Phương pháp giải một số dạng bài tập về các oxit của cacbon có lời giải

Dạng 1: Lý thuyết về oxit của cacbon

* Một số ví dụ điển hình

Câu 1: Phát biểu nào dưới đây đúng:

A. CO là chất khí không màu, không mùi, tan nhiều trong nước.

B. CO có tính khử mạnh, ở nhiệt độ cao, khí CO khử được hầu hết các oxit kim loại trước Al

C. CO là oxit không tạo muối( oxit trung tính).

D. Khí CO rất độc, nó được dùng để khử oxit nhôm.

Hướng dẫn giải chi tiết:

A sai: CO tan ít trong nước

B sai: CO chỉ khử được các oxit sau Al

D sai: CO không khử được oxit Al

Đáp án C

Câu 2: Không dùng khí CO₂ để dập tắt đám cháy nào sau đây:

A. CH₄

B. Mg  

C. Al

D. H₂

Hướng dẫn giải chi tiết:

Lưu ý: Mg cháy được trong CO₂

           2Mg + CO₂  →2MgO + C

Đáp án B

Câu 3: Một chất khí X có tính chất sau:

- Nặng hơn không khí

- Không duy trì sự cháy

- Làm đục nước vôi trong

Vậy chất X có thể là:

A. CO₂

B. Cl₂

C. O₂

D. N₂

Hướng dẫn giải chi tiết

Dựa vào đặc điểm tính chất đã biết của các khí trên, chất phù hợp với đề bài là CO2

Đáp án A

Câu 4: Khi dẫn từ từ khí CO₂ vào dung dịch nước vôi trong cho đến dư. Hiện tượng có thể quan sát được là:

A. Xuất hiện kết tủa keo trắng

B. Dung dịch vẩn đục

C. Dung dịch vẩn đục, sau đó trong trở lại    

D. Không thấy hiện tượng gì xảy ra  

Hướng dẫn giải chi tiết:

Khi sục khí CO₂ xảy ra phản ứng tạo kết tủa

Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃↓+ H₂O

Khi sục khí CO₂ dư xảy ra phản ứng hòa tan kết tủa

CaCO₃ + H₂O + CO₂ → Ca(HCO₃)₂

Đáp án C

Dạng 2: Bài toán về CO khử oxit kim loại

* Một số lưu ý cần nhớ

CO có thể khử oxit của các kim loại đứng sau Al trong dãy hoạt động hóa học

Sản phẩm sinh ra gồm CO₂ và kim loại tương ứng.

Ta có phương trình tổng quát

CO + M₂O_n →2M + nCO₂ (1)

Để làm được dạng bài tập này, người ta thường áp dụng định luật bảo toàn khối lượng và bảo toàn nguyên tố oxi

(1) n O trong oxit kim loại = n CO phản ứng = n CO₂ sinh ra

* Một số ví dụ điển hình

Câu 1: Tính thể tích khí CO cần để khử hoàn toàn 24 g hỗn hợp CuO và Fe₂O₃ có tỉ lệ mol 1 : 1

Hướng dẫn giải chi tiết:

n_CuO : n_Fe2O3 = 1: 1

=> Gọi số mol của CuO là x thì số mol của Fe₂O₃ = x (mol)

Tổng khối lượng hỗn hợp: 80x + 160x = 24 => x = 0,1 (mol)

CuO + CO → Cu + CO₂

0,1 → 0,1

3CO + Fe₂O₃ → 2Fe +  3CO₂

0,3 ←  0,1

=> n_CO = 0,1 + 0,3 = 0,4 mol

=> V_{CO cần} = 0,4 . 22,4 = 8,96 lít

Câu 2: Nung nóng 38,3 g hỗn hợp PbO và CuO với một lượng CO vừa đủ. Toàn bộ lượng khí sinh ra được dẫn qua dung dịch Ca(OH)₂ dư, phản ứng xong người ta thu được 30 g kết tủa màu trắng. Khối lượng của mỗi oxit kim loại trong hỗn hợp ban đầu là:

Hướng dẫn giải chi tiết:

Gọi x, y lần lượt là số mol của PbO và CuO

Ta có m_hh = m_PbO + m_CuO = 223x + 80y = 38,3 (1)

n _{kết tủa} = m _{kết tủa} : M _{kết tủa} = 30 : 100 = 0,3mol

PbO + CO → CO₂ + Pb

x                      x

CuO + CO → CO₂ + Cu

y                      y

CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃ + H₂O

x + y                            x + y

ta có n kết tủa = x + y = 0,3 mol (2)

Giải hệ (1) và (2) ta có x = 0,1 và y = 0,2

=> m_PbO = n_PbO . M_PbO = 0,1 . (207 + 16) = 22,3g

m_CuO = m_hh – m_PbO = 38,3 – 22,3 = 16g

Câu 3: Khử hoàn toàn 28 gam hỗn hợp gồm CuO và Fe₂O₃ cần vừa đủ 10,08 lít khí CO (đktc) thu được a gam hỗn hợp rắn. Xác định giá trị của a ?

