Bài tập muối cacbonat tác dụng với H+

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 

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

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)

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

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

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

+) 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

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)

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

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

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

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_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_{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

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