Ôn tập môn Hóa học Lớp 9 - Chuyên đề: Bài tập oxit axit CO₂, SO₂ phản ứng với dung dịch kiềm dạng R(OH)₂ - Nguyễn Thị Thơ

Nội dung text: Ôn tập môn Hóa học Lớp 9 - Chuyên đề: Bài tập oxit axit CO₂, SO₂ phản ứng với dung dịch kiềm dạng R(OH)₂ - Nguyễn Thị Thơ

1. CHUYÊN ĐỀ BÀI TẬP OXIT AXIT CO2, SO2 PHAÛN ÖÙNG VÔÙI DUNG DÒCH KIEÀM DAÏNG R(OH)2 phần 1: Lý thuyết chung 2.1.1. Baûn chaát cuûa phaûn öùng giöõa oxit axit CO2 (hoaëc SO2) vôùi dung dòch kieàm daïng R(OH)2. Giaû söû daãn V lit CO2 (hoaëc SO2) ôû ñktc vaøo dung dòch chöùa b mol kieàm R(OH)2, phaûn öùng xaûy ra theo trình töï sau: Ñaàøu tieân, phaûn öùng taïo ra muoái trung hoøa, ñeán khi nRCO3 = nR(OH)2 = b thì keát tuûa ñaït cöïc ñaïi. CO2 + R(OH) RCO3 + H2O (1) b b b (mol) Neáu tieáp tuïc suïc khí CO2 (hoaëc SO2) vaøo thì keát tuûa RCO3 bò tan daàn vaø n chuyeån thaønh muoái axit R(HCO3)2. Khi CO2 (hoaëc SO2) = 2b thì keát tuûa tan hoaøn toaøn. CO2 + H2O + RCO3 R(HCO3)2 (2) b b b (mol) Toång hôïp (1) vaø (2) ta coù phöông trình chung: 2CO2 + R(OH)2 R(HCO3)2 (3) 2b b b (mol) Nhö vaäy, tuøy thuoäc vaøo soá mol cuûa kieàm vaø oxit axit maø muoái taïo thaønh coù theå laø muoái trung hoøa hoaëc muoái axit hoaëc caû 2 muoái. + Neáu chæ taïo ra muoái trung hoøa thì chæ coù phaûn öùng (1). + Neáu chæ taïo ra muoái axit thì chæ coù phaûn öùng (3). + Neáu taïo ra hoãn hôïp 2 muoái thì xaûy ra caû phaûn öùng (1) vaø (2). 2.1.2. Phöông phaùp xaùc ñònh muoái taïo thaønh. Caên cöù vaøo baûn chaát cuûa phaûn öùng, ta coù theå keát luaän nhanh loaïi muoái taïo thaønh döïa vaøo tæ leä soá mol cuûa kieàm vôùi oxit. n b Neáu ñaët k = R(OH)2 = thì ta coù: n Oxit a K Quan heä mol Muoái taïo thaønh Ghi chuù K 0,5 b 2a Muoái axit R(HCO3)2 K < 0,5 thì CO2 dö 0,5 < K < 1 a < b < 2a Hoãn hôïp 2 muoái Vöøa ñuû K 1 b a Muoái trung hoøa K > 1 thì R(OH)2 dö RCO3
2. Phần 2. CAÙC DAÏNG BAØI TAÄP VAÄN DUÏNG CUÏ THEÅ: 2.2.1. Daïng 1: Xaùc ñònh muoái taïo thaønh khi bieát soá mol cuûa oxit vaø bazô. Caùc böôùc giaûi: n - Böôùc 1: Laäp tæ leä soá mol: k = R(OH)2 n Oxit - Böôùc 2: Laäp PTHH theo keát quaû tính toaùn ôû treân. - Böôùc 3: Thöïc hieän caùc pheùp tính döïa vaøo PTHH. Caùc ví duï minh hoïa: Ví duï 1: Daãn 6,72 lít CO2 