Các dạng bài tập về muối Cacbonat và cách giải - Hóa 12 chuyên đề

Liên quan tới bài tập về muối cacbonat có 2 dạng phổ biến mà chúng ta thường gặp là phản ứng nhiệt phân muối cacbonat và phản ứng trao đổi của muối cácbonat (với axit và một số muối kết tủa). Trong bài viết này, chúng ta cùng tìm hiểu cách giải một số bài tập về muối cacbonat.

I. Phương pháp giải bài tập muối cacbonat

1. Phản ứng nhiệt phân của muối cácbonat

• Muối Hidrocacbonat cho muối cacbonat:

 2MHCO₃  M₂CO₃ + CO₂↑ + H₂O

 M(HCO₃)₂  MCO₃ + CO₂↑ + H₂O

• Muối cacbonat của kim loại kiềm thổ chỉ bị nhiệt phân ở nhiệt độ cao cho oxit bazơ:

 MCO₃  MO + CO₂↑

2. Phản ứng trao đổi (với axit tạo khí CO₂, với một số muối tạo kết tủa)

• Để giải dạng bài tập này thường sử dụng: Định luật bảo toàn khối lượng và Định luật tăng giảm khối lượng.

* Một số lưu ý:

+ Khi cho từ từ dd HCl vào hỗn hợp muối cacbonat và hidrocacbonat, phản ứng xảy ra theo trình tự:

Đầu tiên: H+ + CO₃^2- → HCO₃^-

Sau đó: HCO₃^- + H⁺ → CO₂ + H₂O

+ Khi cho từ từ dung dịch muối cacbonat (hoặc hỗn hợp muối cacbonat và hiđrocacbonat) vào dung dịch axit thì phản ứng xảy ra đồng thời như sau:

  CO₃^2- + 2H⁺ → CO₂↑ + H₂O

  HCO₃^- + H⁺ → CO₂↑ + H₂O

+ Khi cho muối hidrocacbonat tác dụng với dung dịch bazo sẽ tạo ra muối cacbonat

  HCO₃^- + OH^- → CO₃^2- + H₂O

II. Bài tập về muối cacbonat

* Bài tập 1: Khi nung 30 gam hỗn hợp CaCO₃ và MgCO₃ thì khối lượng chất rắn thu được sau phản ứng chỉ bằng một nửa khối lượng ban đầu. Tính thành phần % theo khối lượng các chất ban đầu?

> Lời giải:

- Gọi x, y lần lượt là số mol CaCO₃ và MgCO₃ trong hỗn hợp

- Ta có phương trình phản ứng (phản ứng nhiệt phân):

 CaCO₃  CaO + CO₂↑

  x(mol)        x        x

 MgCO₃  MgO + CO₂↑

 y(mol)         y         y

Sau phản ứng nhiệt phân, chất rắn còn lại là CaO và MgO

Vậy bài ra, khối lượng chất rắn thu được (CaO, MgO) bằng một nửa khối lượng chất rắn ban đầu (CaCO₃, MgCO₃) nên ta có phương trình:

 56x + 40y = (100x + 4y)/2 ⇒ x/y = 1/3 hay y = 3x.

Vậy ta có phần trăm khối lượng các chất ban đầu là:

⇒ %m_MgCO3 = 100% - 28,41% = 71,59%

* Bài tập 2: Khi nung nóng 48,8gam hỗn hợp A gồm 3 muối NH₄HCO₃, NaHCO₃ và Ca(HCO₃)₂ đến khối lượng không đổi thu được 16,2 chất rắn X. Cho X tác dụng với dung dịch axít HCl thu được 2,24 lít (đktc) khí. Xác định khối lượng của mỗi muối trong hỗn hợp A.

