Phương pháp giải Công thức tính số mol OH- (hoặc CO2) khi cho CO2 tác dụng với dung dịch kiềm (50 bài tập minh họa)

Ngọc Nguyễn Ngày: 17-07-2023 Lớp 11

228

Toptailieu.vn biên soạn và giới thiệu Phương pháp giải Công thức tính số mol OH- (hoặc CO2) khi cho CO2 tác dụng với dung dịch kiềm (50 bài tập minh họa) hay, chi tiết nhất, từ cơ bản đến nâng cao giúp học sinh nắm vững kiến thức, từ đó học tốt môn Hóa học 11.

Phương pháp giải Công thức tính số mol OH- (hoặc CO2) khi cho CO2 tác dụng với dung dịch kiềm (50 bài tập minh họa)

1.Công thức tính số mol OH^- ( hoặc CO₂) khi cho CO₂ tác dụng với dung dịch kiềm

A. Bài toán CO₂ dẫn vào dung dịch NaOH (hoặc KOH)

Ví dụ:

CO₂ + 2NaOH → Na₂CO₃ + H₂O (1)

CO₂ + NaOH → NaHCO₃ (2)

Đặt $T = \frac{n_{N a O H}}{n_{C O_{2}}}$

- Nếu T $\geq$ 2: chỉ tạo muối Na₂CO₃ $\Rightarrow n_{N a O H p u} = 2 n_{C O_{2}} = 2 n_{N a_{2} C O_{3}}$

- Nếu T $\leq$ 1: chỉ tạo muối NaHCO₃ $\Rightarrow n_{N a O H} = n_{N a H C O_{3}} = n_{C O_{2} p u}$

- Nếu 1 < T < 2: tạo cả muối NaHCO₃ và Na₂CO₃ $\Rightarrow n_{C O_{3}^{2 -}} = n_{O H^{-}} - n_{C O_{2}}$

- Chất hấp thụ vào bình NaOH tăng:

m _{bình tăng} = m _{dd tăng} = m _{chất hấp thụ} _{(CO2 + H2O có thể có)}

Tương tự với KOH.

B. Bài toán CO₂ dẫn vào dung dịch Ca(OH)₂ hoặc Ba(OH)₂

Phương trình hóa học:

Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃↓ + H₂O (1)

Ca(OH)₂ + 2CO₂ → Ca(HCO₃)₂ (2)

Xét tỉ lệ: $T = \frac{n_{C O_{2}}}{n_{C a {(O H)}_{2}}}$

- Nếu T $\leq$ 1: chỉ tạo muối CaCO₃ $\Rightarrow n_{C a {(O H)}_{2}} = n_{C a C O_{3}} = n_{C O_{2}}$

- Nếu T $\geq$ 2: chỉ tạo muối Ca(HCO₃)₂ $\Rightarrow n_{C a {(O H)}_{2}} = n_{C a {(H C O_{3})}_{2}}$

- Nếu 1 < T < 2: tạo cả muối CaCO₃ và Ca(HCO₃)₂ $\Rightarrow n_{↓} = n_{O H^{-}} - n_{C O_{2}}$

- Xét tương tự với Ba(OH)₂

- Sự tăng giảm khối lượng dung dịch: Khi cho sản phẩm cháy vào bình Ca(OH)₂ hay Ba(OH)₂

m _{bình tăng}= m _{hấp thụ}

m _{dd tăng} = m _{hấp thụ} - m _{kết tủa}

m _{dd giảm} = m _{kết tủa} – m _{hấp thụ}

- Nếu không có các dữ kiện trên ta phải chia trường hợp để giải.

C. Bài toán cho CO₂ vào hỗn hợp dung dịch chứa NaOH, Ca(OH)₂ (hoặc NaOH, Ba(OH)₂ hoặc KOH, Ca(OH)₂hoặc KOH, Ba(OH)₂)

Phương trình:

$\begin{array}{l} C O_{2} + 2 O H^{-} \to C {O_{3}}^{2 -} + H_{2} O (1) \\ C O_{2} + O H^{-} \to H C {O_{3}}^{-} (2) \end{array}$

-Xét tỉ lệ: $T = \frac{n_{O H^{-}}}{n_{C O_{2}}}$

+Nếu T $\geq$ 2: chỉ tạo muối $C {O_{3}}^{2 -}$ $\Rightarrow n_{O H^{-} p u} = 2 n_{C O_{3}^{2 -}} = 2 n_{C O_{2}}$

+Nếu T $\leq$ 1: chỉ tạo muối HCO₃^- $\Rightarrow n_{O H^{-}} = n_{H C O_{3}^{-}} = n_{C O_{2} p u}$

+Nếu 1 < T < 2: tạo cả muối HCO₃^- và $C {O_{3}}^{2 -}$ $\Rightarrow n_{C O_{3}^{2 -}} = n_{O H^{-}} - n_{C O_{2}}$

-Dựa vào dữ kiện bài toán áp dụng định luật bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố tìm số mol của HCO₃^- và rồi so sánh với số mol của Ca²⁺ để suy ra số mol kết tủa.

2. Bạn nên biết

Khi sục khí CO₂ vào dung dịch kiềm thì xảy ra theo 2 giai đoạn sau:

$C O_{2} + 2 O H^{-} \to C {O_{3}}^{2 -} + H_{2} O (1)$

Khi hết OH^-, vẫn tiếp tục sục CO₂ vào thì

$C O_{2} + C O_{3} {^{2 -}}_{} + H_{2} O^{-} \to 2 H C {O_{3}}^{-} (2)$

3. Mở rộng

Khi sục khí SO₂ vào dung dịch kiềm thì hiện tượng và cách giải sẽ tương tự với bài toán sục khí CO₂ vào dung dịch kiềm.

