CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O
1. Phương trình phản ứng CO2 tác dụng Ca(OH)2:
CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 ↓ + H2O
kết tủa trắng
2. Điều kiện phản ứng CO2 tác dụng với dung dịch Ca(OH)2:
Phản ứng xảy ra ngay điều kiện thường.
2.1. Bản chất của CO2 (Cacbon dioxit):
CO2 mang tính chất hoá học tiêu biểu của một oxit axit nên phản ứng được với dung dịch bazo tạo thành muối và nước.
Tính chất hóa học của CO2 (Cacbon dioxit)
Cacbon dioxit (CO2) mang tính chất hóa học tiêu biểu của một oxit axit.
– CO2 tan trong nước tạo thành axit cacbonic (là một điaxit rất yếu)
-
- CO2 + H2O ↔ H2CO3
– CO2 tác dụng với oxit bazơ → muối.
-
- CaO + CO2 → CaCO3 (t0)
– CO2 tác dụng với dung dịch bazơ → muối + H2O
-
- NaOH + CO2→NaHCO3
- 2NaOH + CO2 → Na2CO3 + H2O
CO2 bền, ở nhiệt độ cao thể hiện tính oxi hóa khi tác dụng với các chất khử mạnh
-
- CO2+ 2Mg → 2MgO+ C
- CO2 + C → 2CO
Lưu ý: Được dùng để giải thích CO2 không dùng để dập tắt các đám cháy kim loại.
2.2. Bản chất của Ca(OH)2 (Canxi hidroxit):
Ca(OH)2 là dung dịch kiềm của một oxit bazo mạnh và có tính bazo trung bình-mạnh nên tác dụng được với oxit axit.
Tính chất hóa học của Ca(OH)2 (Canxi hidroxit)
– Dung dịch Ca(OH)2 có có tính bazơ mạnh. Mang đầy đủ tính chất của bazơ:
Tác dụng với axit:
Ca(OH)2 + 2HCl → CaCl2 + 2H2O
Tác dụng với muối:
Ca(OH)2 + Na2CO3 → CaCO3↓ + 2NaOH
Tác dụng với oxit axit:
Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3↓ + H2O
Chú ý: Khi sục từ từ khí CO2 tới dư vào dung dịch Ca(OH)2 thì
+ Ban đầu dung dịch vẩn đục:
Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3↓ + H2O
+ Sau đó kết tủa tan dần và dung dịch trong suốt:
CO2 + H2O + CaCO3 → Ca(HCO3)2
3. Hiện tượng Hóa học CO2 tác dụng với dung dịch Ca(OH)2:
Xuất hiện kết tủa trắng Canxi cacbonat (CaCO3) làm đục nước vôi trong.
Tuy nhiên nếu sục đến dư CO2 thì kết tủa này sẽ tan dần theo phản ứng:
CaCO3↓ + CO2 + H2O → Ca(HCO3)2
4. Bài toán CO2 dẫn vào dung dịch Ca(OH)2:
Do ta không biết sản phẩm thu được là muối nào nên phải tính tỉ lệ T:
Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3↓ + H2O (1)
Ca(OH)2 + 2CO2 → Ca(HCO3)2 (2)
Đặt T = nCO2 : nCa(OH)2
Nếu T ≤ 1: chỉ tạo muối CaCO3
Nếu T = 2: chỉ tạo muối Ca(HCO3)2
Nếu 1 < T < 2: tạo cả muối CaCO3 và Ca(HCO3)2
Hấp thụ CO2 vào nước vôi trong thấy có kết tủa, thêm NaOH dư vào thấy có kết tủa nữa suy ra có sự tạo cả CaCO3 và Ca(HCO3)2
Hấp thụ CO2 vào nước vôi trong thấy có kết tủa, lọc bỏ kết tủa rồi đun nóng nước lọc lại thấy kết tủa nữa suy ra có sự tạo cả CaCO3 và Ca(HCO3)2.
Có thể thấy, CO2 và Ca(OH)2 khi tác dụng với nhau sẽ xảy ra 2 phản ứng. Nếu CO2 hết, Ca(OH)2 dư thì xảy ra phản ứng tạo CaCO3. Và ngược lại thì sẽ đồng thời xảy ra cả phản ứng tạo CaCO3 và Ca(HCO3)2.
