Phản ứng hóa học CO2 + NaOH cách thực hiện và ứng dụng

Phương trình phản ứng hoá học: CO2 + 2NaOH → Na2CO3 + H2O

Phản ứng tạo kết tủa và tính toán sản phẩm phản ứng

Sau khi lọc bỏ kết tủa, cho dung dịch NaOH lại xuất hiện kết tủa, phản ứng tạo ra dung dịch Ca(HCO3)2 có phương trình hóa học: Ca(OH)2 + 2CO2 → Ca(HCO3)2. Giả sử nCaCO3 = a mol; nCa(HCO3)2 = b mol, ta có hệ phương trình sau: a + b = 0,2.1 và 100a = 15. Từ đó, ta tính được a = 0,15; b = 0,05. Số lít CO2 cần thiết để phản ứng là VCO2 = 22,4. (a + 2b) = 22,4. (0,15 + 0,05.2) = 5,6 (lít).

Phương trình hóa học CO2 + NaOH → Na2CO3 + H2O

Với phương trình hóa học CO2 + NaOH → Na2CO3 + H2O, sản phẩm sinh ra phụ thuộc vào tỉ lệ chất tham gia ban đầu giữa CO2 và NaOH, tương tự với các oxit axit SO2 khi cho vào dung dịch kiềm NaOH, KOH. Để xác định sản phẩm và tính toán một cách chính xác, các bạn cần làm đúng theo các bước. Các bạn có thể tham khảo thêm các tài liệu liên quan như Hóa học lớp 12, Hóa học lớp 11, Hóa học lớp 10 để học tập tốt hơn môn Hóa học.

Cách thực hiện phản ứng CO2 + NaOH:

Để thực hiện phản ứng CO2 + NaOH, ta cần chuẩn bị dung dịch NaOH có nồng độ cần thiết và khí CO2. Sau đó, đưa khí CO2 vào trong dung dịch NaOH và khuấy đều để cho phản ứng xảy ra. Phản ứng giữa CO2 và NaOH sẽ tạo thành muối bicarbonate NaHCO3 và nước.

Ứng dụng của phản ứng CO2 + NaOH:

Phản ứng CO2 + NaOH có rất nhiều ứng dụng trong cuộc sống và các ngành công nghiệp. Cụ thể, phản ứng này được sử dụng để sản xuất muối bicarbonate NaHCO3, một hợp chất có nhiều ứng dụng trong sản xuất thực phẩm, dược phẩm và các sản phẩm khác. Ngoài ra, phản ứng CO2 + NaOH cũng được sử dụng để xử lý nước thải và giảm độ pH của các dung dịch.

Dạng bài toán CO2 tác dụng với 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:

1. CO2 + 2NaOH → Na2CO3 + H2O
2. CO2 + NaOH → NaHCO3
3. Tạo cả muối NaHCO3 và Na2CO3 khi 1 < T < 2 (với T = nNaOH/nCO2)

Để xảy ra phản ứng (1) thì T = 2. Nếu T = 2, chỉ tạo muối Na2CO3. Nếu T = 1, chỉ tạo muối NaHCO3. Những bài toán không thể tính T 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.

Bài tập vận dụng minh họa

Ví dụ bài tập 1:

Cho 2,24 gam hỗn hợp NaHCO3 và Na2CO3 phản ứng hết với dung dịch HCl thu được 1,12 lít khí (đktc). Hãy xác định thành phần % theo khối lượng của NaHCO3 trong hỗn hợp.

