Bài tập về CO2 tác dụng với dung dịch kiềm có đáp án

1. Các bài tập về CO2 tác dụng với dung dịch kiềm:

Bài 1: Biết rằng 2,24 lít khí CO2 (ở đktc) tác dụng vừa đủ vơi 200ml  NaOH tạo thành muối trung hòa. 

a) Tính khối lượng muối thu được 

b) Tính nồng độ mol của dung dịch NaOH đã dùng 

Lời giải:

a) Để giải bài tập này, ta cần áp dụng công thức mol của khí ở đktc và phương trình phản ứng hóa học. 

Theo đề bài, ta có:

2,24 lít khí CO2 (ở đktc) + 200 ml NaOH -> muối trung hòa

Ta biết rằng 1 mol khí ở đktc chiếm thể tích là 22,4 lít. Do đó, số mol khí CO2 trong bài toán là:

n(CO2) = 2,24/22,4 = 0,1 mol

Theo phương trình phản ứng hóa học, ta có:

CO2 + 2NaOH -> Na2CO3 + H2O

Từ đó, ta suy ra rằng mỗi mol khí CO2 sẽ tạo thành một mol muối Na2CO3. Do đó, số mol muối thu được cũng là:

n(Na2CO3) = n(CO2) = 0,1 mol

Để tính khối lượng muối thu được, ta cần biết khối lượng mol của muối. Ta có:

M(Na2CO3) = M(Na) x 2 + M(C) + M(O) x 3

M(Na2CO3) = 23 x 2 + 12 + 16 x 3

M(Na2CO3) = 106 (g/mol)

Vậy khối lượng muối thu được là:

m(Na2CO3) = n(Na2CO3) x M(Na2CO3)

m(Na2CO3) = 0,1 x 106

m(Na2CO3) = 10,6 (g)

Đáp án câu a) là: Khối lượng muối thu được là 10,6 g.

b) Để tính nồng độ mol của dung dịch NaOH đã dùng, ta cần biết số mol NaOH đã phản ứng. Ta có:

n(NaOH) = n(CO2) x 2

n(NaOH) = 0,1 x 2

n(NaOH) = 0,2 mol

Nồng độ mol của dung dịch NaOH là:

C(NaOH) = n(NaOH)/V(NaOH)

Trong đó V(NaOH) là thể tích dung dịch NaOH đã dùng, tính bằng lít. Ta có:

V(NaOH) = 200/1000 = 0,2 (l)

Do đó:

C(NaOH) = 0,2/0,2

C(NaOH) = 1 (mol/l)

Đáp án câu b) là: Nồng độ mol của dung dịch NaOH đã dùng là 1 mol/l.

Bài 2: Thổi V lít khí CO2 (đktc) vào 100ml dd Ca(OH)2 1M thu được 6g kết tủa. Lọc kết tủa đun nóng dd lại thấy có kết tủa nữa. Tìm V?

Lời giải:

Để giải bài tập này, ta cần áp dụng các công thức sau:

– Thể tích khí (đktc) = số mol khí x 22.4 (lít/mol)

– Nồng độ mol của dung dịch = số mol chất tan / thể tích dung dịch (lít)

– Phương trình phản ứng trung hòa: CO2 + Ca(OH)2 -> CaCO3 + H2O

– Phương trình phản ứng kết tủa: CaCO3 -> CaO + CO2

Theo đề bài, ta có:

– Thể tích khí CO2 (đktc) = V lít

– Nồng độ mol của dung dịch Ca(OH)2 = 1M

– Khối lượng kết tủa CaCO3 = 6g

– Thể tích dung dịch Ca(OH)2 = 0.1 lít

Từ phương trình phản ứng trung hòa, ta thấy tỉ lệ mol giữa CO2 và Ca(OH)2 là 1:1, nên số mol CO2 bằng số mol Ca(OH)2. Do đó, ta có:

– Số mol CO2 = số mol Ca(OH)2 = nồng độ mol của dung dịch Ca(OH)2 x thể tích dung dịch Ca(OH)2 = 1 x 0.1 = 0.1 mol

