HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP CACBON VÀ HỢP CHẤT

 1. Dạng 1: Phản ứng khử của C và CO

- Phản ứng của C và CO khử oxit kim loại và phi kim

3C + Fe₂O₃ $\stackrel{t^o}{\to }$ 2Fe + 3CO

CO + CuO $\stackrel{t^o}{\to }$ Cu + CO₂ 

C + CO₂ $\stackrel{t^o}{\to }$ 2CO

- C và CO có thể khử được oxit của các kim loại đứng sau Al trong dãy hoạt động hóa học. (phản ứng khử ZnO diễn ra trong điều kiện khó khăn).

VD1: Trộn 20 gam bột CuO và một lượng C rồi đem nung. Sau một thời gian phản ứng thấy có 3,36 lít khí thoát ra khỏi bình. Tính lượng CuO còn lại không bị khử.

Lời giải:

CuO + C → Cu + CO

n_CO = $\frac{3,36}{22,4}$ = 0,15 mol. ⇒ n_{CuO phản ứng} = 0,15 mol. ⇒ m_{CuO phản ứng} = 12 gam.

⇒ mCuO còn lại = 8 gam.

VD2: Cho luồng khí CO dư đi qua 9,1 gam hỗn hợp CuO và Al₂O₃ nung nóng đến khi phản ứng hoàn toàn, thu được 8,3 gam chất rắn. Tính khối lượng CuO có trong hỗn hợp ban đầu.

Lời giải:

CO   + CuO   $\stackrel{t^o}{\to }$   Cu +   CO₂

x mol   →   x mol 

Nhận xét: mCuO - mCu = 9,1 - 8,3 = 0,8 ⇒ 80.x - 64x = 0,8 ⇒ x = 0,05 mol.

⇒ mCuO = 80.0,05 = 4 gam.

2. Dạng 2: CO₂ tác dụng với kiềm

a. CO₂ tác dụng với NaOH, KOH

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

Đặt x = $\frac{n_{O{H}^{-}}}{n_{C{O}_2}}$. Xét các khoảng giá trị của x:

b. CO₂ tác dụng với Ca(OH)₂, Ba(OH)₂:

2CO₂ + Ca(OH)₂ → Ca(HCO₃)₂ + H₂O

CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃↓ + H₂O

Tương tự đặt x = $\frac{n_{O{H}^{-}}}{n_{C{O}_2}}$. 

Lưu ý: Sục CO₂ đến dư vào dung dịch Ca(OH)₂, hiện tượng quan sát được là:

- Tạo kết tủa trắng: CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃↓ + H₂O

- Sục dư CO₂, kết tủa tan dần: CO₂ + H₂O + CaCO₃ → Ca(HCO₃)₂

VD1: Cho 224,0 ml CO₂ (đktc) hấp thụ hết vào 100,0 ml dd KOH 0,200M. Tính khối lượng của các chất có trong dd tạo thành

Lời giải: 

$n_{C{O}_2}$ = $\frac{0,224}{22,4}$ = 0,01 mol. n_KOH = 0,1.0,2 = 0,02 mol

$\frac{n_{O{H}^{-}}}{n_{C{O}_2}}$ = 2 ⇒ tạo muối K₂CO₃. ⇒ $n_{K_{2}C{O}_3}$ = $n_{C{O}_2}$ = 0,01 mol ⇒ $m_{K_{2}C{O}_3}$ = 1,38 gam.

VD2: Hấp thụ hoàn toàn 2,24 lít khí CO₂ (đktc) vào 100 ml dd hỗn hợp gồm NaOH 1M và Ca(OH)₂ 0,25M sinh ra m gam kết tủa. Tìm giá trị m

Lời giải:

$n_{C{O}_2}$ = $\frac{2,24}{22,4}$ = 0,1 mol.  $n_{O{H}^{-}}$ = n_NaOH + 2$n_{Ca(OH{)}_2}$ = 0,1.1 + 2.0,1.0,25 = 0,15 mol.

$\frac{n_{O{H}^{-}}}{n_{C{O}_2}}$ = 1,5 ⇒ tạo 2 muối.

CO₂ + OH^- → HCO₃^-

                                                                      x         x         x

CO₂ + 2OH^- → CO₃^2- + H₂O

                                                                y         2y         y

Ta có x + y = $n_{C{O}_2}$ = 0,1; x + 2y = $n_{O{H}^{-}}$ = 0,15  ⇒ x = y = 0,05 mol.

$n_{C{a}^{2+}}$ = $n_{C{O}_3^{2-}}$ = 0,05 mol ⇒ $n_{CaC{O}_3}$ = 0,05 mol ⇒ $m_{CaC{O}_3}$ = 100.0,05 = 5 gam.

