH = 0,5.0,1=0,05 mol Số mol Ba(OH)2 = 0,5.0,2=0,1 mol
NaOH Na+ + OH-
0,05 mol 0,05 mol 0,05 mol
Ba(OH)2 Ba
2+
+ 2OH -0,1 mol -0,1 mol 0,2 mol Tổng số mol OH
= 0,25 mol Tỉ lệ mol OH-
: CO2 = 0,25 : 0,2 = 1,25 => tạo loại muối (muối axit muối trung hoà):
(1)2OH-+ CO2 CO3
+ H2O 2x mol x mol x mol
(2)OH- + CO2 HCO3 -y mol -y mol -y mol (3)
Ba2+ + CO32- BaCO3
Ta có hệ phương trình x + y = 0,2; 2x + y = 0,25 => x = 0,05 mol y = 0,15 mol Tính theo phương trình (3), Ba2+
dư, CO32- hết
Số mol BaCO3= 0,05 => khối lượng kết tủa mBaCO3=0,05.197=9,85 gam Đáp án C
Ví dụ Cho 18,3 gam hỗn hợp X gồm Na Ba vào nước thu dung dịch Y 4,48 lít H2 (đktc) Xác định thể tích CO2 (đktc) cho vào dung dịch Y để thu kết tủa cực đại?
A. 1,12 lít ≤ V ≤ 6,72 lít B. 2,24 lít ≤ V ≤ 6,72 lít C. 2,24 lít ≤ V ≤ 4,48 lít D. 4,48 lít ≤ V ≤ 6,72 lít
Giải Trước hết tìm số mol NaOH Ba(OH)2
(1)Na + H2O NaOH + 1/2H2 (2)Ba + 2H2O Ba(OH)2 + H2
Gọi số mol Na Ba x y mol, ta có hệ: 23x+137y=18,3
1/2x+y= 0,2
Giải được: x= 0,2; y= 0,1 Số mol NaOH = 0,2 mol; số mol Ba(OH)2 =0,1 mol Trong dung dịch Y có: 0,4 mol OH-; 0,2 mol Na+ 0,1 mol Ba2+
Số mol kết tủa cực đại = số mol Ba2+
=0,1 mol
Do để thu lượng kết tủa cực đại cho CO2 hấp thụ vào dung dịch Y phải tạo 0,1 mol CO3
(5)2-Blog: http://vuducluan.tk Email: vuducluanltv@gmail.com Ta có trường hợp:
Trường hợp 1: Chỉ có phản ứng: (1) 2OH-+ CO2 CO3
+ H2O Số mol CO2 = số mol CO3
2-
= 0,1 mol ( OH- dư) VCO2=0,1./22,4=2,24 lít
Trường hợp 2: Có phản ứng
(1)2OH- + CO2 CO3
+ H2O 0,2 mol 0,1 mol 0,1 mol
(2)OH- + CO2 HCO3
-0,2 mol -0,2 mol
Số mol CO2 = 0,3 mol VCO2=0,3.22,4=6,72 Kết hợp trường hợp ta dễ dàng thấy để thu lượng kết tủa cực đại : 2,24 lít ≤ V ≤ 6,72 lít
Các tập vận dụng
Bài 1: Câu đề 175 ĐH khối A 2009
Cho 0,448 lít khí CO2 (đktc) hấp thụ vào 100 ml dung dịch chứa hỗn hợp NaOH 0,06M Ba(OH)2 0,12M, thu m gam kết tủa Giá trị m là:
A 1,182 B.3,940 C.1,970 D.2,364
Bài 2: Dẫn 3,36 l khí CO2 (đo đktc) vào 250 ml dung dịch NaOH 2M, thu dung dịch A Tính nồng độ chất dung dịch A
Bài 3:
a/ Phải đốt chát hoàn toàn gam cacbon để cho khí CO2 tạo phản ứng tác dụng với 3,4 lít dd NaOH 0,5 M ta dung dịch X gồm muối, muối hidrocacbonat có nồng độ mol 1,4 lần nồng độ mol muối trung hoà
b/ Nếu thêm lượng vừa đủ dung dịch CaCl2 1M vào dung dịch X thu gam kết tủa? Tính thể tích dd CaCl2 1M phải dùng
c/ Tính khối lượng kết tủa thu dùng Ca(OH)2 dư thay dùng CaCl2
Bài 4: Cho V lít khí CO2 (đktc) vào 300 ml dung dịch Ca(OH)2 0,4M thu gam kết tủa trắng dung dịch A Lấy dung dịch A đem đun nóng lại thu thêm gam kết tủa Tính thể tích CO2 dùng
Bài 5: Nhiệt phân m gam CaCO3 nhiệt độ cao( h= 80%), thu khí bay cho vào 250 ml dd Ca(OH)2 0,4M thu gam kết tủa Tính m?
Bài 6:Câu 24 đề 182 ĐH khối A năm 2007
Hấp thụ hoàn tồn 2,688 lít khí CO2 (đktc) vào 2,5 lít dung dịch Ba(OH)2 nồng độ a mol/l, thu 15,76 gam kết tủa Giá trị a là:
A 0,032 B.0,048 C.0,06 D.0,04
Đáp số:
Bài 1: Đáp án C
Bài 2: ĐS: [NaOH]=0,8M; [Na2CO3]=0,6M.
Bài 3:a) 14,4 gam b) mCaCO3=50 gam c) mCaCO3=120 gam Bài 4: ĐS: V = 4,032 lit