NaOH + CO2 → NaHCO3 | NaOH + CO2 ra NaHCO3 (tỉ lệ 1:1)

Phản ứng: NaOH + CO₂ → NaHCO₃

1. Phương trình phản ứng CO₂ tác dụng với NaOH

CO₂ + NaOH → NaHCO₃

2. Cách tiến hành phản ứng CO₂ tác dụng với NaOH

- Dẫn khí CO₂ từ từ đến dư vào ống nghiệm chứa NaOH và vài giọt chất chỉ thị.

3. Xác định sản phẩm của phản ứng CO₂ tác dụng với NaOH

- CO₂ phản ứng với NaOH chỉ thu được muối NaHCO₃ khi T = $\frac{n_{NaOH}}{n_{C{O}_2}}\le 1$.

- CO₂ phản ứng với NaOH chỉ thu được muối Na₂CO₃ khi T = $\frac{n_{NaOH}}{n_{C{O}_2}}\ge 2$.

- CO₂ phản ứng với NaOH thu được cả muối NaHCO₃ và Na₂CO₃ khi 1< T =$\frac{n_{NaOH}}{n_{C{O}_2}}$< 2.

4. Bản chất của các chất tham gia phản ứng

4.1 Bản chất của CO2

- Trong phản ứng trên, CO2 là chất khí và là chất điều chỉnh cân bằng phản ứng.

4.2 Bản chất của NaOH

Trong phản ứng trên, NaOH được sử dụng như một chất bazơ để phản ứng với CO2

5. Mở rộng kiến thức về CO₂

5.1. Cấu tạo phân tử

- Cấu tạo của CO₂ là O = C = O.

- Phân tử CO₂ có cấu tạo thẳng, không phân cực.

5.2. Tính chất vật lý

- Là chất khí không màu, nặng gấp 1,5 lần không khí.

- Tan ít trong nước.

- CO₂ khi bị làm lạnh đột ngột chuyển sang trạng thái rắn, gọi là nước đá khô.

- Nước đá khô không nóng chảy mà thăng hoa nên được dùng để làm môi trường lạnh và khô, rất tiện lợi để bảo quản thực phẩm.

Lưu ý: Khi sử dụng đá khô phải đeo gang tay chống lạnh để tránh bị bỏng lạnh khi tiếp xúc với đá khô.

5.3. Tính chất hóa học

- Khí CO₂ không cháy, không duy trì sự cháy của nhiều chất.

- CO₂ là oxit axit, khi tan trong nước tạo thành axit cacbonic:

CO₂ (k) + H₂O (l) ⇄ H₂CO₃ (dd)

- Ngoài ra, CO₂ còn tác dụng với oxit bazơ và dung dịch kiềm.

Thí dụ:

CaO + CO₂ $\stackrel{t^o}{\to }$ CaCO₃

NaOH + CO₂ → NaHCO₃

2NaOH + CO₂ → Na₂CO₃ + H₂O

5.4. Điều chế

a. Trong phòng thí nghiệm

- CO₂ được điều chế bằng cách cho dung dịch HCl tác dụng với đá vôi.

- Phương trình hóa học:

CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + CO₂↑ + H₂O

b. Trong công nghiệp

- Khí CO₂ được thu hồi từ quá trình đốt cháy hoàn toàn than để cung cấp năng lượng cho các quá trình sản xuất khác.

C + O₂ $\stackrel{t^o}{\to }$ CO₂

- Ngoài ra, khí CO₂ còn được thu hồi từ quá trình chuyển hóa khí thiên nhiên, các sản phẩm dầu mỏ; quá trình nung vôi; quá trình lên men rượu từ đường glucozơ.

CaCO₃ $\stackrel{t^o}{\to }$ CaO + CO₂

C₆H₁₂O₆ $\stackrel{lenmen}{\to }$ 2CO₂ + 2C₂H₅OH

5.5. Ứng dụng

Khí co2 được dùng để làm lạnh, bảo quản thực phẩm, tạo ra nước soda và nhiều sản phẩm khác. Ngoài ra CO2 có vai trò trong quá trình quang hợp của thực vật và trong chu trình phát thải cacbon của Trái Đất.