ôû ñktc loäi qua 120 ml dung dòch Ba(OH)2 1M. Tính khoái löôïng muoái taïo thaønh sau phaûn öùng. Höôùng daãn : n ; n = 0,12 x 1 = 0,12 mol CO = 6,72 = 0,3mol Ba(OH) 2 22,4 2 n 0,12 => Ba(OH)2 = = 0,4 < 0,5 n CO2 0.3 Vaäy muoái axit Ba(HCO3)2 taïo thaønh vaø CO2 dö. PTHH: 2CO2 + Ba(OH)2 Ba(HCO3)2 0,24 0,12 0,12 (mol) => m = 0,12 x 259 = 31,08 gam. Ba(HCO3)2 Ví duï 2: Neáu cho 100 gam dung dòch muoái Na2SO3 12,6% phaûn öùng hoaøn toaøn vôùi dung dòch axit H2SO4 roài daãn toaøn boä löôïng khí SO2 sinh ra vaøo 100ml dung dòch Ca(OH)2 1,5M thì muoái naøo taïo thaønh ? Khoái löôïng bao nhieâu ? Höôùng daãn 100 x12,6 Ta coù: nNa SO = = 0,1 mol 2 3 100 x126 n Ca(OH) = 0,1 x 1,5 = 0,15 mol 2 PTHH: Na2SO3 + H2SO4 Na2SO4 + SO2 + H2O 0,1 0,1 (mol) n => Ca(OH)2 = 0,15 = 1,5 > 1 n SO2 0,1 Vaäy: muoái trung hoøa CaSO3 taïo thaønh vaø Ca(OH)2 dö PTHH: SO2 + Ca(OH)2 CaSO3 + H2O 0,1 0,1 (mol) => m = 0,1. 120 = 12 gam CaSO3
3. Löu yù: Neáu bieát phaûn öùng taïo ra hai muoái thì baøi toaùn coù nhieàu caùch giaûi khaùc nhau. Giaû söû daãn a mol oxit CO2 (hoaëc SO2) vaøo dung dòch chöùa b mol R(OH)2, phaûn öùng taïo ra hoãn hôïp 2 muoái RCO3 vaø R(HCO3)2 thì baøi toaùn coù caùc caùch giaûi sau: Caùch 1: Phöông phaùp noái tieáp CO2 + R(OH)2 RCO3 + H2O b b b (mol) CO2 + RCO3 + H2O R(HCO3)2 (a-b) (a-b) (a-b) (mol) Keát quaû phaûn öùng taïo ra: (2b - a) mol RCO3; (a - b) mol R(HCO3)2. Caùch 2: Phöông phaùp song song Goïi x, y laàn löôït laø soá mol cuûa 2 muoái RCO3 vaø R(HCO3)2. ta coù: CO2 + R(OH)2 RCO3 + H2O x x x (mol) 2CO2 + R(OH)2 R(HCO3)2 2y y y (mol) x 2y a Ta coù heä phöông trình: Giaûi heä ta ñöôïc x, y x y b Caùch 3: Phöông phaùp hôïp thöùc Coù theå goïp thaønh 1 phöông trình sao cho tyû leä soá mol bazô với mol oxit phuø hôïp vôùi tyû soá K. Ví duï minh hoïa: Daãn 0,3 mol khí CO2 vaøo dung dòch chöùa 0,2 mol Ca(OH)2. Tính khoái löôïng muoái taïo thaønh. Bieát H = 100%. Höôùng daãn n 0,2 Ta coù 0,5 < Ca(OH)2 = 0,6 <1 n CO2 0.3 Vaäy phaûn öùng taïo ra hoãn hôïp 2 muoái CaCO3 vaø Ca(HCO3)2  Baøi toaùn coù 3 caùch giaûi: Caùch 1: Phöông phaùp noái tieáp. CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O 0,2 0,2 0,2 (mol) CO2 + CaCO3 + H2O Ca(HCO3)2 0,1 0,1 0,1 (mol) Vaäy: Sau phaûn öùng: n = 0,2 - 0,1 = 0,1 mol => m = 10 gam CaCO3 CaCO3
