Bài tập axit tác dụng với muối cacbonat

Gọi công thức chung muối của kim loại kiềm là A₂CO₃ và muối của kim loại kiềm thổ là BCO₃

A₂CO₃ + 2HCl  → 2ACl + CO₂ + H₂O

BCO₃ + 2HCl → BCl₂ + CO₂ + H₂O

Gọi x là tổng số mol hh muối cacbonat

Ta có n_HCl = 2n_{hh muối cacbonat} = 2x

n_CO2 = n_H2O = n_{hh muối cacbonat} = x

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có

m_{hh muối cacbonat} + m_HCl = m_{muối clorua} + m_CO2 + m_H2O

=>  5,33 – 4,78 = 36,5.2.x – 18x – 44x

=> x = 0,05 mol

=> V = 1,12 lít

n_H+ = 0,02 + 0,06 = 0,08 mol;  n_HCO3-= 0,03 mol;  n_CO32-= 0,06 mol

Đổ từ từ dung dịch axit vào hỗn hợp muối

CO₃^2- + H⁺ → HCO₃^-

0,06      0,06    0,06        mol

HCO3^- + H⁺ →CO₂ + H₂O

0,02       0,02                       mol   => V = 0,448 lít

HCO₃^- + OH^- → CO₃^2- + H₂O

0,06       0,06                      mol

n_{SO4 2-} = 0,06 mol

n­­_Ba2+ = 0,15 mol

=> n_BaSO4 = n_BaCO3 = 0,06 mol

=>Vậy  m = 0,06.233 + 0,06.197 = 25,8 gam

n_Ba(OH)2 = 0,02 mol; n_NaHCO3 = 0,03 mol

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

Ba(OH)₂ + Na₂CO₃ → BaCO₃ + 2NaOH

Sau phản ứng dung dịch có 0,01 mol NaOH ; 0,01 mol Na₂CO₃

Khi thêm từ từ HCl đến khi có khí thoát ra

OH^- + H⁺ → H₂O

CO₃^2- + H⁺ → HCO₃^-

=> n_HCl = 0,25V = n_OH + n_CO3 = 0,02 mol => V = 0,08 lít = 80 ml

n_H+ = 0,08 mol; n_HCO3- = 0,03 mol; n_CO32- = 0,06 mol

Gọi x và y lần lượt là số mol của HCO₃^- và CO₃^2- đã phản ứng

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

${\;x\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\,\;x\;\;\;\;\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\;x}$

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

${\;y\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;2y\;\;\;\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\;\;y}$

Do mỗi dung dịch hỗn hợp nhỏ xuống đều chứa  và  với số mol ion trong từng giọt tỉ lệ tương ứng với số mol ban đầu của mỗi ion nên để tính số mol CO₂ (x + y) ta giải hệ

$\left\{ \begin{gathered}\dfrac{x}{y} = \dfrac{{{n_{HCO_3^ - }}}}{{{n_{CO_3^{2 - }}}}} = \dfrac{{0,03}}{{0,06}} = 0,5 \hfill \\x + 2y = 0,08 \hfill \\ \end{gathered} \right. \to \left\{ \begin{gathered}x = 0,016 \hfill \\y = 0,032 \hfill \\ \end{gathered} \right.$

=> n_CO2 = x + y = 0,048 mol

Do đó dung dịch sau phản ứng có chứa $\left\{ \begin{gathered}HCO_3^ - :0,03 - x = 0,014 \hfill \\CO_3^{2 - }:0,06 - y = 0,028 \hfill \\SO_4^{2 - }:0,06\,\, \hfill \\ \end{gathered} \right.$ 

Khi thêm dung dịch chứa 0,06 mol OH^- và 0,15 mol Ba²⁺ vào dung dịch Y

Vì n_OH- > 2.n_HCO3- => HCO₃^- tạo hết thành CO₃^2-

=> ∑n_CO3 = 0,014 + 0,028 = 0,042 mol

Vì n_Ba2+ > n_CO3 + n_SO4 => n_BaCO3 = n_CO3 = 0,042 mol; n_BaSO4 = n_SO4 = 0,06 mol

=> m_{kết tủa} = 197.0,042 + 233.0,06 = 22,254 gam

 n_CO2 = 0,04 mol

n_Ba(OH)2 = 0,02 mol và n_NaOH =0,06 mol → n_OH- = 0,1

                                  CO₂ + 2OH^- → CO₃^2- + H₂O

→ Phản ứng dư OH^- : Ba²⁺+ CO₃^2- → BaCO₃

→ DD X chứa NaOH : 0,02 mol và Na₂CO₃ : 0,02 mol

X + HCl thì HCl + NaOH → NaCl + H₂O

                    HCl + Na₂CO₃ → NaHCO₃ + NaCl

→ n_HCl = 0,02 + 0,02 = 0,04 mol →V = 0,04 : 0,5 = 0,08 lít = 80ml

n_CO2(đktc) = 4,032 :22,4 = 0,18 (mol)

Khi cho H⁺ từ từ vào dd hỗn hợp x (mol) CO₃^2- và 0,2 mol HCO₃^- sẽ xảy ra phản ứng theo thứ tự

H⁺ + CO₃^2- → HCO₃^-

x   ← x                          (mol)

H⁺    + HCO₃^- →      CO₂   +   H₂O

(0,48-x)          →  (0,48-x)

Có khí CO₂ thoát ra tức là phản ứng (1) đã xảy ra xong, CO₃^2- pư hết

=> n_CO2 = 0,48 - x = 0,18

=> x = 0,3 (mol)

Xét dung dịch Y :

Y tác dụng được với 0,16 mol NaOH nên Y có HCO₃^- : HCO₃^- +  OH^- → CO₃^2- + H₂O

→ n_HCO3 = 0,16 mol

Y + HCl : 0,32 mol thì H⁺   + HCO₃^- → H₂O + CO₂

              BaCO₃ +2H⁺ → Ba²⁺ +H₂O + CO₂

          Có thế có : CO₃^2- + 2H⁺ → H₂O + CO₂

→ n_CO3 + n_BaCO3 = ( 0,32 – 0,16 ) : 2 = 0,08 mol

Xét phản ứng Na₂CO₃ và KHCO₃  + Ba(HCO₃)₂

                     CO₃^2-    +       Ba²⁺     → BaCO₃

Bảo toàn C có n_Na2CO3 = n_{CO3(Y) +} n_BaCO3 = 0,08 → n_KHCO3 = 0,04

Sau pư có n_HCO3 = 0,04 + 2n_Ba(HCO3)2 = 0,16

→ n_Ba(HCO3)2 = 0,06 → pư trên có CO₃^2- dư nên n_BaCO3 = 0,06

→ m_BaCO3 = 11,82 g