Hotline 0962 782 149

Các dạng toán CO2, SO2 tác dụng với dung dịch Kiềm NaOH, Ba(OH)2 Phương pháp giải và Bài tập - Hóa 12

14:36:0526/03/2020

Bài tập về CO₂ hay SO₂ tác dụng với dung dịch kiềm như NaOH, KOH hay kiềm thổ Ba(OH)₂, Ca(OH)₂ rất dễ gây bối rối cho nhiều học sinh trong quá trình giải bài tập. Điều này xảy ra đối với cả những em có học lực khá và yêu thích môn hóa học.

Vì vậy mà trong bài viết này, chúng ta cùng hệ thống lại các dạng toán về CO₂ hay SO₂ tác dụng với dung dịch kiềm như NaOH, KOH, Ba(OH)₂ hay Ca(OH)₂ và cách giải dạng bài tập này.

° Dạng 1: Bài toán CO₂ tác dụng với NaOH, KOH

- Xét phản ứng đặc trưng có thể xảy ra khi cho CO₂ tác dụng với dung dịch kiềm NaOH:

CO₂ + NaOH → NaHCO₃ (1)

PT ion: CO₂ + OH^- → HCO₃^-

CO₂ + 2NaOH → Na₂CO₃ (2)

PT ion: CO₂ + 2OH^- → CO₃^2-

¤ Loại 1: Bài toán cho biết số mol các chất tham gia phản ứng

- Khi bài toán cho biết số mol của NaOH và CO₂ tham gia phản ứng:

Bước 1: Lập tỉ lệ mol: $small T=frac{n_{NaOH}}{n_{CO_{2}}}$

Bước 2: So sánh:

+ Nếu small Tleq 1 : chỉ xảy ra phản ứng (1) muối thu được chỉ có NaHCO₃

+ Nếu small 1< T< 2 : xảy ra cả phản ứng (1) và (2) sản phẩm thu được gồm 2 muối là NaHCO₃ và Na₂CO₃

+ Nếu small Tgeq 2 : chỉ xảy ra phản ứng (2) muối thu được chỉ có Na₂CO₃

Bước 3: Tính toán và giải bài toán

* Lưu ý:

- Nếu T<1: Thì CO₂ còn dư, NaOH phản ứng hết.

- Nếu 1 ≤ T ≤ 2: Thì CO₂ và NaOH đều phản ứng hết.

- Nếu T ≥ 2: Thì CO₂ phản ứng hết, NaOH còn dư.

* Ví dụ 1: 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?

° Lời giải:

- Bài cho, 4,48 lít khí CO₂ (ở đktc) nên

$small n_{CO_{2}}=frac{V}{22,4}=frac{4,48}{22,4}=0,2(mol)$

- Bài cho,250ml dung dịch NaOH 1M nên từ

$small C=frac{n}{V}Rightarrow n_{NaOH}=C.V=1.0,25=0,25(mol)$

+ Lập tỉ lệ: $small dpi{100} small T=frac{n_{NaOH}}{n_{CO_{2}}}=frac{0,25}{0,2}=1,25$

- 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 PTPƯ:

CO₂ + NaOH → NaHCO₃ (1)

x x x (mol)

CO₂ + 2NaOH → Na₂CO₃ (2)

y 2y y (mol)

- Theo bài ra và PTPƯ ta có:

$small n_{CO_{2}}=x+y=0,2$ (*)

$small n_{NaOH}=x+2y=0,25$ (**)

- Giải hệ từ (*) và (**) ta được: x=0,15(mol) và y=0,05(mol)

⇒ Khối lượng muối khan thu được:

m_{(NaHCO3+Na2CO3)} = 84.0,15 + 106.0,05 = 17,9(g).

* Ví dụ 2: Cho 5,6 lít CO₂ (đktc) đi qua 164ml dung dịch NaOH 20% (d=1,22g/ml) thu được dung dịch X. Cô cạn X thì thu được bao nhiêu gam chất rắn.

