Bài viết này sẽ phân tích chi tiết bài toán hấp thụ hoàn toàn 2.24 lít khí CO2 (ở điều kiện tiêu chuẩn – đktc) vào dung dịch chứa 8 gam NaOH, từ đó xác định khối lượng muối tan thu được. Đây là một dạng bài tập quan trọng trong chương trình Hóa học lớp 12, thường xuất hiện trong các kỳ thi.
Trước tiên, chúng ta cần nắm vững các kiến thức cơ bản về phản ứng giữa CO2 và NaOH. Tùy thuộc vào tỉ lệ mol giữa CO2 và NaOH, có thể xảy ra các phản ứng tạo ra các muối khác nhau, hoặc hỗn hợp muối.
Các phản ứng có thể xảy ra:
- CO2 + 2NaOH → Na2CO3 + H2O (tạo thành muối natri cacbonat)
- CO2 + NaOH → NaHCO3 (tạo thành muối natri bicacbonat)
Để giải quyết bài toán, ta cần xác định số mol của CO2 và NaOH, sau đó so sánh tỉ lệ mol để biết phản ứng nào xảy ra, hoặc nếu cả hai phản ứng cùng xảy ra thì tỉ lệ như thế nào.
Bước 1: Tính số mol CO2 và NaOH
- Số mol CO2 = V / 22.4 = 2.24 / 22.4 = 0.1 mol
- Số mol NaOH = m / M = 8 / 40 = 0.2 mol
Bước 2: Xác định tỉ lệ mol giữa NaOH và CO2
Tỉ lệ mol NaOH/CO2 = 0.2 / 0.1 = 2
Tỉ lệ này cho thấy, theo lý thuyết, chỉ xảy ra phản ứng tạo ra muối Na2CO3, vì tỉ lệ mol NaOH cần dùng gấp đôi số mol CO2.
Bước 3: Tính khối lượng muối Na2CO3 tạo thành
Theo phương trình phản ứng: CO2 + 2NaOH → Na2CO3 + H2O
- 1 mol CO2 sẽ tạo ra 0.1 mol Na2CO3.
Khối lượng Na2CO3 = n M = 0.1 106 = 10.6 gam
Vậy, khối lượng muối tan có trong dung dịch X là 10.6 gam.
Phản ứng giữa khí CO2 và dung dịch NaOH tạo thành muối Natri cacbonat (Na2CO3) và nước (H2O), minh họa quá trình hấp thụ CO2.
Lưu ý:
Trong trường hợp tỉ lệ mol NaOH/CO2 nằm giữa 1 và 2, sẽ tạo ra hỗn hợp hai muối Na2CO3 và NaHCO3. Khi đó, cần thiết lập hệ phương trình để giải.
Ví dụ mở rộng:
Nếu đề bài thay đổi lượng NaOH, ví dụ, chỉ có 4 gam NaOH, thì số mol NaOH = 4/40 = 0.1 mol. Khi đó, tỉ lệ mol NaOH/CO2 = 0.1/0.1 = 1. Lúc này, chỉ xảy ra phản ứng tạo muối NaHCO3. Khối lượng muối NaHCO3 tạo thành = 0.1 * 84 = 8.4 gam.
Bài tập tự luyện:
Hấp thụ hoàn toàn 4.48 lít CO2 (đktc) vào dung dịch chứa 12 gam NaOH. Tính khối lượng muối tan thu được.
Lời giải:
- Số mol CO2 = 4.48/22.4 = 0.2 mol
- Số mol NaOH = 12/40 = 0.3 mol
- Tỉ lệ NaOH/CO2 = 0.3/0.2 = 1.5
Vì 1 < 1.5 < 2, nên xảy ra cả hai phản ứng:
CO2 + 2NaOH → Na2CO3 + H2O (1)
CO2 + NaOH → NaHCO3 (2)
Gọi x là số mol Na2CO3 và y là số mol NaHCO3. Ta có hệ phương trình:
- x + y = 0.2 (theo số mol CO2)
- 2x + y = 0.3 (theo số mol NaOH)
Giải hệ phương trình, ta được x = 0.1 và y = 0.1
Khối lượng Na2CO3 = 0.1 106 = 10.6 gam
Khối lượng NaHCO3 = 0.1 84 = 8.4 gam
Tổng khối lượng muối = 10.6 + 8.4 = 19 gam
Kết luận:
Việc nắm vững phương pháp xác định tỉ lệ mol và viết đúng phương trình phản ứng là chìa khóa để giải quyết các bài toán liên quan đến “hấp thụ hoàn toàn CO2 vào dung dịch NaOH”. Hy vọng bài viết này cung cấp thông tin hữu ích cho việc học tập và ôn luyện môn Hóa học của bạn.
