Bài Tập Về Muối Cacbonat Và Hidrocacbonat Tác Dụng Với Axit

 BÀI TẬP VỀ MUỐI CACBONAT VÀ

HIDROCACBONAT TÁC DỤNG VỚI AXIT

I- Cơ sở lý thuyết

Đối với dạng toán này cần lưu ý thứ tự cho hóa chất vì việc thay đổi thứ tự sẽ dẫn đến kết quả khác nhau.

Dạng 1: (HCO3- và CO32-) tác dụng với OH- chỉ có HCO3- tác dụng

HCO3-  + OH-  –> CO32-  + H2O

Dạng 2: CO32- tác dụng với H+

H+ + CO32- –> HCO3-                        (1)

2H+ + CO32- –> CO2 + H2O             (2)

Lập tỷ lệ: n(H+) / n(CO32-) = k

Nếu k < 1: Chỉ xảy ra (1).

Nếu 1 <= k <= 2: Xảy ra cả (1) và (2).

Nếu k >2: Xảy ra (2)

Dạng 3: Khi cho rất từ từ dung dịch axit vào dung dịch muối cacbonat ( hoặc hỗn hợp muối cacbonat và hiđrocacbonat) thì phản ứng xảy ra theo thứ tự sau:

CO32- + H+ → HCO3-    

Nếu H+ dư thì có phản ứng sau:

HCO3- + H+ → CO2 + H2O

Dạng 4: Khi cho rất từ từ dung dịch muối cacbonat ( hoặc hỗn hợp muối cacbonat và hiđrocacbonat) vào dung dịch xảy ra như sau:

Xét 2 trường hợp:

TH1: HCO3- hết trước

TH2: CO32- hết trước

II. Bài tập mẫu

Bài 1:

Trộn 150 ml dung dịch X chứa hỗn hợp gồm Na2CO3 1M và K2CO3 0,5M. với 250 ml dung dịch HCl 2M. Tính thể tích khí sinh ra (ở đktc)?

 Giải

  = 0,15 + 0,075 = 0,225 mol

nH+ = 0,25.2 = 0,5 mol

 Do trộn dung dịch X với dung dịch HCl nên phản ứng xẩy ra có khí CO2 thoát ra ngay PƯ: CO32- + 2H+ -> H2O + CO2 ­

Ta có:                   nH+pư= 2  = 2. 0,225 = 0,45 < 0,5

 => hết và H+ dư

=> nCO2 =  = 0,225

Bài 2: Dung dịch X chứa hỗn hợp gồm Na2CO3  1,5M và KHCO3  1M. Nhỏ từ từ từng giọt cho đến hết 200 ml dung dịch HCl 1M vào 100 ml dung dịch X, sinh ra V lít khí (ở đktc). Giá trị của V?

 Giải

Phản ứng xảy ra theo thứ tự sau:

CO32-     +      H+          g HCO3-                                  (1)

0,15mol g0,15mol g0,15mol

HCO3-        +   H+       g  CO2 + H2O           (2)

0,05mol!  0,05molg 0,05mol

Sau phản ứng (2) HCO3- còn dư 0,2 mol

V=1,12lit

Bài 4: Nhỏ từ từ từng giọt đến hết 100ml dung dịch X gồm K2CO3 1,5M và NaHCO3 1M vào 200ml dung dịch HCl 1M, sinh ra V lít khi (đktc). Giá trị của V?

Giải

2H+ +CO32- --> CO2 +H2O 0,3x--------------0,15x H+ +HCO3- --> CO2+H2O 0,1x-------------0,1x 0,4x=0,2=> x=0,5=>nCO2=0,125=> V=2,8 lit

Bài 4: Nhỏ từ từ 200ml dung dịch HCl vào 100ml dung dịch X chứa Na2CO3, K2CO3, NaHCO3 ( trong đó NaHCO3 có nồng độ 1M), thu được 1,12 lít CO2 (đktc) và dung dịch Y. Cho nước vôi trong dư vào dung dịch Y thu được 20 gam kết tủa.Nồng độ mol/l của dung dịch HCl là:

Giải

Gọi thể tích của dung dịch HCl là V(lít)

Các phản ứng

CO32-     +      H+          g HCO3- (1)

0,2V  g    0,2V

HCO3-        +   H+       g  CO2 + H2O(2)

0,05mol !0,05mol ! 0,05mol

Sau (1),(2) Số mol HCO3- còn lại là: 0,2V+0,05

HCO3- + OH- g CO32- + H2O (3)

 0,2mol      !   0,2mol

Ca2+ + CO32- g CaCO3 (4)

           0,2mol ! 0,2mol

Do đó, ta có 0,2V+0,05 = 0,2mol    suy ra V=0,75 

Tổng số mol HCl là: 0,2V + 0,05 = 0,2.0,75 + 0,05 = 0,2 mol.

