Bài tập axit tác dụng với muối cacbonat

n_Na2CO3 = 0,0625.0,08=0,005 (mol) ; n­_KHCO3 = 0,0625.0,12 = 0,0075 (mol)

n_HCl = 0,125.0,1 = 0,0125 (mol)

Ta có:\({{{n_{N{a_2}C{O_3}}}} \over {{n_{KHC{O_3}}}}} = {{0,005} \over {0,0075}} = {2 \over 3}\)

Khi cho từ từ dd hỗn hợp Na₂CO₃ và NaHCO₃ vào dd HCl thì phản ứng xảy ra theo đúng tỉ lệ Na₂CO₃ và NaHCO₃ ban đầu là 2:3

Ta thấy: n_H+ = 0,0125 < 2n_CO32- + n_HCO3- = 0,0175 nên lượng H⁺ thiếu

Đặt n_Na2CO3 = 2a (mol); n_NaHCO3 = 3a (mol)

PTHH: Na₂CO₃ + 2HCl → 2NaCl + CO₂ + H₂O

              2a        → 4a                     → 2a                 (mol)

            NaHCO₃ + HCl → NaCl + CO₂↑ + H₂O

                3a       → 3a                 → 3a                      (mol)

→ ∑ n_HCl = 7a = 0,0125 => a = 1/560 (mol)

→ V_CO2(đktc) = 5a.22,4 = 5.1/560.22,4 = 0,2 (lít) = 200 (ml)

PTHH:    HCl  + Na₂CO₃ → NaHCO₃ + NaCl

→ phản ứng dư Na₂CO₃ nên không tạo khí CO₂

Xét dung dịch Y :

Y tác dụng được với 0,19 mol NaOH nên Y có HCO₃^-  : HCO₃^-  +  OH^- → CO₃^2- + H₂O

→ n_HCO3 = 0,19 mol

Y + HCl : 0,28 mol thì

H⁺   + HCO₃^- → H₂O + CO₂

BaCO₃ +2H⁺ → Ba²⁺ +H₂O + CO₂

Có thế có : CO₃^2- + 2H⁺ → H₂O + CO₂

→ n_CO3 + n_BaCO3 = ( 0,28 – 0,19 ) : 2 = 0,045 mol

Xét phản ứng K₂CO₃ và NaHCO₃  + Ba(HCO₃)₂

                     CO₃^2-    +       Ba²⁺     → BaCO₃

Bảo toàn C có n_K2CO3 = n_{CO3(Y) +} n_BaCO3 = 0,045 → n_NaHCO3 = 0,09

Sau pư có n_HCO3 = 0,09 + 2n_Ba(HCO3)2 = 0,19

→ n_Ba(HCO3)2 = 0,05 → pư trên có Ba²⁺ dư nên n_BaCO3 = 0,045

→ m_BaCO3 = 8,865

n_Ba(OH)2 = 0,3.0,1= 0,03 (mol) ; n_NaHCO3 = 0,4.0,1 = 0,04 (mol)

Cho Ba(OH)₂ vào dd NaHCO₃ có thể xảy ra pư

Ba(OH)₂ + 2NaHCO₃ → BaCO₃↓ + Na₂CO₃ + 2H₂O  (1)

      x      → 2x                               →    x                           (mol)

Ba(OH)₂ + NaHCO₃ → BaCO₃↓ + NaOH + H₂O  (2)

      y        →  y                            →  y                         (mol)

Ta có: \(1 < {{{n_{NaOH}}} \over {{n_{Ba{{(OH)}_2}}}}} = {{0,04} \over {0,03}} = 1,33 < 2\) . Do vậy xảy ra cả (1) và (2) cả Ba(OH)₂ và NaHCO₃ đều pư hết

Đặt số mol Ba(OH)₂ ở (1) và (2) lần lượt là x và y (mol)

Ta có hệ pt:

