CO2 + KOH → K2CO3 + H2O | CO2 ra K2CO3

Phản ứng CO₂ + KOH → K₂CO₃ + H₂O

1. Phương trình phản ứng CO₂ tác dụng KOH

CO₂ + 2KOH → K₂CO₃ + H₂O

2. Bài toán CO₂ dẫn vào dung dịch KOH

Khi cho CO₂ (hoặc SO₂) tác dụng với dung dịch KOH đều xảy ra 3 khả năng tạo muối:

CO₂ + 2KOH → K₂CO₃ + H₂O (1)

CO₂ + KOH → KHCO₃ (2)

Đặt T = n_KOH/n_CO2

Nếu T = 2 : chỉ tạo muối K₂CO₃

Nếu T = 1 : chỉ tạo muối KHCO₃

Nếu 1 < T < 2 : tạo cả muối KHCO₃ và K₂CO₃

Như vậy để xảy ra phương trình phản ứng (1) thì T = 2

Có những bài toán không thể tính T. Khi đó phải dựa vào những dữ kiện phụ để tìm ra khả năng tạo muối.

Hấp thụ CO₂ vào NaOH dư (KOH dư) chỉ tạo muối trung hòa Na₂CO₃ (K₂CO₃)

Hấp thụ CO₂ vào NaOH chỉ tạo muối Na₂CO₃, Sau đó thêm BaCl₂ vào thấy kết tủa. Thêm tiếp Ba(OH)₂ dư vào thấy xuất hiện thêm kết tủa nữa → Tạo cả 2 muối Na₂CO₃ và NaHCO₃
Chất hấp thụ vào bình NaOH tăng:

m_{bình tăng} = m _{dd tăng} = m _{chất hấp thụ}(CO₂ + H₂O có thể có)

Trong trường hợp không có các dữ kiện trên thì chia trường hợp để giải.

3. Bản chất của các chất tham gia phản ứng

3.1. Bản chất của CO₂ (Cacbon dioxit)

CO₂ là oxit axit tác dụng với dung dịch bazo tạo thành muối và nước.

3.2. Bản chất của KOH (Kali hidroxit)

KOH là một bazo mạnh phản ứng được với oxit axit.

4. Mở rộng kiến thức về CO₂

4.1. Tính chất vật lý

- Là chất khí không màu, nặng gấp 1,5 lần không khí.

- Tan ít trong nước.

- CO₂ khi bị làm lạnh đột ngột là thành phần chính của nước đá khô. Nước đá khô không nóng chảy mà thăng hoa nên được dùng để làm môi trường lạnh và khô, rất tiện lợi để bảo quản thực phẩm.

4.2. Tính chất hóa học

Khí CO₂ không cháy, không duy trì sự cháy của nhiều chất.

a. CO₂ là oxit axit

- CO₂ tan trong nước tạo thành axit cacbonic (là một điaxit rất yếu):

        CO₂ (k) + H₂O (l) ⇔ H₂CO₃ (dd)

- CO₂ tác dụng với oxit bazơ → muối:

        CaO + CO₂ → CaCO₃ (tº)

- CO₂ tác dụng với dung dịch kiềm → muối + (H₂O)

        NaOH + CO₂ → NaHCO₃

        2NaOH + CO₂ → Na₂CO₃ + H₂O

Phản ứng của CO₂ với dung dịch kiềm tạo thành muối nào tuỳ thuộc vào tỉ lệ số mol của 2 chất tham gia phản ứng.

b. CO₂ bền, ở nhiệt độ cao bị nhiệt phân một phần và tác dụng được với các chất khử mạnh

        2CO₂ ⇔ 2CO + O₂ (tº)

        CO₂ + 2Mg → 2MgO + C (Đây là nguyên nhân không sử dụng CO₂ để dập tắt các đám cháy kim loại)

        CO₂ + C → 2CO

c. CO₂ còn được dùng để sản xuất ure

        CO₂ + 2NH₃ → NH₄O - CO - NH₂ (amoni cacbamat)

        NH₄O - CO - NH₂ → H₂O + (NH₂)₂CO (180ºC; 200at)

4.3. Điều chế

- Quá trình hô hấp của người và động vật:

        C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O

- Quá trình lên men bia rượu:

        C₆H₁₂O₆ → 2CO₂ + 2C₂H₅OH

- Quá trình đốt cháy nhiên liệu:

        C_xH_y + (x + y/4)O₂ → xCO₂ + y/2 H₂O

- Trong công nghiệp:

        C + O₂ → CO₂ (đốt cháy hoàn toàn than cốc trong không khí)

        CaCO₃ → CaO + CO₂ (1000ºC)

- Trong phòng thí nghiệm:

        CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + CO₂ + H₂O

5. Tính chất hoá học của KOH

KOH là một bazo mạnh có khả năng làm thay đổi màu sắc các chất chỉ thị như khiến quỳ tím chuyển sang màu xanh, còn dung dịch phenolphtalein không màu thành màu hồng.

