Phương trình phản ứng: CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O

1. Phương trình phản ứng CO2 tác dụng Ca(OH)2:

CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 ↓ + H2O

kết tủa trắng

2. Điều kiện phản ứng CO2 tác dụng với dung dịch Ca(OH)2:

Phản ứng xảy ra ngay điều kiện thường.

2.1. Bản chất của CO₂ (Cacbon dioxit):

CO₂ mang tính chất hoá học tiêu biểu của một oxit axit nên phản ứng được với dung dịch bazo tạo thành muối và nước.

Tính chất hóa học của CO2 (Cacbon dioxit)

Cacbon dioxit (CO2) mang tính chất hóa học tiêu biểu của một oxit axit.

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

• • CO2 + H2O ↔ H2CO3

– CO2 tác dụng với oxit bazơ → muối.                                                   

• • CaO + CO2 → CaCO3 (t0)

– CO2 tác dụng với dung dịch bazơ → muối + H2O        

• • NaOH + CO2→NaHCO3
  • 2NaOH + CO2 → Na2CO3 + H2O

CO2 bền, ở nhiệt độ cao thể hiện tính oxi hóa khi tác dụng với các chất khử mạnh

• • CO2+ 2Mg → 2MgO+ C
  • CO2 + C → 2CO

Lưu ý: Được dùng để giải thích CO2 không dùng để dập tắt các đám cháy kim loại.

2.2. Bản chất của Ca(OH)₂ (Canxi hidroxit):

Ca(OH)₂ là dung dịch kiềm của một oxit bazo mạnh và có tính bazo trung bình-mạnh nên tác dụng được với oxit axit.

Tính chất hóa học của Ca(OH)2 (Canxi hidroxit)

– Dung dịch Ca(OH)2 có có tính bazơ mạnh. Mang đầy đủ tính chất của bazơ:

Tác dụng với axit:

Ca(OH)₂ + 2HCl → CaCl₂ + 2H₂O

Tác dụng với muối:

Ca(OH)₂ + Na₂CO3 → CaCO₃↓ + 2NaOH

Tác dụng với oxit axit:

Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃↓ + H₂O

Chú ý: Khi sục từ từ khí CO₂ tới dư vào dung dịch Ca(OH)₂ thì

+ Ban đầu dung dịch vẩn đục:

Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃↓ + H₂O

+ Sau đó kết tủa tan dần và dung dịch trong suốt:

CO₂ + H₂O + CaCO₃ → Ca(HCO₃)₂

3. Hiện tượng Hóa học CO2 tác dụng với dung dịch Ca(OH)2:

Xuất hiện kết tủa trắng Canxi cacbonat (CaCO₃) làm đục nước vôi trong.

Tuy nhiên nếu sục đến dư CO₂ thì kết tủa này sẽ tan dần theo phản ứng:

CaCO₃↓ + CO₂ + H₂O → Ca(HCO₃)₂

4. Bài toán CO2 dẫn vào dung dịch Ca(OH)2:

Do ta không biết sản phẩm thu được là muối nào nên phải tính tỉ lệ T:

Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃↓ + H₂O (1)

Ca(OH)₂ + 2CO₂ → Ca(HCO₃)₂ (2)

Đặt T = nCO₂ : nCa(OH)₂

Nếu T ≤ 1: chỉ tạo muối CaCO₃

Nếu T = 2: chỉ tạo muối Ca(HCO₃)₂

Nếu 1 < T < 2: tạo cả muối CaCO₃ và Ca(HCO₃)₂

Hấp thụ CO₂ vào nước vôi trong thấy có kết tủa, thêm NaOH dư vào thấy có kết tủa nữa suy ra có sự tạo cả CaCO₃ và Ca(HCO₃)₂

Hấp thụ CO₂ vào nước vôi trong thấy có kết tủa, lọc bỏ kết tủa rồi đun nóng nước lọc lại thấy kết tủa nữa suy ra có sự tạo cả CaCO₃ và Ca(HCO₃)₂.

Có thể thấy, CO2 và  Ca(OH)2 khi tác dụng với nhau sẽ xảy ra 2 phản ứng. Nếu CO2 hết, Ca(OH)2 dư thì xảy ra phản ứng tạo CaCO3. Và ngược lại thì sẽ đồng thời xảy ra cả phản ứng tạo CaCO3 và Ca(HCO3)2.

