CO2 + H2O → H2CO3

1. Phương trình phản ứng CO2 tác dụng H2O:

CO2 + H2O ⇔ H2CO3

2. Phân tích Phương trình phản ứng CO2 tác dụng H2O:

2.1. Điều kiện phản ứng xảy ra:

Nhiệt độ thường.

Axit H2CO3 là axit kém bền do đó dễ dàng phân hủy tạo ra CO2, H2O

2.2. Hiện tượng nhận biết phản ứng:

Sủi bọt khí đo khí cacbonic (CO2) bị phân hủy thành trong dung dịch.

Giấy quỳ tím chuyển sang màu đỏ, sau khi đun lại chuyển thành màu tím.

2.3. Bản chất của các chất tham gia phản ứng:

‐ CO2 (Cacbon đioxit) là một oxit axit khi tan trong nước tạo thành H2CO3.

‐ H2CO3 (Axit cacbonic) là axit kém bền do đó dễ dàng phân hủy tạo ra CO2, H2O.

2.4. Tính chất hóa học của CO2:

Khí CO2 không cháy, không duy trì sự cháy của nhiều chất.

CO2 là oxit axit:

‐ CO2 tan trong nước tạo thành axit cacbonic (là một điaxit rất yếu):

CO2 (k) + H2O (l) ⇔ H2CO3 (dd)

‐ CO2 tác dụng với oxit bazơ tạo thành muối:

CaO + CO2 → CaCO3 (tº)

‐ CO2 tác dụng với dung dịch kiềm tạo ra muối và nước:

NaOH + CO2 → NaHCO3

2NaOH + CO2 → Na2CO3 + H2O

Phản ứng của CO2 với dung dịch kiềm tạo thành muối nào tùy thuộc vào tỷ lệ số mol của 2 chất tham gia phản ứng.

CO2 bền, ở nhiệt độ cao bị nhiệt phân một phần và tác dụng được với các chất khử mạnh

2CO2 ⇔ 2CO + O2 (tº)

CO2 + 2Mg → 2MgO + C (Đây là nguyên nhân không sử dụng Co2 để dập tắt các đám cháy kim loại).

CO2 + C → 2CO

CO2 còn được dùng để sản xuất ure

CO2 + 2NH3 → NH4O – CO – NH2 (amoni cacbamat)

NH4O – CO – NH2 → H2O + (NH2)2CO (180ºC; 200at)

Điều chế:

‐ Quá trình hô hấp của người và động vật:

C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O

– Quá trình lên men bia rượu:

C6H12O6 → 2CO2 + 2C2H5OH

‐ Quá trình đốt cháy nhiên liệu:

CxHy + (x + y/4)O2 → xCO2 + y/2 H2O

– Trong công nghiệp:

C + O2 → CO2 (đốt cháy hoàn toàn than cốc trong không khí)

CaCO3 → CaO + CO2 (1000ºC)

– Trong phòng thí nghiệm:

CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2 + H2O

2.5. Tính chất hóa học của H2O:

Nước tác dụng với kim loại:

Ở điều kiện thường, nước có thể phản ứng với các kim loại mạnh như Li, Ca, Na, K, Ba,… để tạo thành dung dịch Bazo và khí Hidro.

H2O + Kim loại → Bazơ + H2↑

2M + 2nH2O → 2M(OH)n + nH2↑

2Na + 2H2O → 2NaOH + H2

2K + 2H2O → 2KOH + H2

Ca + 2H2O → Ca(OH)2 + H2

Ba + 2H2O → Ba(OH)2 + H2

Đặc biệt, một số kim loại trung bình như Mg, Zn, Al, Fe,… phản ứng được với hơi nước ở nhiệt độ cao tạo ra ô xít kim loại và hidro. Bên cạnh đó, kim loại Mg tan rất chậm trong nước nóng.

Nước tác dụng với oxit bazơ:

Nước tác dụng với một số oxit bazơ như Na2O, CaO , K2O,…tạo thành dung dịch bazơ tương ứng. Dung dịch bazơ làm cho cho quỳ tím hóa xanh.

H2O + Oxit bazơ → Bazơ

Na2O + H2O → 2NaOH

Li2O + H2O→ 2LiOH

K2O + H2O→ 2KOH

CaO + H2O → Ca(OH)2

Nước tác dụng với oxit axit:

Nước tác dụng với oxit axit tạo thành axit tương ứng. Dung dịch axit làm quỳ tím hóa đỏ.

