Bài tập muối cacbonat tác dụng với H+

n_Na2CO3 = 0,1 mol; n_HCl = 0,4 mol

CO₃^2- + 2H⁺ → CO₂ + H₂O

0,1  →  0,2   →  0,1

=> V_CO2 = 0,1.22,4 = 2,24 lít

Đặt n_Na2CO3 = x và n_CaCO3 = y (mol)

m _hh = m_Na2CO3 + m_CaCO3 = 106x + 100y = 20,6 (1)

BTNT “Na”: n_NaCl = 2n_Na2CO3 = 2x (mol)

BTNT “Ca”: n_CaCl2 = n_CaCO3 = y (mol)

m _muối = m_NaCl + m_CaCl2 = 58,5.2x + 111y = 22,8 (2)

Giải (1) và (2) được x = 0,1 và y = 0,1

BTNT “C” => n_CO2 = n_Na2CO3 + n_CaCO3 = 0,1 + 0,1 = 0,2 mol

=> V = 4,48 lít

CO₃^2-  + 2HCl → CO₂ + 2Cl^- + H₂O

1 mol      2 mol    1 mol    2 mol

${n_{C{O_2}}} = \frac{{{m_{clorua}}\, - \,{m_{cacbonat}}}}{{71 - 60}} = \frac{{21,4 - 19,2}}{{11}} = 0,2mol$

=> V = 4,48 lít

CO₃^2-  + 2HCl → CO₂ + 2Cl^- + H₂O

1 mol      2 mol    1 mol    2 mol

${n_{C{O_2}}} = \frac{{{m_{clorua}}\, - \,{m_{cacbonat}}}}{{71 - 60}} = \frac{{3,78 - 3,45}}{{71 - 60}} = 0,03mol$

=> V_CO2 = 0,03.22,4 = 0,672 lít

Vì cho từ từ muối vào axit lúc đầu axit rất dư nên 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

Từ phương trình ta có: n_HCl = 2.n_CO3 + n_HCO3 = 4x + x = 0,02 => x = 0,004 mol

=> n_CO2 = n_CO3 + n_HCO3 = 2x + x = 0,012 mol => V = 0,2688 lít = 268,8 ml

- Ta có

\(\begin{gathered}
\begin{array}{*{20}{l}}
{{n_{C{O_3}^{2 - }}}{\text{ }} = {\text{ }}0,12mol} \\
{{n_{HC{O_3}^ - }}{\text{ }} = {\text{ }}0,06{\text{ }}mol}
\end{array} \hfill \\
= > {n_{C{O_3}^{2 - }}}:{n_{HC{O_3}^ - }} = 2:1 \hfill \\
\end{gathered} \)

- Khi cho từ từ 100 ml dung dịch vào HCl thì cả 2 chất đều phản ứng đồng thời theo tỉ lệ mol 

Na₂CO₃ : NaHCO₃ = 1,2 : 0,6 = 2 : 1

- Đặt x là số mol NaHCO₃ phản ứng => n_Na2CO3 = 2x mol

Các phản ứng:  Na₂CO₃ + 2HCl → 2NaCl + CO₂ + H₂O

                         NaHCO₃  + HCl → NaCl + CO₂ + H₂O

=> n_HCl = 0,2 = 2.2x + x => x = 0,04 mol

\(\begin{array}{*{20}{l}}
{{n_{C{O_3}^{2 - }\,pu}}{\text{ }} = {\text{ }}0,08mol = > {n_{C{O_3}^{2 - }\,trong\,X}} = 0,12 - 0,08 = 0,04mol} \\
{{n_{HC{O_3}^ - \,pu}}{\text{ }} = {\text{ }}0,04{\text{ }}mol = > {n_{HC{O_3}^ - \,trong\,X}} = 0,06 - 0,04 = 0,02mol}
\end{array}{\text{ }}\)

Khi cho nước vôi trong vào X thì tạo kết tủa CaCO₃ có

${{n}_{CaC{{O}_{3}}}}=\text{ }{{n}_{CO_{3}^{2-}}}+\text{ }{{n}_{HCO_{3}^{-}}}$ = 0,06 mol => m _{kết tủa} = 6 gam

Đặt số mol Na₂CO₃ và NaHCO₃ trong 250ml X lần lượt là a và b.

Với 500 ml X cho 16 gam kết tủa => 2a = 0,16 => a = 0,08

Bảo toàn nguyên tố C: n_CO2 = n_HCO3 + n_CO3  => n_HCO3 = 0,1 - 0,08 = 0,02 mol

=> C_{M Na2CO3} = 0,08 : 0,25 = 0,32M và C_{M NaHCO3} = 0,02 : 0,25 = 0,08M

n_CO2 = 0,1 mol

n _CaCO3 = 0,1 mol

Bảo toàn C => n_Na2CO3 = 0,2 mol => C_M = 1M

n_HCl = n_Na2CO3 + n_CO2 = 0,2 + 0,1 = 0,3 mol => C_M = 1,5M

- Thứ tự phản ứng :

