HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP CACBON VÀ HỢP CHẤT
1. Dạng 1: Phản ứng khử của C và CO
– Phản ứng của C và CO khử oxit kim loại và phi kim
3C + Fe2O3 2Fe + 3CO
CO + CuO Cu + CO2
C + CO2 2CO
– C và CO có thể khử được oxit của các kim loại đứng sau Al trong dãy hoạt động hóa học. (phản ứng khử ZnO diễn ra trong điều kiện khó khăn).
VD1: Trộn 20 gam bột CuO và một lượng C rồi đem nung. Sau một thời gian phản ứng thấy có 3,36 lít khí thoát ra khỏi bình. Tính lượng CuO còn lại không bị khử.
Lời giải:
CuO + C Cu + CO
nCO = 3,3622,4 = 0,15 mol. ⇒ nCuO phản ứng = 0,15 mol. ⇒ mCuO phản ứng = 12 gam.
⇒ mCuO còn lại = 8 gam.
VD2: Cho luồng khí CO dư đi qua 9,1 gam hỗn hợp CuO và Al2O3 nung nóng đến khi phản ứng hoàn toàn, thu được 8,3 gam chất rắn. Tính khối lượng CuO có trong hỗn hợp ban đầu.
Lời giải:
CO + CuO Cu + CO2
x mol → x mol
Nhận xét: mCuO – mCu = 9,1 – 8,3 = 0,8 ⇒ 80.x – 64x = 0,8 ⇒ x = 0,05 mol.
⇒ mCuO = 80.0,05 = 4 gam.
2. Dạng 2: CO2 tác dụng với kiềm
a. CO2 tác dụng với NaOH, KOH
CO2 + NaOH → NaHCO3
CO2 + 2NaOH → Na2CO3 + H2O
Đặt x = . Xét các khoảng giá trị của x:
x | x ≤ 1 | 1 < x < 2 | 2 ≤ x |
Muối | NaHCO3 (dư CO2) |
NaHCO3 |
Na2CO3 (dư NaOH) |
b. CO2 tác dụng với Ca(OH)2, Ba(OH)2:
2CO2 + Ca(OH)2 → Ca(HCO3)2 + H2O
CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3↓ + H2O
Tương tự đặt x = .
x | x ≤ 1 | 1 < x < 2 | 2 ≤ x |
Muối | Ca(HCO3)2 (dư CO2) |
Ca(HCO3)2 |
CaCO3 (dư Ca(OH)2) |
Lưu ý: Sục CO2 đến dư vào dung dịch Ca(OH)2, hiện tượng quan sát được là
– Tạo kết tủa trắng: CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3↓ + H2O
– Sục dư CO2, kết tủa tan dần: CO2 + H2O + CaCO3 → Ca(HCO3)2
VD1: Cho 224,0 ml CO2 (đktc) hấp thụ hết vào 100,0 ml dung dịch KOH 0,200M. Tính khối lượng của các chất có trong dung dịch tạo thành
Lời giải:
= 0,22422,4 = 0,01 mol; nKOH = 0,1.0,2 = 0,02 mol
= 2 ⇒ tạo muối K2CO3. ⇒ = = 0,01 mol ⇒ = 1,38 gam.
VD2: Hấp thụ hoàn toàn 2,24 lít khí CO2 (đktc) vào 100 ml dung dịch hỗn hợp gồm NaOH 1M và Ca(OH)2 0,25M sinh ra m gam kết tủa. Tìm giá trị m
Lời giải:
= 2,2422,4 = 0,1 mol; = nNaOH + = 0,1.1 + 2.0,1.0,25 = 0,15 mol.
= 1,5 ⇒ tạo 2 muối.
CO2 + OH- → HCO3-
x x x
CO2 + 2OH- → CO32- + H2O
y 2y y
Ta có x + y = = 0,1; x + 2y = = 0,15 ⇒ x = y = 0,05 mol.
= = 0,05 mol ⇒ = 0,05 mol ⇒ = 100.0,05 = 5 gam.
