CO2 tác dụng với dung dịch kiềm

BÀI TẬP HÓA HỌC CÓ ĐỒ THỊ PHƯƠNG PHÁP GIẢI CHUNG - Cách giải chung của phương pháp đồ thị gồm 4 bước sau 1. Xác định dáng của đồ thị. 2. Xác định tọa độ các điểm quan trọng (thường là 3 điểm: xuất phát, cực đại và cực tiểu) 3. Xác định tỉ lệ trong đồ thị (tỉ lệ trong đồ thị chính là tỉ lệ trong phản ứng). 4. Từ đồ thị đã cho và giả thiết để trả lời các yêu cầu của bài toán. DẠNG 1: CO2 TÁC DỤNG VỚI Ca(OH)2/ Ba(OH)2 I. Thiết lập hình dáng của đồ thị. - Khi sục CO2 vào dung dịch chứa a mol Ca(OH)2 thì đầu tiên xảy ra Phản ứng CO2 - Ca(OH)2 → CaCO3↓ - H2O - Khi lượng CO2 bắt đầu dư thì lượng kết tủa tan ra theo Phản ứng: CaCO3 - CO2 - H2O → Ca(HCO3)2 nCaCO3 a nCO2 0 a 2a Dáng đồ thị: tam giác vuông cân Tọa độ các điểm quan trọng - Điểm xuất phát: (0,0) - Điểm cực đại(kết tủa cực đại): (a, a)[a là số mol của Ca(OH)2]  kết tủa cực đại là a mol. - Điểm cực tiểu: (0, 2a) II. Ví dụ VD1: Sục từ từ đến dư CO 2 vào dung dịch Ca(OH)2. Kết quả thí nghiệm được biểu diễn trên đồ thị như hình bên. Giá trị của a và b là A. 0,2 và 0,4. B. 0,2 và 0,5. C. 0,2 và 0,3. D. 0,3 và 0,4. nCaCO3 0,2 nCO2 0 Giải a b - Từ tỉ lệ của đồ thị bài toán  a = 0,2 mol. - Tương tự ta cũng có b = 2a = 0,4 mol => Đáp án A VD2: Hấp thụ hết V lít CO2 ở đktc vào 4 lít dung dịch Ca(OH)2 0,05 M thu được 15 gam kết tủa. Giá trị của V là A. 4,48 lít hoặc 5,6 lít. B. 3,36 lít. C. 4,48 lít. D. 3,36 lít hoặc 5,60 lít. Giải - Theo giả thiết ta có: Ca(OH)2 = 0,2 mol  CaCO3 max = 0,2 mol Điểm cực tiểu là: (0; 0,4) - Vì CaCO3 = 0,15 mol nên ta có đồ thị: nCaCO3 0,2 0,15 nCO2 0,2 y x 0 0,4 - Từ đồ thị  x = 0,15 mol và 0,4 - y = 0,15 mol  y = 0,25 mol  V = 3,36 hoặc 5,6 lít. VD3: Cho 20 lít hỗn hợp khí A gồm N2 và CO2 ở đktc vào 2 lít dung dịch Ca(OH) 2 0,2 M thì thu được 10 gam kết tủa. Phần trăm thể tích của CO2 trong hỗn hợp A là A. 11,2% hoặc 78,4%. B. 11,2%. C. 22,4% hoặc 78,4%. D. 11,2% hoặc 22,4%. Giải - Theo giả thiết ta có: Ca(OH)2 = 0,4 mol  CaCO3 max = 0,4 mol - Vì CaCO3 = 0,1 mol nên ta có đồ thị: nCaCO3 0,4 0,1 0 nCO2 x 0,4 y 0,8 - Từ đồ thị  x = 0,1 và 0,8 - y = 0,1  y = 0,7  %VCO2 bằng 11,2% hoặc 78,4% VD4: Hấp thụ hoàn toàn 26,88 lít CO2 (đktc) vào 2,5 lít dung dịch Ba(OH)2 