Phương pháp giải bài toán co2 phản ứng với dung dịch bazơ

GV Biên soạn: Vũ Đức Luận Trường THPT Lương Thế Vinh-Nam Định
Blog: Email: 1

PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP CO
2
TÁC DỤNG VỚI DUNG DỊCH BAZƠ
Mở đầu:
Bài toán CO
2
tác dụng với dung dịch bazơ là dạng bài tập thường gặp trong
các đề thi đại học cao đẳng. Có thể chia thành ba dạng như sau:
Dạng 1: Bài toán của CO
2
tác dụng với các dung dịch MOH(M là kim loại
kiềm)
Dạng 2: Bài toán của CO
2
tác dụng với các dung dịch R(OH)
2
(M là kim loại
kiềm thổ như Ca, Ba, Sr)
Dạng 3: Bài toán của CO
2
tác dụng với dung dịch hỗn hợp MOH + R(OH)
2


Sau đây sẽ xét từng trường hợp cụ thể:
<I> Dạng 1: Bài toán của CO
2
tác dụng với các dung dịch kiềm MOH (M là kim

loại kiềm).
Lấy ví dụ phản ứng của CO
2
với dung dịch NaOH
Các phương trình phản ứng có thể xảy ra như sau:
(1) CO
2
+ 2NaOH Na
2
CO
3
+ H
2
O
(2) CO
2
+ NaOH NaHCO
3

Sinh ra sản phầm nào là phụ thuộc vào tỉ lệ mol của NaOH và CO
2
.
Cụ thể ta có sơ đồ sau:
1
2
Na
2
CO
3
NaHCO

3
NaOH
CO
2
n
n
=
D- CO
2
D- NaOH
Sinh ra c¶ 2 muèi
Na
2
CO
3
vµ NaHCO
3

Nhìn vào sơ đồ trên ta có:
Nếu tỉ lệ mol NaOH : CO
2
≤ 1 thì chỉ sinh ra muối axit NaHCO
3
.
Nếu tỉ lệ mol NaOH : CO
2
≥ 2 thì chỉ sinh ra muối trung hoà.
Nếu tỉ lệ mol NaOH : CO
2
lớn hơn 1 nhưng nhỏ hơn 2 thì tạo ra cả 2 muối.

Chú ý: Nếu dư CO
2
thì chỉ sinh ra muối axit.
Nếu dư NaOH thì chỉ sinh ra muối trung hoà.
Ví dụ 1: Hấp thụ hoàn toàn 3,36 lít khí CO
2
(đktc) vào 200 ml dung dịch NaOH 1M.
Tính nồng độ mol của các chất có trong dung dịch thu được. Coi thể tích dung dịch
không thay đổi.
Giải
Ta có tỉ lệ mol
NaOH
/
CO2
=1,33 => CO
2
tác dụng với dung dịch NaOH tạo ra 2 muối
Na
2
CO
3
và NaHCO
3

(1) CO
2
+ 2NaOH Na
2
CO
3

+ H
2
O
x mol 2x mol x mol
(2) CO
2
+ NaOH NaHCO
3

y mol y mol y mol
Lập và giải hệ phương trình: x+y=0,15 và 2x+y=0,2 ta được x = 0,05 mol y=0,1 mol
Nồng độ mol của Na
2
CO
3
= 0,05/0,2=0,25M
Nồng độ mol của NaHCO
3
= 0,1/0,2=0,5M


GV Biên soạn: Vũ Đức Luận Trường THPT Lương Thế Vinh-Nam Định
Blog: Email: 2

Ví dụ 2: Cho 4,48 lít CO
2
(đktc) dẫn vào 60 gam dung dịch NaOH 20%. Xác định
nồng độ % của muối trong dung dịch thu được.
Giải
Số mol NaOH = 0,3 mol

Số mol của CO
2
= 0,2 mol
Ta có tỉ lệ mol
NaOH
/
CO2
=1,58 => CO
2
tác dụng với dung dịch NaOH tạo ra 2 muối
Na
2
CO
3
và NaHCO
3

