Cân bằng phương trình hóa học sau CO2 + Ba(OH)2 → BaCO3 + H2O

1. Cân bằng phương trình hóa học sau CO2 + Ba(OH)2 → BaCO3 + H2O

Phương trình phản ứng CO2 ra BaCO3:

CO2+ Ba(OH)2 → BaCO3↓+ H2O

Điều kiện để xác định sản phẩm của phản ứng giữa CO2 và Ba(OH)2 phụ thuộc vào tỉ lệ T, được định nghĩa là tỷ lệ số mol CO2 đối với số mol Ba(OH)2. Dựa trên giá trị của T, chúng ta có thể xác định sản phẩm của phản ứng như sau:

- Nếu T ≤ 1: Chỉ sản phẩm là muối BaCO3 theo phản ứng (1).

- Nếu T = 2: Chỉ sản phẩm là muối Ba(HCO3)2 theo phản ứng (2).

- Nếu 1 < T < 2: Sản phẩm bao gồm cả muối BaCO3 và Ba(HCO3)2.

Khi tiến hành hấp thụ CO2 vào dung dịch nước vôi và thấy có kết tủa xuất hiện, sau đó thêm Ba(OH)2 dư vào và lại thấy kết tủa nữa, điều này cho thấy cả muối BaCO3 và Ba(HCO3)2 đã được tạo ra.

Tương tự, nếu sau khi hấp thụ CO2 vào dung dịch nước vôi và loại bỏ kết tủa, sau đó đun nóng dung dịch lọc lại và thấy có kết tủa xuất hiện, thì cũng có sự tạo ra cả muối BaCO3 và Ba(HCO3)2.

Trong trường hợp không có điều kiện hoặc thông tin về tỉ lệ T, chúng ta có thể dựa vào các dữ kiện phụ để suy ra khả năng tạo ra muối:

- Khi hấp thụ CO2 vào dung dịch vôi dư, chỉ có sự tạo muối BaCO3.

- Khi xảy ra sự tăng hoặc giảm khối lượng dung dịch sau khi thêm sản phẩm cháy vào bình Ca(OH)2 hoặc Ba(OH)2:

+ Khi khối lượng bình tăng, thì khối lượng hấp thụ CO2 bằng với khối lượng sản phẩm cháy.

+ Khi khối lượng bình giảm, thì khối lượng sản phẩm cháy bằng với sự kết tủa và khối lượng hấp thụ CO2 ban đầu.

Những thông tin này giúp chúng ta xác định sản phẩm của phản ứng trong các trường hợp cụ thể.

2. Tính chất hóa học của các chất tham gia phản ứng

2.1. Tính chất hóa học của CO2

Khí CO2 không thể cháy và không duy trì sự cháy của nhiều chất khác. Có một số tính chất quan trọng của CO2:

a. CO2 là oxit axit

CO2 là một oxit axit và có khả năng tạo axit cacbonic (là một điaxit rất yếu) khi tan trong nước:

CO2 (khí) + H2O (nước) ⇔ H2CO3 (dung dịch)

CO2 cũng tác dụng với các oxit bazơ để tạo ra muối, ví dụ:

CaO (vôi sống) + CO2 → CaCO3 (vôi đá) (ở nhiệt độ cao)

Ngoài ra, CO2 có thể tác dụng với các dung dịch kiềm để tạo ra muối và nước:

NaOH (natri hydroxit) + CO2 → NaHCO3 (bicarbonate natri)

2NaOH + CO2 → Na2CO3 (carbonat natri) + H2O

Loại muối tạo ra phụ thuộc vào tỉ lệ số mol giữa CO2 và chất kiềm tham gia phản ứng.

b. CO2 là một chất bền ở nhiệt độ cao, nhưng nó có thể nhiệt phân một phần để tạo ra CO và O2 theo phản ứng sau:

2CO2 ⇔ 2CO + O2 (ở nhiệt độ cao)