> Lời giải:

- Gọi x, y, z lần lượt là số mol của NH₄HCO₃, NaHCO₃ và Ca(HCO₃)₂

- Theo bài ra, ta có : 79x + 84y + 162z = 48,8 (*)

Khi nung nóng A xảy ra các phản ứng nhiệt phân:

  NH₄HCO₃  NH₃ + CO₂↑ + H₂O   (1)

 2NaHCO₃  Na₂CO₃ + CO₂↑ + H₂O  (2)

   y                y/2

  Ca(HCO₃)₂  CaO + 2CO₂↑+ H₂O (3)

   z                    z

- Chất rắn Y gồm: Na₂CO₃, CaO nên theo bài ra và phương trình hóa học (2),(3) trên ta có:

 (106y)/2 + 56z = 16,2 (**)

- Chất rắn Y tác dụng với HCl:

Phương trình phản ứng:

 Na₂CO₃ + 2HCl → 2NaCl + CO₂↑ + H₂O   (4)

  y(mol)                               y

 CaO + 2HCl → CaCl₂ + H₂O  (5)

Theo phương trình phản ứng (4) và theo bài ra, ta có số mol CO₂ thu được:

 y = n_CO2 = 2,24/22,4 = 0,1 mol (***)

Từ (*), (**) và (***) ta có : x = 0,11; y = 0,1 và z = 0,19

Khối lượng mỗi muối trong hỗn hợp A là:

m_NH4HCO3 = 0,11.79 = 8,69 (g)

m_NaHCO3 = 0,1.162 = 16,2 (g)

m_CaO = 0,19.56 = 10,64 (g).

* Bài tập 3: Dung dịch X chứa hỗn hợp gồm Na₂CO₃ 1,5M và KHCO₃ 1M. Nhỏ từ từ từng giọt cho đến hết 200 ml dung dịch HCl 1M vào 100 ml dung dịch X, sinh ra V lít khí (ở đktc). Tìm giá trị của V?

> Lời giải:

- Theo bài ta, ta có: n_HCl = 0,2.1 = 0,2 mol;

 n_Na2CO3 = 1,5.0,1 = 0,15 mol;

 n_KHCO3 = 1.0,1 = 0,1 mol;

Phương trình hóa học:

  CO₃^2-   +    H⁺  → HCO₃^-   (1)

  0,15(mol)   0,15

  HCO₃^-   +   H⁺   →    CO₂↑ + H₂O  (2)

                  0,05(mol)

Sau phản ứng (1) số mol HCl còn là: 0,2 - 0,15 = 0,05 (mol)

nên ở phản ứng (2) tính số mol theo H⁺ (do HCO₃^- dư)

Vậy thể tích khí CO₂ thoát ra là: V = 0,05.22,4 = 1,12 lít.

* Bài tập 4: Cho 2,84 g hỗn hợp CaCO₃ và MgCO₃ tác dụng hết với dung dịch HCl thấy bay ra 672 ml khí CO₂ (đktc). Phần trăm khối lượng của hai muối (CaCO₃ và MgCO₃) trong hỗn hợp là bao nhiêu?

> Lời giải:

- Theo bài ra, số mol CO₂ (672ml = 0,672l) là:

 n_CO2 = 0,672/22,4 = 0,03 mol.

- Gọi x, y lần lượt là số mol CaCO₃ và MgCO₃ trong hỗn hợp

  CaCO₃  +  2HCl → CaCl₂ +  CO₂↑  + H₂O

    x                                       x

  MgCO₃  +  2HCl → MgCl₂ +  CO₂↑  + H₂O

    y                                       y

- Theo PTPƯ và bài ra, ta có hệ phương trình:

Vậy phần trăm khối lượng của các muối trong hỗn hợp là:

* Bài tập 5: Hấp thụ hoàn toàn 0,672lit khí CO₂ (đktc) vào 1 lít dd gồm NaOH 0,025M và Ca(OH)₂ 0,0125M, thu được x gam kết tủa. Tính giá trị của x?

> Lời giải:

- Theo bài ra, ta có:

 n_NaOH = V.C_M = 1.0,025M = 0,025(mol)

 n_Ca(OH)2 = V.C_M = 1.0,0125M = 0,0125(mol)

 ⇒  n_OH^- = n_NaOH + 2n_Ca(OH)2 = 0,05 (mol)

n_CO2 = V/22,4 = 0,672/22,4 = 0,03 (mol)

- Phương trình phản ứng:

 CO₂  +  OH^- → HCO₃^-    (1)

 0,03(mol)

 HCO₃^- +  OH^-  → CO₃^2-  +  H₂O    (2)

               0,02(mol)

 Ca²⁺   +  CO₃^2-   →  CaCO₃↓    (3)

0,0125(mol)               ?

Theo PTPƯ (3) số mol CaCO₃ là 0,0125 mol.

Vậy khối lượng CaCO₃ kết tủa thu được là:

 ⇒ x = 0,0125.100 = 1,25 g.