(1) CO
2
+ 2NaOH Na
2
CO
3
+ H
2
O
x mol 2x mol x mol
(2) CO
2
+ NaOH NaHCO

3

y mol y mol y mol
Ta có: x+y=0,2 và 2x+y=0,3 => x = y = 0,1 mol
m
Na2CO3
= 106.0,1=10,6 gam
m
NaHCO3
= 84.0,1 = 8,4 gam
áp dạng định luật bảo toàn khối lượng ta có:
Khối lượng CO
2
+ khối lượng dung dịch NaOH khối lượng dung dịch muối
=>0,2.44 + 60 = m
dung dịch muối
=>m
dung dịch muối
= 68,8 gam

Nồng độ % các muối:
C% Na
2
CO
3
= 15,41%
C% NaHCO
3
= 12,21%
Chú ý kinh nghiệm: Nếu tỉ lệ mol NaOH : CO

2
=1,5 thì số mol 2 muối bằng nhau

<II> Dạng 2: Bài toán của CO
2
tác dụng với các dung dịch R(OH)
2
(M là kim
loại kiềm thổ như Ca, Ba, Sr)
Lấy ví dụ phản ứng của CO
2
với dung dịch Ba(OH)
2

Các phương trình phản ứng có thể xảy ra như sau:
(1) CO
2
+ Ba(OH)
2
BaCO
3
+ H
2
O
Nếu sau phản ứng (1) CO
2
còn dư thì kết tủa bị hoà tan:
(2) CO
2
+ BaCO

3
+ H
2
O Ba(HCO
3
)
2

Tuy nhiên để đơn giản nếu sản phẩm phản ứng sinh ra muối trung hoà và axit thì ta
viết 2 phương trình sau:
(1) CO
2
+ Ba(OH)
2
BaCO
3
+ H
2
O
(2) 2CO
2
+ Ba(OH)
2
Ba(HCO
3
)
2

Lưu ý: muối axit sinh ra nếu đun nóng sẽ bị nhiệt phân:
Ba(HCO

3
)
2

t
0
BaCO
3
+ CO
2
+ H
2
O
Viết phương trình (2) không thể hiện bản chất nhưng thuận tiện cho việc tính toán.
Sinh ra sản phầm nào là phụ thuộc vào tỉ lệ mol của CO
2
và Ba(OH)
2
.
Cụ thể ta có sơ đồ sau:
1
2
BaCO
3
Ba(HCO
3
)
2
Ba(OH)
2

CO
2
n
n
=
D- CO
2
D- Ba(OH)
2
Sinh ra c¶ 2 muèi
BaCO
3
vµ Ba(HCO)
2

Cách vận dụng sơ đồ này tương tự như trường hợp CO
2
+ dung dịch MOH
Chú ý kinh nghiệm: Nếu tỉ lệ mol CO
2
: Ba(OH)
2
=1,5 thì số mol 2 muối bằng nhau
GV Biên soạn: Vũ Đức Luận Trường THPT Lương Thế Vinh-Nam Định
Blog: Email: 3

Ví dụ 3: Cho 6,72 lít khí CO
2
(đktc) hấp thụ hoàn toàn vào 200 ml dung dịch
Ba(OH)

2
1M, tính khối lượng muối thu được?
Giải
Số mol CO
2
=0,3 mol
Số mol Ba(OH)
2
= 0,2 mol
Ta có tỉ lệ mol CO
2
: Ba(OH)
2
=1,5 => xảy ra 2 muối

(1) CO
2
+ Ba(OH)
2
BaCO
3
+ H
2
O
(2) 2CO
2
+ Ba(OH)
2
Ba(HCO
3

)
2

Ta có số mol BaCO
3
= Số mol Ba(HCO
3
)
2
= 0,1 mol
Khối lượng các muối:
m
BaCO3
=197.0,1=19,7 gam
mBa(HCO3)2
= 259.0,1=25,9 gam

Ví dụ 4: Sục V (lít) CO
2
(đktc) vào 200 ml ddịch Ca(OH)
2
1M, thu được 2,5 gam kết
tủa. Tính V?
Giải
Với bài toán này ta không tính được tỉ lệ mol CO
2
: Ca(OH)
2
do đó có thể xét các
trường hợp sau:

Trường hợp 1: Dư Ca(OH)
2
, sản phẩm chỉ có muối trung hoà:
Khi đó ta có phương trình:
CO
2
+ Ca(OH)
2
CaCO
3
+ H
2
O
Số mol CO
2
= số mol CaCO
3
= 0,025 mol V
CO2
=0,56 lít

Trường hợp 2: CO
2
và Ca(OH)
2
vừa đủ, sản phẩm có cả muối trung hoà và muối axit
Ta có 2 phương trình:
(1) CO
2
+ Ca(OH)