5.1. Tác dụng với oxit axit

Ở điều kiện nhiệt độ phòng, KOH tác dụng với SO₂, CO₂,...

KOH + SO₂ → K₂SO₃ + H2O

KOH + SO₂ → KHSO₃

5.2. Tác dụng với axit

• Tác dụng với axit tạo thành muối và nước

KOH(dd) + HCl(dd) → KCl(dd) + H2O

• Tác dụng với các axit hữu cơ để tạo thành muối và thủy phân este, peptit

RCOOR₁  + KOH → RCOOK  + R₁OH

5.3. Tác dụng với kim loại

KOH tác dụng với kim loại mạnh tạo thành bazo mới và kim loại mới.

KOH + Na → NaOH + K

5.4. Tác dụng với muối

KOH tác dụng với muối để tạo thành muối mới và axit mới

2KOH + CuCl₂ → 2KCl + Cu(OH)₂↓

5.5. KOH điện li mạnh

KOH là một bazo mạnh, trong nước phân ly hoàn toàn thành ion K+ và OH-

5.6. KOH phản ứng với một số oxit kim loại mà oxit, hidroxit của chúng lưỡng tính 

KOH phản ứng được với một số oxit kim loại mà oxit, hidroxit của chúng lưỡng tính như nhôm, kẽm,…

2KOH + 2Al + 2H₂O → 2KAlO₂ + 3H₂↑

2KOH + Zn → K₂ZnO₂ + H₂↑

5.7. Phản ứng với một số hợp chất lưỡng tính

KOH + Al(OH)₃ → KAlO₂ + 2H₂O

2KOH + Al₂O₃ → 2KAlO₂ + H₂O

6. Bài tập vận dụng

Câu 1. Cho 3,36 lít khí CO₂ tác dụng với 200 ml dung dịch KOH 1M. Xác định sản phẩm thu được sau khi kết thúc phản ứng.

A. K₂CO₃

B. KHCO₃

C. K₂CO₃ và KHCO₃

D. Không tạo ra sản phẩm

Lời giải:

Đáp án: C

n_CO2 = 3,36/22,4 = 0,15 mol

n_KOH = 0,2 mol

Xét tỉ lệ T = n_KOH/n_CO2 = 0,2/0,15 = 1,3

1 < 1,3 < 2 : tạo cả muối KHCO₃ và K₂CO₃

Câu 2. Cho 2,24 lít khí CO₂ tác dụng với 100 ml dung dịch KOH 1M. Xác định sản phẩm thu được sau khi kết thúc phản ứng thu được m gam muối. Tính khối lượng muối thu được.

A. 10 gam

B. 12 gam

C. 20 gam

D. 15 gam

Lời giải:

Đáp án: A

n_CO2 = 2,24/22,4 = 0,1 mol

n_KOH = 0,1 mol

Xét tỉ lệ T = n_KOH/n_CO2 = 0,1/0,1 = 1

Nếu T = 1 : chỉ tạo muối KHCO₃

CO₂ + KOH → KHCO₃ (2)

n_KHCO3 = n_CO2 = 0,1 mol => m_KHCO3 = 0,1.100 = 10 gam

Câu 3. Hấp thụ 2,24 lít  CO₂ (đktc) vào 2 lít Ca(OH)₂ 0,1M ta thu được m gam kết tủa. Giá trị của m là

A. 10 gam.

B. 15 gam.

C. 20 gam.

D. 25 gam.

Lời giải:

Đáp án: A

$\begin{array}{l}{n}_{C{O}_2}=\mathrm{0,1}mol;n_{Ca{\left(OH\right)}_2}=\mathrm{0,2}mol\\ \to T=\frac{n_{C{O}_2}}{n_{Ca{\left(OH\right)}_2}}=\mathrm{0,5}<1\end{array}$

→ Sau phản ứng thu được muối không tan CaCO₃ và dung dịch Ca(OH)₂ dư

CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃↓ + H₂O

Từ phương trình ta có: $n_{\downarrow }=n_{C{O}_2}=\mathrm{0,1}mol$

→ $m_{\downarrow }=\mathrm{0,1.100}=10gam$

Câu 4. Hấp thụ hoàn toàn 3,36 lít CO₂ (đktc) vào 200ml dung dịch NaOH 1M. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được m gam muối. Giá trị của m là

A. 13,7 gam

B. 5,3 gam

C. 8,4 gam

D. 15,9 gam

Lời giải:

Đáp án: A

$\begin{array}{l}{n}_{C{O}_2}=\mathrm{0,15}mol;n_{NaOH}=\mathrm{0,2}mol\\ 1<T=\frac{n_{NaOH}}{n_{C{O}_2}}<2\end{array}$

→ Dung dịch sau phản ứng chứa hỗn hợp muối Na₂CO₃ (a mol) và NaHCO₃ (b mol).

