Bài tập CO2 tác dụng với dd kiềm

Sau phản ứng thu được 2 muối => n_CO2 < n_OH- < 2.n_CO2  => a < 2b < 2a => b < a < 2b

n_CO2 = 0,15 mol ; n_Ba(OH)2 = 0,1 mol => n_OH = 0,2 mol

Nhận thấy: n_CO2 < n_OH < 2.n_CO2

=> n_CO3 = n_OH – n_CO2 = 0,05 mol

Ta có: ∆m = m_CO2 – m_BaCO3 = 0,15.44 – 0,05.197 = -3,25 gam

=> khối lượng dung dịch giảm 3,25 gam 

n_CO2 = 0,25 mol;  n_OH- = 0,36 mol

Xét tỉ lệ: n_OH- / n_CO2 = 0,36 / 0,25 = 1,44 => sau phản ứng thu được 2 muối

Sử dụng công thức tính nhanh: \({n_{CO_3^{2 - }}} = {n_{O{H^ - }}} - {n_{C{O_2}}}\)= 0,36 – 0,25 = 0,11 mol

=> n_CaCO3 = n_CO3 = 0,11 mol => m = 11 gam

n_CO2 = 0,35 mol; n_OH- = 0,4 mol  =>  n_CO2 < n_OH- < 2.n_CO2

=>  phản ứng sinh ra 2 muối HCO₃^- (x mol) và CO₃^2- (y mol)

- Sử dụng bảo toàn nguyên tố C: ${n_{C{O_2}}} = {n_{HCO_3^ - }} + {n_{CO_3^{2 - }}} = > \,\,x + y = 0,35$  (1)

- Sử dụng bảo toàn điện tích: ${n_{O{H^ - }}} = {n_{HCO_3^ - }} + 2{n_{CO_3^{2 - }}}$ => x + 2y = 0,4  (2)

Từ (1) và (2) => x = 0,3;  y = 0,05 mol

Vì ${n_{B{a^{2 + }}}} > {n_{CO_3^{2 - }}}$ => CO₃^2- tạo hết thành kết tủa => dung dịch thu được gồm Na⁺, Ba²⁺, HCO₃^- 

=> dung dịch sau phản ứng tác dụng được với HNO₃, Ba(OH)₂, NaHSO₄

n_KOH = 0,5 mol;  n_CO2 = 0,35 mol

Xét: n_OH- / n_CO2 = 0,5/0,35 = 10/7

=> Tạo 2 muối K₂CO₃ và KHCO₃

Tuy nhiên khi cô cạn dung dịch thì muối KHCO₃ bị nhiệt phân  thành K₂CO₃

Bảo toàn K => n_K2CO3 = 0,25 mol => m = 34,5g

n_OH- = 0,225 mol ; n_CO2 = 0,2 mol => n_CO2 < n_OH- < 2.n_CO2

=> n_CO3 = n_OH – n_CO2 = 0,025 mol

Vì n_CO3 < n_Ba2+ => n_BaCO3 = n_CO3 = 0,025 mol

=> m_{kết tủa} = 4,925 gam

n_NaOH = 0,3 mol

TH1: Chất rắn chỉ gồm Na₂CO₃

Bảo toàn Na => n_Na2CO3 = ½ n_NaOH = 0,15 mol => m _{chất rắn} = 15,9g > 14,6

TH2: Chất rắn gồm Na₂CO₃ (x mol) và NaOH (y mol)

=> m_{rắn khan} = 106x + 40y = 14,6   (1)

Bảo toàn nguyên tố Na: n_{NaOH ban đầu} = 2.n_Na2CO3 + n_{NaOH dư} => 2x + y = 0,3  (2)

Từ (1) và (2) => x = 0,1 và y = 0,1

Bảo toàn nguyên tố C: n_CO2 = n_Na2CO3 = 0,1 mol

TH3: Chất rắn gồm Na₂CO₃ (x mol) và NaHCO₃ (y mol)