2
CaCO
3
+ H
2
O

(2) 2CO
2
+ Ca(OH)
2
Ca(HCO
3
)
2

Theo phương trình (1):
số mol CO
2
pư (1)= số mol Ca(OH)
2
pư (1) = số mol CaCO
3
=0,025 mol
Số mol Ca(OH)
2
pư (2) = 0,2-0,025=0,175 mol
Theo phương trình (2):
Số mol CO
2

pư (2) =0,175.2=0,35 mol
Số mol CO
2
= 0,025 + 0,35 = 0,375 mol
V
CO2
= 8,4 lít
Lưu ý:
- Nếu số mol kết tủa < số mol Ca(OH)
2
thì chia làm 2 trường hợp như trên.
- Nếu số mol kết tủa < số mol CO
2
thì chắc chắn tạo ra 2 muối.
<III> Dạng 3: Bài toán của CO
2
tác dụng với dung dịch hỗn hợp MOH +
R(OH)
2

Với dạng toán này sử dụng cách viết phương trình ion để tính.Các bước như sau:
1) Tính số mol các ion OH
-
; M
+
; R
2+

GV Biên soạn: Vũ Đức Luận Trường THPT Lương Thế Vinh-Nam Định
Blog: Email: 4

2) Sau đó tỉnh tỉ lệ mol OH
-
: CO
2
để xem xem rơi vào trường hợp nào rồi vận dụng
sơ đồ sau để viết phương trình.
1
2
CO
3
2-
HCO
3
-
OH
-
CO
2
n
n
=
D- CO
2
D- OH
-
Sinh ra c¶ 2 muèi
CO
3
2-

vµ HCO
3
-

Ví dụ 5 ĐH khối A 2008
Hấp thụ hoàn toàn 4,48 lít khí CO
2
(đktc) vào 500 ml dung dịch hỗn hợp gồm NaOH
0,1M và Ba(OH)
2
0,2M, sinh ra m gam kết tủa. Giá trị của m là:
A. 19,70 B.17,73 C.9,85 D.11,82
Giải
Trước hết tính số mol OH
-

Số mol NaOH = 0,5.0,1=0,05 mol
Số mol Ba(OH)
2
= 0,5.0,2=0,1 mol
NaOH Na
+
+ OH
-
0,05 mol 0,05 mol 0,05 mol
Ba(OH)
2
Ba
2+
+ 2OH

-

0,1 mol 0,1 mol 0,2 mol
Tổng số mol OH
-
= 0,25 mol
Tỉ lệ mol OH
-
: CO
2
= 0,25 : 0,2 = 1,25 => sẽ tạo ra 2 loại muối (muối axit và muối
trung hoà):
(1) 2OH
-

+ CO
2
CO
3
2-
+ H
2
O
2x mol x mol x mol
(2) OH
-
+ CO
2
HCO
3

-

y mol y mol y mol
(3)
Ba
2+
+ CO
3
2-
BaCO
3

Ta có hệ phương trình x + y = 0,2; 2x + y = 0,25 => x = 0,05 mol y = 0,15 mol
Tính theo phương trình (3), Ba
2+
sẽ dư, CO
3
2-
hết
Số mol BaCO
3
= 0,05 => khối lượng kết tủa m
BaCO3
=0,05.197=9,85 gam. Đáp án C
Ví dụ 6
Cho 18,3 gam hỗn hợp X gồm Na và Ba vào nước thu được dung dịch Y và
4,48 lít H
2
(đktc). Xác định thể tích CO
2

(đktc) cho vào dung dịch Y để thu được kết
tủa cực đại?
A.
1,12 lít ≤ V ≤ 6,72 lít
B.
2,24 lít ≤ V ≤ 6,72 lít
C.
2,24 lít ≤ V ≤ 4,48 lít
D.
4,48 lít ≤ V ≤ 6,72 lít
Giải
Trước hết đi tìm số mol NaOH và Ba(OH)
2

(1) Na + H
2
O NaOH + 1/2H
2

(2) Ba + 2H
2
O Ba(OH)
2
+ H
2

Gọi số mol của Na và Ba lần lượt là x và y mol, ta có hệ:
23x+137y=18,3
1/2x+y= 0,2
Giải được: x= 0,2; y= 0,1