4. n = 0,1 mol => m = 16,2 gam Ca(HCO3)2 Ca(HCO3)2 Caùch 2: Phöông phaùp song song Goïi x, y laàn löôït laø soá mol cuûa 2 muoái CaCO3 vaø Ca(HCO3)2. ta coù: CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O x x x (mol) 2CO2 + Ca(OH)2 Ca(HCO3)2 2y y y (mol) x 2y 0,3 x 0,1 Ta coù heä phöông trình: Giaûi heä ta ñöôïc: x y 0,2 y 0,1 => m = 10 gam; m = 16,2 gam CaCO3 Ca(HCO3)2 Caùch 3: Phöông phaùp hôïp thöùc n 2 Ta coù: Ca(OH)2 = => PTHH chung: n CO2 3 3CO2 + 2Ca(OH)2 CaCO3 + Ca(HCO3)2 + H2O 0,3 0,2 0,1 0,1 (mol) => m = 10 gam; m = 16,2 gam CaCO3 Ca(HCO3)2 2.2.2. Daïng 2: Bieän luaän khoái löôïng muoái theo soá mol cuûa oxit hoaëc bazô 2.2.2.1.Bieän luaän khoái löôïng cuûa muoái theo soá mol cuûa oxit. - Tröôøng hôïp 1: Giaû söû muoái taïo thaønh laø muoái trung hoøa => n muoái = noxit 1 - Tröôøng hôïp 2: Giaû söû muoái taïo thaønh laø muoái axit => nmuoái noxit 2 n - Tröôøng hôïp 3: Giaû söû taïo ra hoãn hôïp 2 muoái, ta coù: 0,5 < baz¬ <1 n oxit => m muoái axit < m muoái trung hoøa + mmuoái axit < mmuoái trung hoøa Ví duï: Haáp thuï hoaøn toaøn 0,672 lit khí SO2 vaøo dung dòch Ba(OH)2. Hoûi muoái naøo taïo thaønh? Khoái löôïng bao nhieâu? Höôùng daãn: 0,672 Ta coù: n 0,03 mol SO2 22,4 n Vì chöa bieát tæ leä soá mol bazô neân coù theå xaûy ra 3 tröôøng hôïp: n oxit - Tröôøng hôïp 1: Giaû söû phaûn öùng chæ taïo ra muoái trung hoøa BaSO3 PTHH: Ba(OH)2 + SO2 BaSO3 + H2O 0,03 0,03 (mol)
5. => m = 0,03 x 217 = 6,51 gam BaSO3 -Tröôøng hôïp 2: Phaûn öùng chæ taïo ra muoái axit Ba(HSO3)2 1 n n => Ba(HSO ) SO 3 2 2 2 PTHH: 2SO2 + Ba(OH)2 Ba(HSO3)2 1 0,03 n n Vì Ba(HSO ) SO = = 0,015 3 2 2 2 2 => m ≤ 0,015 x 299 = 4,485 gam Ba(HSO3)2 - Tröôøng hôïp 3: Giaû söû phaûn öùng taïo ra hoãn hôïp 2 muoái PTHH: Ba(OH)2 + SO2 BaSO3 + H2O (1) 2SO2 + Ba(OH)2 Ba(HSO3)2 (2) n Ba(OH ) Vì taïo ra hoãn hôïp 2 muoái neân ta coù: 0,5 < 2 <1 n SO2 n Ba(OH ) 2 n  0,5 < < 1 0,015 < Ba(OH ) < 0,03 0,03 2 Theo (1) vaø (2) ta luoân coù n + n = n BaSO3 Ba(HSO3)2 Ba(OH)2  4,485 < m + m < 6,51 BaSO3 Ba(HSO3)2 2.2.2.2. Bieän luaän khoái löôïng cuûa muoái theo soá mol cuûa bazô - Tröôøng hôïp 1: Giaû söû muoái taïo