CO2 + KOH → K2CO3 + H2O

1. Tính chất của các thành phần trong phản ứng: 

 CO2 + 2KOH → K2CO3 + H2O

– CO2 ( tên khoa học là Carbon dioxide) được biết đến rộng rãi với tên gọi khí Cacbonic, Cacbon Đioxit. Đây là một loại hợp chất hóa học tồn tại dưới dạng khí không màu, không mùi, nặng hơn không khí với d(CO2/kk)= 44/29. Ở nhiệt độ 25 độ C, CO2 nặng hơn không khí khoảng 1,5 lần.  Trường hợp lượng CO2 ở nồng độ cao có thể gây ngạt thở. CO2 tồn tại nhiều ở trong bầu khí quyển Trái Đất (0,035%) dưới dạng vi lượng (khí nồng độ thấp), trong tường hợp nhất định CO2 còn tồn tại ở thể rắn với tên gọi là đá khô. Cacbon đioxit tan trong nước tạo thành axit cacbonic (là một điaxit rất yếu). Khi thực hiện thí nghiệm cho một mẩu giấy quỳ tím vào ống nghiệm đựng nước, rồi sục khí CO2 vào ống nghiệm. Đun nóng dung dịch thu được, người ta quan sát được hiện tượng giấy quỳ tím lúc đầu chuyển đỏ, sau đó chuyển tím sau khi đun nóng. Khi tác dụng với dung dịch bazơ CO2 phản ứng với dung dịch bazơ tạo thành muối và nước. Với tính chất là một oxit axit, CO2 khi phản ứng với oxit bazơ tạo thành muối.

– KOH (Tên khoa học là Potassium Hydroxide) được biết đến với tên kali hydroxit. Đây là một chất có tính kiềm mạnh mẽ với đặc tính ăn mòn. Kali hydroxit tồn tại dưới dạng các tinh thể kết tinh màu trắng, hút ẩm và khi cho hoà tan trong nước sẽ tỏa ra nhiệt lượng. KOH là một bazo mạnh có khả năng làm thay đổi màu sắc các chất như khiến quỳ tím chuyển sang màu xanh, còn phản ứng với dung dịch phenolphtalein không màu thành màu hồng. Dưới điều kiện nhiệt độ phòng, KOH tác dụng được với oxit axit như SO2, CO2. Kaili hydroxit ở trạng thái dung dịch tác dụng với axit tạo thành muối và nước. Tác dụng với các axit hữu cơ để tạo thành muối và thủy phân este, peptit. Khi KOH  phản ứng với kim loại mạnh tạo thành bazo mới và kim loại mới; tác dụng với muối để tạo thành muối mới và axit mới. Bên cạnh đó, Kai hydroxit cũng phản ứng với một số oxit kim loại mà oxit, hidroxit của chúng lưỡng tính như nhôm, kẽm,… và một số hợp chất lưỡng tính như Al2O3.

– K2CO3 (tên khoa học là Potassium carbonate) hay còn được gọi với cái tên Kali cacbonat. Đây là loại hợp chất có kết cấu  dạng hạt nhỏ màu trắng, tan tốt trong nước tạo thành dung dich kiềm mạnh. Ngày nay việc sử dụng K2CO3 thường phổ biến trong các ngành sản xuất chất tẩy rửa, sản xuất xà phòng, thủy tinh. Là một muối của axit cacbonic nên khi tác dụng với axit mạnh hơn sẽ tạo ra muối mới như axit axetic, axit sunfuric, K2CO3 phản ứng với dung dịch kiềm để tạo muối. Với tính chất là một loại muối yếu nên K2CO3 có thể tác dụng với dung dịch muối để tạo muối mới bền vững hơn và khi bị phân hủy ở nhiệt độ cao sẽ giải phóng ra khí cacbonic 

– H2O (tên khoa học là Dihydrogen Oxide) hay được biết đến với tên gọi phổ thông Nước. Nước là một hợp chất vô cơ, không màu, không mùi, không vị, là thành phần chính trong thủy quyển Trái đất và tồn tại ở dạng chất lỏng trong tất cả các sinh vật sống đã biết. Nước đóng góp vai trò quan trọng đối với tất cả các dạng sống đã biết, mặc dù nó không cung cấp calo hoặc chất dinh dưỡng hữu cơ. Bản chất H2O là một chất dung môi có khả năng hòa tan nhiều chất rắn, lỏng và khí như: muối, axit, khí amoniac, đường, khí hidroclorua,… Và là một chất lưỡng tính nên có thể xảy ra nhiều phản ứng hóa học. H2O tác dụng với kim loại ở điều kiện nhiệt độ thường như: Li, Na, K, Ca,…Sẽ cho kết quả phản ứng thành bazơ và khí H2. Khi  xảy ra phản ứng giữa nước và oxit bazơ sẽ tạo thành bazo tương ứng; sự kết hợp giữa nước với oxit axit sẽ thu được kết quả phản ứng là axit tương ứng.

2. Điều kiện xảy ra phản ứng CO2 + KOH → K2CO3 + H2O:

2.1. Cơ chế phản ứng CO2 + KOH → K2CO3 + H2O:

– Ở phản ứng này, khí CO2 (carbon dioxide) sẽ tác dụng với dung dịch KOH (potassium hydroxide), tạo ra kết quả là muối K2CO3 (potassium carbonate) và nước H2O (water). Quá trình này được mô tả cụ thể bằng phương trình hóa học sau: CO2 + 2KOH → K2CO3 + H2O

– Phản ứng này là một ví dụ về phản ứng trao đổi, trong đó hai hợp chất tham gia trao đổi với nhau những thành phần cấu tạo của chúng mà không làm thay đổi số oxi hóa tạo ra những hợp chất mới. Để phản ứng này diễn ra hiệu quả, cần phải đảm bảo về điều kiện nhiệt độ và áp suất phù hợp.

