Phản ứng CO2 + Ca(OH)2 → Ca(HCO3)2 | CO2 + Ca(OH)2 ra Ca(HCO3)2 (tỉ lệ 2:1)

Phản ứng CO2 + Ca(OH)2 → Ca(HCO3)2 | CO2 + Ca(OH)2 ra Ca(HCO3)2 (tỉ lệ 2:1)

1. Phương trình phản ứng CO₂ tác dụng với Ca(OH)₂

2CO₂ + Ca(OH)₂ → Ca(HCO₃)₂

2. Cách tiến hành phản ứng CO₂ tác dụng với Ca(OH)₂

- Dẫn khí CO₂ đến dư vào ống nghiệm có chứa dung dịch Ca(OH)₂.

3. Hiện tượng của phản ứng CO₂ tác dụng với Ca(OH)₂

- Ban đầu xuất hiện kết tủa trắng, sau khi CO₂ dư kết tủa trắng tan dần, thu được dung dịch trong suốt.

4. Cách viết phương trình ion thu gọn của phản ứng CO₂ tác dụng với Ca(OH)₂

Bước 1: Viết phương trình phân tử:

2CO₂ + Ca(OH)₂ → Ca(HCO₃)₂

Bước 2: Viết phương trình ion đầy đủ bằng cách: chuyển các chất vừa dễ tan, vừa điện li mạnh thành ion; các chất điện li yếu, chất kết tủa, chất khí để nguyên dưới dạng phân tử:

$2C{O}_2+C{a}^{2+}+2O{H}^{-}\to C{a}^{2+}+2HC{O}_3^{-}$

Bước 3: Viết phương trình ion thu gọn từ phương trình ion đầy đủ bằng cách lược bỏ đi các ion giống nhau ở cả hai vế:

$C{O}_2+O{H}^{-}\to HC{O}_3^{-}$

5. Mở rộng về cacbon đioxit (CO₂)

5.1. Cấu tạo phân tử và tính chất vật lý

a. Cấu tạo phân tử

- Cấu tạo của CO₂ là O = C = O.

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

b. 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.

5.2. 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

5.3. 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

6. Mở rộng bài toán CO₂ tác dụng với kiềm

Xét bài toán sục CO₂ sục vào dung dịch kiềm.

- Phương trình hóa học:

CO₂ + 2OH^- → $C{O}_3^{2-}$ + H₂O (1)

CO₂ + OH^- → $HC{O}_3^{-}$ (2)

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

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

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

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

7. Bài tập vận dụng minh họa

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)₂xảy ra phản ứng:

Phương trình phản ứng xảy ra

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. Để nhận biết 2 dung dịch chứa: NaOH và Ca(OH)₂ đựng trong 2 lọ mất nhãn, có thể dùng hóa chất nào sau đây?

A. Al₂O₃

B. BaCl₂

C. HCl

D. CO₂

Hướng dẫn giải

Đáp án D

Dùng CO₂ nhận biết NaOH và Ca(OH)₂

CO₂ làm đục nước vôi trong, còn NaOH không hiện tượng.

Phương trình phản ứng xảy ra

CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃↓ + H₂O

Câu 3. Cho hỗn hợp gồm Na₂O, CaO, MgO, Al₂O₃ vào một lượng nước dư, thu được
dung dịch X và chất rắn Y. Sục khí CO₂ đến dư vào dung dịch X, thu được kết tủa là

A. MgO.

B. Mg(OH)₂.

C. Al(OH)₃.

D. CaCO₃.

Hướng dẫn giải

Đáp án C

Phương trình phản ứng minh họa

Na₂O + H₂O → 2Na⁺ + 2OH^–

CaO + H₂O → Ca²⁺ + 2OH^–

Al₂O₃ + 2OH^– →2AlO₂^– + H₂O

Vậy dung dịch X có chứa Na⁺, Ca²⁺, AlO₂^–, OH^– (có thể dư)

Khi sục CO₂ dư vào dd X:

CO₂ + OH^– → HCO₃^–

CO₂+ AlO₂^– + H₂O → Al(OH)₃↓ + HCO₃^–

Vậy kết tủa thu được sau phản ứng là Al(OH)₃

Câu 4. Quá trình tạo thành thạch nhũ trong các hang động đá vôi kéo dài hàng triệu năm. Quá trình này được giải thích bằng phương trình hóa học nào sau đây ?

