giai toan co2 tac dung voi dd kiem bang pp bien luan

GIẢI BÀI TOÁN CO2 PHẢN ỨNG VỚI DUNG DỊCH
KIỀM THEO PP BIỆN LUẬN
1. Biện luận khối lượng của muối theo số mol của oxit.
- Trường hợp 1: Giả sử muối tạo thành là muối trung hòa => nmuối = noxit
- Trường hợp 2: Giả sử muối tạo thành là muối axit => nmuối 

1
noxit
2

n ba z¬

- Trường hợp 3: Giả sử tạo ra hỗn hợp 2 muối, ta có: 0,5 <

n oxit

<1

=> m muối axit < m muối trung hòa + mmuối axit < mmuối trung hòa
Ví dụ: Hấp thụ hoàn toàn 0,672 lit khí SO2 vào dung dịch Ba(OH)2. Hỏi muối
nào tạo thành? Khối lượng bao nhiêu?
Hướng dẫn:
Ta có: nSO2 

0, 672
0,03 mol
22, 4

Vì chưa biết tỉ lệ số mol

n baôô

n

nên có thể xảy ra 3 trường hợp:

oxit

- Trường hợp 1: Giả sử phản ứng chỉ tạo ra muối trung hòa BaSO3
PTHH:
Ba(OH)2 + SO2  BaSO3 + H2O
0,03
0,03
(mol)
=> m BaSO = 0,03 x 217 = 6,51 gam
3

-Trường hợp 2: Phản ứng chỉ tạo ra muối axit Ba(HSO3)2
1

=> n Ba(HSO )  nSO
2
3 2
2
PTHH:
2SO2 + Ba(OH)2  Ba(HSO3)2
1

0, 03

Vì n Ba(HSO )  nSO =
= 0,015

2
2
3 2
2
=> m Ba(HSO ) ≤ 0,015 x 299 = 4,485 gam
32

- Trường hợp 3: Giả sử phản ứng tạo ra hỗn hợp 2 muối
PTHH:
Ba(OH)2 + SO2  BaSO3 + H2O
2SO2 + Ba(OH)2  Ba(HSO3)2
(2)
Vì tạo ra hỗn hợp 2 muối nên ta có:

0,5 <

n Ba (OH )

2

n SO
2

(1)

<1

Truy cập vào: để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn - Anh tốt nhất! 1



0,5 <

n Ba (OH )

0, 03

2

 0,015 < nBa(OH ) < 0,03
2

<1

Theo (1) và (2) ta luôn có n BaSO + n Ba(HSO ) = n Ba(OH)
3
32
2
 4,485 < m BaSO + m Ba(HSO ) < 6,51
3
32
2. Biện luận khối lượng của muối theo số mol của bazơ
- Trường hợp 1: Giả sử muối tạo thành là muối trung hòa
=> nmuối  nbazơ
- Trường hợp 2: Giả sử muối tạo thành là muối axit => nmuối = nbazơ
- Trường hợp 3: Giả sử tạo ra hỗn hợp 2 muối, ta có: 0,5 <

n ba z¬
n oxit

<1

=> mmuối trung hòa < mmuối trung hòa + mmuối axit < mmuối axit
Ví dụ: Sục khí SO2 vào 100 ml dung dịch Ca(OH)2 0,5M. Hỏi muối nào tạo
thành? Khối lượng bao nhiêu?
Hướng dẫn:
Ta có: n Ca(OH) = 0,1 x 0,5 = 0,05 mol
2

Vì chưa biết tỉ lệ số mol

n

bazô nên có thể có 3 trường hợp:
n oxit

- Trường hợp 1: Giả sử chỉ tạo ra muối trung hòa CaSO3 => n CaSO  n Ca(OH)
3
2
PTHH:
SO2 + Ca(OH)2  CaSO3
n CaSO  n Ca(OH)
m
=>
3
2 => CaSO3 ≤ 0,05 x 120 = 6 gam
-Trường hợp 2: Giả sử chỉ tạo ra muối axit Ca(HSO3)2
=> n Ca(HSO3 )2  n Ca(OH)2
PTHH:

2SO2 + Ca(OH)2  Ca(HSO3)2
0,05
0,05
=> m Ca(HSO ) = 0,05 x 202 = 10,1 gam

(mol)

32

- Trường hợp 3: Giả sử phản ứng tạo ra hỗn hợp 2 muối.
PTHH:
SO2 + Ca(OH)2  CaSO3
(1)
2SO2 + Ca(OH)2  Ca(HSO3)2
(2)
Vì tạo ra hỗn hợp 2 muối nên ta có:
n

C a(OH)
2 <1
n SO
2

n

Ca(OH)
2 <1
n SO
2

Theo (1) và (2) ta luôn có nCaSO + n Ca(HSO ) = n Ca(OH)
3
32
2

0,5 <

 0,5 <

Truy cập vào: để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn - Anh tốt nhất! 2


=> m CaSO < m CaSO + m Ca(HSO ) < m Ca(HSO )
3
3
32
32
<=> 6 < m CaSO + m Ca(HSO ) < 10,1
3

32

3. Biện luận lượng chất tham gia dựa vào khối lượng của muối.
Cơ sở lý thuyết:
- Nếu biết khối lượng 1 muối trung hòa (hoặc axit) thì biện luận 2 trường
hợp:
+ Trường hợp 1: Chỉ có 1 muối tạo thành theo đề cho.
+ Trường hợp 2: Tạo ra hỗn hợp 2 muối.
- Nếu biết khối lượng kết tủa chưa cực đại ( n RCO3 < n R(OH)2 ) thì biện
luận theo 2 trường hợp:

+ Trường hợp 1: mol oxit thiếu, phản ứng chỉ tạo ra muối trung hòa.
+ Trường hợp 2: mol oxit dư so với kiềm nên hòa tan một phần kết tủa.
- Nếu số mol kết tủa < mol CO2 thì cũng biện luận theo 2 trường hợp:
+ Trường hợp 1: mol CO2 dư (trường hợp này thường vô lý).
+ Trường hợp 2: mol oxit dư so với kiềm nên hòa tan một phần kết tủa.
- Nếu biết khối lượng muối chung thì biện luận theo 3 trường hợp:
+ Trường hợp 1: Phản ứng chỉ tạo ra muối axit.
+ Trường hợp 2: Phản ứng chỉ tạo ra muối trung hòa.
+ Trường hợp 3: Phản ứng tạo ra hỗn hợp 2 muối, rồi giải theo phương
pháp song song.
* Lưu ý: Đối với trường hợp nếu biết số mol kết tủa chưa cực đại thì cũng có thể
áp dụng phương pháp khảo sát đồ thị để giải.
Nếu: 0 < n < nR(OH )2 thì bài toán có 2 nghiệm x1 và x2.
Với x1 = n; x2 = 2 nR (OH )2  n .
nR
(OH)2

a

noxit

x1 a

x2

2a

Các ví dụ minh họa:
Ví dụ 1: Sục từ từ V lít khí SO2 ở đktc vào 100 ml dung dịch Ba(OH)2 1,5M, thu
được 23,3 gam kết tủa. Tính giá trị của V.

Truy cập vào: để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn - Anh tốt nhất! 3


Hướng dẫn:
Cách 1:
Ta có : n Ba(OH)2 = 0,15 mol;

n BaSO = 0,1 mol..
3

Vì n < n Ba(OH)2 nên kết tủa chưa cưc đại => có các trường hợp sau:
- Trường hợp 1: Ba(OH)2 dư => muối tạo thành chỉ có BaSO3
PTHH:
SO2 + Ba(OH)2  BaSO3 + H2O
0,1
0,1
(mol)
=> VSO = 0,1 x 22,4 = 2,24 lít
2

- Trường hợp 2: SO2 hết nhưng đã hòa tan một phần kết tủa.
PTHH:
SO2 + Ba(OH)2  BaSO3 + H2O
(1)
0,15 0,15
0,15
(mol)
Theo (1) thì n BaSO = 0,15mol, nhưng theo đề thì n BaSO = 0,1mol =>
3