5. Bài tập vận dụng minh họa:
Ví dụ 1: Điều nào sai khi nói về CaCO3
A. Là chất rắn, màu trắng, không tan trong nước.
B. Không bị nhiệt phân hủy.
C. Bị nhiệt phân hủy tạo ra CaO và CO2.
D. Tan trong nước có chứa khí cacbonic.
Đáp án B
Phương trình nhiệt phân: CaCO3 → CaO + CO2 ↑
Ví dụ 2: Hãy chọn phản ứng giải thích sự xâm thực của nước mưa với đá vôi và sự tạo thành thạch nhũ trong các hang động
A. Do phản ứng của CO2 trong không khí với CaO thành CaCO3
B. Do CaO tác dụng với SO2 và O2 tạo thành CaSO4
C. Do sự phân huỷ Ca(HCO3)2 → CaCO3 + H2O + CO2
D. Do quá trình phản ứng thuận nghịch CaCO3 + H2O + CO2 ⇄ Ca(HCO3)2 xảy ra trong 1 thời gian rất lâu.
Đáp án D
– Phản ứng thuận giải thích sự xâm thực của nước mưa có chứa CO2 đối với đá vôi
– Phản ứng nghịch giải thích sự tạo thành thạch nhũ trong các hang động
Ví dụ 3: Công dụng nào sau đây không phải của CaCO3:
A. Làm vôi quét tường
B. Làm vật liệu xây dựng
C. Sản xuất ximăng
D. Sản xuất bột nhẹ để pha sơn
Đáp án D
Làm vôi quét tường là vôi tôi Ca(OH)2 bằng cách cho CaO tác dụng với nước.
Ví dụ 4: Dẫn từ từ CO2 đến dư vào dung dịch Ca(OH)2, hiện tượng quan sát được là
A. có kết tủa, lượng kết tủa tăng dần, kết tủa không tan
B. không có hiện tượng gì trong suốt quá trình thực hiện
C. lúc đầu không thấy hiện tượng, sau đó có kết tủa xuất hiện
D. có kết tủa, lượng kết tủa tăng dần, sau đó kết tủa tan
Đáp án D
Dẫn từ từ CO2 đến dư vào dung dịch Ca(OH)2xảy ra phản ứng:
Phương trình phản ứng xảy ra
CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O
CO2 + CaCO3 + H2O → Ca(HCO3)2
Hiện tượng quan sát được: Dung dịch xuất hiện kết tủa trắng tăng dần đến cực đại, sau đó kết tủa tan dần đến hết.
Ví dụ 5: Khi dẫn từ từ khí CO2 đến dư vào dung dịch Ca(OH)2 thấy có hiện tượng
A. kết tủa trắng, sau đó kết tủa tan dần.
B. không có hiện tượng.
C. kết tủa trắng xuất hiện.
D. bọt khí và kết tủa trắng.
Đáp án A
Khi dẫn từ từ khí CO2 đến dư vào dung dịch Ca(OH)2 thấy có hiện tượng: kết tủa trắng, sau đó kết tủa tan dần.
Phương trình phản ứng xảy ra
Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3↓ + H2O
CaCO3↓ + CO2 + H2O → Ca(HCO3)2
Ví dụ 6: Cho dãy các chất: KOH, Ca(NO3)2, SO3, NaHSO4, Na2SO3, K2SO4. Số chất trong dãy tạo thành kết tủa khi phản ứng với dung dịch BaCl2 là
A. 6.
B. 4.
C. 3.
D. 2
Đáp án B
Các chất tạo kết tủa với dung dịch BaCl2 là: SO3, NaHSO4, Na2SO3, K2SO4
Phương trình phản ứng xảy ra
SO3 + H2O → H2SO4
BaCl2 + H2SO4→ BaSO4↓ + 2HCl
BaCl2 + 2NaHSO4 → BaSO4↓ + 2HCl + Na2SO4
BaCl2 + Na2SO3 → 2NaCl + BaSO3↓
BaCl2 + K2SO4 → 2KCl + BaSO4↓
Ví dụ 7: Hấp thụ hoàn toàn 0,672 lít CO2 (đktc) vào 2 lít Ca(OH)2 0,01M thu được m gam kết tủa. Giá trị của m là
