Nhiệt phân hoàn toàn 142 gam hỗn hợp X gồm 2 muối CaCO₃ và MgCO₃. Sau phản ứng thu được 76 gam chất rắn Y và V ml khí (đktc)

a) Tính giá trị của V

b) Tính thành phần phần trăm theo khối lượng các chất trong chất rắn Y

c)* Hấp thụ hoàn toàn lượng khí thoát ra vào 1 lít dung dịch NaOH 1,5M thu được dung dịch A. Cô cạn dung dịch A ở nhiệt độ cao đến khối lượng không đổi. Tính khối lượng muối thu được.

Phương trình hóa học xảy ra:

$\begin{array}{l}CaC{O}_3\stackrel{t^o}{\to }CaO+C{O}_2\uparrow \\ x\left(mol\right)\to x\\ MgC{O}_3\stackrel{t^o}{\to }MgO+C{O}_2\uparrow \\ y\left(mol\right)\to y\end{array}$

a) Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng, khối lượng CO₂ là:

$m_X=m_Y+m_{C{O}_2}\Rightarrow m_{C{O}_2}=m_X-m_Y=142-76=66\left(gam\right)$

Số mol khí CO₂ là: $n_{C{O}_2}=\frac{m_{C{O}_2}}{M_{C{O}_2}}=\frac{66}{44}=1,5\left(mol\right)$

Thể tích khí CO₂ (đktc) là: $V_{C{O}_2}=22,4.n_{C{O}_2}=22,4.1,5=33,6\left(lit\right)$

b) Gọi x, y lần lượt là số mol của CaCO₃ và MgCO₃ trong hỗn hợp X

Khối lượng hỗn hợp X là: $m_X=m_{CaC{O}_3}+m_{MgC{O}_3}=100x+84y=142\left(g\right).\left(1\right)$

Mà theo phương trình, số mol của CO₂ là: x + y = 1,5 (mol) (2)

Từ (1) và (2) $\Rightarrow \left\{\begin{array}{l}x=1\\ y=0,5\end{array}\right.\iff \left\{\begin{array}{l}{n}_{CaC{O}_3}=1\left(mol\right)\\ n_{MgC{O}_3}=0,5\left(mol\right)\end{array}\right.$

Vậy thành phần phần trăm về khối lượng của mỗi muối trong hỗn hợp X là:

$\begin{array}{l}\%m_{CaC{O}_3}=\frac{m_{CaC{O}_3}}{M_X}.100\%=\frac{1.100}{142}.100\%\approx 70,42\%\\ \%m_{MgC{O}_3}=100\%-\%m_{CaC{O}_3}=100\%-70,42\%=29,58\%\end{array}$

c)* Số mol NaOH ban đầu: $n_{NaOH}=C_M.V_{dd}=1,5.1=1,5\left(mol\right)$

Vậy hai chất phản ứng vừa đủ, muối tạo thành là NaHCO₃

_{$\begin{array}{l}NaOH+C{O}_2\to NaHC{O}_3\\ 1 1 1\\ 0,1 \to 0,1\end{array}$}

Khi cô cạn dung dịch ở nhiệt độ cao đến khối lượng không đổi, ta có phương trình:

$\begin{array}{l}2NaHC{O}_3\stackrel{t^o}{\to }N{a}_{2}C{O}_3+C{O}_2+H_{2}O\\ 2 111\\ 0,1\to 0,05\end{array}$

*Chú ý: Muối cacbonat trung hòa của các kim loại kiềm không bị nhiệt phân thành oxit

Theo phương trình, số mol NaHCO₃ là:

$\begin{array}{l}{n}_{NaHC{O}_3}=n_{NaOH}=0,1\left(mol\right)\\ \Rightarrow n_{N{a}_{2}C{O}_3}=\frac{0,1.1}{2}=0,05\left(mol\right)\end{array}$

Khối lượng muối Na₂CO₃ thu được là:

$m_{N{a}_{2}C{O}_3}=n_{N{a}_{2}C{O}_3}.M_{N{a}_{2}C{O}_3}=0,05.106=5,3\left(g\right)$