Trong các nồi hơi công nghiệp thường có đóng cặn CaSO4. Lớp cặn này thường được tẩy bỏ bằng soda theo phương trình hóa học:
CaSO4(s) + Na2CO3(aq) ⇌ CaCO3(s) + Na2SO4(aq) (I)
Một nhóm học sinh đã muốn kiểm chứng lại phản ứng này trong phòng thí nghiệm, từ đó nhóm đã lập kế hoạch và tiến hành thí nghiệm như sau:
• Bước 1: Thêm 1,00 g CaSO4 vào 100,0 mL dung dịch Na2CO3 0,10 M ở 25 °C.
• Bước 2: Khuấy đều hỗn hợp đồng thời đo pH của dung dịch bằng máy đo pH. Kết quả sự thay đổi pH được thể hiện như hình bên.
Dựa trên thực tế là pH không thay đổi sau thời gian t1. Học sinh A đưa ra giả thuyết: phản ứng (I) đã đạt đến cân bằng. Còn học sinh B đưa ra hai giả thuyết:
– Giả thuyết 1: Chất rắn CaSO4 đã được chuyển đổi hoàn toàn.
– Giả thuyết 2: Chất rắn CaSO4 vẫn còn, nhưng được bao quanh bởi kết tủa CaCO3.
Để kiểm chứng giả thuyết của học sinh B, nhóm tiếp tục làm thí nghiệm và thu được kết quả như sau:
• Bước 3: Tách lấy kết tủa, rửa sạch, làm khô
• Bước 4: Thêm lượng dư dung dịch HCl 0,1M → Có bọt khí, kết tủa tan hoàn toàn
• Bước 5: Thêm dung dịch BaCl2 0,1M → Không xuất hiện kết tủa trắng
a) Cặn CaSO4 được tẩy bỏ nhờ vào độ tan của CaSO4 cao hơn so với CaCO3.
b) pH trong thí nghiệm giảm dần do nồng độ của Na2CO3 trong dung dịch giảm dần.
c) Kết quả của thí nghiệm ở bước 2 cho thấy hiệu suất của quá trình tẩy cặn CaSO4 phụ thuộc vào pH của dung dịch.
d) Từ kết quả thí nghiệm ở bước 4 và 5 kết luận được giả thuyết 1 là đúng, giả thuyết 2 là sai.