Nồng độ của HCl:

Bài 5: Hoà tan a gam hỗn hợp gồm ( Na2CO3 và NaHCO3 ) vào nước thu được 400ml dung dịch  A. Cho từ từ 100 ml dung dịch  HCl 1,5M vào dung dịch  A thu được dung dịch  B và 1,008 lít khí (đktc). Cho B tác dụng với Ba(OH)2 dư thu được 29,55 gam kết tủa.

1. Tính a
2. Người ta cho từ từ dd A vào 100ml dd HCl 1,5M. Tính VCO2 (đktc) thoát ra.

Giải

          a.   Ta có:    ;  

                          Gọi x, y lần lượt là số mol của Na2CO3 và NaHCO3

                                      CO32- + H+      HCO3-                     (1)                                   

                                      x        x                       x         mol           

                                     HCO +    H+      CO2  +  H2O       (2)  

                                     0,045        0,045       0,045  mol

       Dung dịch sau phản ứng tác dụng Ba(OH)2 dư cho kết tủa. Vậy  HCO dư, H+ hết.                                                    

    Ta có           =  x +  0,045 = 0,15mol    =>   x = 0,105 mol

                             HCO + Ba(OH)2     BaCO3   + OH- + H2O

                             0,15mol                        0,15mol

                                         x + y  - 0,045  = 0,15           x = 0,105 mol Na2CO3

                                         x = 0,105                              y = 0,09 mol K2CO3                                                                             

        Do đó khối lượng 2 muối là :

    a =  mNaCO  +     mNaHCO  =  0,105.126 + 0,09. 84  = 18,96  (g)

b.    Khi cho từ từ dung dịch A vào 100ml dd HCl 1,5M đều có khí CO2 thoát ra ở cả hai muối

            Gọi a, b lần lượt là số mol của Na2CO3 và NaHCO3                       

                                        HCO +    H+      CO2  +  H2O      

                                           a  mol    amol        amol

                                        CO32- + 2H+      CO2  + H2O                  

                                   b mol    2bmol       bmol 

   Ta có :         a  + 2b = 0,15                           a = 0,045

                                                          b = 0,0525     

Bài 6: Hoà tan Na2CO3 vào V(ml) hỗn hợp dung dịch axit HCl 0,5M và H2SO4 1,5M thì thu được một dung dịch A và 7,84 lit khí B (đktc). Cô cạn dung dịch A thu được 48,45g muối khan.

a/ Tính V(ml) hỗn hơp dung dịch axit đã dùng?

b/ Tính khối lượng Na2CO3 bị hoà tan.

Giải

Giả sử phải dùng V(lit) dung dịch gồm HCl 0,5M và H2SO4 1,5M.

Na2CO3 + 2HCl ---> 2NaCl + H2O + CO2

0,25V        0,5V         0,5V                 0,25V   (mol)

Na2CO3 + H2SO4 ---> Na2SO4 + H2O + CO2

1,5V          1,5V          1,5V                   1,5V   (mol)

Theo bài ra ta có:

Số mol CO2 = 0,25V + 1,5V = 7,84 : 22,4 = 0,35 (mol)   (I)

Khối lượng muối thu được: 58,5.0,5V + 142.1,5V = 48,45 (g)   (II)

V = 0,2 (l) = 200ml.

Số mol Na2CO3 = số mol CO2 = 0,35 mol

Vậy khối lượng Na2CO3 đã bị hoà tan:

mNa2CO3 = 0,35 . 106 = 37,1g

III. Bài tập vận dụng

Bài 1: Nhỏ từ từ 200ml dung dịch X (K2CO3 1M và NaHCO3 0,5M) vào 200ml dung dịch HCl 2M thì thể tích khí CO2 thu được (đktc)?