\(\left\{ \matrix{
{n_{Ba{{(OH)}_2}}} = x + y = 0,03 \hfill \cr
{n_{NaHC{O_3}}} = 2x + y = 0,04 \hfill \cr} \right. \Rightarrow \left\{ \matrix{
x = 0,01 \hfill \cr
y = 0,02 \hfill \cr} \right.\)

Vậy dd X chứa Na₂CO₃: 0,01 (mol) và NaOH: 0,02 (mol)

Cho từ từ dd HCl vào dd X đến khi bắt đầu xuất hiện kết tủa xảy ra pư theo thứ tự

HCl + NaOH → NaCl + H₂O

0,02← 0,02                             (mol)

HCl + Na₂CO₃ → NaHCO₃ + NaCl + H₂O

0,01 ← 0,01                             (mol)

→∑ n_HCl pư = 0,02 + 0,01 = 0,03 (mol)

→ V_HCl = n_HCl : C_M = 0,03 : 0,25 = 0,12 (lít) = 120 (ml)

n_HCl = 0,1x (mol) ; n_Na2CO3 = 0,1y (mol)

TN₁: Nhỏ từ từ HCl vào dd Na₂CO₃ xảy ra theo phương trình:

HCl + Na₂CO₃ → NaCl + NaHCO₃

HCl + NaHCO₃ → NaCl + CO₂↑ + H₂O

=> n_CO2(TN1)= n_HCl – n_Na2CO3

=> n_CO2(TN1) = 0,1x – 0,1y

TN₂: Nhỏ từ từ dd Na₂CO₃ vào dd HCl xảy ra phản ứng:

Na₂CO₃ + 2HCl → 2NaCl + CO₂ + H₂O

                   0,1x →                0,05x           (mol)

n_CO2(TN2) = 1/2n_HCl = 0,05x (mol)

Ta có:

\(\begin{gathered}\frac{{{n_{C{O_2}}}_{(T{N_1})}}}{{{n_{C{O_2}}}_{(T{N_2})}}} = \frac{{0,1x - 0,1y}}{{0,05x}} = \frac{3}{5} \hfill \\\Rightarrow 0,5x + 0,5y = 0,15x \hfill \\\Rightarrow 0,35x = 0,5y \hfill \\\Rightarrow \frac{x}{y} = \frac{{0,5}}{{0,35}} = \frac{{10}}{7} \hfill \\ \end{gathered} \)

- Khi nung nóng X chỉ có MHCO₃ phản ứng :

                                    2MHCO₃ → M₂CO₃ + CO₂ + H₂O

                        mol          x                 →          0,5x → 0,5x

=> m_X - m_rắn = m_CO2 + m_H2O (CO₂ và hơi nước thoát đi làm cho khối lượng rắn giảm)

=> 20,29 – 18,74 = 44.0,5x + 18.0,5x => x = 0,05 mol

- Khi X + HCl : n_HCl = 0,5.1 = 0,5 mol ; n_CO2 = 3,36 : 22,4 = 0,15 mol

+) MHCO₃ + HCl → MCl + CO₂ + H₂O

Mol  0,05                 →           0,05                 

+) M₂CO₃ + 2HCl → 2MCl + CO₂ + H₂O

Mol  0,1                 ¬          (0,15 – 0,05)

- Bảo toàn nguyên tố Clo : n_Cl-(Y) = n_HCl + n_MCl

+) Ag⁺ + Cl^- → AgCl  (n_AgCl = 74,62 : 143,5 = 0,52 mol)

Mol     0,52  ¬  0,52

=> 0,52 = n_HCl + n_MCl => n_MCl = 0,52 – 0,5 = 0,02 mol

=> m_X = m_MHCO3 + m_M2CO3 + m_MCl

=> 20,29 = 0,05.(M + 61) + 0,1.(2M + 60) + 0,02.(M + 35,5)

=> M = 39g/mol (Kali)

${n_{{H^ + }}} = {\text{ }}0,03{\text{ }}mol;{\text{ }}{n_{HCO_3^ - }} = {\text{ }}0,02{\text{ }}mol;\;\,\,{n_{CO_3^{2 - }}} = {\text{ }}0,02{\text{ }}mol$