3. Dạng 3: Bài tập về muối cacbonat
a. Muối cacbonat tác dụng với axit:
– Cho từ từ dung dịch axit vào dung dịch muối cacbonat:
+ Ban đầu chưa có khí thoát ra: H+ + CO32- → HCO3-
+ Sau đó khí thoát ra nhiều: H+ + HCO3- → H2O + CO2↑
– Cho từ từ dung dịch muối cacbonat vào dung dịch axit: khí thoát ra ngay
2H+ + CO32- → H2O + CO2↑
b. Phản ứng của dung dịch muối cacbonat:
– Muối cacbonat tan đa phần kết tủa hoặc kém bền, các dung dịch muối cacbonat của Na, K, NH4+ dễ dàng có phản ứng tạo kết tủa, bay hơi.
Na2CO3 + Ba(OH)2 → BaCO3↓ + 2NaOH
– Muối HCO3- lưỡng tính, phản ứng được với dung dịch axit và kiềm
H+ + HCO3– → H2O + CO2↑
HCO3- + OH- → CO32- + H2O
c. Nhiệt phân muối cacbonat: Xem lại nội dung kiến thức về phản ứng nhiệt phân muối cacbonat
VD1: Cho từ từ 200 ml dung dịch hỗn hợp HCl 1M và H2SO4 0,5M vào 300 ml dung dịch Na2CO3 1M thu được V lit khí (đktc). Tìm giá trị của V
Lời giải:
nH+ = nHCl + = 0,2.1 + 2.0,2.0,5 = 0,4 mol.
= 0,3.1 = 0,3 mol.
H+ + CO32- → HCO3-
0,3 ← 0,3 → 0,3
H+ + HCO3- → H2O + CO2↑
0,1 → 0,1 → 0,1
Vậy V = 0,1.22,4 = 2,24 mol.
VD2: Hòa tan hoàn toàn 12,0g hỗn hợp muối Na2CO3 và K2CO3 vào nước sau đó cho tác dụng với dung dịch BaCl2 vửa đủ thu được 19,7g kết tủa. Nếu cô cạn dung dịch hỗn hợp sau phản ứng thì khối lượng muối khan thu được là bao nhiêu?
Lời giải:
Na2CO3 + BaCl2 → BaCO3↓ + 2NaCl
K2CO3 + BaCl2 → BaCO3↓ + 2NaCl
= 19,7197 = 0,1 mol ⇒ nBaCl2 = 0,1 mol.
Theo ĐLBTKL: mRCl = + – = 12 + 208.0,1 – 19,7 = 13,1 gam.
VD3: Nung 100 gam hỗn hợp gồm Na2CO3 và NaHCO3 cho đến khối lượng không đổi thu được 69 gam chất rắn. Tính % khối lượng mỗi chất rắn trong hỗn hợp đầu
Lời giải:
2NaHCO3 → Na2CO3 + CO2↑ + H2O↑
2x → x → x (mol)
+ = 44x + 18x = 100 – 69 = 31 gam ⇒ x = 0,5 mol. ⇒ = 84.2.0,5 = 84 gam
⇒ %NaHCO3 = 84%; %Na2CO3 = 16%
4. Dạng 4: Bài tập nhận biết:
a. Nhận biết chất khí:
VD: Nhận biết các chất khí sau: CO2, SO2, N2
Lời giải:
Thuốc thử | CO2 | SO2 | N2 |
Nước vôi trong dư | ↓ trắng | ↓ trắng | không hiện tượng |
Dung dịch brom dư | không hiện tượng | dung dịch brom nhạt màu |
Phương trình hóa học:
CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3↓ + H2O
SO2 + Ca(OH)2 → CaSO3↓ + H2O
SO2 + Br2 + H2O → HBr + H2SO4
b. Nhận biết dung dịch, chất rắn:
VD: Nhận biết các chất rắn riêng biệt sau: BaSO4, BaCO3, NaCl, Na2CO3
Lời giải:
Thuốc thử | BaSO4 | BaCO3 | NaCl | Na2CO3 |
Nước cất | không tan | không tan | tan | tan |
Dung dịch HCl | không tan | tan + ↑ không màu | không hiện tượng | ↑ không màu |
Phương trình hóa học:
BaCO3 + 2HCl → BaCl2 + CO2↑ + H2O
Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + CO2↑ + H2O