Phản ứng CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 ↓ + H2O Ứng dụng cơ chế tạo thành CaCO3

Phản ứng CO2 + Ca(OH)2

Phản ứng hóa học giữa CO2 và Ca(OH)2 tạo ra CaCO3 và H2O. Đây là một trong những phản ứng quan trọng trong ngành công nghiệp và môi trường.

Phương trình phản ứng

CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 ↓ + H2O

Kết tủa trắng Canxi cacbonat (CaCO3) được tạo ra trong dung dịch.

Điều kiện phản ứng

Không có điều kiện đặc biệt nào cần thiết cho phản ứng này diễn ra.

Cách tiến hành phản ứng

Sục khí CO2 qua dung dịch nước vôi trong Ca(OH)2.

Hiện tượng hóa học

Khi CO2 tác dụng với dung dịch Ca(OH)2, kết tủa trắng Canxi cacbonat (CaCO3) sẽ được tạo ra, làm đục nước vôi trong.

Cơ chế phản ứng:

Trong phản ứng, CO2 được hấp thụ vào dung dịch Ca(OH)2 và tạo thành các ion Ca2+ và CO32-. Sau đó, các ion này kết hợp để tạo thành kết tủa CaCO3. Phản ứng này được biểu diễn bằng công thức hóa học sau:

CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O

Ứng dụng của phản ứng CO2 + Ca(OH)2:

Phản ứng CO2 + Ca(OH)2 được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau, chẳng hạn như trong xử lý khí thải, sản xuất xi măng, sản xuất thuốc nhuộm và sản xuất thực phẩm. Trong xử lý khí thải, phản ứng này được sử dụng để loại bỏ CO2 và các khí thải có hại khác khỏi không khí. Trong sản xuất xi măng, phản ứng này được sử dụng để tạo ra các sản phẩm xi măng chất lượng cao. Ngoài ra, phản ứng cũng được sử dụng trong các quá trình sản xuất thuốc nhuộm và sản xuất thực phẩm.

Tác động của phản ứng CO2 + Ca(OH)2 đến môi trường:

Phản ứng CO2 + Ca(OH)2 có tác động tích cực đến môi trường. Phản ứng này giúp loại bỏ CO2 và các khí thải có hại khác khỏi không khí, giúp làm sạch không khí và giảm thiểu ô nhiễm không khí. Ngoài ra, phản ứng cũng có ảnh hưởng đến quá trình tuần hoàn cacbon trong tự nhiên, giúp giảm thiểu sự phát thải các khí nhà kính.

Bài tập vận dụng

Câu 1.

Hấp thụ hoàn toàn 0,672 lít CO2 (đktc) vào 2 lít Ca(OH)2 0,01M thu được m gam kết tủa. Giá trị của m là

A. 1g. B. 1,5g

C. 2g

D. 2,5g

Đáp án A

nCO2 = 0,672/22,4 = 0,03 (mol)

nCa(OH)2 = 2.0,01 = 0.02 (mol)

Xét tỉ lệ:

1 < nCO2/nCa(OH)2 = 0,03/0,02 = 1,5 < 2

→ Phản ứng tạo hai muối là CaCO3 và Ca(HCO3)2, khi đó cả CO2 và Ca(OH)2 đều hết

Gọi x, y lần lượt là số mol của CaCO3 và Ca(HCO3)2 ta có:

Các phản ứng:

CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O(1)

2CO2 + Ca(OH)2 → Ca(HCO3)2 (2)

Theo phương trình phản ứng (1):

nCO2 = nCa(OH)2 = nCaCO3 = x (mol)

Theo phương trình phản ứng (2):

nCO2 = 2

Câu 2:

Phải dùng bao nhiêu lit CO₂ (đktc) để hòa tan hết 20 g CaCO₃ trong nước, giả sử chỉ có 50% CO₂ tác dụng.

Giải:

Tính khối lượng mol của CaCO₃:

Khối lượng mol của CaCO₃ = khối lượng / khối lượng mol = 20 / 100 = 0.2 mol

Phương trình phản ứng:

CaCO₃ + H₂O + CO₂ → Ca(HCO₃)₂

Số mol CO₂ cần để hòa tan hết 0.2 mol CaCO₃:

0.2 mol CaCO₃ tương ứng với 0.2 mol CO₂ (theo phương trình phản ứng)

Do chỉ có 50% CO₂ tác dụng, nên cần dùng 0.2 mol CO₂ / 0.5 = 0.4 mol CO₂.

Thể tích CO₂ ở đktc cần dùng:

V = nRT/P = 0.4 x 0.082 x 273 / 1 = 8.87 L

Vậy cần dùng 8.87 lit CO₂ (đktc) để hòa tan hết 20 g CaCO₃.

Câu 3:

Dẫn 4,48 lít khí CO₂ (ở đktc) qua 250ml dung dịch NaOH 1M. Cô cạn dụng dịch sau phản ứng thu được m gam muối khan. Tính giá trị của m?

Đáp án A.

Phương trình hóa học:

CO₂ + 2NaOH → Na₂CO₃ + H₂O

Ta có:

• n(NaOH) = 1M x 0.25L = 0.25 mol
• n(CO₂) = V/22.4 = 4.48/22.4 = 0.2 mol

Theo phương trình trên, n(Na₂CO₃) = n(CO₂) = 0.2 mol

Vậy, m(Na₂CO₃) = M x n = 106 x 0.2 = 21.2 g

Sau khi cô cạn dụng dịch, muối tạo thành sẽ khan, do đó giá trị của m là 21.2 g.

Câu 4:

Hấp thụ hoàn toàn 15,68 lít khí CO2 (đktc) vào 500ml dung dịch NaOH có nồng độ C mol/lít. Sau phản ứng thu được 65,4 gam muối. Tính C.

Giải:

Theo phương trình phản ứng:

CO2 + 2NaOH → Na2CO3 + H2O

Ta thấy 1 mol CO2 phản ứng với 2 mol NaOH.

Như vậy, số mol NaOH dùng để phản ứng với CO2 là:

nNaOH = C x 0,5 (mol)

Số mol Na2CO3 thu được sau phản ứng:

nNa2CO3 = nCO2 = 15,68/22,4 = 0,7 (mol)

Theo định luật bảo toàn khối lượng:

mNa2CO3 = 106.nNa2CO3 = 106 x 0,7 = 74,2 (gam)

Vậy khối lượng muối thu được là 65,4 gam.

Số mol NaOH dư sau phản ứng:

nNaOHdu = nNaOHbanđầu – nNaOHphản ứng = 1/2nCO2 = 0,35 (mol)

Vậy, số mol NaOH ban đầu:

nNaOHbanđầu = nNaOHdu + nNa2CO3 = 0,35 + 0,7 = 1,05 (mol)

Nồng độ mol/lít của dung dịch NaOH ban đầu:

C = nNaOHbanđầu / 0,5 (lít) = 2,1 M

Đáp án: A. 2,1M

Nguồn tham khảo: https://en.wikipedia.org/wiki/Calcium_hydroxide