Ban đầu xảy ra phản ứng:

${H^ + }{\text{ }} + {\text{ }}CO_3^{2 - } \to {\text{ }}HCO_3^ - $

0,02             0,02                     0,02

Sau phản ứng này, H⁺ còn dư 0,01 mol nên sẽ xảy ra tiếp phản ứng với $HCO_3^ - $ (0,02 + 0,02 = 0,04 mol)

${H^ + } + {\text{ }}HCO_3^ - \to \;C{O_2} + {\text{ }}{H_2}O$

0,01              0,01                      0,01

${n_{H + }} = 0,7{\text{ }}mol;{\text{ }}{n_{HCO_3^ - }} = 0,4{\text{ }}mol;{\text{ }}{n_{CO_3^{2 - }}}{\text{ = }}0,2{\text{ }}mol$

Gọi x và y lần lượt là số mol  và  đã phản ứng theo các phương trình

${H^ + } + {\text{ }}HCO_3^ - \to \;C{O_2} + {\text{ }}{H_2}O$

x                       x                           x

$CO_3^{2 - } + 2{H^ + }\; \to \;C{O_2} + {\text{ }}{H_2}O$  

 y                     2y                          y

Vậy ta có hệ $\left\{ \begin{gathered}\dfrac{x}{y} = \dfrac{{0,4}}{{0,2}} = 2 \hfill \\x + 2y = 0,7 \hfill \\ \end{gathered} \right. \to \left\{ \begin{gathered}x = 0,35 \hfill \\y = 0,175 \hfill \\ \end{gathered} \right.$

Do đó n_CO2 = x + y = 0,525 mol

Khi nhỏ từ từ HCl vào dung dịch muối thì ban đầu axit rất thiếu nên sẽ có phản ứng :

CO₃^2-  + H⁺ → HCO₃^-

HCO₃^- + H⁺ →  CO₂ + H₂O

=> n_CO2 = n_HCl – n_Na2CO3 = 0,05 mol

=>V_CO2 = 1,12 lít

Khi cho dư nước vôi trong vào dung dịch X thấy có xuất hiện kết tủa (CaCO₃) suy ra X có chứa NaHCO₃ và Na₂CO₃ phản ứng hết tạo thành NaHCO₃

Na₂CO₃ + HCl → NaHCO₃ + NaCl

 b mol  → b mol → b mol

NaHCO₃ + HCl → NaCl + CO₂ + H₂O

(a – b) ←  (a – b)mol   →  (a – b)mol

Vậy V = 22,4(a - b)

Do 2 thí nghiệm tạo lượng CO₂ khác nhau nên chứng tỏ HCl phải thiếu so với lượng chất trong X

+) Khi nhỏ từ từ Y vào X thì lúc đầu H⁺ rất dư nên thứ tự phản ứng sẽ là :

            CO₃^2- + H⁺ → HCO₃^-

            HCO₃^- + H⁺ → CO₂ + H₂O

            => n_CO2 = b – a =$\frac{V}{{22,4}}$

+) Khi nhỏ từ từ X vào Y thì lúc đầu Y rất dư nên các chất trong X sẽ phản ứng với axit theo tỉ lệ mol tương ứng với số mol ban đầu . Phản ứng sẽ là :

            HCO₃^- + H⁺ → CO₂ + H₂O

               2x  →  2x  →  2x

            CO₃^2- + 2H⁺ → CO₂ + H₂O

              x    →   2x   →  x

=> n_H+ = 4x = b và n_CO2 = 3x = $\frac{{3V}}{{22,4}}$  => b = 4$\frac{V}{{22,4}}$

=> b = 4(b – a)

=> a : b = 3 : 4

Thứ tự phản ứng :