A. 1g.
B. 1,5g
C. 2g
D. 2,5g
Đáp án A
nCO2 = 0,672/22,4 = 0,03 (mol)
nCa(OH)2 = 2.0,01 = 0.02 (mol)
Xét tỉ lệ:
1 < nCO2/nCa(OH)2= 0,03/0,02 = 1,5 < 2
→ Phản ứng tạo hai muối là CaCO3và Ca(HCO3)2, khi đó cả CO2 và Ca(OH)2 đều hết
Gọi x, y lần lượt là số mol của CaCO3 và Ca(HCO3)2 ta có:
Các Phương trình phản ứng xảy ra
CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O(1)
2CO2 + Ca(OH)2 → Ca(HCO3)2 (2)
Theo phương trình phản ứng (1):
nCO2= nCa(OH)2 = nCaCO3 = x (mol)
Theo phương trình phản ứng (2):
nCO2 = 2nCa(HCO3)2 = 2y (mol)
nCa(OH)2= nCa(HCO3)2 = y (mol)
Từ đó ta có hệ phương trình sau:
x + 2y = 0,03 (3)
x + y = 0,02 (4)
Giải hệ phương trình (3), (4) ta được:
→ x = y = 0, 01(mol) →x = y= 0,01 (mol)
mKết tủa= mCaCO3 = 0,01.100 = 1(g)
Ví dụ 8: Cặp chất cùng tồn tại trong dung dịch (không tác dụng được với nhau) là:
A. NaOH, KNO3
B. Ca(OH)2, HCl
C. Ca(OH)2, Na2CO3
D. NaOH, MgCl2
Đáp án A
Cặp chất cùng tồn tại được trong cùng một dung dịch là không tác dụng với nhau
Đáp án A đúng vì NaOH và KNO3không phản ứng với nhau
Loại B. Ca(OH)2 + 2HCl → CaCl2 + 2H2O
Loại C. Ca(OH)2 + Na2CO3 → CaCO3 + 2NaOH
Loại D. NaOH + MgCl2 → Mg(OH)2 + 2NaCl
Ví dụ 9: Phải dùng bao nhiêu lit CO2 (đktc) để hòa tan hết 20 g CaCO3 trong nước, giả sử chỉ có 50% CO2 tác dụng. Phải thêm tối thiểu bao nhiêu lit dd Ca(OH)2 0,01 M vào dung dịch sau phản ứng để thu được kết tủa tối đa. Tính khối lượng kết tủa:
A. 4,48 lit CO2, 10 lit dung dịch Ca(OH)2, 40 g kết tủa.
B. 8,96 lit CO2, 10 lit dung dịch Ca(OH)2, 40 g kết tủa.
C. 8,96 lit CO2, 20 lit dung dịch Ca(OH)2, 40 g kết tủa.
D. 4,48 lit CO2, 12 lit dung dịch Ca(OH)2, 30 g kết tủa.
Đáp án C
nCaCO3 = 20/100 = 0,2 mol
Phương trình hóa học
CO2 + CaCO3 + H2O → Ca(HCO3)2
x….x….x
Phương trình hóa học ta có
nCO2 lý thuyết = x = nCaCO3 = 0,2 mol
=> nCO2 tt = nCO2 lt/50%.100% = 0,4 mol
V CO2 tt = 0,4.22,4 = 8,96 lít
Ta có phương trình phản ứng hóa học
Ca(OH)2 + Ca(HCO3)2 → 2CaCO3 + 2H2O
x….x…..x
Vậy tối thiểu cần là x = 0,2 mol ⇒ VCa(OH)2 = 0,2/0,01 = 20 lít
nCaCO3 = 2x = 0,4 mol
⇒ m↓ = 0,4.100 = 40g
Ví dụ 10: Có ba lọ không nhãn, mỗi lọ đựng một dung dịch các chất sau: NaOH, Ba(OH)2, NaCl. Thuốc thử để nhận biết cả ba chất là:
A. Quỳ tím và dung dịch HCl
B. Phenolphtalein và dung dịch BaCl2
C. Quỳ tím và dung dịch K2CO3
D. Quỳ tím và dung dịch NaCl
Đáp án C
Dùng quỳ tím: Dung dịch NaOH và Ba(OH)2 làm quỳ chuyển xanh, NaCl không làm đổi màu quỳ ⟹ nhận biết được NaCl
Dùng dung dịch K2CO3: dung dịch NaOH không hiện tượng, dung dịch Ba(OH)2 tạo kết tủa trắng
Phương trình hóa học
Ba(OH)2 + K2CO3 → BaCO3 + 2KOH