° Lời giải:

+ Theo bài ra, ta có:

- bài cho 5,6 lít CO₂ (đktc) nên có:

$small n_{CO_{2}}=frac{V}{22,4}=frac{5,6}{22,4}=0,25(mol)$

- bài cho 164ml dung dịch NaOH 20% (d=1,22g/ml) nên từ:

$small d=frac{m}{V}Rightarrow m_{dd(NaOH)}=d.V=1,22.164simeq 200(g)$

$small Rightarrow m_{NaOH}=200.frac{20}{100}=40(g)$

$small Rightarrow n_{NaOH}=frac{m}{M}=frac{40}{40}=1(mol)$

+ Lập tỉ lệ: $small T=frac{n_{NaOH}}{n_{CO_{2}}}=frac{1}{0,25}=4$

+ So sánh: Ta thấy, T > 2 nên sản phẩm chỉ tạo muối trung hòa Na₂CO₃,

- Phương trình phản ứng:

CO₂ + 2NaOH → Na₂CO₃

0,25 0,5mol

- Từ phương trình phản ứng, số mol NaOH dư là:

n_{NaOH (dư)} = n_{NaOH (ban đầu)} - n_{NaOH (pư)} = 1 - 0,5 = 0,5(mol).

- Dung dịch X thu được gồm muối Na₂CO₃ và NaOH dư

⇒ khối lượng chất rắn là:

m_cr = m_Na2CO3 + m_NaOH = 0,25.106 + 0,5.40 = 26,5 + 20 = 46,5(g)

¤ Loại 2: Khi CHƯA biết số mol các chất tham gia phản ứng

- Bài toán chưa cho biết số mol của CO₂ và NaOH tham gia phản ứng:

Bước 1: Viết cả hai phương trình phản ứng (1) và (2)

Bước 2: Gọi số mol của mỗi muối tương ứng

Bước 3: Tính toán và giải bài toán

* Ví dụ 1: 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.

° Lời giải:

- Theo bài ra, Hấp thụ hoàn toàn 15,68 lít khí CO₂ (đktc), ta có:

$small n_{CO_{2}}=frac{V}{22,4}=frac{15,68}{22,4}=0,7(mol)$

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

- Ta có PTPƯ:

CO₂ + NaOH → NaHCO₃ (1)

x x x (mol)

CO₂ + 2NaOH → Na₂CO₃ (2)

y 2y y (mol)

- Theo bài ra và theo PTPƯ ta có:

$small n_{CO_{2}}=x+y=0,7$ (*)

- Khối lượng của muối là:

small 84x+106y=65,4 (**)

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

- Từ PTPƯ ta có: n_NaOH = x + 2y = 0,4 + 2.0,3 = 1(mol)

⇒ Nồng độ của 500 ml (0,5 lít) dd NaOH là: $small C=frac{n}{V}=frac{1}{0,5}=2M$

° Dạng 2: Bài toán CO₂ tác dụng với Ca(OH)₂, Ba(OH)₂

- Xét phản ứng đặc trưng có thể xảy ra khi cho CO₂ tác dụng với dung dịch kiềm thổ Ca(OH)₂, Ba(OH)₂

CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃↓ + H₂O (1)

2CO₂ + Ca(OH)₂ → Ca(HCO₃)₂ (2)

¤ Loại 1: Bài toán cho biết số mol các chất tham gia phản ứng

- Khi bài toán cho biết số mol của Ca(OH)₂ và CO₂ tham gia phản ứng:

Bước 1: Lập tỉ lệ: $small T=frac{n_{CO_{2}}}{n_{Ca(OH)_{2}}}$

Bước 2: So sánh

+ Nếu small Tleq 1 : chỉ xảy ra phản ứng (1) muối thu được chỉ có CaCO₃

+ Nếu small 1< T< 2 : xảy ra cả phản ứng (1) và (2) sản phẩm thu được gồm 2 muối là Ca(HCO₃)₂ và CaCO₃

+ Nếu small Tgeq 2 : chỉ xảy ra phản ứng (2) muối thu được chỉ có Ca(HCO₃)₂

Bước 3: Tính toán và giải bài toán

* Ví dụ 1: Sục 0,336 lít khí CO₂ (đktc) vào 1 lít dung dịch Ca(OH)₂ 0,01M thu được m gam kết tủa. Tìm m?