H2O + Oxit axit → Axit

CO2 + H2O → H2CO3

SO2 + H2O → H2SO3

P2O5 + 3H2O → 2H3PO4

SO3 + H2O → H2SO4

N2O5 + H2O → 2HNO3

2.6. Cách thực hiện phản ứng:

Cho một mẩu giấy quỳ tím vào ống nghiệm đựng nước, rồi sục khí CO2 vào. Sau đó, đun nóng dung dịch thu được.

2.7. Bạn có biết:

CO2 phản ứng với nước tạo thành dung dịch axit, làm quỳ tím chuyển sang màu đỏ. H2CO3 không bền, dễ phân huỷ thành CO2 và H2O, khi đun nóng dung dịch thu được, sẽ lại làm quỳ tím màu đỏ chuyển sang màu tím.

3. Bài tập vận dụng liên quan:

Câu 1: Dãy chất nào sau đây tan trong nước?

A. CO2, SO2, CaO

B. BaO, CuO, N2O5

C. CaO, FeO, CO2

D. N2O5, CaO, ZnO

Câu 2: Dãy chất nào sau đây hòa tan vào nước cho dung dịch làm quỳ tím màu đỏ?

A. N2O5, CaO, CO2

B. SO3, N2O5, P2O5

C. CO2, Na2O, N2O5

D. CO, CO2, N2O5

Câu 3: Khi nhiệt phân, nhóm các muối nitrat cho sản phẩm kim loại khí NO2, O2 là

A. Cu(NO3)2, Pb(NO3)2.

B. Ca(NO3)2, Hg(NO3)2, AgNO3.

C. Zn(NO3)2, AgNO3, LiNO3.

D. Hg(NO3)2, AgNO3.

Câu 4: Chất nào sau đây được dùng làm bột nở trong công nghiệp thực phẩm?

A. KOH

B. NaOH

C. Na2CO3

D. NaHCO3

Câu 5: Dãy oxit nào sau đây vừa tác dụng được với nước vừa tác dụng được với axit?

A. SO2 , CO, CO2, CaO, Na2O.

B. CuO, Al2O3, MgO, CO, K2O.

C. Na2 O, CaO, Al2O3, MgO, SO2, CO2.

D. Na2O, CaO, K2O.

4. Hướng dẫn lời giải:

Câu 1:

Đáp án: A. CO2, SO2, CaO

Loại B vì Cuo là oxit bazơ không tan trong nước.

Loại C vì FeO là oxit bazơ không tan trong nước

Loại D vì ZnO là oxit bazơ không tan trong nước.

Dãy chất nào sau đây tan trong nước CO2, SO2, CaO

CO2 + H2O ⇔ H2CO3

SO2 + H2O → H2SO3

CaO + H2O → Ca(OH)2

Câu 2:

Đáp án: B. SO3, N2O5, P2O5

Đây chất hòa tan vào nước cho dung dịch làm quỳ tím hóa đỏ là các oxit axit khi hòa tan vào nước tạo thành các dung dịch axit: SO3, N2O5, P2O5

Phương trình phản ứng minh họa

SO3 + H2O → H2SO4

N2O5 + H2O → 2HNO3

P2O5 + 3H2O → 2H3PO4

Câu 3:

Đáp án: D. Hg(NO3)2, AgNO3.

Nhiệt phân cho sản phẩm kim loại, khí nitơ đioxit và khí oxi là kim loại nhóm III.

Phương trình hóa học

Hg(NO3)2 → Hg + 2NO2↑ + O2↑

2AgNO3→ 2Ag + 2NO2↑ + O2↑

=> Dãy muối cho sản phẩm kim loại, khí nitơ đioxit và khí oxi là: Hg(NO3)2, AgNO3

Câu 4:

Đáp án: D. NaHCO3

NaHCO3 được dùng làm bột nở trong công nghiệp thực phẩm.

Câu 5:

Đáp án: D. Na2O, CaO, K2O.

Oxit axit + Nước → Axit nhưng oxit axit không tác dụng với axit.

Loại các đáp án chứa oxit axit và oxit bazơ không tan trong nước

Oxit bazơ + Nước → Bazơ và tác dụng với axit tạo thành muối và nước.

Đáp án D: Na2O, CaO, K­2O.

Phương trình phản ứng minh họa

Na2O + H2O → 2NaOH

CaO + H2O → Ca(OH)2

K2O + H2O → 2KOH

5. Tìm hiểu thêm về CO2:

5.1. CO2 là gì? 

CO2, còn được gọi là carbon dioxide, carbonic anhydrit, khí carbonic , carbon dioxide, v.v., là một loại khí có vị hơi chua, thường không màu. Khí CO2 được làm lạnh đột ngột thành thể rắn gọi là đá khô, đá khô không tan chảy mà thăng hoa trực tiếp thành khí ở -78,5 oC (-109,3 oF).

