Phản ứng giữa Ba(HCO3)2 và Na2CO3 tạo ra kết tủa là một ví dụ điển hình về phản ứng trao đổi ion trong hóa học. Dưới đây là phân tích chi tiết về phản ứng này, các hiện tượng quan sát được, cách viết phương trình ion và ứng dụng liên quan.
Phản Ứng Ba(HCO3)2 + Na2CO3 Tạo Kết Tủa BaCO3
Phương trình hóa học của phản ứng này như sau:
Ba(HCO3)2 + Na2CO3 → 2NaHCO3 + BaCO3↓
Đây là một phản ứng trao đổi, trong đó các ion đổi chỗ cho nhau để tạo thành sản phẩm mới.
Hiện Tượng Quan Sát Được:
Khi trộn dung dịch Ba(HCO3)2 với dung dịch Na2CO3, ta sẽ thấy xuất hiện kết tủa trắng. Chất kết tủa này chính là BaCO3 (Bari cacbonat).
Cách Tiến Hành Phản Ứng:
Để thực hiện phản ứng này, ta có thể nhỏ từ 1 đến 2 ml dung dịch Ba(HCO3)2 vào ống nghiệm chứa sẵn từ 1 đến 2 ml dung dịch Na2CO3.
Phương Trình Ion Rút Gọn:
Để hiểu rõ hơn bản chất của phản ứng, ta có thể viết phương trình ion rút gọn như sau:
- Phương trình phân tử: Ba(HCO3)2 + Na2CO3 → 2NaHCO3 + BaCO3↓
- Phương trình ion đầy đủ: Ba2+ + 2HCO3- + 2Na+ + CO32- → 2Na+ + 2HCO3- + BaCO3↓
- Phương trình ion rút gọn: Ba2+ + CO32- → BaCO3↓
Phương trình ion rút gọn cho thấy rằng chỉ có ion Ba2+ và ion CO32- tham gia trực tiếp vào việc tạo thành kết tủa BaCO3.
Phản Ứng Trao Đổi Ion Trong Dung Dịch
Phản ứng giữa Ba(HCO3)2 và Na2CO3 là một ví dụ về phản ứng trao đổi ion. Phản ứng trao đổi ion chỉ xảy ra khi có ít nhất một trong các điều kiện sau:
- Tạo thành chất kết tủa
- Tạo thành chất điện ly yếu
- Tạo thành chất khí
Ví dụ:
- Tạo thành chất kết tủa: K2SO4 + BaCl2 → 2KCl + BaSO4↓
- Tạo thành chất điện ly yếu: HCl + KOH → KCl + H2O
- Tạo thành chất khí: Zn + H2SO4 loãng → ZnSO4 + H2↑
Kiến Thức Về Muối Carbonate
Muối carbonate là muối của axit carbonic (H2CO3), bao gồm muối CO32− và HCO3−.
Tính Tan:
- Muối carbonate của kim loại kiềm và amoni dễ tan trong nước.
- Muối carbonate của các kim loại khác thường không tan.
Tính Chất Hóa Học:
-
Tác dụng với axit:
NaHCO3 + HCl → NaCl + CO2↑ + H2O
Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + CO2↑ + H2O
-
Tác dụng với dung dịch kiềm:
NaHCO3 + NaOH → Na2CO3 + H2O
-
Phản ứng nhiệt phân:
MgCO3 →to MgO + CO2↑
2NaHCO3 → Na2CO3 + CO2↑ + H2O
Ca(HCO3)2 → CaCO3 + H2O + CO2↑
Ứng Dụng:
- Canxi carbonate (CaCO3): Sử dụng làm chất độn trong cao su và một số ngành công nghiệp khác.
- Natri carbonate (Na2CO3): Sử dụng trong công nghiệp thủy tinh, đồ gốm, bột giặt.
- Natri hydrocarbonate (NaHCO3): Sử dụng trong công nghiệp thực phẩm, y học (thuốc giảm đau dạ dày).
Bài Tập Vận Dụng
Câu 1: Nung 13,4g hỗn hợp muối carbonate của hai kim loại hóa trị II. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 6,8g chất rắn và khí X. Lượng khí X sinh ra cho hấp thụ vào 75 ml dung dịch NaOH 1M. Khối lượng muối khan thu được sau phản ứng là:
A. 4,2g.
B. 5,8g.
C. 6,3g.
D. 6,5g.
Hướng dẫn giải:
Đáp án C
Gọi công thức chung của hai muối carbonate là RCO3.