a mol/l thu được 157,6 gam kết tủa. Giá trị của a là A. 0,4 mol/l. B. 0,3 mol/l. C. 0,5 mol/l. Giải D. 0,6 mol/l. - Ta có: CO2 = 1,2 mol; BaCO3 = 0,8 mol; Ba(OH)2 = 2,5a mol. - Đồ thị của bài toán: nBaCO3 2,5a 0,8 nCO2 0 0,8 2,5a 1,2 5a - Do đồ thị đối xứng nên ta có: 2,5a – 0,8 = 1,2 – 2,5a  a = 0,4. DẠNG 2: CO2 PHẢN ỨNG VỚI DUNG DỊCH GỒM NaOH VÀ Ca(OH)2 I. Thiết lập dáng của đồ thị - Khi sục từ từ CO2 vào dung dịch chứa x mol NaOH và y mol Ca(OH)2 thì xảy ra Phản ứng: CO2 - 2OH- → CO32- - H2O CO 23 2- (1) - CO2 - H2O → 2HCO3 Ca - CO 23 - (2) → CaCO3↓ (3) - Ta thấy: Số mol OH = (x - 2y)  CO3 max = (0,5x - y) - 2- - Từ đó ta có đồ thị biểu thị quan hệ giữa số mol CO32- và CO2 như sau: nCO32- y+0,5x y nCO2 0 y y+0,5x y+x x+2y - Mặt khác: số mol Ca2- = y (mol)  số mol CaCO3(max) = y (mol) Suy ra: Số mol kết tủa max = y (mol). Đồ thị của Phản ứng trên là: nCaCO3 nCaCO3 y+0,5x  y nCO2 0 y C x+2y y+0,5x y+x B A y 0 y nCO2 D E y+x x+2y Dáng của đồ thị: Hình thang cân Tọa độ các điểm quan trọng + Điểm xuất phát: (0,0) + Điểm cực đại(kết tủa cực đại): (Ca2+, …)[a là số mol của Ca(OH)2]  kết tủa cực đại là a mol. + Điểm cực tiểu: (0, nOH-) II. Bài tập ví dụ VD1: Sục từ từ đến dư CO2 vào dung dịch chứa 0,1 mol NaOH và 0,15 mol Ca(OH)2. Kết quả thí nghiệm được biểu diễn trên đồ thị như hình dưới. Tính x, y, z, t ? nCaCO3 x nCO2 y 0 z t Giải - Theo giả thiết ta có số mol: Ca = 0,15 mol  số mol kết tủa CaCO3 cực đại = 0,15 mol. 2- - Ta cũng có số mol OH- = 0,4 mol. - Từ đồ thị và số mol của các ion ta suy ra: x = kết tủa cực đại = 0,15 mol. t = số mol OH- = 0,4 mol. y = x = 0,15 mol t – z = y  0,4 – z = 0,15  z = 0,25 mol. VD2(A-2009): Cho 0,448 lít khí CO2 (ở đktc) hấp thụ hết vào 100 ml dung dịch chứa NaOH 0,06M và Ba(OH)2 0,12M, thu được m gam kết tủa. Giá trị của m là A. 1,970. B. 1,182. C. 2,364. D. 3,940. Giải - Ta có: CO2 = 0,02 mol; OH- = 0,03 mol; Ba2- = 0,012 mol  kết tủa max = 0,012 mol - Đồ thị: ? = 0,03 – 0,02 = 0,01  mkết tủa = 1,97 gam. nBaCO3 0,012 x=? nCO2 0 0,02 0,012 0,03 VD3: Sục V lít CO2 (đktc) vào 200 ml dung dịch hỗn hợp KOH 0,5M và Ba(OH) 2 0,375M thu được 11,82 gam kết tủa. Giá trị của V là A. 1,344l lít. B. 4,256 lít. D. 1,344l lít hoặc 4,256 lít. C. 