V. SILIC VÀ HỢP CHẤT CỦA SILIC 1 Silic
B. Cỏc dạng bài tập và phương phỏp giải Dạng 1: Bài tập về nguyờn tố cacbon
Dạng 1: Bài tập về nguyờn tố cacbon
Phương phỏp giải:
Đốt chỏy Cacbon bởi oxi: Cú 2 trường hợp như sau: +) Nếu thừa oxi: C + O2 → CO2.
Hỗn hợp khớ sau phản ứng gồm CO2 và O2 (dư). +) Nếu thiếu oxi: C + O2 → CO2 ; CO2 + C → 2CO Hỗn hợp khớ sau phản ứng gồm CO2 và CO dư.
Vớ dụ 1. a. Khi đốt chỏy hoàn toàn 3,6g C trong bỡnh chứa 4,48 lớt khớ O2 (đktc) sinh ra một hỗn hợp gồm hai khớ. Xỏc định thành phần % của mỗi khớ đú.
b. Đốt chỏy hoàn toàn 8 kg than đỏ (chứa tạp chất khụng chỏy) thấy thoỏt ra 0,5 m3 cacbonic. Tớnh % cacbon trong than.
Lời giải. a. nC = 3,6 12 = 0,3mol; nO2 4, 48 22, 4 = = 0,2mol. 2C + O2 → 2CO (1); C + O2 → CO2 (2) x 0,5x x mol y y y mol
Theo đề bài ta cú x + y = 0,3 (I) và 0,5x + y = 0,2 ⇒ x = 0,2mol và y = 0,1mol %CO2 = 0,1100% 0,3 = 33,(3)% ; %CO = 0,2100% 0,3 = 66,7%. b. C + O2 → CO2 VCO2 = 0,5m3 = 500 lớt ⇒ nC = 500 224mol ⇒ mC = 267,857 gam
Vậy % mC = 267,857
8000 100 = 3,348%
Vớ dụ 2. Cú 18 gam hỗn hợp 2 khớ CO và CO2 chiếm thể tớch 11,2 lớt (đktc). Xỏc định thể
tớch khớ CO sau khi cho 18 gam hỗn hợp khớ này qua than núng đỏ (phản ứng hoàn toàn). Lời giải
Gọi nCO, nCO2 ban đầu lần lượt là x, y (mol), ta cú 2 phương trỡnh x + y = 0,5 và 30x + 46y = 18 → x = 0,25 mol; y = 0,25mol.
Pthh: CO2 + C → 2CO (*) Suy ra nCO( ở *) = 2nCO2 = 2x = 0,5 mol. Vậy. tổng nCO = 0,25 + 0,5 = 0,75 mol → VCO = 16,8 lớt
Vớ dụ 3. Viết phương trỡnh húa học thực hiện dóy chuyển hoỏ sau:
Al → Al(NO3)3 → Al(OH)3 → Al2O3 → Al → Al4C3 → CH4 → CO2 → NaHCO3 →
Na2CO3 → CO2 → Ca(HCO3)2 → CaCO3 → CaCl2 Lời giải.
Al + 6HNO3 → Al(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O (1) Al(NO3)3 + 3NH3 + 3H2O → Al(OH)3 + 3NH4NO3 (2) Al(OH)3 → Al2O3 + H2O (3); 2Al2O3 → 4Al + 3O2 (4) Al + C → Al4C3 (5); Al4C3 + H2O → Al(OH)3 + CH4 (6) CH4 → CO2 + H2O (7); CO2 + NaOH → NaHCO3 (8) NaHCO3 + NaOH → Na2CO3 + H2O (9) Na2CO3 + 2HCl → CO2 + NaCl + H2O (10) 2CO2 + Ca(OH)2 → Ca(HCO3)2 (11)
Ca(HCO3)2 → CaCO3 + H2O + CO2 (12) CaCO3 + 2HCl → CO2 + CaCl2 + H2O (13)
Dạng 2: Khớ CO2 tỏc dụng với dung dịch kiềm
Phương phỏp giải
1) Khớ CO2 phản ứng với dung dịch NaOH, KOH. Đặt nNaOH /nCO2 = a. + a≤1 hay nNaOH < nCO2 cú phản ứng CO2 + NaOH → NaHCO3
+ 1<a<2 hay nCO2 <nNaOH < 2nCO2 thỡ xảy ra 2 phản ứng và tạo thành 2 loại muối CO2 + NaOH → NaHCO3 ; CO2 + 2NaOH → Na2CO3 + H2O
+ a≥2 hay nNaOH ≥ 2nCO2 cú phản ứng CO2 + 2NaOH → Na2CO3 + H2O Muối tạo thành là muối trung hũa (CO32-).