3

n BaSO bị hòa tan: 0,15 – 0,05 = 0,1 mol
3

SO2 + H2O + BaSO3  Ba(HSO3)2
0,05
0,05
=> VSO = (0,15 + 0,05) x 22,4 = 4,48 lít
2

(2)
(mol)

Cách 2: Áp dụng phương pháp khảo sát đồ thị, ta có:
0 < n BaSO = 0,1 < n Ba(OH)2 = 0,15
3

Vậy bài toán có hai nghiệm x1 và x2
Với x1 = n BaSO = 0,1 mol;

3
2 n Ba(OH) - n BaSO
x2 =
2
3 = 2 x 0,15 – 0,1 = 0,2 mol

=> VSO2 = 0,1 x 22,4 = 2,24 lít và VSO2 = 0,2 x 22,4 = 4,48 lít
nBaSO
3

0,15
0,1
nSO
2

0,1 0,15 0,2

0,3

Ví dụ 2: Dẫn 10 lít hỗn hợp khí A gồm O2 và CO2 (đo ở đktc) vào bình đựng
0,02 mol Ca(OH)2. Sau khi phản ứng kết thúc, lọc riêng kết tủa, làm khô, cân
nặng 1gam. Hãy tính % theo thể tích mỗi khí trong hỗn hợp A.

Truy cập vào: để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn - Anh tốt nhất! 4


Hướng dẫn:
Cách 1:
Ta có: n CaCO

3

Ta thấy:

= 0,01mol; nCa(OH )2 = 0,02 mol

n CaCO < n Ca(OH) => kết tủa chưa cực đại nên có 2 trường
3
2

hợp:
- Trường hợp 1: n Ca(OH)2 dư
PTHH:
=>

CO2 + Ca(OH)2  CaCO3 + H2O
0,01
0,01

%V CO2 =

(mol)

0, 01 x 22, 4
x 100%  2, 24% ; %VO2 = 97,76%
10

- Trường hợp 2: CO2 hết nhưng đã hòa tan được một phần CaCO3
PTHH:
CO2 + Ca(OH)2  CaCO3 + H2O
(1)
0,02
0,02
(mol)
Theo (1) thì n CaCO = 0,02mol, nhưng theo đề thì n CaCO = 0,01mol
3

3

=> n CaCO bị hòa tan = 0,02 – 0,01 = 0,01 mol
3
CO2 + H2O + CaCO3  Ca(HCO3)2
0,01
0,01
0,01
(mol)
=>

%V CO2 =

0, 03 x 22, 4
x 100%  6, 72% ; %VO2 = 93,28%
10

Cch 2: Áp dụng phương pháp khảo sát đồ thị, ta có:
0 < n CaCO = 0,01mol < n Ca(OH)2 = 0,02 mol
3

=> Bài toán có 2 nghiệm x1, x2
Với x1 = n CaCO = 0,01mol;

3
n Ca(OH)
x2 = 2
2 – x1 = 2 x 0,02 – 0,01 = 0,03 mol

=>

0, 01 x 22, 4


x 100%  2, 24%
%VCO2 
10

%VO2  97, 76%

V

0, 03 x 22, 4

x 100%  6, 72%
%VCO2 
10

%VO2  93, 28%

Truy cập vào: để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn - Anh tốt nhất! 5


nCaCO
3

0,02
0,01
nCO
2

0,01 0,02 0,03 0,04

Ví dụ 3: Hòa tan hoàn toàn 30 gam muối CaCO3 bằng axit HCl. Hấp thụ hoàn
toàn lượng khí sinh ra vào 100 ml dung dịch Ba(OH)2 aM, thu được 14,95 gam
muối axit Ba(HCO3)2. Tính giá trị của a.
Hướng dẫn Ta có: n CaCO = 0,3 mol
3
PTHH:

CaCO3 + 2HCl  CaCl2 + CO2 + H2O
0,3
0,3
(mol)
Theo PTHH =>
n CO = 0,3 mol
Theo đề:
Ta thấy:

2
n Ba(HCO )
3 2 = 0,05 mol

n Ba(HCO ) < n CO
32
2 => bài toán có 2 trường hợp.

