Tài liệu chuyên sâu môn Hóa học THCS - Bài toán CO₂, SO₂ tác dụng với dung Dịch Kiềm

Nội dung tài liệu: Tài liệu chuyên sâu môn Hóa học THCS - Bài toán CO₂, SO₂ tác dụng với dung Dịch Kiềm

1. VIII. BÀI TOÁN CO2, SO2 TÁC DỤNG VỚI DUNG DỊCH KIỀM VIII.1 CƠ SỞ LÝ LUẬN  Dạng 1: CO2 (hoặc SO2) tác dụng với dung dịch NaOH (hoặc KOH) *Phương pháp: Các phương trình hóa học: NaOH + CO2 NaHCO3 (1) 2NaOH + CO2 Na2CO3 + H2O (2) - Dựa vào dữ kiện đề bài tìm số mol của CO2 và số mol của NaOH. n - Lập tỉ số: T NaOH n CO2 - Từ tỉ số trên ta có một số trường hợp sau: • Nếu T 1 thì chỉ tạo NaHCO 3, khí CO2 còn dư và ta tính toán dựa vào số mol NaOH chỉ theo phương trình (1), dấu “=” xảy ra khi phản ứng vừa đủ. • Nếu T 2 thì chỉ tạo Na 2CO3, NaOH còn dư và ta tính toán dựa vào số mol CO 2 chỉ theo phương trình (2), dấu “=” xảy ra khi phản ứng vừa đủ. • Nếu 1 T 2 thì tạo NaHCO 3 và Na2CO3 phản ứng xảy ra theo hai phương trình (1), (2). Với x, y lần lượt là số mol của 2 muối NaHCO3 và Na2CO3. Ta lập hệ n CO x y 2 x, y. n NaOH x 2y Thí dụ 1: Cho 2,24 lít khí SO2 (đktc) tác dụng với 150 ml dung dịch NaOH 1,5 M. Tính khối lượng các chất sau phản ứng. Hướng dẫn giải nSO2 = 2,24 : 22,4 = 0,1 (mol) nNaOH = 0,15.1,5 = 0,225 (mol) 0,225 T = = 2,25 > 2. Vậy sản phẩm chỉ tạo muối Na CO và NaOH còn dư. 0,1 2 3 PTTH: 2NaOH + CO2 Na2CO3 + H2O mol ban đầu: 0,225 0,1 mol phản ứng: 0,2  0,1 0,1 mNa2CO3 = 0,1.106 = 10,6 (g) ; mNaOH dư = (0,225 – 0,2).40 = 1 (g) Thí dụ 2: Cho 4, 84 gam CO 2 đi qua dung dịch NaOH sinh ra 11,44 gam hỗn hợp 2 muối Na2CO3 và NaHCO3. Hãy xác định số gam mỗi muối trong hỗn hợp. Hướng dẫn giải
2. HĐBM Tỉnh Đồng Tháp Tổ Hóa - THCS nCO2 = 4,84 : 44 = 0,11 (mol) Gọi x, y lần lượt là số mol của NaHCO3 và Na2CO3 84x + 106y = 11,44 (*) PTHH: NaOH + CO2 NaHCO3 (1) mol: x  x 2NaOH + CO2 Na2CO3 + H2O (2) mol: y  y Theo (1), (2) ta có: nCO2 = x + y = 0,11 (**) Giải (*), (**) ta được: x = 0,01 ; y = 0,1 mNaHCO3 = 0,01.84 = 0,84 (g) mNa2CO3 = 0,1.106 = 10,6 (g)  Dạng 2: CO2 (hoặc SO2) tác dụng với dung dịch Ca(OH)2 [hoặc Ba(OH)2] * Nếu biết n và n CO2 Ca(OH)2 Phương pháp: Các phương trình hóa học: CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O (1) 2CO2 + Ca(OH)2 Ca(HCO3)2 (2) - Dựa vào dữ kiện của đề bài ta tìm số mol của CO2 và Ca(OH)2. n CO2 - Lập tỉ số: T n Ca(OH)2 - Từ tỉ số trên ta có một số trường hợp sau: • Nếu T 1 thì chỉ tạo CaCO3, khí Ca(OH)2 còn dư và ta tính toán dựa vào số mol CO2 chỉ theo phương trình (1), dấu “=” xảy ra khi phản ứng vừa đủ. • Nếu T 2 thì chỉ tạo Ca(HCO 3)2, CO2 còn dư và ta tính toán dựa vào số mol Ca(OH)2 