Phương pháp điều chế CO2 trong phòng thí nghiệm (2024) chính xác nhất

Lý thuyết, Cách điều chế CO₂ trong phòng thí nghiệm

1. Lý thuyết

1.1 Khái niệm

Cacbon điôxít (các tên gọi khác thán khí, anhiđrít cacbonic, khí cacbonic). Là một hợp chất hóa học được biết đến rộng rãi, nó thường xuyên gọi theo công thức hóa học là CO₂.

CO₂ một hợp chất ở điều kiện bình thường có dạng khí và có nồng độ thấp trong khí quyển Trái Đất. Còn trong dạng rắn, nó được gọi là băng khô. Bao gồm một nguyên tử cacbon và hai nguyên tử ôxy.

1.2 Tính chất vật lí

• Trong điều kiện bình thường CO₂ là khí không màu, không mùi và có vị chua nhẹ hòa tan tốt ở trong nước,  nặng gấp 1,524 lần không khí.
• Khí CO₂ không tham gia phản ứng cháy và hóa lỏng tại nhiệt độ -78 độ C. Ngoài ra, CO₂ có thể bị phân hủy tại nhiệt độ cao 2000 độ C thành CO và O₂.

1.3 Tính chất Hóa Học

CO₂ là 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

1.4 Cách điều chế CO₂ trong phòng thí nghiệm

CO₂ được tạo ra từ nhiều nguyên nhân khác nhau như

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/2H₂O

2. Bài tập vận dụng

Câu 1: Sục 2,24 lít khí CO₂ vào 200ml dung dịch NaOH 1M thu được dung dịch X. Tính khối lượng muối trong X?

A. 15 g

B. 20 g

C. 10 g

D.10,6 g

Hướng dẫn

$\begin{array}{l}{n}_{C{O}_2}=0,1mol,n_{NaOH}=0,2\text{}mol\\ \Rightarrow T=\frac{n_{O{H}^{-}}}{n_{C{O}_2}}=2\end{array}$

Dung dịch X chỉ chứa 1 muối là Na2CO3­

$\begin{array}{l}\Rightarrow n{}_{N{a}_{2}C{O}_3}=n_{C{O}_2}\\ \Rightarrow m{}_{N{a}_{2}C{O}_3}=0,1.106=10,6gam\end{array}$

Đáp án D

Câu 2. Cho V lít (đktc) CO₂ tác dụng với 200 ml dung dịch Ca(OH)₂ 1M thu được 10 gam kết tủa. Vậy thể tích V của CO₂ là

A. 2,24 lít.                                                 

B. 6,72 lít.                   

C. 8,96 lít.                                                 

D. 2,24 hoặc 6,72 lít
Hướng dẫn

$n_{Ca{\left(OH\right)}_2}=0,2\text{\hspace{0.17em}}mol;\text{\hspace{0.17em}\hspace{0.17em}}{n}_{\downarrow CaC{O}_3}=0,1mol$

Trường hợp 1: Chỉ tạo muối CaCO3

$\begin{array}{l}\Rightarrow n_{C{O}_2}=n_{\downarrow CaC{O}_3}=0,1mol\\ \Rightarrow V_{C{O}_2}=0,1.22,4=2,24lit\end{array}$

Trường hợp 2: Tạo hỗn hợp 2 muối

Bảo toàn nguyên tố Ca : $n_{Ca{\left(HC{O}_3\right)}_2}=n_{Ca{\left(OH\right)}_2}-n_{\downarrow CaC{O}_3}=0,1mol$

Bảo toàn nguyên tố C $\Rightarrow n_{C{O}_2}=2n_{Ca{\left(HC{O}_3\right)}_2}+n_{\downarrow CaC{O}_3}=0,3mol$

$\Rightarrow V_{C{O}_2}=0,3.22,4=6,72lit$

Đáp án D

Câu 3: Sục 4,48 lít khí CO₂ (đktc) vào 500ml dung dịch NaOH 0,1M và Ba(OH₎₂ 0,2M. Tính khối lượng kết tủa thu được?

A. 9,85 gam

B. 9,65 gam

C. 10,05 gam

D. 10,85 gam

Hướng dẫn:

${n_{CO}}_{{}_2} =0,2mol,n_{O{H}^{-}} =0,25mol,n_{B{a}^{2+}} =0,1mol$

Ta thấy:  1< T = 1,25 < 2 tạo cả muối $HC{O}_3^{-}$ và $C{O}_3^{2-}$

$\begin{array}{l}C{O}_2 +2O{H}^{-} \to C{O_3}^{2-} +H_{2}O\\ 0,125 0,25\to 0,125\\ C{O}_2 +C{O_3}^{2-} +H_{2}O\to 2HC{O_3}^{-}\\ 0,075 \to 0,075 \to 1,5\end{array}$

$n_{C{O_3}^{2-}}=0,05mol<n_{B{a}^{2+}}$

$n_{\downarrow }=0,05mol$

⇒ m↓ = 0,05 . 197 = 9,85g

Đáp án A

Câu 4: V lít khí CO₂ (đktc) vào 1,5 lít Ba(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

Hưỡng dẫn:

Khi sục CO₂ vào 0,15 mol Ba(OH)₂ thu được 0,1 mol kết tủa BaCO₃

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

Trường hợp 1:

CO₂ + Ba(OH)₂ → BaCO₃ + H₂O.

→ n(CO₂) = n(BaCO₃) = 0,1. → V = 2,24 lít.

Trường hợp 2:

CO₂ + Ba(OH)₂ → BaCO₃ + H₂O

0,1

2CO₂ + Ba(OH)₂ → Ba(HCO₃)_2.

0,1        0,05

→ n(CO₂) = 0,1 + 0,1 = 0,2. → V = 4,48 lít

Nên V max = 4,48 lít.

Đáp án C. 4.48

Xem thêm các bài tập Hóa Học hay khác:

Phương pháp điều chế kim loại (2024) chính xác nhất

Phương pháp điều chế HNO3 (2024) chính xác nhất

Phương pháp điều chế cao su buna (2024) chính xác nhất

Phương pháp điều chế ancol etylic (2024) chính xác nhất

Cách điều chế nhựa PE (2024) chính xác nhất