thaønh laø muoái trung hoøa => nmuoái nbazô - Tröôøng hôïp 2: Giaû söû muoái taïo thaønh laø muoái axit => nmuoái = nbazô n - Tröôøng hôïp 3: Giaû söû taïo ra hoãn hôïp 2 muoái, ta coù: 0,5 < baz¬ <1 n oxit => mmuoái trung hoøa < mmuoái trung hoøa + mmuoái axit < mmuoái axit Ví duï: Suïc khí SO2 vaøo 100 ml dung dòch Ca(OH)2 0,5M. Hoûi muoái naøo taïo thaønh? Khoái löôïng bao nhieâu? n Höôùng daãn: Ta coù: Ca(OH) = 0,1 x 0,5 = 0,05 mol 2 n Vì chöa bieát tæ leä soá mol bazô neân coù theå coù 3 tröôøng hôïp: n oxit - Tröôøng hôïp 1: Giaû söû chæ taïo ra muoái trung hoøa CaSO3 => n n CaSO Ca(OH) 3 2 PTHH: SO2 + Ca(OH)2 CaSO3
6. n n m => CaSO3 Ca(OH)2 => CaSO3 ≤ 0,05 x 120 = 6 gam -Tröôøng hôïp 2: Giaû söû chæ taïo ra muoái axit Ca(HSO3)2 n nCa(OH) => Ca(HSO3)2 2 PTHH: 2SO2 + Ca(OH)2 Ca(HSO3)2 0,05 0,05 (mol) => m = 0,05 x 202 = 10,1 gam Ca(HSO3)2 - Tröôøng hôïp 3: Giaû söû phaûn öùng taïo ra hoãn hôïp 2 muoái. PTHH: SO2 + Ca(OH)2 CaSO3 (1) 2SO2 + Ca(OH)2 Ca(HSO3)2 (2) Vì taïo ra hoãn hôïp 2 muoái neân ta coù: n n Ca(OH) Ca(OH) 0,5 < 2 <1 0,5 < 2 < 1 n n SO SO 2 2 Theo (1) vaø (2) ta luoân coù n + n = n CaSO3 Ca(HSO3)2 Ca(OH)2 => m < m + m < m CaSO3 CaSO3 Ca(HSO3)2 Ca(HSO3)2 6 < m + m < 10,1 CaSO3 Ca(HSO3)2 2.2.2.3. Bieän luaän löôïng chaát tham gia döïa vaøo khoái löôïng cuûa muoái. Cô sôû lyù thuyeát: - Neáu bieát khoái löôïng 1 muoái trung hoøa (hoaëc axit) thì bieän luaän 2 tröôøng hôïp: + Tröôøng hôïp 1: Chæ coù 1 muoái taïo thaønh theo ñeà cho. + Tröôøng hôïp 2: Taïo ra hoãn hôïp 2 muoái. n < n - Neáu bieát khoái löôïng keát tuûa chöa cöïc ñaïi ( RCO3 R(OH)2 ) thì bieän luaän theo 2 tröôøng hôïp: + Tröôøng hôïp 1: mol oxit thieáu, phaûn öùng chæ taïo ra muoái trung hoøa. + Tröôøng hôïp 2: mol oxit dö so vôùi kieàm neân hoøa tan moät phaàn keát tuûa. - Neáu soá mol keát tuûa < mol CO2 thì cuõng bieän luaän theo 2 tröôøng hôïp: + Tröôøng hôïp 1: mol CO2 dö (tröôøng hôïp naøy thöôøng voâ lyù). + Tröôøng hôïp 2: mol oxit dö so vôùi kieàm neân hoøa tan moät phaàn keát tuûa. - Neáu bieát khoái löôïng muoái chung thì bieän luaän theo 3 tröôøng hôïp: + Tröôøng hôïp 1: Phaûn öùng chæ taïo ra muoái axit. + Tröôøng hôïp 2: Phaûn öùng chæ taïo ra muoái trung hoøa.
