Phản ứng giữa CO2 và Ca(OH)2 dư tạo ra kết tủa CaCO3 là một trong những phản ứng hóa học quan trọng, đặc biệt trong việc nhận biết khí CO2 và các ứng dụng liên quan đến nước cứng. Bài viết này sẽ đi sâu vào phản ứng này, cung cấp kiến thức mở rộng và các bài tập vận dụng để bạn hiểu rõ hơn về “Co2 Dư Caoh2”.
Phản Ứng CO2 + Ca(OH)2 (Dư) → CaCO3 ↓ + H2O
Phương trình phản ứng
Phương trình hóa học của phản ứng:
CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3↓ + H2O
Trong đó, CaCO3 là kết tủa trắng.
Điều kiện phản ứng
Phản ứng xảy ra ở điều kiện thường. Ca(OH)2 phải dư so với CO2 để đảm bảo tạo thành CaCO3.
Cách tiến hành
Sục khí CO2 vào dung dịch Ca(OH)2 (nước vôi trong).
Hiện tượng
Xuất hiện kết tủa trắng CaCO3 làm đục nước vôi trong. Nếu tiếp tục sục CO2, kết tủa có thể tan một phần hoặc hoàn toàn nếu lượng CO2 đủ lớn để tạo thành Ca(HCO3)2 (canxi bicacbonat), một chất tan trong nước.
Hiện tượng kết tủa trắng canxi cacbonat (CaCO3) khi sục khí CO2 vào dung dịch nước vôi trong Ca(OH)2 cho thấy phản ứng giữa CO2 và Ca(OH)2.
Mở Rộng Về Phản Ứng CO2 Tác Dụng Với Kiềm (Ca(OH)2)
Khi CO2 tác dụng với dung dịch kiềm như Ca(OH)2, có thể xảy ra các phản ứng khác nhau tùy thuộc vào tỉ lệ mol giữa CO2 và OH-.
– Các phương trình hóa học có thể xảy ra:
CO2 + 2OH- → CO32- + H2O (1)
CO2 + OH- → HCO3- (2)
– Xét tỉ lệ: T = nOH- / nCO2
-
Nếu T ≥ 2: Chỉ tạo muối CO32-.
Bảo toàn nguyên tố C → nCO2 = nCO32- -
Nếu T ≤ 1: Chỉ tạo muối HCO3-.
Bảo toàn nguyên tố H → nOH- = nHCO3- -
Nếu 1 < T < 2: Tạo cả hai muối HCO3- và CO32-.
Bảo toàn nguyên tố → nCO32- = nOH- – nCO2; nHCO3- = nCO2 – nCO32-
Sơ đồ minh họa sự phụ thuộc của sản phẩm phản ứng (CO32- và HCO3-) vào tỉ lệ số mol giữa ion hydroxit (OH-) và khí cacbonic (CO2), thể hiện sự khác biệt khi T lớn hơn, nhỏ hơn hoặc nằm trong khoảng từ 1 đến 2.
Để giải tốt bài toán này, cần phối hợp thuần thục bảo toàn nguyên tố và bảo toàn khối lượng:
- mmuối = mKL + mCO32- + mHCO3- = m muối carbonate + m muối hydrocarbonat (muối nào không có thì cho bằng 0).
– Nếu cation của dung dịch kiềm là Ba2+, Ca2+ thì so sánh số mol CO32- với số mol cation Ba2+, Ca2+ để suy ra số mol kết tủa.
-
Trường hợp: nCO32- > nM2+ ⇒ n↓ = nM2+
-
Trường hợp: nCO32- < nM2+ ⇒ n↓ = nCO32-
– Nếu sau phản ứng, tiến hành cô cạn dung dịch thu được kết tủa thì dung dịch chứa hỗn hợp muối HCO3- và CO32-.