2.2. Điều kiện để phản ứng xảy ra:

Phản ứng CO2 + KOH → K2CO3 + H2O là một phản ứng xảy ra ngay điều kiện thường; trao đổi cation. Để phản ứng diễn ra, cần phải duy trì một số điều kiện như:

– Sử dụng dung dịch KOH với nồng độ thích hợp để tăng tốc độ phản ứng.

– Đảm bảo nhiệt độ phản ứng ở mức tối thiểu để tăng khả năng phản ứng xảy ra.

– Phải giữ cho áp suất phản ứng ở mức tối thiểu để tạo điều kiện thuận lợi cho phản ứng xảy ra.

– Lưu ý:

+ KOH phản ứng với CO2 tùy theo tỉ lệ về số mol mà sản phẩm thu được có thể là muối cacbonat trung hòa hoặc muối axit hoặc hỗn hợp cả hai muối.

+ KOH phản ứng với CO2 chỉ thu được muối K2CO3 khi T = 2KOH + CO2 → K2CO3 + H2O 

3. Ứng dụng của phản ứng:

Phản ứng CO2 + KOH → K2CO3 + H2O sản xuất ra K2CO3, một hợp chất được sử dụng nhiều trong các ngành nông nghiệp, công nghiệp và một số lợi ích khác trong đời sống sinh hoạt hàng ngày. Có thể liệt kê vài công dụng của Kaili Cacbonat này như sau:

– Trong lĩnh vực nông nghiệp, người ta thường trộn thêm Kali Cacbonat với phân gia súc, Kali cacbonat được sử dụng như là một phân bón có hiệu quả để ổn định độ pH của đất và làm giảm độ chua của đất. Kali giúp rễ cây tăng khả năng hút nước cùng chất dinh dưỡng. Điều hòa các chất dinh dưỡng, tăng khả năng hút đạm và lân hiệu quả hơn. Vì vậy nên, người ta thường sử dụng  K2CO3 đảm bảo bổ sung chất dinh dưỡng Kali cho đất nhằm phục vụ cho cho việc trồng trọt.

– Một trong những món ăn vặt phổ biến ở khu vực Đông Nam Á, Trung quốc được mọi người hay gọi là thạch rau câu. Đối với ngành chế biến thực phẩm, sử dụng K2CO3 đóng vai trò là một thành phần trong quy trình sản xuất thạch rau câu. 

– Ở một số nơi, K2CO3 còn được dùng với vai trò là một chất trung gian trong việc sản xuất rượu, và chế biến mật ong.

Ngoài ra K2CO3 được sử dụng phổ biến trong sản xuất xà phòng (xà bông), gốm sứ, và thủy tinh, sản xuất kính dùng để sản xuất một số loại kính đặc biệt như ống kính quang học, màn hình tivi.

– K2CO3 có thể thay đổi tính chất nước, làm mềm nước cứng là một đặc tính của K2CO3 , ngoài ra Kaili Cacbonat còn có khả năng loại bỏ bụi bẩn và lọc nước. 

– Trong ngành công nghiệp sản xuất phân bón, dung dịch K2CO3 có tác dụng triệt tiêu CO2 từ amoniac đến từ các nhà xử lý khí thải để giảm lượng khí thải ra môi trường. .

– Bên cạnh đó, dung dịch K2CO3 cũng được sử dụng như một chất ức chế nhằm dập tắt đám cháy khô.

– K2CO3 được sử dụng như chất xúc tác để duy trì điều kiện khan trong các phản ứng hóa học mà không gây ra phản ứng với các chất chính tham gia quá trình phản ứng và sản phẩm được hình thành.

– Trong quá trình sản xuất alcohol, xeton và một số chất amin khác, K2CO3 có thể được sử dụng để làm khô chúng trước khi đem đi chưng cất.

– K2CO3 cũng là một thành phần trong chất trợ hàn, và trong các lớp phủ thông trên que hàn hồ quang.

4. Bài tập liên quan và hướng dẫn có lời giải:

Câu 1. Cho 3,36 lít khí CO2 tác dụng với 200 ml dung dịch KOH 1M. Cho biết sản phẩm thu được sau khi kết thúc phản ứng là gì?

A. K2CO3

B. KHCO3

C. K2CO3 và KHCO3

Đáp án: C

Câu 2. Cho 2,24 lít khí CO2 tác dụng với 100 ml dung dịch KOH 1M. Biết rằng sản phẩm thu được sau khi kết thúc phản ứng thu được m gam muối. Tính khối lượng muối thu được.

A. 10 gam

B. 12 gam

C. 20 gam

D. 15 gam

Đáp án: A

Câu 3. Sục khí CO2 vào dung dịch nước vôi trong, hiện tượng xảy ra:

A. Có kết tủa ngay, lượng kết tủa tăng dần qua một cực đại rồi sau đó tan trở lại hết.

B. Một lúc mới có kết tủa, lượng kết tủa tăng dần qua một cực đại rồi lại giảm.

C. Có kết tủa ngay, nhưng kết tủa tan trở lại ngay sau khi xuất hiện.

D. Có kết tủa ngay, lượng kết tủa tăng dần đến một giá trị không đổi.

E. Không tạo ra sản phẩm

Đáp án: A

Câu 4. Nung 13,4g hỗn hợp muối cacbonat 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.

Đáp án: C

Câu 5.  “Nước đá khô” không nóng chảy mà dễ thăng hoa nên được dùng để tạo môi trường lạnh và khô, rất tiện cho việc bảo quản thực phẩm. “Nước đá khô” là

A. SO2 rắn.

B. CO2 rắn.

C. CO rắn.

D. H2O rắn.

Đáp án B