7. + Tröôøng hôïp 3: Phaûn öùng taïo ra hoãn hôïp 2 muoái, roài giaûi theo phöông phaùp song song. * Lưu ý: Ñoái vôùi tröôøng hôïp neáu bieát soá mol keát tuûa chöa cöïc ñaïi thì cuõng coù theå aùp duïng phöông phaùp khaûo saùt ñoà thò ñeå giaûi. n Nếu: 0 < n < R(OH)2 thì baøi toaùn coù 2 nghieäm x1 vaø x2. 2n n Vôùi x1 = n; x2 = R(OH)2  . nR (OH)2 a noxit x1 a x2 2a Caùc ví duï minh hoïa: Ví duï 1: Suïc töø töø V lít khí SO2 ôû ñktc vaøo 100 ml dung dòch Ba(OH)2 1,5M, thu ñöôïc 23,3 gam keát tuûa. Tính giaù trò cuûa V. Höôùng daãn: Caùch 1: Ta coù : nBa(OH) = 0,15 mol; n = 0,1 mol.. 2 BaSO3 n Vì n coù caùc tröôøng hôïp sau: - Tröôøng hôïp 1: Ba(OH)2 dö => muoái taïo thaønh chæ coù BaSO3 PTHH: SO2 + Ba(OH)2 BaSO3 + H2O 0,1 0,1 (mol) => V = 0,1 x 22,4 = 2,24 lít SO2 - Tröôøng hôïp 2: SO2 heát nhöng ñaõ hoøa tan moät phaàn keát tuûa. PTHH: SO2 + Ba(OH)2 BaSO3 + H2O (1) 0,15 0,15 0,15 (mol) Theo (1) thì n = 0,15mol, nhưng theo đề thì n = 0,1mol => BaSO3 BaSO3 n bò hoøa tan: 0,15 – 0,05 = 0,1 mol BaSO3 SO2 + H2O + BaSO3 Ba(HSO3)2 (2) 0,05 0,05 (mol)
8. => V = (0,15 + 0,05) x 22,4 = 4,48 lít SO2 Caùch 2: AÙp duïng phöông phaùp khaûo saùt ñoà thò, ta coù: 0 < n = 0,1 < nBa(OH) = 0,15 BaSO3 2 Vaäy baøi toaùn coù hai nghieäm x1 vaø x2 Với x1 = n = 0,1 mol; BaSO3 2 n - n x2 = Ba(OH)2 BaSO3 = 2 x 0,15 – 0,1 = 0,2 mol => V = 0,1 x 22,4 = 2,24 lít vaø V = 0,2 x 22,4 = 4,48 lít SO2 SO2 nBaSO 3 0,15 0,1 nSO 2 0,1 0,15 0,2 0,3 Ví dụ 2: Daãn 10 lít hoãn hôïp khí A goàm O2 vaø CO2 (ño ôû ñktc) vaøo bình ñöïng 0,02 mol Ca(OH)2. Sau khi phaûn öùng keát thuùc, loïc rieâng keát tuûa, laøm khoâ, caân naëng 1gam. Haõy tính % theo theå tích moãi khí trong hoãn hôïp A. Höôùng daãn: Caùch 1: Ta coù: n = 0,01mol; nCa(OH) = 0,02 mol CaCO3 2 Ta thaáy: n keát tuûa chöa cöïc ñaïi neân coù 2 tröôøng CaCO3 Ca(OH)2 hôïp: n - Tröôøng hôïp 1: Ca(OH)2 dö PTHH: CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O 0,01 0,01 (mol) 0,01x 22,4 => %V CO2 = x100% 2,24% ; %VO2 = 97,76% 10 - Tröôøng hôïp 2: CO2 heát nhöng ñaõ hoøa tan ñöôïc moät phaàn CaCO3 PTHH: CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O (1) 0,02 0,02 (mol) Theo (1) thì n = 0,02mol, nhưng theo đề thì n = 0,01mol CaCO3 CaCO3