8,512 lít. Giải - Ta có : Ba2- = 0,075 mol ; OH- = 0,25 mol ; BaCO3 ↓ = 0,06 mol ; BaCO3 max = 0,075 mol. nBaCO3 0,075 0,06 nCO2 0 y x 0,25 - Từ đồ thị  x = 0,06 mol và 0,25 – y = 0,06  y = 0,19 mol VD4: Cho V(lít) khí CO2 hấp thụ hoàn toàn bởi 200 ml dung dịch Ba(OH) 2 0,5M và NaOH 1,0M. Tính V để kết tủa thu được là cực đại? A. 2,24 lít ≤ V ≤ 8,96 lít. B. 2,24 lít ≤ V ≤ 5,6 lít. C. 2,24 lít ≤ V ≤ 4,48 lít. D. 2,24 lít ≤ V≤ 6,72 lít. Giải - Ta có: Ba(OH)2 = 0,1 mol; NaOH = 0,2 mol  Ba2- = 0,1 mol và OH- = 0,4 mol.  BaCO3 max = 0,1 mol. - Để kết tủa max thì số mol CO32- ≥ 0,1 mol. Theo giả thiết ta có đồ thị: nCaCO3 0,1 nCO2 0 x y 0,4 - Theo sơ đồ  x = 0,1; 0,4 – y = x  y = 0,3. - Để kết tủa lớn nhất thì: x ≤ CO2 ≤ y hay 0,1 ≤ CO2 ≤ 0,3 (mol)  2,24 ≤ V ≤ 6,72 (lít) DẠNG 3: OH- PHẢN ỨNG VỚI DUNG DỊCH Al3+ I. Thiết lập dáng của đồ thị Cho từ từ dung dịch chứa NaOH vào dung dịch chứa a mol AlCl 3 ta có: - Phản ứng xảy ra: Al3- - 3OH- → Al(OH)3↓ Al(OH)3 - OH- → AlO2- + 2H2O - Đồ thị biểu diễn hai Phản ứng trên như sau: sè mol Al(OH)3 M A(a) sè mol OH- O (0) - Ta luôn có: B(3a) C(4a) BO 3 BC 1 = vµ = và BM = a BM 1 BM 1 Dáng của đồ thị: Tam giác không cân Tọa độ các điểm quan trọng + Điểm xuất phát: (0,0) + Điểm cực đại(kết tủa cực đại): (a, 3a)[a là số mol của Al3+]  kết tủa cực đại là a mol. + Điểm cực tiểu: (0, 4a) II. Bài tập ví dụ VD1: Cho từ từ dung dịch NaOH đến dư vào dung dịch Al(NO3)3. Kết quả thí nghiệm được biểu diễn ở đồ thị dưới đây. Giá trị của a, b tương ứng là A. 0,3 và 0,6. B. 0,6 và 0,9. C. 0,9 và 1,2. D. 0,5 và 0,9. sè mol Al(OH)3 0,3 sè mol OH- 0 a b Giải - Từ đồ thị và tỉ lệ trong đồ thị ta có:  a = 3.0,3 = 0,9 mol.  b = a - 0,3 = 1,2 mol => Đáp án là C VD2: Cho 200 ml dung dịch AlCl3 1,5M Phản ứng với V lít dung dịch NaOH 0,5M thu được 15,6 gam kết tủa. Tính V? Giải - Số mol Al3- = 0,3 mol  kết tủa max = 0,3 mol sè mol Al(OH)3 0,3 0,2 0 sè mol OHa=? 0,9 b = ? 1,2 - Từ đồ thị  a = 0,2. 