Muối cacbonat và hiđrocacbonat với axit (Phần 1)

1. Tìm hiểu về thí nghiệm dạng “Cho từ từ dung dịch A vào dung dịch B”:

Thí nghiệm được miêu tả như hình vẽ bên cạnh: Dung dịch A được nhỏ từ từ từng giọt đến khi hết vào toàn bộ dung dịch B đựng trong cốc hoặc bình tam giác. Mỗi giọt dung dịch A rơi xuống sẽ tương tác với toàn bộ dung dịch B có thể tích lớn hơn nhiều, dễ dàng thấy rằng dung dịch B lúc đầu rất dư so với dung dịch A. Vì vậy ta phải lựa chọn phản ứng tương ứng với lượng A ít nhất và lượng B nhiều nhất.

Ví dụ 1. Nhỏ từ từ đến dư dung dịch NaOH vào dung dịch AlCl3: Ban đầu NaOH ít, AlCl3 dư nên có kết tủa keo trắng tạo thành. Tới một lúc nào đó khi NaOH bắt đầu dư thì kết tủa keo trắng sẽ bị hòa tan, tạo dung dịch trong suốt:
AlCl3 + 3NaOH → Al(OH)3 + 3NaCl
Al(OH)3 + NaOH → NaAlO2 + 2H2O.

Ví dụ 2. Nhỏ từ từ đến dư dung dịch AlCl3 vào dung dịch NaOH: Ban đầu AlCl3 ít, NaOH dư nên không có kết tủa tạo thành. Tới một lúc nào đó khi AlCl3 bắt đầu dư thì kết tủa keo trắng mới xuất hiện:
AlCl3 + 4NaOH → NaAlO2 + 3NaCl + 2H2O
AlCl3 + 3NaAlO2 + 6H2O → 4Al(OH)3 + 3NaCl

Ví dụ 3. Nhỏ từ từ đến dư dung dịch HCl vào dung dịch NaOH và nhỏ từ từ đến dư dung dịch NaOH vào dung dịch HCl. Trong cả hai trường hợp đều xảy ra phản ứng giống nhau là:
HCl + NaOH → NaCl + H2O

Kết luận: Nếu các chất tan trong dung dịch A và dung dịch B có thể phản ứng với nhau theo các tỉ lệ khác nhau thì thí nghiệm “Cho từ từ dung dịch A vào dung dịch B” giúp ta định hướng các phản ứng sẽ xảy ra. Phản ứng được lựa chọn ứng với trường hợp A ít nhất, B nhiều nhất.

2. Bài toán: Muối cacbonat và hiđrocacbonat tác dụng với axit:

A. Cho từ từ dung dịch axit vào dung dịch muối cacbonat và hiđrocacbonat. B. Cho từ từ dung dịch muối cacbonat và hiđrocacbonat vào dung dịch axit.
Phản ứng xảy ra theo thứ tự (phản ứng nối tiếp):

HCl + Na2CO3 → NaCl + NaHCO3 (A1)

HCl + NaHCO3 → NaCl + CO2 + H2O (A2)

Phản ứng dạng ion rút gọn:

H+ + CO32- → HCO3- (A1)

H+ + HCO3- → CO2 + H2O (A2)

Phản ứng xảy ra theo thứ tự (phản ứng nối tiếp) có nghĩa là phản ứng A1 phải xảy ra xong (hết CO32-) mới đến lượt phản ứng A2. Khi phản ứng A1 chưa xong (vẫn còn CO32-) thì không có phản ứng A2.

Phản ứng xảy ra đồng thời (phản ứng song song):

2HCl + Na2CO3 → 2NaCl + CO2 + H2O (B1)

HCl + NaHCO3 → NaCl + CO2 + H2O (B2)

Phản ứng dạng ion rút gọn:

2H+ + CO32- → CO2 + H2O (B1)

H+ + HCO3- → CO2 + H2O (B2)

Phản ứng xảy ra đồng thời (phản ứng song song) có nghĩa là hai phản ứng (B1) và (B2) bắt đầu cùng lúc và kết thúc cùng lúc.

Đặc điểm và công thức
» Ban đầu chưa có khí, một thời gian sau khí mới xuất hiện.

» Nếu đã có khí thoát ra thì dung dịch không còn CO32-.

» Công thức: nH+ = nCO32- + nCO2 (Áp dụng khi H+ không dư).

» Khí xuất hiện ngay từ đầu

» Hai ion CO32- và HCO3- phản ứng theo đúng tỉ lệ mol ban đầu. Đặt x, y là số mol CO32- và HCO3- ban đầu. Đặt u, v là số mol CO32- và HCO3- đã phản ứng. Khi đó:

Tỉ lệ: u/v = x/y

nH+ = 2u + v và nCO2 = u + v

Chú ý: Với cùng dung dịch muối, khi axit dư thì dạng A hay dạng B cuối cùng ta đều thu được lượng CO2 như nhau. Ngược lại, khi lượng CO2 thu được khác nhau thì axit đều hết ở cả dạng A và dạng B.
[Mở rộng] Thực tế ta gặp bài toán phức tạp hơn: Chưa rõ dung dịch trong bài (dung dịch X) chứa ion nào trong số các ion CO32-, HCO3-, OH-. Các tình huống đặt ra sau đây sẽ giúp ta xác định được dung dịch có ion nào:

» Hai ion HCO3- và OH- phản ứng được với nhau (HCO3- + OH- → CO2 + H2O) nên không thể cùng tồn tại trong một dung dịch. Như vậy chỉ có 2 trường hợp là cặp (CO32-, HCO3-) hoặc cặp (CO32-, OH-).

» X + dung dịch CaCl2 dư thu được ít kết tủa hơn X + dung dịch Ca(OH)2 dư ⇒ X chứa (CO32-, HCO3-).

» X + H+

Đang cập nhật…

 

Bình luận Facebook

Bình luận

error: Vui lòng không sao chép !!