H⁺ + OH^- → H₂O

H⁺ + CO₃^2- → HCO₃^-

H⁺ + HCO₃^- → H₂O + CO₂

\([{n_{{H^ + }}} = {\text{ }}2{n_{{H_2}S{O_4}}} + {\text{ }}{n_{HCl}} = {\text{ }}{n_{O{H^ - }}} + {\text{ }}{n_{C{O_3}^{2 - }}} + {\text{ }}{n_{C{O_2}}}\)

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

=> a = 0,2M

- Vì CO₂ thu được ở 2 thí nghiệm khác nhau nên H⁺ không thể dư

- TN1 xảy ra phản ứng:

H⁺ + CO₃^2- → HCO₃^-

HCO₃^- + H⁺ → CO₂ + H₂O

=> V₁ = 0,1x – 0,1y

Và TN2 chỉ xảy ra phản ứng: 2H⁺ + CO₃^2- → CO₂ + H₂O

=> V₂ = 0,1x / 2

\(-{V_1}:{\text{ }}{V_2} = {\text{ }}4{\text{ }}:{\text{ }}7{\text{ }}=> {\text{ }}\frac{{0,1x{\text{ }}--{\text{ }}0,1y}}{{0,05x}} = {\text{ }}4{\text{ }}:{\text{ }}7\)

=> x : y = 7 : 5

Y tạo kết tủa với Ca(OH)₂ nên HCl phản ứng hết

Đặt a, b là số mol Na₂CO_­3 và NaHCO₃

CO₃^2- + H⁺ → HCO₃^-

a    →    a    →   a

HCO₃^- + H⁺ → CO₂  + H₂O

0,05  →  0,05     0,05

=> n_H+ = a + 0,05 = 0,2 => a = 0,15

n_{HCO3 dư} = a + b – 0,05 = b + 0,1

=> n_CaCO3 = b + 0,1 = 0,2 => b = 0,1

=> m = 200 gam

n_Ba(OH)2 = 0,18 mol

Giả sử hỗn hợp chỉ có CaCO₃ => n_{CO3 lớn nhất} = 0,207 => n_{CO2 lớn nhất} = 0,207

Giả sử hỗn hợp chỉ có K₂CO₃ => n_{CO3 nhỏ nhất} = 0,15 => n_{CO2 nhỏ nhất} = 0,15

TH số mol CO₂ nhỏ nhất:

CO₂ + Ba(OH)₂ → BaCO₃ + H₂O

0,15 → 0,18    →    0,15

=> m_BaCO3 = 0,15.197 = 29,55

TH số mol CO2 lớn nhất:

CO₂ + Ba(OH)₂ → BaCO₃ + H₂O

0,18 ← 0,18    →    0,18

CO₂  +  BaCO₃ + H₂O → Ba(HCO₃)₂

0,027 → 0,027

=> n_{BaCO3 còn lại} = 0,18 - 0,027 = 0,153 => m_BaCO3 = 0,153.197 = 30,14 gam

Dung dịch A: n_H+  = 0,36 mol và n_SO42- = 0,12 mol

Dung dịch B: n_HCO3- = n_CO32- = 0,25 mol

Vì tỉ lệ số mol của HCO₃^- và CO₃^2- ban đầu bằng nhau nên ta gọi n_{HCO3- phản ứng} = n_{CO32- phản ứng} = x mol

=> n_H+ = x + 2x = 0,36 => x = 0,12

=> n_CO2 = x + x = 0,24 mol => V = 5,376 lít

Dung dịch X chứa HCO₃^- dư (0,13 mol), CO₃^2- dư (0,13 mol), SO₄^2- (0,12 mol) và các ion khác

${n_{BaC{O_3}}} = {\rm{ }}{n_{HCO_3^ - }} + {\rm{ }}{n_{CO_3^{2 - }}} = {\rm{ }}0,13{\rm{ }} + {\rm{ }}0,13{\rm{ }} = {\rm{ }}0,26{\rm{ }}mol$

${n_{BaS{O_4}}} = {\rm{ }}{n_{SO_4^{2 - }}} = {\rm{ }}0,12{\rm{ }}mol$

=> m_{kết tủa} = 79,18 gam

115,3 gam RCO₃ , MgCO₃ thì CO₃^2- + 2H⁺ → H₂O + CO₂

Ta có n_H2SO4 = n_CO2 = n_H2O = 0,2 mol

Bảo toàn khối lượng có m_{muối ban đầu}  + m_H2SO4 = m_muối + m_CO2 + m_X + m_H2O

→ 115,3 + 0,2.98 = 12 + m_X + 0,2.44 + 0,2.18 → m_X = 110,5 g

X → Z + 0,5 mol CO₂

Bảo toàn khối lượng có m_Z = m_X – m_CO2 = 110,5 – 0,5.44 = 88,5g

n_HCl = 0,4.1 = 0,4 (mol) ; n_CO2(đktc) = 4,48 :22,4 = 0,2 (mol)

BTNT "C": ∑n_{CaCO3+ KHCO3} = n_CO2 = 0,2 (mol)