9. => n bò hoøa tan = 0,02 – 0,01 = 0,01 mol CaCO3 CO2 + H2O + CaCO3 Ca(HCO3)2 0,01 0,01 0,01 (mol) 0,03 x 22,4 => %V CO2 = x100% 6,72% ; %VO2 = 93,28% 10 Cách 2: AÙp duïng phöông phaùp khaûo saùt ñoà thò, ta coù: 0 < n = 0,01mol < nCa(OH) = 0,02 mol CaCO3 2 => Baøi toaùn coù 2 nghieäm x1, x2 Với x1 = n = 0,01mol; CaCO3 n x2 = 2 Ca(OH)2 – x1 = 2 x 0,02 – 0,01 = 0,03 mol 0,01x 22,4 %VCO2 x100% 2,24% => 10 %VO2 97,76% 0,03 x 22,4 %VCO2 x100% 6,72% Và 10 %VO2 93,28% nCaCO 3 0,02 0,01 nCO 2 0,01 0,02 0,03 0,04 Ví duï 3: Hoøa tan hoaøn toaøn 30 gam muoái CaCO3 baèng axit HCl. Haáp thuï hoaøn toaøn löôïng khí sinh ra vaøo 100 ml dung dòch Ba(OH)2 aM, thu ñöôïc 14,95 gam muoái axit Ba(HCO3)2. Tính giaù trò cuûa a. Höôùng daãn Ta coù: n = 0,3 mol CaCO3 PTHH: CaCO3 + 2HCl CaCl2 + CO2 + H2O 0,3 0,3 (mol) Theo PTHH => n = 0,3 mol CO2 n Theo ñeà: Ba(HCO3)2 = 0,05 mol
10. n < n Ta thaáy: Ba(HCO3)2 CO2 => baøi toaùn coù 2 tröôøng hôïp. - Tröôøng hôïp 1: CO2 dö PTHH: 2CO2 + Ba(OH)2 Ba(HCO3)2 0,05 0,05 (mol) => a = 0,5M - Tröôøng hôïp 2: CO2 heát nhöng ñaõ hoøa tan moät phaàn keát tuûa BaCO3 PTHH: CO2 + Ba(OH)2 BaCO3 + H2O (0,3–0,05) (0,3- 0,05) (mol) CO2 + BaCO3 + H2O Ba(HCO3)2 0,05 0,05 (mol) => a = 2,5M Ví duï 4: Daãn 10 lít hoãn hôïp khí A goàm CO vaø CO2 (ñktc) vaøo 100 ml dung dòch Ba(OH)2 2M. Coâ caïn hoãn hôïp saûn phaåm thu ñöôïc 42,5 gam muoái. Tính % theå tích moãi khí trong hoãn hôïp A. Bieát H = 100%. Höôùng daãn: Vì ñeà cho 42,5 gam muoái laø khoái löôïng muoái chung neân coù caùc tröôøng hôïp sau: - Tröôøng hôïp 1: 42,5 gam chæ toaøn laø muoái BaCO3 42,5 n => n CO = 0,22mol ; Ba(OH) = 0,2 mol Ba 3 197 2 PTHH: CO2 + Ba(OH)2 BaCO3 + H2O 0,22 0,22 (mol) n Theo PTHH: Ba(OH)2 = 0,22 > 0,2 => Voâ lyù. - Tröôøng hôïp 2: 42,5 gam chæ toaøn laø muoái Ba(HCO3)2 42,5 => nBa(HCO ) = 0,16mol 3 2 259 PTHH: 2CO2 + Ba(OH)2 Ba(HCO3)2 0,16 0,16 (mol) n Theo PTHH: Ba(OH)2 = 0,16 Voâ lyù. - Tröôøng hôïp 3: Phaûn öùng taïo ra hoãn hôïp 2 muoái Ñaët x, y laàn löôït laø soá mol cuûa BaCO3 vaø Ba(HCO3)2 PTHH: CO2 + Ba(OH)2 BaCO3 + H2O x x x (mol) 2CO2 + Ba(OH)2 Ba(HCO3)2