A. Ca(HCO₃)₂ → CaCO₃ + CO₂ + H₂O

B. Mg(HCO₃)₂→ MgCO₃ + CO₂ + H₂O

C. CaCO₃+ CO₂ + H₂O → Ca(HCO₃)₂

D. CaCO₃ + 2H⁺ → Ca²⁺ + CO₂ + H₂O

Hướng dẫn giải

Đáp án A

Quá trình tạo thạch nhũ trong hang động là do: Ca(HCO₃)₂→ CaCO₃ + CO₂ + H₂O.

Phản ứng nghịch: CaCO₃ + CO₂ + H₂O → Ca(HCO₃)₂ giải thích sự xâm thực của nước mưa.

Ba(OH)₂ + K₂CO₃ → BaCO₃ + 2KOH

Câu 5. Cho các khí: C₄H₆, CH₄, CO₂. Dùng hóa chất nào để nhận biết các khí trên?

A. Dung dịch AgNO₃ và dung dịch KMnO₄.

B. Dung dịch Br₂ và dung dịch KMnO₄.

C. Dung dịch Ca(OH)₂ vàquỳ tím ẩm.

D. Dung dịch Br₂ và dung dịch Ca(OH)₂.

Hướng dẫn giải

Đáp án D

Dẫn các khí trên qua dung dịch Br₂ thấy hiện tượng:

Dung dịch brom nhạt màu dần tới mất màu là C₄H₆.

Phương trình hóa học:

C₄H₆ + 2Br₂ → C₄H₆Br₄.

Không thấy hiện tượng là CH₄, CO₂.

Dẫn khí CH₄, CO₂ qua dung dịch Ca(OH)₂ thấy hiện tượng:

Xuất hiện kết tủa trắng là CO₂.

Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃↓ + H₂O

Không có hiện tượng gì là CH₄.

Câu 6. Cho 1,12 lit khí sunfurơ (đktc) hấp thụ vào 100 ml dd Ba(OH)₂ có nồng độ aM thu được 6,51 g ↓ trắng, trị số của a là:

A. 0,3

B . 0,4

C. 0,5

D. 0,6

Hướng dẫn giải

Đáp án B

Ta có 0,05 mol SO₂ + 0,1.a Ba(OH)₂ → 0,03 mol BaSO₃

SO₂ + Ba(OH)₂ → BaSO₃ + H₂O (1)

BaSO₃ + SO₂ + H₂O → Ba(HSO₃)₂ (2)

Theo phương trình (1) $n_{S{O}_2}$ = 0,1.a mol; $n_{BaS{O}_3}$ = 0,1.a mol

Theo phương trình (2) $n_{BaS{O}_3}$ = 0,1a - 0,03 mol =>$n_{S{O}_2}$ = 0,2a - 0,03 mol

Tổng số mol SO₂ là: $n_{S{O}_2}$ = 0,1a + 0,1a - 0,03 = 0,05 → a = 0,4M

Câu 7. Dẫn 4,48 lít khí CO₂ (ở đktc) qua 250ml dung dịch NaOH 1M. Cô cạn dụng dịch sau phản ứng thu được m gam muối khan. Tính giá trị của m?

A. 31,5 g

B. 21,9 g

C. 25,2 g

D. 17,9 gam

Hướng dẫn giải

Đáp án D

$n_{C{O}_2}$ = 0,2 mol

n_NaOH = 0,25 mol

Ta thấy: 1< T < 2 nên tạo ra 2 muối NaHCO₃ và Na₂CO₃

Gọi x và y lần lượt là số mol của NaHCO₃ và Na₂CO₃

Ta có các phương trình phản ứng

CO₂ + NaOH → NaHCO₃ (1)

x ← x ← x (mol)

CO₂ + 2NaOH → Na₂CO₃ (2)

y ← 2y ← y (mol)

Theo bài ra và phương trình phản ứng ta có hệ phương trình như sau

n_CO2 = x + y = 0,2 (3)

n_NaOH = x + 2y = 0,25 (4)

Giải hệ phương trình ta có x = 0,15 (mol) và y = 0,05 (mol)

Khối lượng muối khan thu được:

$m_{NaHC{O}_3}$ + $m_{{N{a}_{2}C{O}_3}^{}}$ = 84.0,15 + 106.0,05 = 17,9 gam

Câu 8. Phải dùng bao nhiêu lit CO₂ (đktc) để hòa tan hết 20 g CaCO₃ trong nước, giả sử chỉ có 50% CO₂ tác dụng. Phải thêm tối thiểu bao nhiêu lit dd Ca(OH)₂ 0,01 M vào dung dịch sau phản ứng để thu được kết tủa tối đa. Tính khối lượng kết tủa:

A. 4,48 lit CO₂, 10 lit dung dịch Ca(OH)₂, 40 g kết tủa.

B. 8,96 lit CO₂, 10 lit dung dịch Ca(OH)₂, 40 g kết tủa.

C. 8,96 lit CO₂, 20 lit dung dịch Ca(OH)₂, 40 g kết tủa.

D. 4,48 lit CO₂, 12 lit dung dịch Ca(OH)₂, 30 g kết tủa.

Hướng dẫn giải

Đáp án C

$n_{CaC{O}_3}$ = $\frac{20}{100}$ = 0,2 mol

Phương trình hóa học

CO₂ + CaCO₃ + H₂O → Ca(HCO₃)₂

x………$\frac{\mathrm{0,2}}{\mathrm{0,01}}$.x………………………..x

Phương trình hóa học ta có

n_{CO2 lý thuyết} = x = n_CaCO3 = 0,2 mol

=>$n_{C{O}_2}$ _tt = $\frac{{n_{C{O}_2}}_{/lt}}{50\%}$.100% = 0,4 mol

$V_{C{O}_2/tt}$ = 0,4.22,4 = 8,96 lít

Ta có phương trình phản ứng hóa học

Ca(OH)₂ + Ca(HCO₃)₂ → 2CaCO₃ + 2H₂O

x………………x…………….x

Vậy tối thiểu cần là x = 0,2 mol ⇒$V_{Ca{\left(OH\right)}_2}$ = = 20 lít

$n_{CaC{O}_3}$= 2x = 0,4 mol

⇒ m↓ = 0,4.100 = 40g

Câu 9. Hấp thụ hoàn toàn 15,68 lít khí CO₂(đktc) vào 500ml dung dịch NaOH có nồng độ C mol/lít. Sau phản ứng thu được 65,4 gam muối. Tính C.

A. 1,5M

B. 3M

C. 2M

D. 1M

Hướng dẫn giải

Đáp án C

$n_{C{O}_2}$ = 0,7 mol

Gọi số mol của muối NaHCO₃và Na₂CO₃ lần lượt là x và y

Ta có các phương trình phản ứng hóa học:

CO₂ + NaOH → NaHCO₃ (1)

x ← x← x (mol)

CO₂ + 2NaOH → Na₂CO₃ (2)

y ←2y← y (mol)

Theo bài ra và phương trình phản ứng ta có hệ phương trình như sau

$n_{C{O}_2}$ = x + y = 0,7 (3)

Khối lượng của muối là:

84x + 106y = 65.4 (4)

Giải hệ từ (3) và (4) ta được: x = 0,4 (mol) và y = 0,3 (mol)

Từ phương trình phản ứng ta có: n = x + 2y = 0,4 + 2.0,3 = 1 (mol)

Vậy nồng độ của 500ml ( tức 0,5 l) dung dịch NaOH là C = $\frac{1}{0.5}$ = 2M

Câu 10: Sục 2,24 lít khí CO₂ vào 200ml dung dịch NaOH 1M thu được dung dịch X. Tính khối lượng muối trong X?

A. 15 g

B. 20 g

C. 10 g

D.10,6 g

Hướng dẫn giải

Đáp án D

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

Dung dịch X chỉ chứa 1 muối là Na₂CO_3­

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

Câu 11: Sục 4,48 lít khí CO₂ (đktc) vào 500ml dung dịch NaOH 0,1M và Ba(OH)₂ 0,2M. Tính khối lượng kết tủa thu được?

A. 9,85 gam

B. 9,65 gam

C. 10,05 gam

D. 10,85 gam

Hướng dẫn giải

Đáp án A

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

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

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

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

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

⇒ m↓ = 0,05 . 197 = 9,85g.

Câu 12. Cho V lít (đktc) CO₂ tác dụng với 200 ml dung dịch Ca(OH)₂ 1M thu được 10 gam kết tủa. Vậy thể tích V của CO₂ là

A. 2,24 lít.

B. 6,72 lít.

C. 8,96 lít.

D. 2,24 hoặc 6,72 lít
Hướng dẫn giải

Đáp án D

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

Trường hợp 1: Chỉ tạo muối CaCO₃

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

Trường hợp 2: Tạo hỗn hợp 2 muối

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

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

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

Xem thêm các phương trình hóa học hay khác:

• CaCl₂ + (NH₄)₂C₂O₄ → 2NH₄Cl + CaC₂O₄

• Ca(OH)₂ + 2HCl → 2H₂O + CaCl₂

• Ca(OH)₂ + H₂SO₄ → 2H₂O + CaSO₄ ↓