Bảo toàn nguyên tố Na: n_{NaOH ban đầu} = 2.n_Na2CO3 + n_NaHCO3 => 2x + y = 0,3  (3)

m_{rắn khan} = m_Na2CO3 + m_NaHCO3 => 106x + 84y = 14,6  (4)

Giả (3) và (4) ra nghiệm âm => loại trường hợp này

n_CO2 = 0,015 mol;  n_OH = n_NaOH + n_KOH = 0,04 mol > 2n_CO2

=> OH^‑ dư

=> n_CO3 =  n_CO2 = 0,015 mol

Và n_{OH- dư} = n_{OH- ban đầu} – n_{OH- phản ứng} = n_{OH- ban đầu} -$2{n_{CO_3^{2 - }}}$= 0,01 mol

=> m_rắn = m_Na + m_K + m_CO3 + m_{OH dư} = 2,31 gam

n_OH- = 0,4 mol; n_BaCO3 = 0,08 mol

Thể tích khí CO₂ cần dùng lớn nhất để thu được 15,76 gam kết tủa là khi tạo kết tủa tối đa sau đó hòa tan 1 phần

=> phản ứng thu được 2 muối BaCO₃ và Ba(HCO₃)₂

Sử dụng công thức tính nhanh: n_CO2 = n_OH- - n_BaCO3 = 0,4 – 0,08 = 0,32 mol

=> V = 7,168 lít

V lớn nhất khi có hiện tượng hòa tan kết tủa

n_OH = n_NaOH + n_KOH + 2n_Ba(OH)2 = 0,8 mol

n_BaCO3 = 0,14 mol < n_Ba2+ = 0,2 mol => CO₃^2- tạo hết thành kết tủa

=> n_CO2 = n_OH – n_BaCO3 = 0,66 mol

=> V = 14,784 lít

n_CO2 = 0,5 mol;  n_CaCO3 = 0,1 mol

TH1: thu được 1 muối CO₃^2-

=> n_Ca2+ = n_CaCO3 = 0,1 mol => a = 0,1

Kiểm tra lại:

n_OH- = 2.n_Ca(OH)2 + n_NaOH = 2.0,1 + 0,2 = 0,4 mol

Mà thu được muối CO₃^2- thì n_OH- \( \ge \) 2.n_CO2 => 0,4\( \ge \) 2.0,5 (vô lí) => loại trường hợp này

TH2: thu được 2 muối HCO₃^- và CO₃^2-

Sử dụng công thức tính nhanh: \({n_{CO_3^{2 - }}} = {n_{O{H^ - }}} - {n_{C{O_2}}}\)=> 2a + 0,2 – 0,5 = 0,1 => a = 0,2 mol

n_CO2 = 0,05 mol; n_KOH = 0,2 mol > 2n_CO2 => OH^- dư

=> dung dịch sau phản ứng gồm K₂CO₃ 0,05 mol và KOH dư 0,1 mol

Nhỏ từ từ HCl đến khi có khí thì dừng, có các phản ứng sau :

HCl + KOH → KCl + H₂O

K₂CO₃ + HCl → KHCO₃ + KCl

=> n_HCl = n_KOH + n_K2CO3 = 0,15 mol

=> V = 0,06 lít = 60 ml

n_OH- = 0,18 mol;  n_Ba2+ = 0,05 mol

Xét tỉ lệ: n_Ba2+ = 0,05 mol < ½.n_OH-  => Kết tủa cực đại khi Ba²⁺ tạo hết thành kết tủa BaCO₃

TH1: Thu được 1 muối CO₃^2- => n_CO2 = n_CO32- = n_Ba2+ = 0,05 mol => V = 1,12 lít

TH2: Thu được 2 muối HCO₃^- và CO₃^2-

=> n_CO2 = n_OH- - n_CO32- = n_OH- - n_Ba2+ = 0,18 – 0,05 = 0,13 mol => V = 2,912 lít

Xét dung dịch sau phản ứng chứa : x mol Ba²⁺ ; 0,05 mol K⁺ ; 0,05 mol Na⁺ và HCO₃^-