6. Tính chất hóa học của NaOH

NaOH là một bazơ mạnh nó sẽ làm quỳ tím chuyển màu xanh, còn dung dịch phenolphtalein thành màu hồng. Một số phản ứng đặc trưng của Natri Hidroxit được liệt kê ngay dưới đây.

6.1 Phản ứng với axit tạo thành muối + nước:

NaOH_dd + HCl_dd→ NaCl_dd + H₂O

6.2 Phản ứng với oxit axit: SO₂, CO₂…

2NaOH + SO₂→ Na₂SO₃ + H₂O

NaOH + SO₂→ NaHSO₃

6.3 Phản ứng với axit hữu cơ tạo thành muối và thủy phân este, peptit:

6.4 Phản ứng với muối tạo bazo mới + muối mới (điều kiện: sau phản ứng phải tạo thành chất kết tủa hoặc bay hơi):

2NaOH + CuCl₂→ 2NaCl + Cu(OH)_2↓

6.5 Tác dụng với kim loại lưỡng tính:

2NaOH + 2Al + 2H2O→ 2NaAlO₂ + 3H₂↑

2NaOH + Zn → Na₂ZnO₂ + H₂↑

6.6 Tác dụng với hợp chất lưỡng tính:

NaOH + Al(OH)₃ → NaAl(OH)₄

2NaOH + Al₂O₃ → 2NaAlO₂ + H₂O

7. Bài tập vận dụng liên quan

Câu 1:Dẫn từ từ CO₂ đến dư vào dung dịch Ca(OH)₂, hiện tượng quan sát được là

A. có kết tủa, lượng kết tủa tăng dần, kết tủa không tan.

B. không có hiện tượng gì trong suốt quá trình thực hiện.

C. lúc đầu không thấy hiện tượng, sau đó có kết tủa xuất hiện.

D. có kết tủa, lượng kết tủa tăng dần, sau đó kết tủa tan.

Hướng dẫn giải:

Đáp án D

Dẫn từ từ CO₂ đến dư vào dung dịch Ca(OH)₂ xảy ra phản ứng:

CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃ + H₂O

CO₂ + CaCO₃ + H₂O → Ca(HCO₃)₂

Hiện tượng quan sát được: Dung dịch xuất hiện kết tủa trắng tăng dần đến cực đại, sau đó kết tủa tan dần đến hết.

Câu 2: “Nước đá khô” không nóng chảy mà dễ thăng hoa nên được dùng để tạo môi trường lạnh và khô, rất tiện cho việc bảo quản thực phẩm. “Nước đá khô” là

A. SO₂ rắn.

B. CO₂ rắn.

C. CO rắn.

D. H₂O rắn.

Hướng dẫn giải:

Đáp án B

Nước đá khô là CO₂ rắn.

Câu 3:Cho khí CO₂ vào lượng dư dung dịch nào sau đây sẽ tạo kết tủa?

A.MgCl₂.

B. Ca(OH)₂.

C. Ca(HCO₃)₂.

D.NaOH.

Hướng dẫn giải:

Đáp án: B

A và C không phản ứng → loại.

D. CO₂ + 2NaOH_dư → Na₂CO₃ + H₂O → loại.

B. CO₂ + Ca(OH)_{2 dư} → CaCO₃↓ + H₂O

Câu 4: Chất khí nào sau đây, được tạo ra từ bình chữa cháy và dùng để sản xuất thuốc giảm đau dạ dày?

A. CO₂.

B. N₂.

C. CO.

D. CH_4.

Hướng dẫn giải:

Đáp án A

Chất khí được tạo ra từ bình chữa cháy là CO₂.

Thuốc giảm đau dạ dày là NaHCO₃.