3 = 0,6 mol và 1,2 – b = 0,2  b = 1,0 mol  V = 1,2 và 2,0 lít. Chú ý: Khi thêm OH- vào dung dịch chứa x mol H+ và a mol Al3+ thì OH- pư với H+ trước  các phản ứng xảy ra theo thứ tự sau: H+ + OH- → H2O Al3+ + 3OH- → Al(OH)3↓ Al(OH)3 + OH- → Al(OH)4- Từ các phản ứng trên ta có dáng đồ thị của bài toán như sau sè mol Al(OH)3 a sè mol OH- 0 3a+x x 4a+x VD3(A-2014): Khi nhỏ từ từ đến dư dung dịch NaOH vào dung dịch hh gồm a mol HCl và b mol AlCl3, kết quả thí nghiệm được biểu diễn trên đồ thị sau: sè mol Al(OH)3 0,4 sè mol OH- 0 0,8 2,8 2,0 Tỉ lệ a : b là A. 4 : 3. B. 2 : 1. C. 1 : 1. D. 2 : 3. Giải - Từ đồ thị  a = 0,8 mol - Mặt khác ta có: nOH- = a - 4b = 2,8 - 0,4  b = 0,6 mol  a : b = 4 : 3. VD4: Cho từ từ V ml dung dịch NaOH 1M vào 200 ml dung dịch gồm HCl 0,5M và Al2(SO4)3 0,25M. Đồ thị biểu diễn khối lượng kết tủa theo V như hình dưới. Giá trị của a, b tương ứng là: A. 0,1 và 400. B. 0,05 và 400. C. 0,2 và 400. D. 0,1 và 300. sè mol Al(OH)3 a V ml NaOH 0 b Giải - Ta có số mol H- = 0,1 mol; Al3- = 0,1 mol - Vì kết tủa cực đại bằng số mol Al3- = 0,1 mol  a = 0,1 mol. - Từ đồ thì ta cũng có: số mol OH- ứng với b là = nH- - 3nAl3- = 0,1 - 3.0,1 = 0,4 mol  b = 0,4 : 1 = 0,4 lít = 400 ml. Bài tập Câu 1: Sục từ từ đến dư CO2 vào dung dịch chứa a mol Ca(OH)2. Kết quả thí nghiệm được biểu diễn trên đồ thị như hình bên. Giá trị của a và x là A. 0,3 và 0,1. B. 0,4 và 0,2. C. 0,4 và 0,1. D. 0,3 và 0,2. nCaCO3 x n CO2 0 Câu 2: Sục từ từ đến dư CO2 vào dung dịch chứa V lít Ca(OH)2 0,05M. Kết quả thí nghiệm được biểu diễn trên đồ thị như hình bên. Giá trị của V và x là A. 0,5 và 0,15. B. 0,4 và 0,1. C. 0,5 và 0,1. D. 0,4 và 0,15. 0,1 0,5 nCaCO3 x nCO2 0 0,15 0,35 Câu 3: Sục CO2 vào dung dịch Ba(OH)2 ta có kết quả theo đồ thị như hình bên. Giá trị của x là nBaCO3 A. 0,55 mol. B. 0,65 mol. 0,5 C. 0,75 mol. D. 0,85 mol. 0,35 nCO2 x 0 Câu 4: Sục CO2 vào dung dịch Ba(OH)2 ta có kết quả theo đồ thị như hình bên. Giá trị của x là nBaCO3 A. 0,10 mol. B. 0,15 mol. 0,5 C. 0,18 mol. D. 0,20 mol. x nCO2 0,85 0 Câu 5: Sục CO2 vào dung dịch Ba(OH)2 ta có kết quả theo đồ thị như hình bên. Giá trị của x là nBaCO3 A. 1,8 mol. B. 2,2 mol. a C. 2,0 mol. D. 2,5 mol. 0,5a nCO2 0 1,5 x Câu 6: Hoà tan hoàn toàn 31,3 gam K và Ba vào nước, thu đ ược dung d ịch X và 5,6 lít khí H 2 (đktc). Sục 8,96 lít khí CO2 (đktc) vào dung dịch X, thu được m gam kết tủa. Giá trị của m là A. 49,25. B. 39,40. C. 19,70. D. 78,80. Câu 7(A-2013): Hh X gồm Na, Ba, Na2O và BaO. Hòa tan hoàn