Số mol NaOH = 0,2 mol; số mol Ba(OH)
2
=0,1 mol
Trong dung dịch Y có: 0,4 mol OH
-
; 0,2 mol Na
+
và 0,1 mol Ba
2+

Số mol kết tủa cực đại = số mol Ba
2+
=0,1 mol
GV Biên soạn: Vũ Đức Luận Trường THPT Lương Thế Vinh-Nam Định
Blog: Email: 5

Do đó để thu được lượng kết tủa cực đại thì khi cho CO
2
hấp thụ vào dung dịch Y
phải tạo ra 0,1 mol CO
3
2-

Ta có 2 trường hợp:
Trường hợp 1: Chỉ có 1 phản ứng:
(1) 2OH
-

+ CO
2

CO
3
2-
+ H
2
O
Số mol CO
2
= số mol CO
3
2-
= 0,1 mol ( OH
-
dư)
V
CO2
=0,1./22,4=2,24 lít
Trường hợp 2: Có 2 phản ứng
(1) 2OH
-

+ CO
2
CO
3
2-
+ H
2
O
0,2 mol 0,1 mol 0,1 mol

(2) OH
-
+ CO
2
HCO
3
-

0,2 mol 0,2 mol
Số mol CO
2
= 0,3 mol
V
CO2
=0,3.22,4=6,72. Kết hợp 2 trường hợp ta dễ dàng thấy để thu được lượng kết tủa
cực đại thì : 2,24 lít ≤ V ≤ 6,72 lít

Các bài tập vận dụng
Bài 1: Câu 4 đề 175 ĐH khối A 2009
Cho 0,448 lít khí CO
2
(đktc) hấp thụ vào 100 ml dung dịch chứa hỗn hợp NaOH
0,06M và Ba(OH)
2
0,12M, thu được m gam kết tủa. Giá trị của m là:
A. 1,182 B.3,940 C.1,970 D.2,364
Bài 2: Dẫn 3,36 l khí CO
2
(đo ở đktc) vào 250 ml dung dịch NaOH 2M, thu được
dung dịch A. Tính nồng độ của các chất trong dung dịch A.

Bài 3:
a/ Phải đốt chát hoàn toàn bao nhiêu gam cacbon để khi cho khí CO
2
tạo ra trong
phản ứng trên tác dụng với 3,4 lít dd NaOH 0,5 M ta được dung dịch X gồm 2 muối,
trong đó muối hidrocacbonat có nồng độ mol bằng 1,4 lần nồng độ mol của muối
trung hoà.
b/ Nếu thêm một lượng vừa đủ dung dịch CaCl
2
1M vào dung dịch X trên thì sẽ thu
được bao nhiêu gam kết tủa? Tính thể tích dd CaCl
2
1M phải dùng.
c/ Tính khối lượng kết tủa thu được nếu dùng Ca(OH)
2
dư thay vì dùng CaCl
2
.
Bài 4: Cho V lít khí CO
2
(đktc) đi vào 300 ml dung dịch Ca(OH)
2
0,4M thì thu được
6 gam kết tủa trắng và dung dịch A. Lấy dung dịch A đem đun nóng thì lại thu thêm
được 6 gam kết tủa nữa. Tính thể tích CO
2
đã dùng.
Bài 5: Nhiệt phân m gam CaCO
3
ở nhiệt độ cao( h= 80%), thu khí bay ra rồi cho đi

vào 250 ml dd Ca(OH)
2
0,4M thì thu được 8 gam kết tủa. Tính m?
Bài 6: Câu 24 đề 182 ĐH khối A năm 2007
Hấp thụ hoàn toàn 2,688 lít khí CO
2
(đktc) vào 2,5 lít dung dịch Ba(OH)
2
nồng độ a
mol/l, thu được 15,76 gam kết tủa. Giá trị của a là:
A. 0,032 B.0,048 C.0,06 D.0,04
Đáp số:
Bài 1: Đáp án C
Bài 2: ĐS: [NaOH]=0,8M; [Na
2
CO
3
]=0,6M.
Bài 3:a) 14,4 gam b) m
CaCO3
=50 gam c) m
CaCO3
=120 gam
GV Biên soạn: Vũ Đức Luận Trường THPT Lương Thế Vinh-Nam Định
Blog: Email: 6

Bài 4: ĐS: V = 4,032 lit
Bài 5: ĐS: m=10 g hoặc m = 15 g
Bài 6: Đáp án D