CO2 cũng có khả năng tác dụng với các chất khử mạnh, ví dụ như:

CO2 + 2Mg → 2MgO (oxit magie) + C (than chì) (Điều này giải thích tại sao CO2 không phải là lựa chọn tốt để dập tắt đám cháy của kim loại)

Ngoài ra, CO2 còn có thể tương tác với cacbon để tạo ra CO:

CO2 + C → 2CO

c. CO2 còn được sử dụng trong quá trình sản xuất ure:

CO2 + 2NH3 (amoni) → NH4OCOHNH2 (amoni cacbamat)

Sau đó, amoni cacbamat có thể bị nhiệt phân để tạo ra nước và ure:

NH4OCOHNH2 → H2O + (NH2)2CO (ở nhiệt độ 180°C và áp suất 200atm)

Những tính chất này giúp CO2 có vai trò quan trọng trong nhiều ứng dụng công nghiệp và hóa học.

2.2. Tính chất hóa học của Ba(OH)2

Ba(OH)2 có đặc điểm của một bazơ mạnh, cho phép thực hiện các phản ứng hóa học sau:

- Phản ứng với các axit:

   Ba(OH)2 + 2HCl → BaCl2 + 2H2O

- Phản ứng với oxit axit như SO2 và CO2:

   Ba(OH)2 + SO2 → BaSO3 + H2O

   Ba(OH)2 + 2SO2 → Ba(HSO3)2

- Phản ứng với các axit hữu cơ, tạo ra muối:

   2CH3COOH + Ba(OH)2 → (CH3COO)2Ba + 2H2O

- Phản ứng thủy phân este:

   2CH3COOC2H5 + Ba(OH)2 → (CH3COO)2Ba + 2 C2H5OH

- Phản ứng với muối, tạo ra kết tủa:

   Ba(OH)2 + CuCl2 → BaCl2 + Cu(OH)2↓

- Tương tác với một số kim loại như Al và Zn, mà oxit và hidroxit của chúng có tính lưỡng tính:

   Ba(OH)2 + 2Al + 2H2O → Ba(AlO2)2 + 3H2↑

- Tương tác với các hợp chất lưỡng tính:

   Ba(OH)2 + 2Al(OH)3 → Ba(AlO2)2 + 4H2O

   Ba(OH)2 + Al2O3 → Ba(AlO2)2 + H2

Ba(OH)2 thể hiện sự hoạt động mạnh mẽ trong các phản ứng hóa học này và thường được sử dụng làm một chất kiềm mạnh trong phòng thí nghiệm và công nghiệp.

3. Bài tập vận dụng liên quan 

Câu 1. Nhận định nào sau đây về muối cacbonat là đúng?

A. Tất cả các muối cacbonat đều tan trong nước.

B. Tất cả các muối cacbonat đều bị nhiệt phân tạo ra oxit kim loại và cacbon dioxit.

C. Tất cả các muối cacbonat đều bị nhiệt phân trừ muối cacbonat của kim loại kiềm.

D. Tất cả các muối cacbonat đều không tan trong nước.

Đáp án C

C. Tất cả các muối cacbonat đều bị nhiệt phân trừ muối cacbonat của kim loại kiềm.

Câu 2. Cho V lít khí CO2 (đktc) tác dụng với 300 ml dung dịch Ba(OH)2 1M, sau phản ứng thu được 31,52 gam kết tủa và dung dịch X. Đun sôi dung dịch X lại thấy có thêm kết tủa xuất hiện. Giá trị của V là

A. 4,928 lít.

B. 9,856 lít.

C. 1,792 lít hoặc 9,856 lít.

D. 1,792 lít hoặc 4,928 lít.

Đáp án B

nBaCO3 = 31,52/197 = 0,16 mol.

nBa(OH)2 = 0,3 mol.

Đun nóng dung dịch X xuất hiện kết tủa

⟹ Dung dịch X có chứa Ba(HCO3)2.