NaOH + CO₂ → NaHCO₃.

Câu 5:Cho dãy các chất sau: CO₂, CO, SiO₂, NaHCO₃, NH₄Cl. Số chất trong dãy tác dụng với dung dịch NaOH loãng ở nhiệt độ thường là:

A. 2.

B. 3.

C. 4.

D. 5.

Hướng dẫn giải:

Đáp án B

Các chất thỏa mãn là CO₂, NaHCO₃ và NH₄Cl.

CO₂ + 2NaOH → Na₂CO₃ + H₂O

NaHCO₃ + NaOH → Na₂CO₃ + H₂O

NH₄Cl + NaOH → NH₃↑ + NaCl + H₂O

Chú ý: SiO₂ chỉ phản ứng với dung NaOH đặc nóng hoặc NaOH nóng chảy.

Câu 6:Hình vẽ sau đây mô tả thí nghiệm điều chế và thu khí Y từ hỗn hợp rắn gồm CaCO₃ và CaSO₃:

Khí Y là

A. CO₂.

B. SO₂.

C. H₂.

D. Cl₂.

Hướng dẫn giải:

Đáp án A

Hỗn hợp khí X gồm CO₂ và SO₂. Khí SO₂ khi đi qua bình đựng nước brom đã bị giữ lại, còn khí Y thoát ra là CO₂.

$CaC{O}_3\underset{t^0}{\to }CaO+C{O}_2$

$CaS{O}_3\underset{t^0}{\to }CaO+S{O}_2$

$S{O}_2+B{r}_2+2H_{2}O\to 2HBr+H_{2}S{O}_4$

Câu 7:Sục 1,12 lít CO₂ (đktc) vào 200ml dung dịch Ba(OH)₂ 0,2M. Khối lượng kết tủa thu được là:

A. 5,91g.

B. 19,7g.

C. 78,8g.

D. 98,5g.

Hướng dẫn giải:

Đáp án A

$\begin{array}{c}{n}_{C{O}_2}=\mathrm{0,05}mol;n_{Ba{\left(OH\right)}_2}=\mathrm{0,04}mol\\ 1<\frac{n_{C{O}_2}}{n_{Ba{\left(OH\right)}_2}}=\mathrm{1,25}<2\end{array}$

→ Tạo hỗn hợp 2 muối.

$\to n_{C{O}_3^{2-}}=n_{O{H}^{-}}-n_{C{O}_2}=\mathrm{0,04.2}-\mathrm{0,05}=\mathrm{0,03}mol$

$\begin{array}{c}\to n_{\downarrow }=\mathrm{0,03}mol\\ \to m_{\downarrow }=\mathrm{0,03.197}=\mathrm{5,91}gam\end{array}$

Câu 8: Hấp thụ hoàn toàn 0,16 mol CO₂ vào 2 lít dung dịch Ca(OH)₂ 0,05M được kết tủa X và dung dịch Y. Khi đó khối lượng dung dịch Y so với khối lượng dung dịch Ca(OH)₂ ban đầu sẽ là:

A. tăng 3,04g.

B. tăng 7,04g.

C. giảm 3,04g.

D. giảm 7,04g.

Hướng dẫn giải:

Đáp án A

$\begin{array}{c}{n}_{C{O}_2}=\mathrm{0,16}mol;n_{Ca{\left(OH\right)}_2}=\mathrm{0,1}mol\\ \to 1<\frac{n_{C{O}_2}}{n_{Ca{\left(OH\right)}_2}}=\mathrm{1,6}<2\end{array}$

→ Dung dịch Y chỉ có muối Ca(HCO₃)₂ và kết tủa X là CaCO₃

$\to n_{\downarrow }=n_{O{H}^{-}}-n_{C{O}_2}=\mathrm{0,1.2}-\mathrm{0,16}=\mathrm{0,04}mol$

$\to m_{\downarrow }=\mathrm{0,04.100}=4gam$

$m_{C{O}_2}=\mathrm{0,16.44}=\mathrm{7,04}gam>m_{\downarrow }$

→ Dung dịch sau phản ứng tăng 3,04 gam.