Hướng dẫn giải chi tiết:

n_CO = 10,08/22,4 = 0,45 mol

Bảo toàn nguyên tố C ta có:

CO → CO₂

0,45→0,45  (mol)

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có:

m _oxit + m_CO = m _{chất rắn} + m_CO2

=> 28 + 0,45.28 = m_{chất rắn} + 0,45.44

=> m _{chất rắn} = 20,8 gam

Vậy a = 20,8 gam

Dạng 3: Bài toán CO₂ tác dụng với dung dịch kiềm

* Một số lưu ý cần nhớ

Ta có phương trình hóa học:

CO₂ + NaOH^- → NaHCO₃ (Natri hidrocacbonat)

CO₂ + 2NaOH^- → Na₂CO₃ + H₂O

                        Natri cacbonat

Đặt T = \(\frac{{{n_{O{H^ - }}}}}{{{n_{C{O_2}}}}}\)

Ta có:

Giá trị của T	Chất thu được sau phản ứng
T = 1	Muối hidro cacbonat
T = 2	Muối cacbonat
T < 1	Muối hidro cacbonatvà CO2 dư
T > 2	Muối cacbonatvà dung dịch kiềm dư
1 < T < 2	Muối hidro cacbonat và muối cacbonat

Một số ví dụ điển hình:

Câu 1: Sục 5,6 lít khí CO₂(đktc) vào V lít dung dịch NaOH 0,04M. Kết thúc phản ứng thu được muối trung hòa Na₂CO₃. Giá trị của V và nồng độ mol/l của muối thu được là: (Giả sử thể tích sau phản ứng không thay đổi)

Hướng dẫn giải chi tiết:

PTHH: CO₂ + 2NaOH → Na₂CO₃+ H₂O

n_CO2 = 0,25 mol → n_NaOH = 0,5 mol → V = 0,5 : 0,04 = 12,5 lít

Nồng đô mol/l của dung dịch muối là 0,25 : 12,5 = 0,02 lít

Câu 2: Dẫn V lít  khí CO₂ (đktc) đi qua 200 ml dung dịch Ca(OH)₂ 1M. Sau khi phản ứng kết thúc thu được 10 gam kết tủa. Giá trị của V là

Hướng dẫn giải chi tiết:

So sánh \({n_{CaC{O_3}}}\)<\({n_{Ca{{\left( {OH} \right)}_2}}}\) xác định có 2 trường hợp.

TH1: Chỉ xảy ra một phản ứng tạo CaCO₃ từ đó tính \({n_{C{O_2}}}\).

TH2: Xảy ra cả hai phản ứng tạo muối CaCO₃ và Ca(HCO₃)₂ từ đó tính \({n_{C{O_2}}}\).

Lời giải chi tiết:

CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃ + H₂O

0,1        0,1           ← 0,1                     (mol)

⟹ \({n_{C{O_2}}} = 0,1\) mol.

⟹ V = 0,1.22,4 = 2,24 lít.

TH2: Xảy ra cả hai phản ứng tạo muối CaCO₃ và Ca(HCO₃)₂

CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃ + CO₂.

0,1       0,1           ← 0,1                      (mol)

2CO₂ + Ca(OH)₂ → Ca(HCO₃)₂.

0,2       ←  0,1                                     (mol)

⟹ \({n_{C{O_2}}} = 0,3\) mol

⟹ V= 0,3.22,4 = 6,72 lít.

Câu 3: Dẫn 15,68 lít khí CO₂ (đktc) qua V ml dung dịch Ca(OH)₂ 2M thu được dung dịch A và kết tủa B với tổng khối lượng muối 62,4 gam. Giá trị của V là

Hướng dẫn giải chi tiết:

Sau phản ứng thu được dung dịch A và kết tủa B ⟹ Phản ứng tạo hai muối Ca(HCO₃)₂ và CaCO₃.

Gọi số mol của CaCO₃ và Ca(HCO₃)₂ lần lượt là a và b (mol).

Phương trình tổng khối lượng muối (1).

Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃ + H₂O

Ca(OH)₂ + CO₂ → Ca(HCO₃)₂

Theo PTHH tính được số mol CO₂ (2)

Từ (1) và (2) tính được số mol Ca(OH)₂. ⟹ V.

Sau phản ứng thu được dung dịch A và kết tủa B ⟹ Phản ứng tạo hai muối Ca(HCO₃)₂ và CaCO₃.

Lời giải chi tiết:

Gọi số mol của CaCO₃ và Ca(HCO₃)₂ lần lượt là a và b (mol).

\({m_{muoi}} = {m_{CaC{O_3}}} + {m_{Ca{{\left( {HC{O_3}} \right)}_2}}} = 62,4\)

⟹ 100a + 162b = 62,4                                   (1)

CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃ + CO₂

a                  a        ← a                        (mol)

2CO₂ + Ca(OH)₂ → Ca(HCO₃)₂

2b                b         ←      b                 (mol)

Theo PTHH ⟹ \({n_{C{O_2}}} = a + 2b{\rm{ }} = 0,7\)  (2)

Từ (1) và (2) ⟹ a = 0,3, b = 0,2.

⟹ \({n_{Ca{{\left( {OH} \right)}_2}}} = 0,5\) mol.

⟹ \({V_{Ca{{\left( {OH} \right)}_2}}} = 0,5/2 = 0,25\) lít = 250ml.