Để tạo ra đá khô, CO2 được nén  thành chất lỏng, do đó nhiệt của quá trình nén được loại bỏ và CO2 lỏng giãn nở nhanh chóng. Điều này làm giảm nhiệt độ, khiến một số CO2 đóng băng dưới dạng “tuyết”, “tuyết” này được nén thành  viên hoặc khối.

Khi nguồn lửa tiếp xúc với khí cacbonic, nó bị dập tắt ngay, nhưng với magie, kẽm, cacbon bị khử và tạo ra oxit kim loại và muội than.

5.2. Khí CO2 sinh ra từ đâu?

Khí CO2 được sinh ra từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm:

‐ Khí thoát ra từ các vụ phun trào núi lửa.

‐ Là sản phẩm của quá trình đốt cháy các chất hữu cơ và quá trình hô hấp của các sinh vật hiếu khí.

‐ CO2 là kết quả của quá trình lên men và hô hấp tế bào của một số vi sinh vật. Thực vật hấp thụ carbon dioxide để quang hợp, tạo thành carbohydrate và giải phóng  oxy. Các sinh vật thực vật sử dụng oxy để hô hấp và sau đó giải phóng carbon dioxide để hoàn thành chu trình.

‐ Carbon dioxide cũng được tạo ra trong quá trình phân hủy xác động vật.

‐ Ngoài ra, các nguồn carbon dioxide là khí thải công nghiệp, đốt nhiên liệu và xăng trong xe cộ, nấu ăn trong cuộc sống hàng ngày, đốt  rừng bừa bãi, v.v.

‐ Trong công nghiệp, carbon dioxide được tạo ra từ quá trình lên men rượu, phân hủy chất béo, sản xuất hóa chất, chẳng hạn như amoniac, tổng hợp metanol hoặc khí thải từ các nhà máy nhiệt điện than công nghiệp. Người ta thu thập carbon dioxide trong các bình sơn màu đen với chữ màu vàng và khi được phân phối với số lượng lớn, nó được chứa trong các teac trữ siêu lạnh.

5.3. Ứng dụng của CO2:

‐ Đối với ngành thực phẩm, việc lưu trữ và bảo quản các sản phẩm đông lạnh cần rất nhiều khí CO2, khí CO2 được nén trong đá khô và được sử dụng làm chất làm lạnh.

‐ Trong ngành công nghiệp nước giải khát, khí CO2 được sử dụng để sản xuất một số loại nước như Pepsi, Coke, 7up,…

‐ Carbon dioxide được sử dụng như một loại khí nén không cháy giá rẻ. Áo phao cứu hộ chứa các hộp nhỏ CO2 đã nén để có thể nhanh chóng làm phồng lên. Ống thép chứa khí nén được bán làm khí nén cho súng hơi, súng bắn sơn, bơm xe đạp và sản xuất nước khoáng xenxe.

‐ Trong các mỏ than, CO2 lỏng bay hơi nhanh gây ra các vụ nổ.  Trong nhiều bình chữa cháy CO2 lỏng dùng để dập các đám cháy do cháy, chập điện.

‐ Mặc dù carbon dioxide phản ứng với hầu hết các kim loại, nó vẫn được sử dụng làm môi trường khí trong công nghệ hàn, tuy  nhiên mối hàn sẽ giòn hơn các môi trường khí trơ như agon, heli,…và giảm chất lượng do axit cacbonic được tạo thành.

‐ CO2 lỏng là dung môi tốt cho nhiều hợp chất hữu cơ, một chất thay thế ít độc hại hơn so với các dung môi truyền thống như clorua hữu cơ và được sử dụng để loại bỏ caffein khỏi cà phê.

‐ Carbon dioxide đóng vai trò quan trọng khi 5% CO2 được thêm vào oxy tinh khiết để tạo điều kiện thở sau khi bệnh nhân ngừng thở nhằm ổn định và cân bằng nồng độ oxy/carbon dioxide trong máu.

‐ Laser carbon dioxide sử dụng CO2 làm môi trường.

‐ CO2 được bơm vào các giếng dầu như một tác nhân tạo áp suất, làm giảm đáng kể độ nhớt của dầu và tạo điều kiện cho dầu trong lòng đất chảy nhanh hơn đến các giếng hút. Sau khi hoàn thành các mỏ dầu, một hệ thống đường ống khổng lồ đã được xây dựng để vận chuyển carbon dioxide đến các trạm bơm.

‐ Carbon dioxide đôi khi được bơm vào nhà kính để kích thích sự phát triển của thực vật, vì CO2 là nguyên liệu chính cho quá trình quang hợp.