RCO3 →to RO + CO2↑
mCO2=13,4–6,8=6,6gam→nCO2=0,15mol
nNaOH=0,075mol→nNaOH/nCO2=0,5<1
→ Tạo muối axit, NaOH hết.
CO2 + NaOH → NaHCO3
→ nmuối = nNaOH = 0,075 mol
→ mmuối = 0,075.84 = 6,3 gam
Câu 2: Để tạo xốp cho một số loại bánh, có thể dùng muối nào sau đây?
A. (NH4)3PO4.
B. NH4HCO3.
C. CaCO3.
D. NaCl.
Hướng dẫn giải:
Đáp án B
NH4HCO3 →to NH3↑ + CO2↑ + H2O
Khí NH3 và CO2 thoát ra làm cho bánh căng phồng và xốp.
Câu 3: Cặp chất nào sau đây không bị nhiệt phân?
A. CaCO3, BaCO3.
B. Ca(HCO3)2, Ba(HCO3)2.
C. Na2CO3, K2CO3.
D. NaHCO3, KHCO3.
Hướng dẫn giải:
Đáp án C
Muối carbonate của kim loại kiềm bền với nhiệt.
Câu 4: Hấp thụ hoàn toàn 0,16 mol CO2 vào 2 lít dung dịch Ca(OH)2 0,05M được kết tủa X và dung dịch Y. Khi đó khối lượng dung dịch Y so với khối lượng dung dịch Ca(OH)2 ban đầu sẽ là:
A. tăng 3,04g.
B. tăng 7,04g.
C. giảm 3,04g.
D. giảm 7,04g.
Hướng dẫn giải:
Đáp án A
nCO2=0,16mol;nCa(OH)2=0,1mol→1<nCO2/nCa(OH)2=1,6<2
→ Dung dịch Y chỉ có muối Ca(HCO3)2 và kết tủa X là CaCO3
→n↓=nOH−−nCO2=0,1.2−0,16=0,04mol
→m↓=0,04.100=4gam
mCO2=0,16.44=7,04gam>m↓
→ Dung dịch sau phản ứng tăng 3,04 gam.
Câu 5: Hình vẽ sau đây mô tả thí nghiệm điều chế và thu khí Y từ hỗn hợp rắn gồm CaCO3 và CaSO3:
Khí Y là
A. CO2.
B. SO2.
C. H2.
D. Cl2.
Hướng dẫn giải:
Đáp án A
Hỗn hợp khí X gồm CO2 và SO2. Khí SO2 khi đi qua bình đựng nước brom đã bị giữ lại, còn khí Y thoát ra là CO2.
CaCO3→t0CaO+CO2
CaSO3→t0CaO+SO2
SO2+Br2+2H2O→2HBr+H2SO4
Câu 6: Tro thực vật được sử dụng như một loại phân bón cung cấp nguyên tố kali cho cây trồng do chứa muối kali carbonate. Công thức của kali carbonate là
A. KCl.
B. KOH.
C. NaCl
D. K2CO3
Hướng dẫn giải:
Đáp án D
Công thức của kali carbonate là K2CO3.
Câu 7: Chất nào sau đây tác dụng với dung dịch NaHCO3 sinh ra khí CO2?
A. NaCl.
B. KNO3.
C. KCl.
D. HCl.
Hướng dẫn giải:
Đáp án D
HCl + NaHCO3 → CO2↑ + NaCl + H2O
Câu 8: Cho 10 gam CaCO3 vào dung dịch HCl dư, sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được V lít CO2 (đktc). Giá trị của V là
A. 2,80.
B. 2,24.
C. 1,12.
D. 3,36.
Hướng dẫn giải:
Đáp án B
CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2 + H2O
Bảo toàn nguyên tố C ta có:
nCO2=nCaCO3=10/100=0,1mol
→VCO2=0,1.22,4=2,24lít
Câu 9: Natri carbonate là hóa chất quan trọng trong công nghiệp thủy tinh, bột giặt, phẩm nhuộm, giấy, sợi. Công thức của natri carbonate là
A. Na2CO3.
B. NaHCO3.
C. MgCO3.
D. CaCO3.
Hướng dẫn giải:
Đáp án A
Công thức của natri carbonate là Na2CO3.
Câu 10: Nung CaCO3 ở nhiệt độ cao, thu được chất khí X. Chất X là
A. CaO.
B. H2.
C. CO.
D. CO2.
Hướng dẫn giải:
Đáp án D
Khí X là CO2:
CaCO3 →to CaO (rắn) + CO2 (khí).