– Thể tích khí CO2 (đktc) = số mol CO2 x 22.4 (lít/mol) = 0.1 x 22.4 = 2.24 lít

– Vậy V = 2.24 lít

Từ phương trình phản ứng kết tủa, ta thấy tỉ lệ mol giữa CaCO3 và CaO là 1:1, nên số mol CaCO3 bằng số mol CaO. Do đó, ta có:

– Số mol CaCO3 = số mol CaO = khối lượng kết tủa CaCO3 / khối lượng mol của CaCO3 = 6 / 100 = 0.06 mol

– Khối lượng kết tủa CaO = số mol CaO x khối lượng mol của CaO = 0.06 x 56 = 3.36 g

Vậy khối lượng kết tủa thứ hai là 3.36 g.

2. Các bài tập về CO2, SO2 tác dụng với kiềm:

Bài 1: Thổi V lít khí CO2 (đktc) vào 100ml dd Ca(OH)2 1M thu được 6g kết tủa. Lọc kết tủa đun nóng dd lại thấy có kết tủa nữa. Tìm V?

Lời giải:

Ta có phương trình phản ứng hoá học như sau:

CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O

Theo đề bài, ta có:

– Thể tích khí CO2 (đktc) = V lít

– Nồng độ mol Ca(OH)2 = 1 M

– Thể tích dung dịch Ca(OH)2 = 0,1 lít

– Khối lượng kết tủa CaCO3 = 6 g

Ta cần tìm V.

Đầu tiên, tính số mol Ca(OH)2 trong dung dịch:

n(Ca(OH)2) = M x V = 1 x 0,1 = 0,1 mol

Tiếp theo, ta tính số mol CaCO3 trong kết tủa:

n(CaCO3) = m / M = 6 / (40 + 12 + 3 x 16) = 0,06 mol

Theo phương trình phản ứng hoá học, ta có tỉ lệ mol giữa CO2 và CaCO3 là 1:1, nên số mol CO2 trong khí cũng bằng 0,06 mol.

Cuối cùng, ta tính thể tích khí CO2 (đktc):

V = n x 22,4 = 0,06 x 22,4 = 1,344 lít

Vậy đáp án là V = 1,344 lít.

Tuy nhiên, theo đề bài, khi lọc kết tủa và đun nóng dung dịch lại thì có kết tủa nữa. Điều này có nghĩa là phản ứng chưa xảy ra hoàn toàn và còn dư CO2 trong khí. Do đó, V sẽ lớn hơn giá trị trên. Để tìm V chính xác, ta cần biết thêm khối lượng kết tủa thứ hai và giả sử rằng phản ứng xảy ra hoàn toàn sau khi đun nóng dung dịch.

Bài 2: Hấp thụ hoàn toàn 0,16 mol CO2 vào 2 lít dd Ca(OH)2 0,05 M thu được kết tủa X và dd Y. Cho biết khổi lượng dd Y tăng hay giảm bao nhiêu so với dd Ca(OH)2 ban đầu?

Lời giải:

Theo đề bài, ta có:

n(CO2) = 0,16 mol

V(Ca(OH)2) = 2 lít

C(Ca(OH)2) = 0,05 M

Phương trình phản ứng hóa học là:

CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O

Theo định luật bảo toàn nguyên tố, ta có:

n(CO2) = n(CaCO3) = n(Ca(OH)2)

Do đó, ta có thể tính được số mol của Ca(OH)2 ban đầu là:

n(Ca(OH)2) = C(Ca(OH)2).V(Ca(OH)2) = 0,05.2 = 0,1 mol

Số mol của Ca(OH)2 dư sau phản ứng là:

n(Ca(OH)2) dư = n(Ca(OH)2) ban đầu – n(CO2) = 0,1 – 0,16 = -0,06 mol

Do số mol của Ca(OH)2 dư là âm, nên ta kết luận rằng CO2 dư và Ca(OH)2 hết. Vì vậy, kết tủa X là CaCO3 và dung dịch Y là dung dịch CO2 trong nước.