3. Dạng 3: Bài tập về muối cacbonat

a. Muối cacbonat tác dụng với axit:

- Cho từ từ dung dịch axit vào dung dịch muối cacbonat:
+ Ban đầu chưa có khí thoát ra:                 H⁺ + $C{O}_3^{2-}$ → $HC{O}_3^{-}$

+ Sau đó khí thoát ra nhiều:                     H⁺ + $HC{O}_3^{-}$ → H₂O + CO₂↑

- Cho từ từ dung dịch muối cacbonat vào dung dịch axit: khí thoát ra nhiều 

2H⁺ + $C{O}_3^{2-}$ → H₂O + CO₂↑

b. Phản ứng của dung dịch muối cacbonat:

- Muối cacbonat tan đa phần kết tủa hoặc kém bền, các dung dịch muối cacbonat của Na, K, $N{H}_4^{+}$ dễ dàng có phản ứng tạo kết tủa, bay hơi.

Na₂CO₃ + Ba(OH)₂ → BaCO₃↓ + 2NaOH 

- Muối $HC{O}_3^{-}$ lưỡng tính, phản ứng được với dung dịch axit và kiềm

H⁺ + $HC{O}_3^{-}$ → H₂O + CO₂↑

$HC{O}_3^{-}$ + OH^- → $C{O}_3^{2-}$ + H₂O

c. Nhiệt phân muối cacbonat: Xem lại nội dung kiến thức về phản ứng nhiệt phân muối cacbonat

VD1: Cho từ từ 200 ml dung dịch hỗn hợp HCl 1M và H₂SO₄ 0,5M vào 300 ml dung dịch Na₂CO₃ 1M thu được V lit khí (đktc). Tìm giá trị của V

Lời giải:

$n_{H^{+}}$ = nHCl + 2$n_{H_{2}S{O}_4}$ = 0,2.1 + 2.0,2.0,5 = 0,4 mol.  $n_{C{O}_3^{2-}}$ = 0,3.1 = 0,3 mol.

H⁺ + $C{O}_3^{2-}$ → $HC{O}_3^{-}$

                                                                  0,3 ← 0,3    →     0,3

 H⁺ + $HC{O}_3^{-}$ → H₂O + CO₂↑

                                                             0,1  →    0,1             →   0,1

Vậy V = 0,1.22,4 = 2,24 mol.

VD2: Hòa tan hoàn toàn 12,0g hỗn hợp muối Na₂CO₃ và K₂CO₃ vào nước sau đó cho tác dụng với dd BaCl₂ vửa đủ thu được 19,7g kết tủa. Nếu cô cạn dung dịch hỗn hợp sau phản ứng thì khối lượng muối khan thu được là bao nhiêu?

Lời giải:

Na₂CO₃ + BaCl₂ → BaCO₃↓ + 2NaCl

K₂CO₃ + BaCl₂ → BaCO₃↓ + 2NaCl

$n_{BaC{O}_3}$ = $\frac{19,7}{197}$ = 0,1 mol => $n_{BaC{l}_2}$ = 0,1 mol.
Theo ĐLBTKL: mRCl = $m_{R_{2}C{O}_3}$ + $m_{BaC{l}_2}$ - $m_{BaC{O}_3}$ = 12 + 208.0,1 - 19,7 = 13,1 gam.

VD3: Nung 100g hỗn hợp gồm Na₂CO₃ và NaHCO₃ cho đến khối lượng không đổi thu được 69g chất rắn. Tính % khối lượng mỗi chất rắn trong hỗn hợp đầu

Lời giải:

2NaHCO₃ → Na₂CO₃ + CO₂↑ + H₂O↑

                                                              2x                →        x     →    x (mol)

$m_{C{O}_2}$ + $m_{H_{2}O}$ = 44x + 18x = 100 - 69 = 31 gam ⇒ x = 0,5 mol. ⇒ $m_{NaHC{O}_3}$ = 84.2.0,5 = 84 gam 

⇒ %NaHCO₃ = 84%; %Na₂CO₃ = 16%

4. Dạng 4: Bài tập nhận biết:

a. Nhận biết chất khí:

VD: Nhận biết các chất khí sau: CO₂, SO₂, N₂

Lời giải:

Phương trình hóa học:

CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃↓ + H₂O

SO₂ + Ca(OH)₂ → CaSO₃↓ + H₂O

SO₂ + Br₂ + H₂O → HBr + H₂SO₄

b. Nhận biết dung dịch, chất rắn:

VD: Nhận biết các chất rắn riêng biệt sau: BaSO₄, BaCO₃, NaCl, Na₂CO₃ 

Lời giải:

 Phương trình hóa học:

BaCO₃ + 2HCl → BaCl₂ + CO₂↑ + H₂O

Na₂CO₃ + 2HCl → 2NaCl + CO₂↑ + H₂O