2) Khớ CO2 tỏc dụng với dung dịch Ba(OH)2, Ca(OH)2. Đặt nCO2 / nCa(OH)2 = b + Nếu b≤1 hay nCa(OH)2 ≥ nCO2: Tạo muối trung hũa (kết tủa).
Phản ứng: CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O.
+) Nếu 1<b<2 hay nCa(OH)2 <nCO2 <2nCa(OH)2: Tạo 2 muối CO32- và HCO3-.
Phản ứng: 2CO2 + Ca(OH)2 → Ca(HCO3)2 ; CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O. +) Nếu b≥2 hay nCO2 ≥2nCa(OH)2: Tạo muối axit HCO3-.
Phản ứng: 2CO2 + Ca(OH)2 → Ca(HCO3)2
Vớ dụ 1. a. Sục 4,48 lớt khớ CO2 (đktc) vào V lớt dung dịch NaOH 1M, cụ cạn dung dịch sau phản ứng thu được 19 gam hỗn hợp muối khan. Nếu nung núng hỗn hợp muối trờn thỡ thu
được m gam một muối duy nhất. Tớnh V,m?
b. Hấp thụ hoàn toàn 2,688 lớt khớ CO2 (đktc) vào 2,5 lớt dung dịch Ba(OH)2 a mol/l thu được 15,76 gam kết tủa. Tớnh giỏ trị của a ?
Lời giải.
a. CO2 + NaOH → NaHCO3 (1); CO2 + NaOH → Na2CO3 + H2O (2) (mol) x x x y y y
NaHCO3 → Na2CO3 + H2O + CO2 (3) (mol) x x
Hệ phương trỡnh: x+ y = 0,2 x = 0,1 mol 84x + 106y = 19 y = 0,1 mol nNaOH = x + y = 0,2 mol VNaOH = 0,2 lớt
nNa2CO3 = x + y = 0,2 mol mNa2CO3 = 21,2 gam b. * TH1: nCO2 <
2
( )
Ba OH
n , Chỉ xảy ra phản ứng
CO2 + Ba(OH)2 BaCO3 + H2O 0,08 mol 0,08 mol
* TH2: 1
2 nCO2 < nBa OH( )2< nCO2 ; 2CO2 + Ba(OH)2 → Ba(HCO3)2 (1) CO2 + Ba(OH)2 → BaCO3 + H2O (2)
nBaCO3 = 0,08 mol 2 ( ) Ba OH n p.ưở (2) = 0,08 mol nCO2 = 0,12 mol 2 ( ) Ba OH n p.ưở (1) = (0,12 – 0,08)1 2 = 0,02 mol Vậy 2 ( ) Ba OH n p.ưở (1) và (2) = 0,1 mol a = 0,1/2,5 = 0,04 M
Vớ dụ 2. a. Sục V lớt (đktc) khớ CO2 vào 150 ml dung dịch Ba(OH)2 1M, sau phản ứng thu
được 19,7 gam kết tủa. Xỏc định giỏ trị của V?
b. Khi cho 3,36 lớt CO2 (đktc) vào 200 ml dung dịch chứa NaOH 1M và Ba(OH)2 0,5M. Tớnh khối lượng kết tủa thu được sau phản ứng.
Lời giải.
a. * TH1: nCO2 < nBa(OH)2 , Chỉ xảy ra phản ứng sau CO2 + Ba(OH)2 BaCO3 + H2O 0,1 mol 0,1 mol 0,1 mol
nCO2 = 2 ( ) Ba OH n p.ư = 0,1 mol < 2 ( ) Ba OH n ban đầu = 0,15 thỏa món V = 2,24 lớt *TH2: 1
2 nCO2 < nBa(OH)2 < nCO2
2CO2 + Ba(OH)2 Ba(HCO3)2 (1) CO2 + Ba(OH)2 BaCO3 + H2O (2) nBaCO3 = 0,1 mol nBa(OH)2 p.ưở (2) = 0,1 mol
2( ) ( ) Ba OH n ban đầu = 0,15 mol 2 ( ) Ba OH n p.ưở (1) = 0,15 – 0,1 = 0,05mol Suy ra: nCO2 = 2.0,05 + 0,1 = 0,2 mol thỏa món V = 4,48 lớt
Vậy V = 2,24 lớt hoặc V = 4,48 lớt
b. NaOH Na+ + OH- (1) ; Ba(OH)2 Ba2+ + 2 OH- (2) 0,2 mol 0,2 mol ; 0,1 mol 0,1 mol 0,2 mol Tổng nOH- = 0,4 mol; nCO2 = 0,15 mol
Ta cú tỉ lệ : nOH- / nCO2 = 0,4/0,15= 2,666 > 2 Chỉ xảy ra phản ứng sau CO2 + 2OH- CO32- + H2O (3)
0,15mol 0,4 mol n CO32- = nCO2 = 0,15 mol . Ba2+ + CO32- BaCO3 (4)
0,1 mol 0,15 mol nBaCO3 = 0,1 mol. Vậy m BaCO3 = 19,7 gam.