Khối lượng của dung dịch Y sau phản ứng là:

m(Y) sau = m(Y) trước + m(CO2)

Trong đó:

m(Y) trước = m(Ca(OH)2) ban đầu + m(H2O) ban đầu

m(Y) sau = m(CaCO3) sau + m(H2O) sau + m(CO2) dư

Do khối lượng của H2O không đổi trong quá trình phản ứng, nên ta có:

m(H2O) ban đầu = m(H2O) sau

Do đó, ta có thể viết lại công thức khối lượng của dung dịch Y sau phản ứng là:

m(Y) sau = m(Y) trước + m(CaCO3) sau – m(Ca(OH)2) ban đầu + m(CO2) dư

Ta có thể tính được khối lượng của các chất như sau:

m(Ca(OH)2) ban đầu = n(Ca(OH)2) ban đầu.M(Ca(OH)2) = 0,1.(40 + 32 + 16*2) = 7,4 gam

m(CO2) dư = n(CO2) dư.M(CO2) = (0,16 – 0,1).(12 + 16.2) = 1,76 gam

m(CaCO3) sau = n(CaCO3) sau.M(CaCO3) = 0,1.(40 + 12 + 16.3) = 10 gam

Thay vào công thức khối lượng của dung dịch Y sau phản ứng, ta được:

m(Y) sau = m(Y) trước + 10 – 7,4 + 1,76

m(Y) sau – m(Y) trước = 4,36 gam

Vậy khối lượng của dung dịch Y tăng lên 4,36 gam so với dung dịch Ca(OH)2 ban đầu.

3. Các bài tập oxit axit tác dụng với dung dịch kiềm:

Bài 1: Hấp thụ hoàn toàn 3,36 lít CO2 (điều kiện tiêu chuẩn) vào 200ml dung dịch NaOH 1M. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được m gam muối. Giá trị của m là bao nhiêu?

Lời giải:

Theo đó, ta có:

n(CO2) = V/22,4 = 3,36/22,4 = 0,15 (mol)

CO2 + 2NaOH → Na2CO3 + H2O

n(NaOH) = C.V = 1.0,2 = 0,2 (mol)

Theo định luật bảo toàn nguyên tố, ta có:

n(Na2CO3) = n(CO2) = 0,15 (mol)

m(Na2CO3) = n.M = 0,15.106 = 15,9 (g)

Vậy giá trị của m là 15,9 g.

Bài 2: Cho 0,448 lít khí CO2 (điều kiện tiêu chuẩn) hấp thụ hết vào 100 ml dung dịch chứa hỗn hợp NaOH 0,5M. Thu được dung dịch X, cô cạn X thu được m gam chất rắn. Tìm giá trị của m.

Lời giải: 

Theo công thức mol của khí, ta có:

n(CO2) = V/22,4 = 0,448/22,4 = 0,02 mol

Theo phương trình phản ứng, ta có:

CO2 + 2NaOH → Na2CO3 + H2O

Từ đó suy ra:

n(NaOH) = 2n(CO2) = 0,04 mol

Vì nồng độ của NaOH là 0,5M, nên thể tích dung dịch NaOH cần để phản ứng hết với CO2 là:

V(NaOH) = n(NaOH)/C(NaOH) = 0,04/0,5 = 0,08 lít = 80 ml

Vì thể tích dung dịch NaOH ban đầu là 100 ml, nên sau phản ứng còn dư 20 ml dung dịch NaOH. Khi cô cạn dung dịch X, ta thu được chất rắn gồm Na2CO3 và NaOH. Khối lượng của chất rắn là:

m = n(Na2CO3)M(Na2CO3) + n(NaOH)M(NaOH)

Trong đó:

n(Na2CO3) = n(CO2) = 0,02 mol

M(Na2CO3) = 106 g/mol

n(NaOH) = C(NaOH)V(NaOH) = 0,5 x 0,02 = 0,01 mol

M(NaOH) = 40 g/mol

Thay số vào công thức trên, ta được:

m = 0,02 x 106 + 0,01 x 40

m = 2,52 g