$\begin{array}{l}\begin{array}{l}C{O}_2+2NaOH\to N{a}_{2}C{O}_3+H_{2}O\\ a 2a \leftarrow a mol\end{array}\\ C{O}_2+NaOH\to NaHC{O}_3\\ b b \leftarrow b mol\end{array}$

$\begin{array}{l}\to \left\{\begin{array}{l}a+b=\mathrm{0,15}\\ 2a+b=\mathrm{0,2}\end{array}\right.\to \left\{\begin{array}{l}a=\mathrm{0,05}\\ b=\mathrm{0,1}\end{array}\right.\left(mol\right)\\ \to m=\mathrm{0,05.106}+\mathrm{0,1.84}=\mathrm{13,7}gam\end{array}$

Câu 5. Dãy chỉ gồm các oxit axit là:

A. CO, CO₂, MnO₂, Al₂O₃, P₂O₅

B. CO₂, SO₂, NO₂, SO₃, P₂O₅

C. FeO, Mn₂O₇, SiO₂, CaO, Fe₂O₃

D. K₂O, CaO, H₂O, H2O₂, ZnO

Lời giải:

Đáp án: B

A loại do có MnO₂, Al₂O₃

C loại do có FeO, CaO, Fe₂O₃

D loại do có K₂O, caO, ZnO

Câu 6. Dãy chất nào sau đây gồm các bazơ không bị nhiệt phân hủy?

A. Mg(OH)₂, Ba(OH)₂, Fe(OH)₂

B. NaOH, Ba(OH)₂, Al(OH)₃

C. KOH, Ca(OH)₂, LiOH

D. Zn(OH)₂, Al(OH)₃, Cu(OH)₂

Lời giải:

Đáp án: C

A- chỉ có Ba(OH)₂không bị phân hủy

B- sai do có Al(OH)₃ bị phân hủy

C- đúng

D- sai do cả 3 chất đều bị phân hủy

Câu 7. Cặp dung dịch nào sau đây phản ứng với nhau tạo ra chất khí?

A. NH₄Cl và AgNO₃.

B. KOH và H₂SO₄.

C. Ba(OH)₂ và NH₄Cl.

D. Na₂CO₃và KOH.

Lời giải:

Đáp án: C

A- NH₄Cl + AgNO₃ → AgCl ↓ + NH₄NO₃

B- 2KOH + H₂SO₄ → K₂SO₄ + 2H₂O

C- Ba(OH)₂ + 2NH₄Cl → BaCl₂ + 2NH₃ ↑ + 2H₂O

D- Na₂CO₃ không phản ứng với KOH

Câu 8. Sục khí CO₂ vào dung dịch nước vôi trong, hiện tượng xảy ra:

A. Có kết tủa ngay, lượng kết tủa tăng dần qua một cực đại rồi sau đó tan trở lại hết.

B. Một lúc mới có kết tủa, lượng kết tủa tăng dần qua một cực đại rồi lại giảm.

C. Có kết tủa ngay, nhưng kết tủa tan trở lại ngay sau khi xuất hiện.

D. Có kết tủa ngay, lượng kết tủa tăng dần đến một giá trị không đổi.

Lời giải:

Đáp án: A

Hiện tượng: Ban đầu xuất hiện kết tủa trắng, sau đó kết tủa trắng tan dần tạo dung dịch trong suốt.

Phương trình hóa học: CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃ ↓ trắng + H₂O

CO₂ + CaCO₃ + H₂O → Ca(HCO₃)₂

Câu 9. Thổi V lít khí CO₂ (đktc) vào 200ml dung dịch Ca(OH)₂1M thu được 12 gam kết tủa. Lọc kết tủa đun nóng dd lại thấy có kết tủa nữa. Tìm V?

A. 3,136 lít

B. 6,272 lít

C. 4,181 lít

D. 7,840 lít

Lời giải:

Đáp án: B

n_CaCO3 = 12/100 = 0,12 mol

nCa(OH)₂ = 0,2 mol

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

n_{CaCO3 tạo thêm là} 8/100 = 0,08 mol

Phương trình hóa học

CO₂+ Ca(OH)₂ → CaCO₃+ H₂O

0,12 → 0,12 → 0,12

2CO₂+ Ca(OH)₂ → Ca(HCO₃)₂

Ca(HCO₃)₂→ CaCO₃ + CO₂ + H₂O

0,08 → 0,08

→ n_CO2 ở phản ứng 2 là 0,08.2 = 0 ,16 mol

→ n_CO2= 0,12 + 0,16 = 0,28 mol

→ V = 0,28.22,4 = 6,272 lít

Câu 10. Cho các dung dịch: NaOH, NaCl, H₂SO₄, Na₂SO₄, Ba(OH)₂. Chỉ dùng thêm một thuốc thử nào sau đây để nhận biết?

A. Phenolphtalein.

B. Quỳ tím.

C. BaCl₂.

D. AgNO₃.

Lời giải:

Đáp án: B

Dùng quì tím nhận biết được dung dịch NaOH làm quì tím chuyển sang màu xanh, dung dịch H₂SO₄ làm quì tím chuyển sang màu đỏ.