Ví dụ: Ca(HCO3)2 →to CaCO3↓ + CO2 + H2O
Bài Tập Vận Dụng Minh Họa
Câu 1. Dẫn từ từ CO2 đến dư vào dung dịch Ca(OH)2, hiện tượng quan sát được là:
A. Có kết tủa, lượng kết tủa tăng dần, kết tủa không tan.
B. Không có hiện tượng gì trong suốt quá trình thực hiện.
C. Lúc đầu không thấy hiện tượng, sau đó có kết tủa xuất hiện.
D. Có kết tủa, lượng kết tủa tăng dần, sau đó kết tủa tan.
Hướng dẫn giải:
Đáp án D
Dẫn từ từ CO2 đến dư vào dung dịch Ca(OH)2 xảy ra phản ứng:
CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O
CO2 + CaCO3 + H2O → Ca(HCO3)2
Hiện tượng quan sát được: Dung dịch xuất hiện kết tủa trắng tăng dần đến cực đại, sau đó kết tủa tan dần đến hết.
Hình ảnh minh họa quá trình phản ứng giữa CO2 và dung dịch Ca(OH)2, ban đầu tạo kết tủa trắng CaCO3, sau đó kết tủa tan dần khi CO2 dư tạo thành Ca(HCO3)2 tan trong nước.
Câu 2. Cho V lít (đktc) CO2 tác dụng với 200 ml dung dịch Ca(OH)2 1M thu được 10 gam kết tủa. Vậy thể tích V của CO2 là:
A. 2,24 lít.
B. 6,72 lít.
C. 8,96 lít.
D. 2,24 hoặc 6,72 lít
Hướng dẫn giải:
Đáp án D
nCa(OH)2 = 0,2 mol; n↓CaCO3 = 0,1 mol
Trường hợp 1: Chỉ tạo muối CaCO3
⇒ nCO2 = n↓CaCO3 = 0,1 mol ⇒ VCO2 = 0,1.22,4 = 2,24 lit
Trường hợp 2: Tạo hỗn hợp 2 muối
Bảo toàn nguyên tố Ca: nCa(HCO3)2 = nCa(OH)2 − n↓CaCO3 = 0,1 mol
Bảo toàn nguyên tố C ⇒ nCO2 = 2nCa(HCO3)2 + n↓CaCO3 = 0,3 mol
⇒ VCO2 = 0,3.22,4 = 6,72 lit
Câu 3. Sục 4,48 lít khí CO2 (đktc) vào 500ml dung dịch NaOH 0,1M và Ba(OH)2 0,2M. Tính khối lượng kết tủa thu được?
A. 9,85 gam
B. 9,65 gam
C. 10,05 gam
D. 10,85 gam
Hướng dẫn giải:
Đáp án A
nCO2 = 0,2 mol, nOH− = 0,25 mol, nBa2+ = 0,1 mol
Ta thấy: 1 < T = nOH− / nCO2 < 2 ⇒ tạo cả muối HCO3- và CO32-
CO2 + 2OH− → CO32− + H2O
0,125 0,25→0,125
CO2 + CO32− + H2O→2HCO3−
0,075 →0,075
nCO32− = 0,05mol < nBa2+
n↓ = nCO32− = 0,05mol
⇒ m↓ = 0,05 . 197 = 9,85g.
Ứng Dụng Của Phản Ứng CO2 và Ca(OH)2
- Nhận biết khí CO2: Phản ứng tạo kết tủa trắng là phương pháp đơn giản để nhận biết sự có mặt của CO2.
- Sản xuất vôi: Ca(OH)2 được sử dụng trong sản xuất vôi và các vật liệu xây dựng khác.
- Xử lý nước cứng: Phản ứng có thể được sử dụng để loại bỏ tạm thời độ cứng của nước do Ca(HCO3)2.
Thông qua bài viết này, hy vọng bạn đã nắm vững kiến thức về phản ứng “co2 dư caoh2” và có thể áp dụng vào giải các bài tập liên quan.
