Lý thuyết CO2 + NaOH → Na2CO3 + H2O và bài tập có đáp án

CO2 + NaOH → Na2CO3 + H2O là phản ứng giữa oxit axit và bazo kiềm được sử dụng xuyên suốt trong quá trình học môn Hóa. Tất cả sẽ được THPT CHuyên Lam Sơn trình bày chi tiết trong bài viết dưới đây để các bạn cùng tham khảo

Tham khảo thêm:

Nội Dung

Phương trình phản ứng CO2 tác dụng NaOH:

CO2+ 2NaOH → Na2CO3 + H2O

Cách thực hiện phản ứng CO2 tác dụng NaOH: Dẫn khí CO2 từ từ đến dư vào ống nghiệm chứa NaOH và vài giọt chất chỉ thị.

Điều kiện phản ứng CO2 tác dụng NaOH: Phản ứng xảy ra ngay điều kiện thường.

Hiện tượng nhận biết phản ứng CO2 tác dụng NaOH: Quan sát sự chuyển màu của chỉ thị phù hợp trước và sau phản ứng.

Tính chất hóa học của NaOH

Làm đổi màu chất chỉ thị

+) Dung dịch NaOH làm quỳ tím chuyển thành màu xanh.

+) Dung dịch NaOH làm phenolphthalein không màu chuyển sang màu đỏ, đổi màu methyl da cam thành màu vàng.

Natri hidroxit tác dụng với oxit axit

+) Khi tác dụng với axit và oxit axit trung bình, yếu thì tùy theo tỉ lệ mol các chất tham gia mà muối thu được có thể là muối axit, muối trung hòa hay cả hai.

Phản ứng với oxit axit: NO₂, SO₂, CO₂…

NaOH + CO₂ → NaHCO₃

2NaOH + CO₂→ Na₂CO₃ + H₂O

3NaOH + P₂O₅ → Na₃PO₄↓ + 3H₂O

Natri hidroxit tác dụng với axit

+) Là một bazơ mạnh nên tính chất đặc trưng của NaOH là tác dụng với axit tạo thành muối tan và nước. Phản ứng này còn gọi là phản ứng trung hòa.

2NaOH + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + 2H₂O

3NaOH + H₃PO₄→ Na₃PO₄ + 3H₂O

2NaOH + H₂CO₃ → Na₂CO₃ + 2H₂O

Natri hidroxit tác dụng với muối

+) Natri hidroxit tác dụng với dung dịch muối tạo thành muối mới và bazơ mới.

Điều kiện để có phản ứng xảy ra: Muối tạo thành phải là muối không tan hoặc bazơ tạo thành phải là bazơ không tan.

2NaOH + MgCl₂ → 2NaCl + Mg(OH)₂

FeCl₃ + 3NaOH → Fe(OH)₃+ 3NaCl

Natri hidroxit tác dụng với một số phi kim

+) Natri hidroxit tác dụng với một số phi kim như Si, C, P, S, Halogen

Si + 2NaOH + H₂O → Na₂SiO₃ + 2H₂↑

C + NaOH nóng chảy → 2Na + 2Na₂CO₃ + 3H₂↑

Dung dịch NaOH có khả năng hoà tan một hợp chất của kim loại

+) Dung dịch NaOH có khả năng hoà tan một hợp chất của kim loại lưỡng tính Al, Zn, Be Sn Pb

Ví dụ: Al, Al₂O₃, Al(OH)₃

2NaOH + 2Al + 2H₂O → 2NaAlO₂ + 3H₂↑

2NaOH + Al₂O₃→ 2NaAlO₂ + H₂O

NaOH + Al(OH)₃→ NaAlO₂ + 2H₂O

+) Chất được tạo ra trong dung dịch có thể chứa ion Na[Al(OH)₄], hoặc có thể viết

Al(OH)₃ + NaOH → Na[Al(OH)₄]

+) Tương tự, NaOH có thể tác dụng với kim loại Be, Zn, Sb, Pb, Cr và oxit và hiđroxit tương ứng của chúng.

Dạng bài toán CO₂ tác dụng KOH, NaOH

+) Bài toán CO₂, SO₂ dẫn vào dung dịch NaOH, KOH

+) Khi cho CO₂ (hoặc SO₂) tác dụng với dung dịch NaOH đều xảy ra 3 khả năng tạo muối:

CO₂ + 2NaOH → Na₂CO₃ + H₂O (1)

CO₂ + NaOH → NaHCO₃ (2)

Đặt T = n_NaOH/n_CO2

Nếu T = 2 : chỉ tạo muối Na₂CO₃
Nếu T = 1 : chỉ tạo muối NaHCO₃
Nếu 1 < T < 2 : tạo cả muối NaHCO₃ và Na₂CO₃

⇒ Như vậy để xảy ra phương trình phản ứng (1) thì T = 2

+) Có những bài toán không thể tính T. Khi đó phải dựa vào những dữ kiện phụ để tìm ra khả năng tạo muối.

Hấp thụ CO₂ vào NaOH dư (KOH dư) chỉ tạo muối trung hòa Na₂CO₃ (K₂CO₃)
Hấp thụ CO₂ vào NaOH chỉ tạo muối Na₂CO₃, Sau đó thêm BaCl2 vào thấy kết tủa. Thêm tiếp Ba(OH)₂ dư vào thấy xuất hiện thêm kết tủa nữa → Tạo cả 2 muối Na₂CO₃ và NaHCO₃

+) Chất hấp thụ vào bình NaOH tăng:

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

Bài tâp phản ứng CO2 + NAOH

Câu 1. Dãy các chất nào sau đây tan trong nước?