toàn 21,9 gam X vào nước, thu được 1,12 lít khí H2 (đktc) và dung dịch Y, trong đó có 20,52 gam Ba(OH) 2. Hấp thụ hoàn toàn 6,72 lít khí CO2 (đktc) vào Y, thu được m gam kết tủa. Giá trị của m là A. 21,92. B. 23,64. C. 39,40. D. 15,76. Câu 8: Sục V lít CO2 (đktc) vào dung dịch hh chứa x mol NaOH và y mol Ba(OH) 2. Để kết tủa thu được là cực đại thì giá trị của V là A. 22,4.y  V  (x - y).22,4. B. V = 22,4.(x+y). C. 22,4.y  V  (y - x/2).22,4. D. V = 22,4.y. nBaCO3 Câu 9: Dung dịch A chứa a mol Ba(OH)2 và m gam NaOH. Sục CO2 dư vào A ta thấy lượng kết tủa biến đổi theo hình bên. Giá trị của a và m là A. 0,4 và 20,0. B. 0,5 và 20,0. C. 0,4 và 24,0. D. 0,5 và 24,0. Câu 10: Sục CO2 vào dung dịch chứa Ca(OH)2 và NaOH ta thu được kết quả như hình bên. Giá trị của x là A. 0,64. B. 0,58. C. 0,68. D. 0,62. a nCO2 0 a nCaCO3 0,1 0,06 nCO2 0 Câu 11: Sục CO2 vào dd chứa Ca(OH)2 và NaOH ta thu được kết quả như hình bên. Giá trị của b là A. 0,24. B. 0,28. C. 0,40. D. 0,32. 1,3 a+0,5 a a+0,5 x nCaCO3 0,12 0,06 nCO2 0 a b 0,46 Câu 12: Sục CO2 vào dung dịch chứa Ca(OH) 2 và KOH ta thu được kết quả như hình bên. Giá trị của x là A. 0,12. B. 0,11. C. 0,13. D. 0,10. nCaCO3 x nCO2 0 0,15 0,45 0,5 Câu 13: Hoà tan hết m gam Al 2(SO4)3 vào nước được dung dịch A. Cho 300 ml dung dịch NaOH 1M vào A, thu được x gam kết tủa. Mặc khác, nếu cho 400 ml dung dịch NaOH 1M vào A, cũng thu được x gam kết tủa. Giá trị của m là A. 21,375 B. 42,75 C. 17,1 D. 22,8 Câu 14: Cho 150 ml dung dịch KOH 1,2M tác dụng với 100 ml dung dịch AlCl3 nồng độ x mol/l, thu được dung dịch Y và 4,68 gam kết tủa. Loại bỏ kết tủa, thêm tiếp 175 ml dung dịch KOH 1,2M vào Y, thu được 2,34 gam kết tủa. Giá trị của x là A. 1,2. B. 0,8. C. 0,9. D. 1,0. Câu 15(Chuyên Bến Tre-2015): Cho a mol Al tan hoàn toàn vào dung dịch chứa b mol HCl thu được dung dịch Y chứa 2 chất tan có cùng nồng độ mol. Thêm từ từ dung dịch NaOH vào dung dịch Y ta có đồ thị sau sè mol Al(OH)3 0,1875b sè mol NaOH 0 0,68 Câu 16: Cho 100 ml dung dịch AlCl 3 1M Phản ứng với dung dịch NaOH 0,5M nhận thấy số mol kết tủa phụ thuộc vào thể tích dung dịch NaOH theo đồ thị sau. Giá trị của b là A. 360 ml. B. 340 ml. C. 350 ml. D. 320 ml. sè mol Al(OH)3 V (ml) NaOH 0 b 680