- Trường hợp 1: CO2 dư
PTHH:
2CO2 + Ba(OH)2  Ba(HCO3)2
0,05
0,05
=> a = 0,5M

(mol)

- Trường hợp 2: CO2 hết nhưng đã hòa tan một phần kết tủa BaCO3
PTHH:
CO2
+ Ba(OH)2  BaCO3 + H2O
(0,3–0,05)
(0,3- 0,05)
(mol)
CO2 + BaCO3 + H2O  Ba(HCO3)2
0,05
0,05
(mol)
=> a = 2,5M
Ví dụ 4: Dẫn 10 lít hỗn hợp khí A gồm CO và CO2 (đktc) vào 100 ml dung dịch
Ba(OH)2 2M. Cô cạn hỗn hợp sản phẩm thu được 42,5 gam muối. Tính % thể
tích mỗi khí trong hỗn hợp A. Biết H = 100%.
Hướng dẫn:
Vì đề cho 42,5 gam muối là khối lượng muối chung nên có các trường
hợp sau:
- Trường hợp 1: 42,5 gam chỉ toàn là muối BaCO3

Truy cập vào: để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn - Anh tốt nhất! 6


=> nBaCO3 =

42, 5
n

 0, 22 mol ; Ba(OH )2 = 0,2 mol
197

PTHH:

CO2 + Ba(OH)2  BaCO3 + H2O
0,22
0,22
n Ba(OH )
Theo PTHH:
2 = 0,22 > 0,2 => Vô lý.

(mol)

- Trường hợp 2: 42,5 gam chỉ toàn là muối Ba(HCO3)2
42,5
=> n Ba(HCO3 )2 =
 0,16 mol
259

PTHH:

2CO2 + Ba(OH)2  Ba(HCO3)2
0,16
0,16
n Ba(OH )
Theo PTHH:
2 = 0,16 < 0,2 => Vô lý.

(mol)

- Trường hợp 3: Phản ứng tạo ra hỗn hợp 2 muối
Đặt x, y lần lượt là số mol của BaCO3 và Ba(HCO3)2
PTHH:
CO2 + Ba(OH)2  BaCO3 + H2O
x
x
x
(mol)
2CO2 + Ba(OH)2  Ba(HCO3)2
2y
y
y
(mol)
 x  y  0, 2
 x  0,15
Giải hệ ta được 
197 x  259 y  42,5
 y  0, 05

Ta có hệ pt: 

=> nCO = x + 2y = 0,25 mol. Vậy: %VCO2 = 56%; %VCO = 44%
2
4. Oxit axit CO2 (hoặc SO2) tác dụng với hỗn hợp kiềm R(OH)2 và MOH
Cơ sở lí thuyết:
Khi sục khí CO2 hoặc SO2 vào dung dịch chứa hỗn hợp kiềm dạng
R(OH)2 và MOH thì các phản ứng xảy ra theo trình tự sau:
CO2 + R(OH)2  RCO3 + H2O
(1)

CO2 + MOH  M2CO3 + H2O
(2)
CO2 + H2O + M2CO3  2MHCO3
(3)
CO2 + H2O + RCO3  R(HCO3)2
(4)
Nhận xét:
- Nếu lượng kết tủa cực đại ( nRCO3  nR(OH )2 ) thì phản ứng (4) không xảy
ra. Lúc này biện luận bài toán theo 3 trường hợp:
+ TH1: Chỉ xảy ra phản ứng (1)
+ TH2: Xảy ra (1) và (2)
+ TH3: Xảy ra cả (1), (2) và (3)
- Nếu kết tủa không cực đại ( nRCO3  nR(OH )2 ). Lúc này biện luận bài toán
theo 2 trường hợp:

Truy cập vào: để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn - Anh tốt nhất! 7