H⁺ + OH^- → H₂O

H⁺ + CO₃^2- → HCO₃^-

H⁺ + HCO₃^- → H₂O + CO₂

=> n_H+ = 2.n_H2SO4 + n_HCl = n_OH + n_CO3 + n_CO2

=> 0,2.(2a + 0,15) = 0,05 + 0,04 + 0,02

=> a = 0,2M

n_CO2 = 0,05 mol ; n_KOH = 0,15 mol

=> Sau phản ứng có : n_K2CO3 = 0,05 mol ; n_KOH = 0,05 mol

Cho từ từ H⁺ đến khi có khí sinh ra

H⁺ + OH^- → H₂O

H⁺ + CO₃^2- → HCO₃^-

=> n_HCl = n_K2CO3 + n_KOH = 0,05 + 0,05 = 0,1 mol

=> V_{dd HCl} = 0,04 lít = 40 ml

Coi hỗn hợp gồm KHCO₃ và MgCO₃ có số mol lần lượt là x và y (vì M_NaHCO3 = M_MgCO3)

n_CO2 = 0,15 mol => x + y = 0,15

100x + 84y = 14,52

=>  x = 0,12 và y = 0,03

=> m = 0,12 . (39 + 35,5) = 8,94g

Trong 500 ml X : n_Na2CO3 = n_BaCO3 = 0,08 mol

=> Trong 250 ml X có 0,04 mol Na₂CO₃

=> n_CO2 = n_NaHCO3 + n_Na2CO3 => n_NaHCO3 = 0,06 mol

=> C_{M ( NaHCO3)} = 0,24M

M_KHCO3 = M_CaCO3 = 100

=> n_CO2 = n_KHCO3 + n_CaCO3 = 0,5 mol

=> m = 50g

Thêm từ từ HCl vào X thì sẽ xảy ra phản ứng theo thứ tự sau :

            CO₃^2- + H⁺ → HCO₃^-

            HCO₃^- + H⁺ → CO₂ + H₂O

=> n_CO2 = n_H+ - n_CO3 = 0,8 – 0,3 = 0,5 mol

Và n_HCO3(Y) = n_CO3 + n_HCO3(X) – n_CO2 = 0,3 + 0,6 – 0,5 = 0,4 mol

=> V_CO2 = 11,2 lít

Và n_CaCO3 = n_HCO3 = 0,4 mol => m = 40 gam 

Sơ đồ :

X → MCl → AgCl

=> n_AgCl = n_Cl(Y) = 0,7 mol

Đặt số mol các chất trong X lần lượt là : a, b, c mol

=> n_Cl(Y) = n_MCl(Y) = n_M = 2a + b + c = 0,7 mol

Và n_CO2 = a + b = 0,4 mol

Có m_X = m_M2CO3 + m_MHCO3 + m_MCl = a.(2M + 60) + b.(M + 61) + c.(M + 35,5)

=> (2a + b + c).M + 60.(a + b) + b + 35,5c = 32,65g

=> 0,7M = 8,65 – b – 35,5c < 8,65

=> M < 12,36

=> M là Li ( M = 7)

Vì cho từ từ muối vào axit nên lúc đầu axit rất dư, do đó các chất phản ứng theo tỷ lệ mol

n_Na2CO3 : n_NaHCO3 = 0,2 : 0,1 = 2 : 1 = 2x : x

CO₃^2- + 2H⁺ → CO₂ + H₂O

HCO₃^- + H⁺ → CO₂ + H₂O

=> n_HCl = 4x + x = 0,02 => x = 0,004 mol

=> n_CO2 = 2x + x = 0,012 mol => V = 0,2688 lít = 268,8 ml

+) Hấp thụ CO₂ với lượng tối thiểu Ba(OH)₂ khi :

Ba(OH)₂ + 2CO₂ → Ba(HCO₃)₂

=> n_CO2 = n_CO3 = 0,3 mol

Ta thấy 2 mol Cl thay thế 1 mol CO₃ trong muối

=> 0,3 mol CO₃ bị thay thế bởi 0,6 mol Cl

=> m_{Muối CO3} – m_CO3  = m_{Muối Cl} - m_Cl

=> m_{muối CO3} = 47,85g