⟹ Phản ứng tạo ra 2 muối BaCO3 và Ba(HCO3)2.

Phương trình phản ứng hóa học xảy ra

Ba(OH)2 + CO2 → Ba(HCO3)2

Ba(OH)2+ CO2 → BaCO3 + H2O

Bảo toàn nguyên tố Ba:

nBa(HCO3)2 = nBa(OH)2 − nBaCO3 = 0,3 – 0,16 = 0,14 mol.

Bảo toàn nguyên tố C:

nCO2 = nBaCO3+ 2nBa(HCO3)2 = 0,16 + 0,14.2 = 0,44 mol.

⟹ V = 0,44.22,4 = 9,856 lít.

Câu 3. V lít khí CO2 (đktc) vào 3 lít Ba(OH)2 0,1M được 39,4 gam kết tủa. Giá trị lớn nhất của V là?

A. 8,96

B. 2,24

C. 4,48

D. 6,72

Đáp án A

Khi sục CO2 vào 0,3 mol Ba(OH)2 thu được 0,2 mol kết tủa BaCO3

Thì có thể xảy ra 2 trường hợp có kết tủa.

Trường hợp 1:

Phương trình phản ứng hóa học xảy ra

CO2 + Ba(OH)2 → BaCO3 + H2O.

→ n(CO2) = n(BaCO3) = 0,2. → V = 4,48 lít.

Trường hợp 2:

Phương trình phản ứng hóa học xảy ra

CO2 + Ba(OH)2 → BaCO3 + H2O

0,2

2CO2 + Ba(OH)2 → Ba(HCO3)2.

0,2 0,1

→ n(CO2) = 0,2 + 0,2 = 0,4. → V = 8,96 lít

Nên V max = 4,48 lít.

Câu 4. Dãy các chất đều phản ứng được với dung dịch Ba(OH)2 là:

A. Al, SO2, H2SO4 , CuCl2

B. Al2O3, CO2, HCl, KCl

C. MgO, CO2, H2SO4 , CuCl2

D. MgO, SO2, H2SO4, CuCl2

Đáp án A

A đúng

Phương trình phản ứng hóa học xảy ra

2 Al + Ba(OH)2 + 2 H2O → Ba(AlO2)2 + 3 H2

Ba(OH)2 + SO2 → H2O + BaSO3↓

Ba(OH)2 + H2SO4 → BaSO4+ 2H2O

CuCl2 + Ba(OH)2 → Cu(OH)2 + BaCl2

B sai vì KCl không phản ứng

C sai vì MgO không phản ứng

D sai vì MgO không phản ứng

Câu 5. Cho cacbon lần lượt tác dụng với Al, H2O, CuO, HNO3 đặc , H2SO4 đặc, KClO3, CO2 ở điều kiện thích hợp. Số phản ứng mà trong đó cacbon đóng vai trò chất khử là

A. 6.

B. 4.

C. 7.

D. 5.

Đáp án A: C thể hiện tính khử khi tác dụng với chất oxi hóa → H2O, CuO, HNO3 đặc, H2SO4 đặc, KClO3 , CO2

Phương trình phản ứng hóa học xảy ra

C + 2H2O → CO2+ 2H2

2CuO + C → 2Cu + CO2

C + 4HNO3 → CO2 + 4NO2 + 2H2O

C + 2H2SO4→ 2SO2 + CO2 + 2H2O

2KClO3+ 3C → 2KCl + 3CO2

C + CO2→  2CO

Câu 6. Sục 2,24 lít khí CO2 (ở đktc) vào 1 lít dung dịch hỗn hợp Ba(OH)2 0,06M và NaOH 0,03M. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được a gam kết tủa. Giá trị của a là

A. 19,7

B. 9,85

C. 7,88

D. 13,79

Đáp án B

Chúng ta có:

nCO2 = 0,1 mol ;

nOH- = (0,06 * 2) + (0,03 * 1) = 0,15 mol ;

nBa2+ = 0,06 mol.