$\begin{array}{l} S O_{2} + 2 O H^{-} \to S {O_{3}}^{2 -} + H_{2} O (1) \\ S O_{2} + O H^{-} \to H S {O_{3}}^{-} (2) \end{array}$

Ví dụ minh họa: Dẫn 2,24 lít khí SO₂ (đkc) vào 200ml dung dịch KOH 1,5M. Vậy khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thì thu được:

A. K₂SO₃ 0,1M và KOH dư 0,4M

B. KHSO₃ 0,1M

C. K₂SO₃ 0,5M và KOH dư 0,5M

D. KHSO₃ 0,1M và K₂SO₃ 0,5M

Hướng dẫn

$\begin{array}{l} n_{S O_{2}} = 0, 1 m o l; n_{K O H} = 0, 3 m o l \\ \Rightarrow T = \frac{n_{K O H}}{n_{S O_{2}}} = 3 > 2 \end{array}$

Chỉ tạo muối K₂SO₃ và dung dịch KOH dư

$\begin{array}{l} n_{K_{2} S O_{3}} = n_{C O_{2}} = 0, 1 m o l \\ \Rightarrow C_{M (K_{2} S O_{3})} = \frac{0, 1}{0, 2} = 0, 5 M \\ n_{K O H d u} = 0, 3 - 2 n_{C O_{2}} = 0, 1 m o l \\ \Rightarrow C_{M (K O H)} = \frac{0, 1}{0, 2} = 0, 5 M \end{array}$

Đáp án C

4. Bài tập minh họa

Câu 1: Sục 2,24 lít khí CO₂ vào 200ml dung dịch NaOH 1M thu được dung dịch X. Tính khối lượng muối trong X?

A. 15 g

B. 20 g

C. 10 g

D. 10,6 g

Hướng dẫn

$\begin{array}{l} n_{C O_{2}} = 0, 1 m o l, n_{N a O H} = 0, 2 m o l \\ \Rightarrow T = \frac{n_{N a O H}}{n_{C O_{2}}} = 2 \end{array}$

Dung dịch X chỉ chứa 1 muối là Na₂CO₃

$\begin{array}{l} \Rightarrow n {}_{N a_{2} C O_{3}}= n_{C O_{2}} \\ \Rightarrow m {}_{N a_{2} C O_{3}}= 0, 1.106 = 10, 6 g a m \end{array}$

Đáp án D

Câu 2: Cho V lít (đktc) CO₂ tác dụng với 200 ml dung dịch Ca(OH)₂ 1M thu được 10 gam kết tủa. Vậy thể tích V của CO₂ là

A. 2,24 lít.

B. 6,72 lít.

C. 8,96 lít.

D. 2,24 hoặc 6,72 lít
Hướng dẫn

$n_{C a {(O H)}_{2}} = 0, 2 m o l; n_{↓ C a C O_{3}} = 0, 1 m o l$

TH1: Chỉ tạo muối CaCO₃

$\begin{array}{l} \Rightarrow n_{C O_{2}} = n_{↓ C a C O_{3}} = 0, 1 m o l \\ \Rightarrow V_{C O_{2}} = 0, 1.22, 4 = 2, 24 l i t \end{array}$

TH2: Tạo hỗn hợp 2 muối

Bảo toàn nguyên tố Ca: $n_{C a {(H C O_{3})}_{2}} = n_{C a {(O H)}_{2}} - n_{↓ C a C O_{3}} = 0, 1 m o l$

Bảo toàn nguyên tố C: $\Rightarrow n_{C O_{2}} = 2 n_{C a {(H C O_{3})}_{2}} + n_{↓ C a C O_{3}} = 0, 3 m o l$

Đáp án D

Câu 3: Sục 3,36 lít khí CO₂ (đktc) vào 500ml dd KOH 0,1M và Ba(OH)₂ 0,12M. Tính m kết tủa thu được?

A. 4,925 gam

B. 3,94 gam

C. 1,97 gam

D. 2,55 gam

Hướng dẫn

${n_{C O}}_{{}_{2}} = 0, 15 m o l, n_{O H^{-}} = 0, 17 m o l, n_{B a^{2 +}} = 0, 06 m o l$

Ta thấy: 1< T=1,133 < 2 $\Rightarrow$ tạo cả muối HCO₃^- và CO₃^2-

Cách 1:

$\begin{array}{l} C O_{2} + 2 O H^{-} \to C {O_{3}}^{2 -} + H_{2} O \\ 0, 085 0, 17 \to 0, 085 \\ C O_{2} + C {O_{3}}^{2 -} + H_{2} O \to 2 H C {O_{3}}^{-} \\ 0, 065 \to 0, 065 \to 0,13 \end{array}$

$n_{C {O_{3}}^{2 -}} = 0,085- 0, 065 = 0, 02 m o l < n_{B a^{2 +}} = 0, 06 m o l$

$n_{↓} = 0, 02 m o l$

⇒ m↓ = 0,02 . 197 = 3,94g

Cách 2:

Ta có: $\Rightarrow n_{C O_{3}^{2 -}} = n_{O H^{-}} - n_{C O_{2}}$ $\to$ a = 0,17-0,15 $\to$ a = 0,02 mol

$\begin{array}{l} n_{C O_{3}^{2 -}} = 0, 02 m o l < n_{B a^{2 +}} = 0, 06 m o l \\ \Rightarrow n_{↓} = 0, 02 m o l \\ \Rightarrow m_{↓} = 0, 02.197 = 3, 94 g a m \end{array}$