A. Al₂O₃, CaO, P₂O₅, CuO, CO₂

B. CuO, CaO, P₂O₅, CO, CO₂

C. Na₂O, CaO, P₂O₅, SO₃, SO₂

D. Fe₂O₃, BaO, SO₂, SO₃, SO₂

Giải:

Phương trình hóa học

CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃ + H₂O

0,1 0,1 0,1

2CO₂ + CaCO₃ + H₂O → Ca(HCO₃)₂

0,16 – 0,1 → 0,06

=> n↓ = 0,04 mol

n↓ = 0,04 mol => m ↓ = 4g < 0,16 . 44 = 7,04g

=> m_{dd tăng} = 7,04 – 4 = 3,04g.

Câu 2. Cho 3,36 lít khí CO₂ tác dụng với 200l dung dịch NaOH 1M. Xác định sản phẩm thu được sau khi kết thúc phản ứng.

Giải:

n_CO2 = 0,15 mol

T = n_NaOH/n_CO2 = 0,2/0,15 = 1,33

Tạo 2 muối là NaHCO₃: a mol; Na₂CO₃: b mol

Phương trình ion thu gọn là:

CO₂ + 2OH^– → CO₃^2- + H₂O

CO₂ + OH^– → HCO₃^–

Bảo toàn nguyên tố Na → a + 2b = 0,2 (1)

Bảo toàn nguyên tố C: a + b = 0,15 (2)

Giải (1), (2) a = 0,1; b = 0,05 mol

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có:

m_CO2 + m_NaOH = m_muối + m_H2O

=> 0,15.44 + 0,2.40 – 0,05.18 = 13,7 gam

Câu 3. Khí nào dưới đây gây hiệu ứng nhà kính?

A. SO₂

B. NH₃

C. CO₂

D. CH₄

Giải;

n_CO2 = 0,02 mol; n_NaOH = 0,02 mol; n_KOH = 0,03 mol

Tổng số mol n_OH– = n_NaOH + n_KOH = 0,05 mol => n_OH-/n_CO2 = 2,5 >2

Do đó dung dịch sau phản ứng chứa các ion Na⁺, K⁺, CO₃^2- và H⁺ dư

Phương trình ion thu gọn

CO₂ + 2OH^– → CO₃^2- + H₂O

Có n_H2O = n_CO2 = 0,02 mol

Theo định luật bảo toàn khối lượng

m_CO2 + m_NaOH + m_KOH = m_rắn + m_H2O

m_rắn = m_CO2 + m_NaOH + m_KOH – m_H2O = 3 gam

Câu 4. Cho các dung dịch: NaOH, NaCl, H₂SO₄, Na₂SO₄, Ba(OH)₂. Chỉ dùng thêm một thuốc thử nào sau đây để nhận biết?

Giải:

Số mol Ca(OH)₂ = 0,2.1 = 0,2 mol

n_CaCO3 = 12/100 = 0,12 mol

Vì đun nóng lại thu được kết tủa nên dung dịch thu được 2 muối: CaCO₃; Ca(HCO₃)₂.

Phương trình phản ứng

CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃ + H₂O

0,12 ← 0,12 ← 0,12 mol

2CO₂ + Ca(OH)₂ → Ca(HCO₃)₂.

0,16 (0,2 – 0,12) mol

→ n(CO₂) = 0,12 + 0,16 = 0,28.

→ V = 6,272 lít.

Câu 5. Thổi V lít khí CO₂ (đktc) vào 100ml dd Ca(OH)₂ 1M thu được 6g kết tủa. Lọc kết tủa đun nóng dd lại thấy có kết tủa nữa. Tìm V?

Giải:

n_CaCO3 = 6/100 = 0,06 mol

Do đun nóng lại thu được thêm kết tủa => nên có Ca(HCO₃)₂

nCaCO₃tạo thêm là 4/100 = 0,04 mol

CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃ + H₂O

0,06 → 0,06 → 0,06

2CO₂ + Ca(OH)₂ → Ca(HCO₃)₂

Ca(HCO₃)₂→ CaCO₃ + CO₂ + H₂O

0,04 → 0,04

→ n_CO2 ở phản ứng 2 là 0,04.2 = 0 ,08 mol

→ n_CO2= 0,06 + 0,08 = 0,14 mol

→ V = 0,14.22,4 = 3,136 lít

Câu 6. A là hh khí gồm CO₂, SO₂, d(A/H₂) = 27. Dẫn a mol hh khí A qua bình đựng 1 lít dung dịch NaOH 1,5aM. Sau phản ứng cô cạn cẩn thận dung dịcd thu được m gam muối khan. Tìm m theo a?

Giải:

Gọi CT chung của 2 oxit MO₂

d(A/H₂) = 27 → M_MO2 =27.2 = 54 → M = 22(g)

n_NaOH= 1,5a.1 = 1,5a mol

Ta có: T = n_NaOH:n_CO2 = 1,5a/a = 1,5 → tạo cả muối NaHMO₃ và Na₂MO₃

MO₂ + 2NaOH→ Na₂MO₃ + H₂O

0,75a 1,5a → 0,75a

MO₂ + Na₂MO₃ + H₂O → 2NaHMO₃

0,25a → 0,25a 0,5a

→ Số mol muối Na₂MO₃ và NaHMO₃ sau phản ứng lần lượt là: 0,5a; 0,5a

Sau phản ứng thu được khối lượng muối khan là:

m = m_Na2MO3 + m_NaHMO3 = 0,5a.(23.2 + 22 + 48) + 0,5.a(24 + 22 + 48) = 105a