+ TH1: Chỉ xảy ra (1) và R(OH)2 dư
+ TH2: Xảy ra cả (1), (2), (3) và (4) nhưng lượng kết tủa RCO3 chỉ tan
một phần.
Các ví dụ minh hoạ:
Ví dụ 1:Nhiệt phân hoàn toàn m gam muối MgCO3, thu được V lít khí CO2
(đktc). Dẫn toàn bộ lượng CO2 này vào 2 lít dung dịch A chứa KOH 0,1M và
Ca(OH)2 0,05M thì thu được 8 gam kết tủa. Viết các phương trình phản ứng có
thể xảy ra và tính giá trị của m. Giả thiết các phản ứng đều xảy ra hoàn toàn.
Hướng dẫn
Ta có: n KOH = 2 x 0,1 = 0,2 mol; n Ca(OH)2 = 2 x 0,05 = 0,1 mol
n CaCO3 =

8
= 0,08 mol
100

Nhận xét: nCaCO < nCa(OH ) => kết tủa chưa cực đại => bài toán có 2
3

2

trường hợp:
- TH1: nCa(OH )

2d­

- TH2: Kết tủa CaCO3 bị tan một phần
=> Các phương trình xảy ra như sau:
t
MgCO3 
(1)
 MgO + CO2
CO2 + Ca(OH)2  CaCO3 + H2O
(2)
CO2 + 2KOH  K2CO3 + H2O
(3)
CO2 + K2CO3 + H2O  2KHCO3
(4)
CO2 + CaCO3 + H2O  Ca(HCO3)2
(5)
- Xét trường hợp 1: nCa(OH ) => chỉ xảy ra phản ứng (2)
0

2d­

=> nCO2 = nCaCO = 0,08 mol
3

Theo (1) => m = 0,08 x 84 = 6,72 gam
- Xét trường hợp 2: CaCO3 bị hoà tan một phần => xảy ra cả (2), (3), (4),
(5).
Từ (2), (3), (4), (5) => n CO2 = nCa(OH ) + nKOH + nCaCO
2

3tan

= 0,1 + 0,2 + (0,1 – 0,08) = 0,32 mol
=> m = 0,32 x 84 = 26,88 gam.
Ví dụ 2:Dẫn 30 lit hỗn hợp khí gồm SO2 và O2 vào 2 lít dung dịch chứa
Ba(OH)2 0,2M và NaOH 0,3M, thu được 86,8 gam kết tủa.
a) Viết các phương trình phản ứng có thể xảy ra.
b) Tính % thể tích mỗi khí trong A.
Hướng dẫn
Ta có:n Ba(OH)2 = 2 x 0,2 = 0,4 mol; n NaOH = 0,3 x 2 = 0,6 mol
Truy cập vào: để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn - Anh tốt nhất! 8


n BaSO3 =

86,8
= 0,4 mol
217

Nhận xét: n BaSO3 = n Ba(OH)2 => kết tủa cực đại => các phương trình phản
ứng xảy ra như sau:
SO2 + Ba(OH)2  BaSO3 + H2O
(1)
SO2 + 2NaOH  Na2SO3 + H2O
(2)
SO2 + Na2SO3 + H2O  2NaHSO3
(3)
b) Tính % thể tích mỗi khí trong hỗn hợp A.
Bài toán có 3 trường hợp xảy ra như sau:
- TH1: Chỉ xảy ra phản ứng (1)
=> n SO2 = n BaSO3 = 0,4 mol
=> %V SO2 =

0,4 x 22,4
x100 = 29,9% => %VO2 = 70,1 %
30

- TH2: Chỉ xảy ra (1) và (2)
=> n SO2 max = n Ba(OH)2 +
=> %VSO2 =

1
n NaOH = 0,4 + 0,3 = 0,7 mol
2

0,7 x 22,4
x100 = 52,3 %
30

=> %VO2 = 47,7 %

Vậy 22,9% < % VSO2 < 52,3%
- TH3: Đã xảy ra cả (1), (2) và (3)
=> n SO2 max = n Ba(OH)2 + n NaOH = 0,4 + 0,6 = 1 mol
=> %VSO2 =

1x 22,4
x100 = 74,7 %
30

=> %VO2 = 25,3%

Vậy 52,3% < %VSO2 < 74,7%

Truy cập vào: để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn - Anh tốt nhất! 9