BTKL ta có: m_KCl = 34,9 - m_{CaCO3+ KHCO3} = 34,9 - 0,2.100 = 14,9 (g)

=> n_KCl = 14,9 : 74,5 = 0,2 (mol)

Dung dịch Y chứa Ca²⁺, K ⁺, Cl^-: 0,6 (mol) (Do bảo toàn nguyên tố Cl trong HCl và KCl)

Khi cho dd Y tác dụng với AgNO₃ có pu

Cl^- + Ag⁺ → AgCl↓

0,6          → 0,6 (mol)

=> Khối lượng kết tủa là: m_AgCl = 0,6.143,5 = 86,1 (g)

100 ml dung dịch X chứa HCO₃^- : 0,1a mol và CO₃^2- : 0,1 mol

100 ml dung dịch Y chứa H⁺ : 0,2 mol; SO₄^2- : 0,025 mol và Cl^- : 0,15 mol

Nhỏ từ từ Y vào X thì 2 phản ứng xảy ra đồng thời theo tỉ lệ số mol

                             HCO₃^-   +    H⁺   →   H₂O + CO₂

                                x mol         x                         x

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

                               y              2y                           y

Ta có x + 2y = 0,2 mol và x+ y = n_CO2 = 0,12 mol → x = 0,08 mol và y = 0,04 mol

  → 0,1a : 0,1 = 0,04 : 0,08 → a = 0,5 mol

Nhỏ từ từ X vào Y thì

                               CO₃^2-   +    H⁺   →    HCO₃^-   

                                  0,1         0,1             0,1

                              HCO₃^-   +    H⁺   →   H₂O + CO₂

                                0, 1            0,1                    

→ n_HCO3 =0,05 + 0,1 – 0,1 =0,05 mol

→ E có 0,05 mol HCO₃^-; 0,025 mol SO₄^2-; Cl^- : 0,15 mol; Na⁺: 0,2 mol và K⁺: 0,05 mol

E + Ba(OH)₂ : OH^-   + HCO₃^- → H₂O + CO₃^2-

                        Ba⁺²    + CO₃^2- → BaCO₃

                         0,05                        0,05

                         Ba²⁺ + SO₄^2- → BaSO₄

                                      0,025      0,025

→ m_{kết tủa} = 0,05,197 + 0,025.233  = 15,675 gam

Do 2 thí nghiệm thu được lượng khí CO₂ khác nhau nên cả 2 thí nghiệm H⁺ đều phản ứng hết.

Xét thí nghiệm 1: cho từ từ b mol HCl và dd a mol Na₂CO₃ => xảy ra pư theo thứ tự

HCl + Na₂CO₃ → NaCl + NaHCO₃

HCl + NaHCO₃ → NaCl + CO₂ + H₂O

=> n_CO2 = n_HCl – n_Na2CO3 = (b –a) mol

Xét thí nghiệm 2: cho từ từ a mol Na₂CO₃ vào b mol HCl => chỉ xảy ra pư

Na₂CO₃ + 2HCl →  NaCl + CO₂ + H₂O

=> n_CO2 = 1/2 n_HCl = 0,5b (mol)

Theo đề ta có: V_CO2(TN2) = 2V_CO2(TN1)

=> 0,5b = 2. (b –a)

=> 2a = 1,5b

=> a = 0,75b

n_{CO2 bđ} = 0,3 mol

TN1 : Khi cho 200 ml dung dịch X + 100 ml dung dịch Y

n_HCl = n_H2SO4 = 0,1 mol → n_H⁺ = 0,3 mol

n­_CO2 = 0,24 mol > ½ n_H⁺ nên X chứa CO₃^2- và HCO₃^-

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

                           H⁺  + HCO₃^- → H₂O + CO₂

Đặt số mol HCO₃^- và CO₃^2- phản ứng lần lượt là a và b mol

Ta có n_H⁺ = a + 2b = 0,3 mol và n_CO2 =a + b = 0,24 mol

→ a = 0,18 mol và b = 0,06 mol → X chứa \(\frac{{CO_3^{2 - }}}{{HCO_3^ - }} = \frac{{0,06}}{{0,18}} = \frac{1}{3}\)

TN2 : Ba²⁺  + CO₃^2-  → BaCO₃

n_CO3^2- = n_BaCO3 = 0,04 mol

→ 300 ml dung dịch X chứa n_CO3^2- = 0,12 mol → n_HCO3^- = 0,36 mol

Bảo toàn C có n_CO3^2- + n_HCO3^- = n_CO2 + n_Na2CO3 → 0,12 + 0,36 = 0,3 + n_Na2CO3

→ n_Na2CO3 = 0,48 – 0,3 =0,18 mol = y

Bảo toàn điện tích trong dung dịch X có n_Na⁺ = 2n_CO3^2- + n_HCO3^- = 2.0,12 + 0,36 = 0,6 mol

Bảo toàn Na có n_NaOH = n_Na⁺ - 2n_Na2CO3 = 0,6 –2. 0,18 = 0,24 mol

→ x + y = 0,42 mol