Dạng 3: Bài toỏn về muối cacbonat, hidrocacbonat
Phương phỏp giải * Tỏc dụng với axit (H+). Gọi + 2- 3 H CO n n = x, ta cú: + Nếu x ≤ 1 hay 2− 3 CO n ≤ + H n thỡ cú phản ứng: CO32- + H+→ HCO3- Sản phẩm khụng cú khớ CO2. + Nếu 1< x <2 hay 2− 3 CO n <nH+ <2 2− 3 CO n xảy ra 2 phản ứng: CO32- + H+→ HCO3- (1); và HCO3- + H+→ CO2 + H2O (2). Sản phẩm cú CO2, HCO3-.
+ Nếu 2≤ x hay 2 2−
3
CO
n ≤nH+ cú phản ứng: CO32- + 2H+→ CO2 + H2O.
- Nếu cho từ từ dung dịch axit H+ vào dung dịch HCO3-, CO32- thỡ thứ tự phản ứng xảy ra là: CO32- + H+→ HCO3- (1); Nếu sau (1) H+ dư thỡ xảy ra (2)
HCO3- + H+→ CO2 + H2O (2).
- Nếu cho từ từ CO32- vào axit thỡ do tỉ lệ H+ lớn hơn CO32- nhiều nờn chỉ cú phản ứng 2H+ + CO32- → H2O + CO2
* Tỏc dụng với OH-: HCO3- + OH-→ CO32- + H2O.
Vớ dụ 1.a. Cho rất từ từ dung dịch chứa 0,015 mol HCl vào dung dịch chứa 0,01 mol K2CO3 thu được dung dịch A. Tớnh số mol cỏc chất cú trong A.
b. Nếu thớ nghiệm trờn được tiến hành ngược lại (cho từ từ K2CO3 vào dung dịch HCl) thỡ thể tớch (đktc) khớ CO2 thu được bằng bao nhiờu?
Lời giải. a. Vỡ 2− 3 CO n < + H n <2 2− 3 CO n nờn xảy ra 2 phản ứng
H+ + CO32- HCO3- (1) ; 2H+ + CO32- H2O + CO2 (2) x mol x mol x mol ; 2y mol ymol y mol y mol x mol x mol x mol ; 2y mol ymol y mol y mol
Ta cú hệ x + y = 0,01 x = 0,005 mol x + 2y = 0,015 y = 0,005mol
Trong dung dịch A cú: số mol HCO3- = 0,005 mol và nH2O = nCO2 = 0,005 mol
b. Khi cho từ từ dung dịch K2CO3 vào dung dịch HCl thỡ ban đầu số mol H+ lớn hơn số mol CO32- nhiều lần, do đú xảy ra phản ứng
2H+ + CO32- H2O + CO2 (2)
0,015mol 0,01 mol 0,0075mol 0,0075mol. → VCO2 = 0,168 lớt.
Vớ dụ 2. Cú một hỗn hợp gồm 3 muối NH4HCO3, NaHCO3, Ca(HCO3)2. Khi nung 40,6 gam hỗn hợp đú đến khối lượng khụng đổi, thu được 20,3 gam hỗn hợp rắn. Cho hỗn hợp rắn tỏc dụng với dung dịch HCl dư, thu được 4,48 lớt khớ (đktc). Xỏc định thành phần % khối lượng cỏc chất trong hỗn hợp đầu.
Lời giải. NH4HCO3 →to NH3 + H2O + CO2 (1) 2NaHCO3 →to
Na2CO3 + H2O + CO2 (2) Ca(HCO3)2 →to CaCO3 + H2O + CO2 (3) Hỗn hợp rắn gồm Na2CO3, CaCO3.
Na2CO3 + 2 HCl 2NaCl + H2O + CO2 (4) CaCO3 + 2HCl CaCl2 + H2O + CO2 (5)
Gọi số mol của cỏc chất NH4HCO3, NaHCO3, Ca(HCO3)2 lần lượt là x, y, z mol.
Ta cú hệ phương trỡnh: y 2 y 2 79x + 84y + 162z = 40,6 x = 0,1 mol 106. + 100z = 20,3 y = 0,1 mol z = 0,15 mol + z = 0,2
Vậy % NH4HCO3 =19,458% ; %NaHCO3 = 20,69% ; % Ca(HCO3)2 = 59,852%.