5. Bài tập vận dụng minh họa:

Ví dụ 1: Điều nào sai khi nói về CaCO₃

A. Là chất rắn, màu trắng, không tan trong nước.

B. Không bị nhiệt phân hủy.

C. Bị nhiệt phân hủy tạo ra CaO và CO₂.

D. Tan trong nước có chứa khí cacbonic.

Đáp án B

Phương trình nhiệt phân: CaCO₃ → CaO + CO₂ ↑

Ví dụ 2: Hãy chọn phản ứng giải thích sự xâm thực của nước mưa với đá vôi và sự tạo thành thạch nhũ trong các hang động

A. Do phản ứng của CO₂ trong không khí với CaO thành CaCO₃

B. Do CaO tác dụng với SO₂ và O₂ tạo thành CaSO₄

C. Do sự phân huỷ Ca(HCO₃)₂ → CaCO₃ + H₂O + CO₂

D. Do quá trình phản ứng thuận nghịch CaCO₃ + H₂O + CO₂ ⇄ Ca(HCO₃)₂ xảy ra trong 1 thời gian rất lâu.

Đáp án D

– Phản ứng thuận giải thích sự xâm thực của nước mưa có chứa CO₂ đối với đá vôi

– Phản ứng nghịch giải thích sự tạo thành thạch nhũ trong các hang động

Ví dụ 3: Công dụng nào sau đây không phải của CaCO₃:

A. Làm vôi quét tường

B. Làm vật liệu xây dựng

C. Sản xuất ximăng

D. Sản xuất bột nhẹ để pha sơn

Đáp án D

Làm vôi quét tường là vôi tôi Ca(OH)₂ bằng cách cho CaO tác dụng với nước.

Ví dụ 4: 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

Đáp án D

Dẫn từ từ CO₂ đến dư vào dung dịch Ca(OH)₂xảy ra phản ứng:

Phương trình phản ứng xảy ra

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.

Ví dụ 5:  Khi dẫn từ từ khí CO₂ đến dư vào dung dịch Ca(OH)₂ thấy có hiện tượng

A. kết tủa trắng, sau đó kết tủa tan dần.

B. không có hiện tượng.

C. kết tủa trắng xuất hiện.

D. bọt khí và kết tủa trắng.

Đáp án A

Khi dẫn từ từ khí CO₂ đến dư vào dung dịch Ca(OH)₂ thấy có hiện tượng: kết tủa trắng, sau đó kết tủa tan dần.

Phương trình phản ứng xảy ra

Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃↓ + H₂O

CaCO₃↓ + CO₂ + H₂O → Ca(HCO₃)₂

Ví dụ 6: Cho dãy các chất: KOH, Ca(NO₃)₂, SO₃, NaHSO₄, Na₂SO₃, K₂SO₄. Số chất trong
dãy tạo thành kết tủa khi phản ứng với dung dịch BaCl₂ là

A. 6.

B. 4.

C. 3.

D. 2

Đáp án B

Các chất tạo kết tủa với dung dịch BaCl₂ là: SO­₃, NaHSO₄, Na₂SO₃, K_2­SO₄

Phương trình phản ứng xảy ra

SO₃ + H₂O → H₂SO₄

BaCl₂ + H₂SO₄→ BaSO₄↓ + 2HCl

BaCl₂ + 2NaHSO₄ → BaSO₄↓ + 2HCl + Na₂SO₄

BaCl₂ + Na₂SO₃ → 2NaCl + BaSO₃↓

BaCl₂ + K₂SO₄ → 2KCl + BaSO₄↓

Ví dụ 7: Hấp thụ hoàn toàn 0,672 lít CO₂ (đktc) vào 2 lít Ca(OH)₂ 0,01M thu được m gam kết tủa. Giá trị của m là

A. 1g.

B. 1,5g

C. 2g

D. 2,5g

Đáp án A

n_CO2  = 0,672/22,4 = 0,03 (mol)

n_Ca(OH)2 = 2.0,01 = 0.02 (mol)

Xét tỉ lệ:

1 < n_CO2/n_Ca(OH)2= 0,03/0,02 = 1,5 < 2

→ Phản ứng tạo hai muối là CaCO₃và Ca(HCO₃)₂, khi đó cả CO₂ và Ca(OH)₂ đều hết

Gọi x, y lần lượt là số mol của CaCO₃ và Ca(HCO₃)₂ ta có:

Các Phương trình phản ứng xảy ra

CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃ + H₂O(1)

2CO₂ + Ca(OH)₂ → Ca(HCO₃)₂ (2)

Theo phương trình phản ứng (1):

n_CO2= n_Ca(OH)2 = n_CaCO3 = x (mol)

Theo phương trình phản ứng (2):

n_CO2 = 2n_Ca(HCO3)2 = 2y (mol)

n_Ca(OH)2= n_Ca(HCO3)2 = y (mol)

Từ đó ta có hệ phương trình sau:

x + 2y = 0,03 (3)

x + y = 0,02 (4)

Giải hệ phương trình (3), (4) ta được:

→ x = y = 0, 01(mol) →x = y= 0,01 (mol)

m_{Kết tủa}= m_CaCO3 = 0,01.100 = 1(g)

Ví dụ 8: Cặp chất cùng tồn tại trong dung dịch (không tác dụng được với nhau) là:

A. NaOH, KNO₃

B. Ca(OH)₂, HCl

C. Ca(OH)₂, Na₂CO₃

D. NaOH, MgCl₂

Đáp án A

Cặp chất cùng tồn tại được trong cùng một dung dịch là không tác dụng với nhau

Đáp án A đúng vì NaOH và KNO₃không phản ứng với nhau

Loại B. Ca(OH)₂ +  2HCl → CaCl₂ + 2H₂O

Loại C. Ca(OH)₂ + Na₂CO₃ → CaCO₃ + 2NaOH

Loại D. NaOH +  MgCl₂ → Mg(OH)₂ + 2NaCl

Ví dụ 9: Phải dùng bao nhiêu lit CO₂ (đktc) để hòa tan hết 20 g CaCO₃ trong nước, giả sử chỉ có 50% CO₂ tác dụng. Phải thêm tối thiểu bao nhiêu lit dd Ca(OH)₂ 0,01 M vào dung dịch sau phản ứng để thu được kết tủa tối đa. Tính khối lượng kết tủa:

A. 4,48 lit CO₂, 10 lit dung dịch Ca(OH)₂, 40 g kết tủa.

B. 8,96 lit CO₂, 10 lit dung dịch Ca(OH)₂, 40 g kết tủa.

C. 8,96 lit CO₂, 20 lit dung dịch Ca(OH)₂, 40 g kết tủa.

D. 4,48 lit CO₂, 12 lit dung dịch Ca(OH)₂, 30 g kết tủa.

Đáp án C

n_CaCO3 = 20/100 = 0,2 mol

Phương trình hóa học

CO₂ + CaCO₃ + H₂O → Ca(HCO₃)₂

x….x….x

Phương trình hóa học ta có

n_{CO2 lý thuyết} = x = n_CaCO3 = 0,2 mol

=> n_{CO2 tt} = n_CO2 lt/50%.100% = 0,4 mol

V CO₂ tt = 0,4.22,4 = 8,96 lít

Ta có phương trình phản ứng hóa học

Ca(OH)₂ + Ca(HCO₃)₂ → 2CaCO₃ + 2H₂O

x….x…..x

Vậy tối thiểu cần là x = 0,2 mol ⇒ VCa(OH)₂ = 0,2/0,01 = 20 lít

nCaCO₃ = 2x = 0,4 mol

⇒ m↓ = 0,4.100 = 40g

Ví dụ 10: Có ba lọ không nhãn, mỗi lọ đựng một dung dịch các chất sau: NaOH, Ba(OH)₂, NaCl. Thuốc thử để nhận biết cả ba chất là:

A. Quỳ tím và dung dịch HCl

B. Phenolphtalein và dung dịch BaCl₂

C. Quỳ tím và dung dịch K₂CO₃

D. Quỳ tím và dung dịch NaCl

Đáp án C

Dùng quỳ tím: Dung dịch NaOH và Ba(OH)₂ làm quỳ chuyển xanh, NaCl không làm đổi màu quỳ ⟹ nhận biết được NaCl

Dùng dung dịch K₂CO₃: dung dịch NaOH không hiện tượng, dung dịch Ba(OH)₂ tạo kết tủa trắng

Phương trình hóa học

Ba(OH)₂ + K₂CO₃ → BaCO₃ + 2KOH