° Lời giải:

- Theo bài ra, có 0,336 lít khí CO₂ (đktc) nên:

$small n_{CO_{2}}=frac{V}{22,4}=frac{0,336}{22,4}=0,015(mol)$

- bài ra, có 1 lít dung dịch Ca(OH)₂ 0,01M, nên:

$small C=frac{n}{V}Rightarrow n_{Ca(OH)_{2}}=C.V=1.0,01=0,01(mol)$

+ Lập tỉ lệ và so sánh: $small T=frac{n_{CO_{2}}}{n_{Ca(OH)_{2}}}=frac{0,015}{0,01}=1,5<2$

⇒ Xảy ra cả hai phản ứng

- Gọi x, y lần lượt là số mol CaCO₃ và Ca(HCO₃)₂

CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃↓ + H₂O

x x x (mol)

2CO₂ + Ca(OH)₂ → Ca(HCO₃)₂

2y y y (mol)

- Theo bài ra và theo PTPƯ ta có số mol CO₂ là:

$small n_{CO_{2}}=x+2y=0,015$ (*)

- Tương tự, số mol Ca(OH)₂ là:

$small n_{Ca(OH)_{2}}=x+y=0,01$ (**)

- Giải hệ từ (*) và (**) ta được: x = y = 0,005(mol)

⇒ Khối lượng kết tủa CaCO₃ là: m_CaCO3= n.M = 0,005.100 = 0,5(g).

¤ Loại 2: Bài toán CHƯA biết số mol các chất tham gia phản ứng

- Với bài toán dạng này, thường cho biết số mol của CO₂ hoặc Ca(OH)₂ và số mol của CaCO₃ khi giải ta viết cả hai phương trình phản ứng và biện luận:

• TH1: Chỉ xảy ra phản ứng tạo kết tủa CaCO₃

• TH2: Xảy ra cả hai phản ứng tạo muối trung hòa CaCO₃ và muối axit Ca(HCO₃)₂

* Lưu ý:

- Khi bài toán cho thể tích CO₂ và khối lượng kết tủa CaCO₃ yêu cầu tính khối lượng kiềm thì thường chỉ xảy ra 1 trường hợp và có 1 đáp án phù hợp.

- Khi bài toán cho khối lượng kiềm và khối lượng chất kết tủa CaCO₃ yêu cầu tính thể tích khí CO₂ thì thường xảy ra 2 trường hợp và có 2 kết quả thể tích CO₂ phù hợp.

* Ví dụ 1: Hấp thụ toàn bộ 2,688 lít CO₂ (đktc) vào 2,5 lít dung dịch Ba(OH)₂ b mol/l thu được 15,76 gam kết tủa. Tính b.

° Lời giải:

- Theo bài ra, số mol khí CO₂ là:

$small n_{CO_{2}}=frac{2,688}{22,4}=0,12(mol)$

- Kết tủa là BaCO₃ nên số mol kết tủa thu được là:

$small n_{BaCO_{3}}=frac{15,76}{197}=0,08(mol)$

- Ta thấy: $small n_{CO_{2}}=0,12>n_{BaCO_{3}}=0,08$ nên xảy ra hai phản ứng

- Ta có các PTPƯ như sau

CO₂ + Ba(OH)₂ → BaCO₃↓ + H₂O (1)

0,08 0,08 0,08 (mol)

2CO₂ + Ba(OH)₂ → Ba(HCO₃)₂ (2)

0,04 0,02 0,02 (mol)

- Theo PTPƯ (1) ta có

$small n_{1,Ba(OH)_{2}}=n_{BaCO_{3}}=0,08(mol)$

- Số mol CO₂ còn lại sau phản ứng (1) sẽ tham gia phản ứng (2) là:

n_{CO2(pư (2))} = 0,12 - 0,08 = 0,04(mol)

- Và theo PTPƯ (2) ta có:

$small n_{2,Ba(OH)_{2}}=frac{1}{2}n_{CO_{2}}=frac{0,04}{2}=0,02(mol)$

⇒ Tổng số mol Ba(OH)₂tham gia phản ứng là: n_Ba(OH)2 = 0,08 + 0,02 = 0,1(mol).