chỉ theo phương trình (2), dấu “=” xảy ra khi phản ứng vừa đủ. • Nếu 1 T 2 thì tạo CaCO 3 và Ca(HCO3)2 phản ứng xảy ra theo hai phương trình (1), (2). Với x, y lần lượt là số mol của 2 muối CaCO 3 và Ca(HCO3)2. Ta lập hệ n x y Ca(OH)2 x, y. n x 2y CO2 *Nếu biết n và n . Tìm thể tích CO (đktc) Ca(OH)2 CaCO3 2 Nếu n n thì bài toán luôn có 2 trường hợp: Ca(OH)2 CaCO3 Tài liệu chuyên sâu môn Hóa Học THCS Trang 1
3. HĐBM Tỉnh Đồng Tháp Tổ Hóa - THCS ▪ Trường hợp 1: CO2 thiếu. Ta dựa vào số mol của CaCO3 để tính số mol của CO2 phản ứng. Từ đó suy ra thể tích khí CO2. PTHH: CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O Ta có: n = n V CaCO3 CO2 CO2 ▪ Trường hợp 2: CO2 dư. Trước tiên CO2 tác dụng hết với Ca(OH)2 tạo muối CaCO3. Ta dựa vào số mol Ca(OH)2 để tính số mol CaCO3. PTHH: CO 2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O (*) mol:n n n Ca(OH)2  Ca(OH)2 Ca(OH)2 Do CO2 còn dư nên hòa tan CaCO3 một phần. Vậy lượng CaCO 3 bị hòa tan là nCaCO3 = n n hòa tan CaCO3( *)– CaCO3 đề bài PTHH: CO2dư + H2O + CaCO3 Ca(HCO3)2 (**) mol: nCaCO3 hòa tan  nCaCO3 hòa tan Theo (*), (**) ta có : n = 2n n V CO2 Ca(OH)2 – CaCO3 đề bài CO2 Thí dụ 1: Dẫn 1,12 lít khí SO2 (đktc) đi qua 400 ml dung dịch Ca(OH)2 0,1M. Tính khối lượng các chất sau phản ứng. Hướng dẫn giải 1,12 n = = 0,05 (mol) n = 0,4.0,1 = 0,04 (mol) SO2 22,4 Ca(OH)2 n SO 0,05 T = 2 = = 1,25 Tạo 2 muối CaSO và Ca(HSO ) n 0,04 3 3 2 Ca(OH)2 Gọi x, y lần lượt là số mol của CaSO3 và Ca(HSO3)2 PTHH: Ca(OH)2 + SO2 CaSO3 + H2O mol: x x x Ca(OH)2 + 2SO2 Ca(HSO3)2 mol: y 2y y Ta có: n = x + y = 0,04 (1) Ca(OH)2 n = x + 2y = 0,05 (2) SO2 Giải (1), (2): x = 0,03 ; y = 0,01 m = 0,03.120 = 3,6 (g) m = 0,01.202 = 2,02 (g) CaSO3 Ca(HSO3)2 Tài liệu chuyên sâu môn Hóa Học THCS Trang 2
4. HĐBM Tỉnh Đồng Tháp Tổ Hóa - THCS Thí dụ 2: Sục khí CO 2 ở (đktc) vào 200ml dung dịch Ca(OH) 2 1M thì thu được 15 gam kết tủa. Tính thể tích khí CO2 tham gia phản ứng. Hướng dẫn giải nCa(OH)2 = 0,2.1 = 0,2 (mol) nCaCO3 = 15 : 100 = 0,15 (mol) Có 2 trường hợp: - Trường hợp 1: CO2 thiếu PTHH: CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O mol: 0,15  0,15 VCO2 = 0,15.22,4 = 3,36 (l) - Trường hợp 2: CO2 dư CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O (1) mol: 0,2 0,2 0,2 Do CO2 còn dư nên hòa tan CaCO3 một phần: nCaCO3 tan= 0,2 – 0,15 = 0,05 mol 2CO2 dư + CaCO3 + H2O Ca(HCO3)2 (2) mol: 0,1 0,05 Theo (1), (2): n CO2 = 0,2 + 0,1 = 0,3 (mol) VCO2 = 0,0,3.22,4 = 6,72 (l) VIII.2 BÀI TẬP CƠ BẢN VÀ NÂNG CAO Bài 1: Hoà tan 2,8g CaO vào nước ta được dung dịch A. a/ Cho 1,68 lit khí CO2 hấp