Với tỉ lệ nCO2/nOH- = 0,1/0,15 = 2/3, ta có phản ứng tạo ra 2 muối.

nCO32- = nOH- - nCO2 = 0,15 - 0,1 = 0,05 mol.

Do đó, nBaCO3 = 0,05 mol.

Số gam kết tủa BaCO3 được tính bằng cách nhân số mol bằng khối lượng phân tử của BaCO3: a = nBaCO3 * (mass of BaCO3) = 0,05 * 197 = 9,85 gam.

Câu 7. Dẫn từ từ 6,72 lít khí CO2 (ở đktc) vào 2 lít dung dịch Ca(OH)2 0,1M, sau phản ứng thu được dung dịch

A. CaCO3

B. CaCO3 và Ca(HCO3)2

C. Ca(HCO3)2

D. CaCO3 và Ca(OH)2 dư

Đáp án B

nCO2 = 0,3 mol

nCa(OH)2 = 0,2 mol

Tỉ lệ:

nCO2/nCa(OH)2 = 0,3/0,2 = 1,5

Vậy sản phẩm sau phản ứng gồm CaCO3 và Ca(HCO3)2.

Phản ứng hóa học:

CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O

2CO2 + Ca(OH)2 → Ca(HCO3)2.

Câu 8. Thổi V lít khí CO2 (đktc) vào 200ml dung dịch Ca(OH)2 1M thu được 12 gam kết tủa. Lọc kết tủa đun nóng dung dịch lại thấy có kết tủa nữa. Tìm V?

A. 3,136 lít

B. 8,960 lít

C. 6,272 lít

D. 4,480 lít

Đáp án C

nCaCO3 = 12/100 = 0,12 mol

Do đun nóng lại thu được thêm kết tủa, nên có Ca(HCO3)2.

nCa(OH)2 = 0,2 mol

Phản ứng hóa học:

CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O

0,12 0,12 ← 0,12 mol

2CO2 + Ca(OH)2 → Ca(HCO3)2

0,16 (0,2 - 0,12) mol

nCO2 = 0,12 + 0,16 = 0,28 mol

V = nCO2 * 22,4 = 0,28 * 22,4 = 6,272 lít.

Câu 9. V lít khí CO2 (đktc) vào 1,5 lít Ca(OH)2 0,1M được 19,7 gam kết tủa. Giá trị lớn nhất của V là?

A. 1,12

B. 2,24

C. 4,48

D. 6,72

Đáp án C

Khi sục CO2 vào 1,5 lít dung dịch Ca(OH)2 0,1M, ta thu được 19,7 gam kết tủa CaCO3.

Trường hợp 1: CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O

nCO2 = nCaCO3 = 0,197/100 = 0,00197 mol

Trường hợp 2: 2CO2 + Ca(OH)2 → Ca(HCO3)2

nCO2 = nCa(HCO3)2 = 0,197/200 = 0,000985 mol

Vậy tỉ lệ: nCO2/nCa(OH)2 = 0,00197/0,015 = 0,1313 < 2

Do đó, sản phẩm chứa CaCO3 và Ca(HCO3)2.

Phản ứng hóa học:

CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O

2CO2 + Ca(OH)2 → Ca(HCO3)2

Dựa trên số mol của CO2, ta tính được V = nCO2 * 22,4 = 0,00197 * 22,4 = 0,044288 lít = 4,48 lít.

Bài viết liên quan: Cân bằng phương trình Cu + H2SO4 → CuSO4 + SO2 + H2O dễ hiểu

Trên đây là toàn bộ nội dung bài viết của Luật Minh Khuê về cân bằng phương trình hóa học sau CO2 + Ba(OH)2 → BaCO3 + H2O. Xin cảm ơn quý bạn đọc đã quan tâm theo dõi!