⇒ $small b=C=frac{n_{Ba(OH)_{2}}}{V}=frac{0,1}{2,5}=0,04M$

° Dạng 3: Bài toán CO₂ tác dụng với dd kiềm, kiềm thổ: NaOH, Ca(OH)₂

- Đối với dạng bài toán này, nên sử dụng phương trình ion để giải bài toán:

CO₂ + OH^- → HCO₃^- (1)

CO₂ + 2OH^- → CO₃^2- + H₂O (2)

Ca²⁺ + CO₃^2- → CaCO₃↓ (3)

¤ Loại 1: Bài toán cho biết số mol các chất tham gia phản ứng

- Khi bài toán cho biết số mol của CO₂, NaOH và Ca(OH)₂ ta thực hiện:

Bước 1: Lập tỉ số: $small T=frac{n_{OH^{-}}}{n_{CO_{2}}}$

Bước 2: So sánh

+ Nếu small Tleq 1 : chỉ xảy ra phản ứng (1) tạo muối HCO₃^-

+ Nếu small 1< T< 2 : xảy ra cả phản ứng (1) và (2) tạo 2 muối HCO₃^- và CO₃^2-

+ Nếu small Tgeq 2 : chỉ xảy ra phản ứng (2) tạo muối CO₃^2-

Bước 3: Tính toán và giải bài toán

* Ví dụ 1: Hấp thụ hoàn toàn 4,48 lít khí CO₂ (đktc) vào 500ml dung dịch hỗn hợp gồm NaOH 0,1M và Ba(OH)₂ 0,2M sinh ra m gam kết tủa. Tìm m?

° Lời giải:

- Theo bài ra, ta có số mol CO₂ , NaOH và Ba(OH)₂ là:

$small n_{CO_{2}}=frac{4,48}{22,4}=0,02(mol)$

$small n_{NaOH}=0,1.0,5=0,05(mol)$

$small n_{Ba(OH)_{2}}=0,2.0,5=0,1(mol)$

* Lưu ý: NaOH → Na⁺ + OH^- và Ba(OH)₂ → Ba²⁺ + 2.OH^-

$small Rightarrow n_{OH^{-}}=n_{NaOH}+2.n_{Ba(OH)_{2}}=0,01+2.0,1=0,25(mol)$

+ Lập tỉ lệ: $small T=frac{n_{OH^{-}}}{n_{CO_{2}}}=frac{0,25}{0,2}=1,25>1$ nên tạo 2 muối

- Ta có các PTPƯ:

CO₂ + OH^- → HCO₃^- (1)

x x x (mol)

CO₂ + 2OH^- → CO₃^2- + H₂O (2)

y 2y y (mol)

Ba²⁺ + CO₃^2- → BaCO₃↓ (3)

y y y (mol)

- Từ PTPƯ (1) và (2) ta có:

$small n_{CO_{2}}=x+y=0,2$

$small n_{OH^{-}}=x+2y=0,25$

- Từ 2 phương trình trên giải hệ ta được: x = 0,15(mol); y =0,05(mol)

- Từ PTPƯ (3) ta có: $small n_{BaCO_{3}}=n_{CO_{3}^{2-}}=0,05(mol)$

- Khối lượng kết tủa là: $small m_{BaCO_{3}}=0,05.197=9,85(g)$

¤ Loại 2: Bài toán CHƯA cho biết số mol các chất tham gia phản ứng

- Với bài toán loại này thường cho biết số mol của CO₂ hoặc của kiềm NaOH và số mol kết tủa CaCO₃ khi giải phải viết ba phương trình phản ứng và biện luận:

• TH1: OH^- dư, chỉ xảy ra phản ứng (2) và (3) khi đó: $small n_{CO_{2}}=n_{CO_{3}^{2-}}$

• TH2: OH^- và CO₂ đều hết, xảy ra cả ba phản ứng (1), (2), (3) khi đó: $small n_{CO_{2}}=n_{OH^{-}}-n_{CO_{3}^{2-}}$