thụ hoàn toàn vào dung dịch A. Hỏi có bao nhiêu gam kết tủa tạo thành. b/ Nếu cho khí CO2 sục qua dung dịch A và sau khi kết thúc thí nghiệm thấy có 1g kết tủa thì có bao nhiêu lít CO2 đã tham gia phản ứng. ( các thể tích khí đo ở đktc ) m Đáp số: a/ CaCO3 = 2,5g b/ TH : CO hết và Ca(OH) dư. ---> V = 0,224 lit 1 2 2 CO 2 TH : CO dư và Ca(OH) hết ----> V = 2,016 lit 2 2 2 CO 2 Bài 2: Dẫn 10 lít hỗn hợp khí gồm N 2 và CO2 (đktc) sục vào 2 lit dung dịch Ca(OH) 2 0,02M, thu được 1g kết tủa. Hãy xác định % theo thể tích của khí CO2 trong hỗn hợp. Đáp số: TH : CO hết và Ca(OH) dư. ---> V = 0,224 lit và % V = 2,24% 1 2 2 CO 2 CO 2 TH : CO dư và Ca(OH) hết ----> V = 1,568 lit và % V = 15,68% 2 2 2 CO 2 CO 2 Bài 3: Dẫn V lit CO2(đktc) vào 200ml dung dịch Ca(OH)2 1M, thu được 10g kết tủa. Tính v. Đáp số: TH : CO hết và Ca(OH) dư. ---> V = 2,24 lit. 1 2 2 CO 2 Tài liệu chuyên sâu môn Hóa Học THCS Trang 3
5. HĐBM Tỉnh Đồng Tháp Tổ Hóa - THCS TH : CO dư và Ca(OH) hết ----> V = 6,72 lit. 2 2 2 CO 2 Bài 4: Cho m(g) khí CO2 sục vào 100ml dung dịch Ca(OH)2 0,05M, thu được 0,1g chất không tan. Tính m. m Đáp số: TH1: CO2 hết và Ca(OH)2 dư. ---> CO2 = 0,044g m TH2: CO2 dư và Ca(OH)2 hết ----> CO2 = 0,396g Bài 5: Phải đốt bao nhiêu gam cacbon để khi cho khí CO 2 tạo ra trong phản ứng trên tác dụng với 3,4 lit dung dịch NaOH 0,5M ta được 2 muối với muối hiđro cacbonat có nồng độ mol bằng 1,4 lần nồng độ mol của muối trung hoà. Đáp số: Vì thể tích dung dịch không thay đổi nên tỉ lệ về nồng độ cũng chính là tỉ lệ về số mol. ---> mC = 14,4g. Bài 6: Cho 4,48 lit CO2(đktc) đi qua 190,48ml dung dịch NaOH 0,02% có khối lượng riêng là 1,05g/ml. Hãy cho biết muối nào được tạo thành và khối lượng là bao nhiêu gam. Đáp số: Khối lượng NaHCO3 tạo thành là: 0,001.84 = 0,084g Bài 7: Thổi 2,464 lit khí CO2 vào một dung dịch NaOH thì được 9,46g hỗn hợp 2 muối Na2CO3 và NaHCO3. Hãy xác định thành phần khối lượng của hỗn hợp 2 muối đó. Nếu muốn chỉ thu được muối NaHCO3 thì cần thêm bao nhiêu lít khí cacbonic nữa. Đáp số: 8,4g NaHCO3 và 1,06g Na2CO3. Cần thêm 0,224 lit CO2. Bài 8: Đốt cháy 12g C và cho toàn bộ khí CO2 tạo ra tác dụng với một dung dịch NaOH 0,5M. Với thể tích nào của dung dịch NaOH 0,5M thì xảy ra các trường hợp sau: a/ Chỉ thu được muối NaHCO3(không dư CO2)? b/ Chỉ thu được muối Na2CO3(không dư NaOH)? c/ Thu được cả 2 muối với nồng độ mol của NaHCO3 bằng 1,5 lần nồng độ mol của Na2CO3? Trong trường hợp này phải tiếp tục thêm bao nhiêu lit dung dịch NaOH 0,5M nữa để được 2 muối có cùng nồng độ mol. n n Đáp số: a/ NaOH = CO2 = 1mol ---> Vdd NaOH 0,5M = 2 lit. b/ n = 2n = 2mol ---> V = 4 lit. NaOH CO 2 dd NaOH 0,5M c/ Đặt a, b lần lượt là số mol của muối NaHCO3 và Na2CO3. Theo PTHH ta có: n CO2 = a + b = 1mol (I) Vì nồng độ mol NaHCO3 bằng 1,5 lần nồng độ mol Na2CO3 nên. a b = 1,5 ---> a = 1,5b (II) V V Giải hệ phương trình (I, II) ta được: a = 0,6 mol, b = 0,4 mol nNaOH = a + 2b = 0,6 + 2 x 0,4 = 1,4 mol ---> Vdd NaOH 0,5M = 2,8 lit. c/ Gọi x là số mol NaOH cần thêm và khi đó chỉ xảy ra phản ứng. Tài liệu chuyên sâu môn Hóa Học THCS Trang 4
6. HĐBM Tỉnh Đồng Tháp Tổ Hóa - THCS NaHCO3 + NaOH ---> Na2CO3 + H2O x(mol) x(mol) x(mol) n NaHCO3 (còn lại) = (0,6 – x) mol n Na2CO3 (sau cùng) = (0,4 + x) mol Vì bài cho nồng độ mol 2 muối bằng nhau nên số mol 2 muối phải bằng nhau. (0,6 – x) = (0,4 + x) ---> x = 0,1 mol NaOH Vậy số lit dung dịch NaOH cần thêm là: Vdd NaOH 0,5M = 0,2 lit. Bài 9: Sục x(lit) CO2 (đktc) vào 400ml dung dịch Ba(OH) 2 0,5M thì thu được 4,925g kết tủa. Tính x. Đáp số: TH : CO hết và Ca(OH) dư. ---> V = 0,56 lit. 1 2 2 CO 2 TH : CO dư và Ca(OH) hết ----> V = 8,4 lit. 2 2 2 CO 2 Bài 10: Cho 1,68 lit CO2 (đktc) sục vào bình đựng dd KOH dư. Tính nồng độ mol/lit của muối thu được sau phản ứng. Biết rằng thể tích dd là 250 ml. Bài 11: Cho 11,2 lit CO2 vào 500ml dd NaOH 25% (d = 1,3g/ml). Tính nồng độ mol/lit của dd muối tạo thành. Bài 12: Dẫn 448 ml CO 2 (đktc) sục vào bình chứa 100ml dd KOH 0,25M. Tính khối lượng muối tạo thành. Bài 13: Cho từ từ khí CO2 (SO2) vào dung dịch Ca(OH)2 (hoặc Ba(OH)2) thì có các phản ứng xảy ra: Phản ứng ưu tiên tạo ra muối trung hoà trước. ( 1 ) CO2 + Ca(OH)2  CaCO3 + H2O Sau đó khi số mol CO2 = 2 lần số mol của Ca(OH)2 thì có phản ứng ( 2 ) 2CO2 + Ca(OH)2  Ca(HCO3)2 n CO2 Hướng giải : xét tỷ lệ số mol để viết PTHH xảy ra: Đặt T = n Ca(OH ) 2 - Nếu T 1 thì chỉ có phản ứng ( 1 ) và có thể dư Ca(OH)2. - Nếu T 2 thì chỉ có phản ứng ( 2 ) và có thể dư CO2. - Nếu 1 < T < 2 thì có cả 2 phản ứng (1) và (2) ở trên hoặc có thể viết như sau: ( 1 ) CO2 + Ca(OH)2  CaCO3 + H2O ( 2 ) ! tính theo số mol của Ca(OH)2 .CO2 dư + H2O + CaCO3  Ca(HCO3)2 Hoặc dựa vào số mol CO 2 và số mol Ca(OH)2 hoặc số mol CaCO 3 tạo thành sau phản ứng để lập các phương trình toán học và giải. Đặt ẩn x, y lần lượt là số mol của CaCO3 và Ca(HCO3)2 tạo thành sau phản ứng. Tài liệu chuyên sâu môn Hóa Học THCS Trang 5
7. HĐBM Tỉnh Đồng Tháp Tổ Hóa - THCS Bài 14: Sục 0,672 lít khí CO2 (đktc) vào trong V lít dung dịch Ca(OH)2 0,015M đến khi phản ứng hoàn toàn thì thu được 1 muối tan có tỉ lệ mol 2:1. Tìm V Đáp án: V=1,5 (lít) Tài liệu chuyên sâu môn Hóa Học THCS Trang 6