Câu 9: Hấp thụ hoàn toàn 1,568 lít CO₂ (đktc) vào 500 ml dung dịch NaOH 0,16M thu được dung dịch X. Thêm 250 ml dung dịch Y gồm BaCl₂ 0,16M và Ba(OH)₂ aM vào dung dịch X thu được 3,94g kết tủa và dung dịch Z. Giá trị của a là:

A. 0,015.

B. 0,02.

C. 0,03.

D. 0,04.

Hướng dẫn giải:

Đáp án B

$\begin{array}{c}{n}_{C{O}_2}=\mathrm{0,07}mol;n_{NaOH}=\mathrm{0,08}mol;n_{Ba{\left(OH\right)}_2}=\mathrm{0,25}amol\\ n_{BaC{l}_2}=\mathrm{0,04}mol;n_{BaC{O}_3\downarrow }=\mathrm{0,02}mol\end{array}$

$\to \sum n_{O{H}^{-}}=\mathrm{0,08}+\mathrm{0,5}a\left(mol\right)$

Nhận thấy: $n_{\downarrow }<n_{C{O}_2}<n_{BaC{l}_2}$

→ Dung dịch Z chứa $\left(\begin{array}{c}N{a}^{+}:\mathrm{0,08}mol\\ HC{O}_3^{-}\\ C{l}^{-}:\mathrm{0,08}mol\\ B{a}^{2+}\end{array}\right)$

Bảo toàn nguyên tố C:

$n_{HC{O}_3^{-}}=\mathrm{0,07}-\mathrm{0,02}=\mathrm{0,05}mol$

$\begin{array}{c}\to \sum n_{O{H}^{-}}=2n_{C{O}_2}+n_{HC{O}_3^{-}}\\ \to \mathrm{0,08}+\mathrm{0,5}a=\mathrm{0,09}\\ \to a=\mathrm{0,02}mol\end{array}$

Câu 10: Cho 8,96 lít CO₂ (đktc) sục vào dung dịch chứa 100 ml dung dịch chứa hỗn hợp Ca(OH)₂ 2M và NaOH 1,5M thu được a gam kết tủa và dung dịch X. Đun nóng kĩ dung dịch X thu được thêm b gam kết tủa. Giá trị (a + b) là

A. 5 gam

B. 15 gam

C. 20 gam

D. 40 gam

Hướng dẫn giải:

Đáp ánC

Theo bài → dung dịch X gồm các ion $N{a}^{+},C{a}^{2+},HC{O}_3^{-}$

$\left(\begin{array}{c}{n}_{C{O}_3^{2-}}+n_{HC{O}_3^{-}}=n_{C{O}_2}=\frac{\mathrm{8,96}}{\mathrm{22,4}}=\mathrm{0,4}\text{mol}\\ {\text{n}}_{O{H}^{-}}=2n_{C{O}_3^{2-}}+n_{HC{O}_3^{-}}=\mathrm{0,1.}\left(2.2+\mathrm{1,5}\right)=\mathrm{0,55}\text{mol}\end{array}\right)$

$\Rightarrow \left(\begin{array}{c}{n}_{C{O}_3^{2-}}=\mathrm{0,15}\text{mol}\\ {\text{n}}_{HC{O}_3^{-}}=\mathrm{0,25}\text{mol}\end{array}\right)$→ dung dịch X$\left(\begin{array}{c}N{a}^{+}:\mathrm{0,15}mol\\ HC{O}_3^{-}:\mathrm{0,25}mol\\ C{a}^{2+}\end{array}\right)$

Bảo toàn điện tích →$n_{C{a}^{2+}}=\mathrm{0,05}mol$

$\Rightarrow \left(\begin{array}{c}a=\mathrm{100.0,15}=15g\\ b=\mathrm{100.0,05}=5g\end{array}\right)\Rightarrow a+b=20$

Câu 11: Hấp thụ toàn bộ 0,3 mol CO₂ vào dung dịch chứa 0,25 mol Ca(OH)₂. Khối lượng dung dịch sau phản ứng tăng hay giảm bao nhiêu gam?