* Lưu ý:

- Khi tính kết tủa phải so sánh số mol CO₃^2- với Ca²⁺ hay Ba²⁺ rồi mới kết luận số mol kết tủa:

+ Nếu $small n_{CO_{3}^{2-}}geq n_{Ca^{2+}}$ thì n↓ = n_Ca²⁺

+ Nếu $small n_{CO_{3}^{2-}}leq n_{Ca^{2+}}$ thì n↓ = n_CO3^2-

* Ví dụ 1: Sục V lít khí CO₂ (ở đktc) vào 200ml dung dịch X gồm Ba(OH)₂ 1M và NaOH 1M. Sau phản ứng thu được 19,7 gam kết tủa. Tính giá trị của V?

° Lời giải:

- Theo bài ra, ta có số mol của Ba(OH)₂ và NaOH, BaCO₃ là:

$small n_{NaOH}=1.0,2=0,2(mol)$

$small n_{Ba(OH)_{2}}=1.0,2=0,2(mol)$

$small n_{Ba(CO)_{3}}=frac{19,7}{197}=0,1(mol)$

$small n_{CO_{3}^{2-}}=0,1(mol)$

+ Lưu ý: NaOH → Na⁺ + OH^- và Ba(OH)₂ → Ba²⁺ + 2OH^- nên

$small n_{OH^{-}}=n_{NaOH}+2.n_{Ba(OH)_{2}}=0,2+2.0,2=0,6(mol)$

+ TH1: OH^- dư, CO₂ hết:

$small n_{CO_{2}}=n_{CO_{3}^{2-}}=0,1(mol)$

$small Rightarrow V_{CO_{2}}=0,1.22,4=2,24(l)$

+ TH2: OH^- hết và CO₂ cũng hết:

$small small n_{CO_{2}}=n_{OH^{-}}-n_{CO_{3}^{2-}}=0,6-0,1=0,5(mol)$

$small Rightarrow V_{CO_{2}}=0,5.22,4=11,2(l)$

* Ví dụ 2: Hấp thụ hoàn toàn V lít khí CO₂ (ở đktc) vào 100ml dung dịch hỗn hợp gồm KOH 1M và Ca(OH)₂0,25M sinh ra 2,5gam kết tủa. Tìm V?

° Lời giải:

- Theo bài ra, ta có số mol KOH, Ca(OH)₂ và CaCO₃ kết tủa là:

$small n_{KOH}=1.0,1=0,1(mol)$

$small n_{Ca(OH)_{2}}=0,25.0,1=0,025(mol)$

$small n_{CaCO_{3}}=frac{2,5}{100}=0,025(mol)$

- Ta có: $small dpi{100} small dpi{100} small n_{CaCO_{3}}=n_{CO_{3}^{2-}}=0,025=n_{Ca^{2+}}$ nên OH^- và CO₂ đều hết

+ Lưu ý: KOH → K⁺ + OH^- và Ca(OH)₂ → Ca²⁺ + 2OH^- nên

$small n_{OH^{-}}=n_{KOH}+2.n_{Ca(OH)_2}=0,1+2.0,025=0,15(mol)$

- Số mol CO₂ là: $small n_{CO_{2}}=n_{OH^{-}}-n_{CO_{3}^{2-}}$ small =0,15-0,025=0,125(mol)

⇒ Thể tích khí CO₂ là: small V=0.125.22.4=2.8(l)

Hy vọng với bài viết về Các dạng toán CO₂, SO₂ tác dụng với dung dịch Kiềm NaOH, Ba(OH)₂ Phương pháp giải và Bài tập ở trên hữu ích cho các em. Mọi góp ý và thắc mắc các em vui lòng để lại bình luận dưới bài viết để HayHocHoi.Vn ghi nhận và hỗ trợ, chúc các em học tập tốt.

¤ Xem thêm các bài viết khác tại:

» Mục lục sách giáo khoa SGK Hóa học 12 Lý thuyết và Bài tập

» Mục lục sách giáo khoa SGK Vật lý 12 Lý thuyết và Bài tập