 Giải

Bài giải

nên H+ hết

Ta có:

Gọi số mol của HCO3- phản ứng là x, suy ra số mol của CO32- phản ứng là 2x   

CO32-     +      2H+     ----> CO2 +H2O(1)

2x mol           4xmol       2xmol

HCO3-        +   H+      --->  CO2 + H2O  (2)

x mol           xmol           xmol

Số mol HCl: 4x+ x = 0,4 ] x=0,08mol

VCO2= 3.0,08.22,4=5,376 (lít)

Bài 2: Nhỏ từ từ từng giọt dung dịch chứa 0,05 mol HCl vào dung dịch chứa 0,06 mol Na2CO3. Thể tích khí CO2 thu được (đktc) thu được?

Đáp số: 0 (l)

Bài 3: Nhỏ từ từ từng giọt đến hết 30ml dung dịch HCl 1M vào 100ml dung dịch chứa Na2CO3 0,2M và NaHCO3 0,2M, sau phản ứng thu được số mol CO2 là bao nhiêu?

Đáp số: 0,01 mol

Bài 4: Cho từ từ dung dịch chứa a mol HCl vào dung dịch chứa b mol Na2CO3 đồng thời khuấy đều, thu được V lít khí (ở đktc) và dung dịch X. Khi cho dư nước vôi trong vào dung dịch X thấy có xuất hiện kết tủa. Biểu thức liên hệ giữa V với a, b?

Đáp số: V = 22,4(a - b)

Bài 5: Nhỏ từ từ từng giọt cho đến khi không còn khí thoát ra thì ngừng dung dịch X chứa 0,3 mol K2CO3 và 0,6 mol NaHCO3 vào 500ml dung dịch HCl 2M sinh ra bao nhiêu mol CO2?

Đáp số: 0,75 mol

Bài 6: Nhỏ từ từ từng giọt cho đến khi không còn khí thoát ra thì ngừng dung dịch X chứa 0,6 mol Na2CO3 và 0,3 mol NaHCO3 vào 500ml dung dịch HCl 2M sinh ra bao nhiêu mol CO2?

Đáp số: 0,6 mol

Bài 7: Nhỏ từ từ từng giọt cho đến khi không còn khí thoát ra thì ngừng dung dịch X chứa 0,2 mol Na2CO3 và 0,6 mol KHCO3 vào 400ml dung dịch HCl 2M sinh ra bao nhiêu mol CO2?

Đáp số: 0,64 mol

Bài 8 :Cho 10,5 gam hỗn hợp X gồm Na2CO3 và K2CO3 tác dụng với HCl dư thì thu được 2,016 lit CO2 ở đktc.

a, Tính % khối lượng X ?

b, Lấy 21 gam hỗn hợp Na2CO3 và K2CO3 với thành phần % như trên tác dụng với dung dịch HCl vừa đủ (không có khí CO2 bay ra). Tính thể tích dung dịch HCl 2M cần dùng ?

c, Nếu thêm từ từ 0,12 lit dung dịch HCl 2M vào dung dịch chứa 21 gam hỗn hợp X trên. Tính thể tích CO2 thoát ra ở đktc ?

 Giải

a, Gọi số mol của Na2CO3 là a, K2CO3 là b, do HCl dư. Vậy CO32-  biến thành CO2

                 CO32-  +  2 H+     =>   CO2  +  H2O

                 a + b                         a + b

      Ta có :  a + b  =  2,016/ 22,4 = 0,09 mol

               106a + 138b = 10,5

      giải hệ :  a = 0,06 mol Na2CO3

                   b = 0,03 mol K2CO3

    % Na2CO3  =   = 60,57%

    % K2CO3   = 100% – 60,57% = 39,43%

b, Khi cho từ từ dung dịch HCl vào dung dịch X : Na2CO3, K2CO3

          (21 gam = 2 . 10,5 gam hỗn hợp trên).

                     CO32-   +    H+  =>   HCO3–

                    0,18          0,18         0,18

      Nếu không có khí CO2 thoát ra, tức là phản ứng dừng lại ở đây.

       nHCl = nH+  = 0,18 mol => VHCl 2M = 0,18/2 = 0,09(l)

c, Nếu dùng 0,12 lit dung dịch HCl 2M hay 0,12.2 = 0,24 mol H+ > 0,18 mol. Nên sẽ có phương trình :

                   HCO3– +    H+  =>    CO2  +  H2O

                   0,06                          0,06

          VCO2  = 0,06.22,4 = 1,344 (l)