Giải:

Phương trình phản ứng: NaHCO3 + HCl → CO2 + H2O + NaCl

2Na2CO3 + 2HCl → 2CO2 + 2H2O + 2NaCl

NHẬN XÉT:

Hỗn hợp có 2 muối: NaHCO3 và Na2CO3. Ta không biết số mol riêng lẻ của chúng, nhưng biết tổng số mol của 2 muối là:

n(NaHCO3) + n(Na2CO3) = m/M = 2.24/84 = 0.0267 (mol)

Đặt số mol của NaHCO3 là x (mol), số mol của Na2CO3 là y (mol), ta có:

Thêm cả 2 muối Na2CO3 và NaHCO3 khi thêm Ba(OH)2 dư vào dung dịch

Phản ứng CO2 tác dụng với NaOH:

1. Sục khí CO2 từ từ vào dung dịch NaOH
2. Chất hấp thụ vào bình NaOH tăng:
   • mbình tăng = m dd tăng = m chất hấp thụ (CO2 + H2O có thể có)
3. Nếu không có các dữ kiện trên thì chia trường hợp để giải

Bài tập vận dụng minh họa:

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
2. Sản phẩm của phản ứng phân hủy canxicacbonat bởi nhiệt là:
   • A. CaO và CO
   • B. CaO và CO2
   • C. CaO và SO2
   • D. CaO và P2O5
3. Để nhận biết 3 khí không màu: SO2, O2, H2 đựng trong 3 lọ mất nhãn ta dùng:
   • A. Giấy quỳ tím ẩm
   • B. Giấy quỳ tím ẩm và dùng que đóm cháy dở còn tàn đỏ
   • C. Than hồng trên que đóm
   • D. Dẫn các khí vào nước vôi trong
4. Trong hơi thở, Chất khí làm đục nước vôi trong là:
   • A. SO2
   • B. CO2
   • C. NO2
   • D. SO3
5. Cho các oxit: Na2O, CO, CaO, P2O5, SO2. Có bao nhiêu cặp chất tác dụng được với nhau?
   • A. 2
   • B. 3
   • C. 4
   • D. 5

Câu 1. 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

= mdd tăng = 7,04 – 4 = 3,04g.

Câu 2. Trích mẫu thử và đánh số thứ tự

Sử dụng quỳ tím để nhận biết các chất ta nhận biết được các nhóm sau:

Nhóm I: Quỳ tím hóa xanh => NaOH, Ba(OH)₂

Nhóm II: Quỳ tím không đổi màu => NaCl, Na₂SO₄

Nhóm III: Quỳ tím hóa đỏ => H₂SO₄

Dùng dung dịch H₂SO₄ vừa nhận biết ở nhóm III ra cho vào từng dung dịch của nhóm I ta thấy

+ Xuất hiện kết tủa trắng => Ba(OH)₂

H₂SO₄ + Ba(OH)₂ → BaSO₄ + H₂O

+ Không hiện tượng gì là NaOH

Dùng Ba(OH)₂ vừa nhận biết được cho vào từng dung dịch của nhóm II:

+ Xuất hiện kết tủa

Câu 3. Số mol Ca(OH)₂ = 0,2 mol.

nCaCO₃ = 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 mol       ←         0,12 mol

2CO₂ + Ca(OH)₂ → Ca(HCO₃)₂. 0,16 mol        (0,2 – 0,12)                     mol → n(CO₂) = 0,12 + 0,16 = 0,28. → V = 6,272 lít.

Câu 4. Để phản ứng đủ với dung dịch H₂SO₄ 1M, số mol NaOH cần dùng là:

H₂SO₄ + 2NaOH → Na₂SO₄ + 2H₂O

Với n(H₂SO₄) = 1 mol, ta có n(NaOH) = 0,5 mol.

Một phần NaOH bị phản ứng với dung dịch H₂SO₄ và số mol NaOH còn lại là: 0,5 – 0,05 = 0,45 mol.

Số mol NaOH dư tương đương với số mol Na⁺ dư.

Vì số mol Na⁺ và Cl^– bằng nhau nên số mol Cl^– dư cũng là 0,45 mol.

Vậy số gam muối tạo thành là: m = n.M = 0,45 x 58,5 = 26,325 (g).

Nguồn tham khảo: https://vi.wikipedia.org/wiki/Natri_hydroxide