Bảo toàn điện tích : n_HCO3 = 0,1 + 2x mol

=> m_muối = m_Ba2+ + m_K+ + m_Na+ + n_HCO3 = 22,15 gam => x = 0,05 mol => n_BaCO3 = 0,2 – 0,05 = 0,15 mol

+) Bảo toàn C : n_CO2 = n_CO3 + n_HCO3 = 0,35 mol

=> V_CO2 = 7,84 lít

n_Ba2+ = 0,1 mol; n_OH- = 0,3 mol

Xét tỉ lệ: n_Ba2+ = 0,1 mol < ½.n_OH-  => Kết tủa cực đại khi Ba²⁺ tạo hết thành kết tủa BaCO₃

TH1: Thu được 1 muối CO₃^2- => n_CO2 = n_CO32- = n_Ba2+ = 0,1 mol => V = 2,24 lít

TH2: Thu được 2 muối CO₃^2- và HCO₃^- => n_CO2 = n_OH- - n_{kết tủa} = n_OH- - n_Ba2+ = 0,3 – 0,1 = 0,2 mol

=> V = 4,48 lít

CO₂ đến dư thì dung dịch gồm 0,06 mol NaHCO₃ và 0,05 mol Ba(HCO₃)₂

Khi nhiệt phân hoàn toàn thu được : 0,03 mol Na₂CO₃ và 0,05 mol BaO

=> m = 0,03.106 + 0,05.153 = 10,83 gam

n_OH- = 0,2 mol

n_Ba2+ = 0,12 mol > ½.n_OH- => kết tủa cực đại khi OH^- tạo hết thành CO₃^2-

=> n_{BaCO3 max} = 0,1 mol

=> n_CO2 = n_CO32- = n_Ba2+ = 0,1 mol => V = 2,24 lít

Vì phản ứng tạo 4 muối => có tạo x mol CO₃^2- và y mol HCO₃^-

=> m_rắn = m_Na + m_K + m_CO3 + m_HCO3 => 64,5 = 23.2,75V + 39.2V + 60x + 61y  (1)

Bảo toàn điện tích : ${n_{N{a^ + }}} + {\text{ }}{n_{{K^ + }}} = {\text{ }}{n_{HCO_3^ - }} + 2.{n_{CO_3^{2 - }}}$ =>  2,75V + 2V = 2x + y        (2)

Bảo toàn C : n_CO2 + n_K2CO3 = x + y = 0,4 + V      (3)

Từ (1), (2) và (3) ta có : V = 0,2 lít = 200 ml

n_CO2 = 0,15 mol;  n_OH- = 0,24 mol;  n_Ba2+ = 0,1 mol

n_CO32- = n_OH- - n_CO2 = 0,09 mol

Vì n_Ba2+ = 0,1 mol > n_CO3 => n_BaCO3 = n_CO32- = 0,09 mol

=> m = 17,73 gam

n_NaOH = 0,2 mol ; n_Na2CO3 = 0,1 mol

TH1: Giả sử CO₂ phản ứng hết, sau phản ứng thu được NaHCO₃ và Na₂CO₃

Đặt n_NaHCO3 = a mol, n_Na2CO3 = b mol

Bảo toàn nguyên tử Na: n_{Na+ trước phản ứng} = n_NaHCO3 + 2.n_Na2CO3 => a + 2b = 0,4 (1)

=> m_rắn = 84a + 106b = 19,9 (2)

Từ (1) và (2) => loại vì a < 0

TH2: Giả sử CO₂ hết, NaOH dư => sau phản ứng thu được Na₂CO₃ (x mol) và NaOH dư (y mol)

Bảo toàn Na: n_{Na+ trước phản ứng} = 2.n_Na2CO3 + n_{NaOH dư}  => 2x + y = 0,4   (1)

m_{rắn khan} = m_Na2CO3 + m_NaOH => 106x + 40y = 19,9    (2)

Từ (1) và (2) => x = 0,15 mol;  y = 0,1 mol

Bảo toàn C:  n_CO2 + n_{Na2CO3 phản ứng} = n_{Na2CO3 sau phản ứng} 

=> n_CO2 = 0,15 – 0,1 = 0,05 mol => V = 1,12 lít