Các dạng bài toán CO2 tác dụng với dung dịch kiềm (có đáp án 2024) và cách giải

Các dạng bài toán CO2 tác dụng với dung dịch kiềm và cách giải – Hóa học lớp 11

I. Lý thuyết và phương pháp giải

Xét bài toán sục CO₂ sục vào dung dịch kiềm.

- Phương trình hóa học:

CO₂ + 2$O{H}^{-}$ → $C{O}_3^{2-}$+ H₂O (1)

CO₂ + $O{H}^{-}$ → $HC{O}_3^{-}$(2)

- Xét tỉ lệ: $T=\frac{n_{O{H}^{-}}}{n_{C{O}_2}}$

+ Nếu T $\ge$ 2: chỉ tạo muối $C{O}_3^{2-}$

Bảo toàn nguyên tố C → $n_{C{O}_2}=n_{C{O}_3^{2-}}$

+ Nếu T $\le$ 1: chỉ tạo muối $HC{O}_3^{-}$

Bảo toàn nguyên tố H → $n_{O{H}^{-}}=n_{HC{O}_3^{-}}$

+ Nếu 1 < T < 2: tạo cả muối $HC{O}_3^{-}$ và $C{O}_3^{2-}$

Bảo toàn nguyên tố → $n_{C{O}_3^{2-}}=n_{O{H}^{-}}-n_{C{O}_2};n_{HC{O}_3^{-}}=n_{C{O}_2}-n_{C{O}_3^{2-}}$

- Để giải tốt bài toán này cần phối hợp thuần thục bảo toàn nguyên tố và bảo toàn khối lượng:

+ m_muối = $m_{KL}+m_{C{O}_3^{2-}}+m_{HC{O}_3^{-}}$= m _{muối cacbonat} + m _{muối hidrocacbonat} (muối nào không có thì cho bằng 0).

- Nếu cation của dung dịch kiềm là $B{a}^{2+},C{a}^{2+}$ thì so sánh với số mol $C{O}_3^{2-}$ với số mol cation $B{a}^{2+},C{a}^{2+}$ để suy ra số mol kết tủa.

+ Trường hợp: $n_{C{O}_3^{2-}}>n_{M^{2+}}\Rightarrow n_{\downarrow }=n_{M^{2+}}$

+ Trường hợp: $n_{C{O}_3^{2-}}<n_{M^{2+}}\Rightarrow n_{\downarrow }=n_{C{O}_3^{2-}}$

- Nếu sau phản ứng, tiến hành cô cạn dung dịch thu được kết tủa thì dung dịch chứa hỗn hợp muối $HC{O}_3^{-}$ và $C{O}_3^{2-}$.

Ví dụ: $Ca{\left(HC{O}_3\right)}_2\stackrel{t^o}{\to }CaC{O}_3\downarrow +C{O}_2+H_{2}O$

II. Ví dụ minh họa

Câu 1:

A. 15 g

B. 20 g

C. 10 g

D.10,6 g

Hướng dẫn

$\begin{array}{l}{n}_{C{O}_2}=0,1mol,n_{NaOH}=0,2\text{}mol\\ \Rightarrow T=\frac{n_{O{H}^{-}}}{n_{C{O}_2}}=2\end{array}$

Dung dịch X chỉ chứa 1 muối là Na₂CO_3­

$\begin{array}{l}\Rightarrow n=_{N{a}_{2}C{O}_3}{n}_{C{O}_2}\\ \Rightarrow m=_{N{a}_{2}C{O}_3}0,1.106=10,6gam\end{array}$

Đáp án D

Câu 2.

A. 2,24 lít.

B. 6,72 lít.

C. 8,96 lít.

Hướng dẫn

$n_{Ca{\left(OH\right)}_2}=0,2\text{\hspace{0.17em}}mol;\text{\hspace{0.17em}\hspace{0.17em}}{n}_{\downarrow CaC{O}_3}=0,1mol$

Trường hợp 1: Chỉ tạo muối CaCO₃

$\begin{array}{l}\Rightarrow n_{C{O}_2}=n_{\downarrow CaC{O}_3}=0,1mol\\ \Rightarrow V_{C{O}_2}=0,1.22,4=2,24lit\end{array}$

Trường hợp 2: Tạo hỗn hợp 2 muối

Bảo toàn nguyên tố Ca : $n_{Ca{\left(HC{O}_3\right)}_2}=n_{Ca{\left(OH\right)}_2}-n_{\downarrow CaC{O}_3}=0,1mol$

Bảo toàn nguyên tố C $\Rightarrow n_{C{O}_2}=2n_{Ca{\left(HC{O}_3\right)}_2}+n_{\downarrow CaC{O}_3}=0,3mol$

$\Rightarrow V_{C{O}_2}=0,3.22,4=6,72lit$

Đáp án D

Câu 3:

A. 9,85 gam

B. 9,65 gam

C. 10,05 gam

D. 10,85 gam

Hướng dẫn:

${n_{CO}}_2=0,2mol,n_{O{H}^{-}}=0,25mol,n_{B{a}^{2+}}=0,1mol$

Ta thấy: 1< T = 1,25 < 2 tạo cả muối $HC{O}_3^{-}$ và $C{O}_3^{2-}$

$\begin{array}{l}C{O}_2+2O{H}^{-}\to C{O_3}^{2-}+H_{2}O\\ 0,1250,25\to 0,125\\ C{O}_2+C{O_3}^{2-}+H_{2}O\to 2HC{O_3}^{-}\\ 0,075\to 0,075\to 1,5\end{array}$

$n_{C{O_3}^{2-}}=0,05mol<n_{B{a}^{2+}}$

$n_{\downarrow }=0,05mol$

⇒ m↓ = 0,05 . 197 = 9,85g

Đáp án A

III. Bài tập tự luyện

Câu 1:

A. Chỉ có CaCO₃

B. Chỉ có Ca(HCO₃)₂

C. Cả CaCO₃ và Ca(HCO₃)₂

D. Không có cả 2 chất CaCO₃ và Ca(HCO₃)₂

Câu 2:

A. 1 gam

B. 1,5 gam

C. 2 gam

D. 2,5 gam

Câu 3:

A. 2,24 lít

B. 2,688 lít

C. 6,72 lít

D. 10,08 lít

Câu 4:

A. 2,24 hoặc 4,48

B. 2,24 hoặc 11,2

C. 6,72 hoặc 4,48

D. 5,6 hoặc 11,2

Câu 5:

A. 1,568 lít và 0,1 M

B. 22,4 lít và 0,05 M

C. 0,1792 lít và 0,1 M

D. 1,12 lít và 0,2 M

Câu 6:

A. 15 gam.

B. 5 gam.

C. 10 gam.

D. 20 gam.

Câu 7:

A. 1,68 lít

B. 2,88 lít

C. 2,24 lít và 2,8 lít

D. 1,68 lít và 2,8 lít

Câu 8:

A. 5,91g.

B. 19,7g.

C. 78,8g.

D. 98,5g.

Câu 9:

A. 13,7.

B. 5,3.

C. 8,4.

D. 15,9.

Câu 10:

A. 1,0.

B. 7,5.

C. 5,0.

D. 15,0

Đáp án tham khảo

1A

2A

3B

4B

5A

6B

7D

8A

9A

10C