A. tăng 13,2g.

B. tăng 20g.

C. giảm 6,8g.

D. giảm 16,8g.

Hướng dẫn giải:

Đáp án C

Ta có: $1<\frac{n_{C{O}_2}}{n_{Ca{\left(OH\right)}_2}}=\mathrm{1,2}<2$

→ Sau phản ứng thu được hai muối CaCO₃ và Ca(HCO­₃)₂

$\to n_{CaC{O}_3}=n_{O{H}^{-}}-n_{C{O}_2}=\mathrm{0,25.2}-\mathrm{0,3}=\mathrm{0,2}mol$

$\begin{array}{c}{m}_{C{O}_2}=\mathrm{0,3.44}=\mathrm{13,2}gam\\ m_{\downarrow }=\mathrm{0,2.100}=20gam>m_{C{O}_2}\end{array}$

→ Khối lượng dung dịch sau phản ứng giảm 6,8 gam.

Câu 12: Cho 5,6 lít CO₂ (đktc) đi qua 164ml dung dịch NaOH 20% (d = 1,22g/ml) thu được dung dịch X. Cô cạn dung dịch X thì thu được khối lượng chất rắn là:

A. 15,5g.

B. 26,5g.

C. 31g.

D. 46,5g.

Hướng dẫn giải:

Đáp án D

$\begin{array}{c}{n}_{NaOH}=\frac{\mathrm{164.1,22.20}\%}{40}=1mol;n_{C{O}_2}=\mathrm{0,25}mol\\ \to \frac{n_{NaOH}}{n_{C{O}_2}}=4\end{array}$

→ NaOH dư

→ Chất rắn gồm NaOH dư và muối Na₂CO₃.

Bảo toàn nguyên tố C:

$n_{N{a}_{2}C{O}_3}=n_{C{O}_2}=\mathrm{0,25}mol$

Bảo toàn nguyên tố Na:

n_{NaOH dư} = 1 – 0,25.2 = 0,5 mol

→ m_{chất rắn} = 0,25.106 + 0,5.40 = 46,5 gam

Câu 13:Cho 3,36 lít khí CO₂ (đktc) vào dung dịch chứa 500 ml KOH 0,1M và Ba(OH)₂ 0,12M kết thúc phản ứng thu được m gam kết tủa. Giá trị của m là
A. 2,55.

B. 3,94.

C. 1,97.

D. 4,925.

Hướng dẫn giải:

Đáp án B

$\begin{array}{c}{n}_{C{O}_2}=\mathrm{0,15}mol;n_{B{a}^{2+}}=\mathrm{0,06}mol;n_{O{H}^{-}}=\mathrm{0,17}mol\\ \to n_{C{O}_3^{2-}}=n_{O{H}^{-}}-n_{C{O}_2}=\mathrm{0,02}mol<n_{B{a}^{2+}}\\ \to n_{\downarrow }=\mathrm{0,02}mol\\ \to m_{\downarrow }=\mathrm{0,02.197}=\mathrm{3,94}gam\end{array}$

Câu 14:Cho 10 gam CaCO₃ vào dung dịch HCl dư, sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được V lít CO₂ (đktc). Giá trị của V là

A. 2,80.

B. 2,24.

C. 1,12.

D. 3,36.

Hướng dẫn giải:

Đáp án B

CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + CO₂ + H₂O

Bảo toàn nguyên tố C ta có:

$n_{C{O}_2}=n_{CaC{O}_3}=\frac{10}{100}=\mathrm{0,1}mol$

$\to V_{C{O}_2}=\mathrm{0,1.22,4}=\mathrm{2,24}$lít