Phương pháp giải một số dạng bài tập về hợp chất của cacbon

Dạng 1

Lý thuyết về một số hợp chất của cacbon

* Một số ví dụ điển hình:

Ví dụ 1: Một trong những nguyên nhân gây tử vong trong nhiều vụ cháy là do nhiễm độc khí X. Khi vào cơ thể, khí X kết hợp với hemoglobin, làm giảm khả năng vận chuyển oxi của máu. Khí X là

A. NH₃

B. N₂

C. CO

D. H₂

Hướng dẫn giải chi tiết:

Khí X là khí CO

Đáp án C

Ví dụ 2: Đá khô hay còn gọi là nước đá khô, đá khói, băng khô hay băng khói. Đá khô thường được dùng để bảo quản thực phẩm dễ hỏng, bảo quản chế phẩm sinh học, hoặc dùng làm sương mù trong các hiệu ứng đặc biệt... Vậy đá khô là dạng rắn của chất nào sau đây?

A. O₂

B. H₂O

C. N₂

D. CO₂

Hướng dẫn giải chi tiết:

CO₂ ở trạng thái rắn được gọi là đá khô

Đáp án D

Ví dụ 3: Có 3 muối dạng bột NaHCO₃, Na₂CO₃ và CaCO₃. Chọn hoá chất thích hợp để nhận biết mỗi chất

A. Qùy tím

B. Phenolphtalein

C. Nước và HCl

D. Qùy tím và HCl

Hướng dẫn giải chi tiết:

hoá chất thích hợp để nhận biết mỗi chất là Nước và HCl. 

	NaHCO3	Na2CO3	CaCO3
Nước	tan	tan	không tan
Nhỏ từ từ HCl	có khí thoát ra ngay	khí thoát ra sau một thời gian

Đáp án C

Ví dụ 4: Xét các muối cacbonat, nhận định nào dưới đây là đúng?

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

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

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

Hướng dẫn giải chi tiết:

A sai vì các muối cacbonat như CaCO₃, MgCO₃, … đều không tan trong nước

B sai vì các muối cacbonat của kim loại kiềm không bị nhiệt phân

D sai vì các muối cacbonat kim loại kiềm đều tan trong nước

Đáp án C

Ví dụ 5: Cho các chất: O₂ (1), NaOH (2), Mg (3), Na₂CO₃ (4), SiO₂ (5), HCl (6), CaO (7), Al (8), ZnO (9), H₂O (10), NaHCO₃ (11), KMnO₄ (12), HNO₃ (13), Na₂O (14). Cacbon đioxit phản ứng trực tiếp được với bao nhiêu chất?

A. 5

B. 6

C. 7

D. 8

Hướng dẫn giải chi tiết:

CO₂ phản ứng được với: NaOH, Mg, Na₂CO₃, CaO, H₂O, Na₂O

Đáp án B

---

Dạng 2

CO₂ tác dụng với dung dịch kiềm

* Một số lưu ý cần nhớ:

Ta có phương trình hóa học:

CO₂ + OH^- → HCO₃^-

CO₂ + 2OH^- → CO₃^2- + H₂O

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 (HCO3-)
T = 2	Muối cacbonat (CO32-)
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:

Ví dụ 1: Cho 7,84 lít khí CO₂ (đktc) tác dụng với 250 ml dung dịch KOH 2M sau phản ứng, cô cạn dung dịch thu được tổng khối lượng sản phẩm rắn là:

A. 40,7 gam

B. 38,24 gam

C. 26 gam

D. 34,5 gam

Hướng dẫn giải chi tiết:

n_KOH = 0,5 mol;  n_CO2 = 0,35 mol

Xét: n_OH- / n_CO2 = 0,5/0,35 = 10/7

=> Tạo 2 muối K₂CO₃ và KHCO₃

Tuy nhiên khi cô cạn dung dịch thì muối KHCO₃ bị nhiệt phân  thành K₂CO₃

Bảo toàn K => n_K2CO3 = 0,25 mol => m = 34,5g

Đáp án D

Ví dụ 2: Cho 5,6 lít CO₂ (đktc) hấp thụ hoàn toàn trong dung dịch chứa 0,18 mol Ca(OH)₂. Khối lượng kết tủa thu được là:

A. 18 gam

B. 11 gam

C. 14 gam

D. 16 gam

Hướng dẫn giải chi tiết:

n_CO2 = 0,25 mol;  n_OH- = 0,36 mol

Xét tỉ lệ: n_OH- / n_CO2 = 0,36 / 0,25 = 1,44 => sau phản ứng thu được 2 muối

Sử dụng công thức tính nhanh: \({n_{CO_3^{2 - }}} = {n_{O{H^ - }}} - {n_{C{O_2}}}\)= 0,36 – 0,25 = 0,11 mol

=> n_CaCO3 = n_CO3 = 0,11 mol => m = 11 gam

Đáp án B

Ví dụ 3: Cho 11,2 lít CO₂ (đktc) hấp thụ hết trong dung dịch chứa a mol Ca(OH)₂ và 0,2 mol NaOH. Xác định giá trị của a để sau phản ứng thu được 10 gam kết tủa:

A. 0,3

B. 0,15

C. 0,2

D. 0,1

Hướng dẫn giải chi tiết:

n_CO2 = 0,5 mol;  n_CaCO3 = 0,1 mol

TH1: thu được 1 muối CO₃^2-

=> n_Ca2+ = n_CaCO3 = 0,1 mol => a = 0,1

Kiểm tra lại:

n_OH- = 2.n_Ca(OH)2 + n_NaOH = 2.0,1 + 0,2 = 0,4 mol

Mà thu được muối CO₃^2- thì n_OH- \( \ge \) 2.n_CO2 => 0,4\( \ge \) 2.0,5 (vô lí) => loại trường hợp này

TH2: thu được 2 muối HCO₃^- và CO₃^2-

Sử dụng công thức tính nhanh:

\({n_{CO_3^{2 - }}} = {n_{O{H^ - }}} - {n_{C{O_2}}}\)=> 2a + 0,2 – 0,5 = 0,1 => a = 0,2 mol

Đáp án C

---

Dạng 3

Bài toán muối cacbonat tác dụng với dung dịch axit

* Một số ví dụ điển hình:

Ví dụ 1: Hòa tan hoàn toàn 20,6 gam hỗn hợp gồm Na₂CO₃ và CaCO₃ bằng dung dịch HCl dư, thu được V lít khí CO₂ (đktc) và dung dịch chứa 22,8 gam hỗn hợp muối. Giá trị của V là

A. 1,76

B. 4,48

C. 5,6

D. 2,24

Hướng dẫn giải chi tiết:

Đặt n_Na2CO3 = x và n_CaCO3 = y (mol)

m _hh = m_Na2CO3 + m_CaCO3 = 106x + 100y = 20,6 (1)

BTNT “Na”: n_NaCl = 2n_Na2CO3 = 2x (mol)

BTNT “Ca”: n_CaCl2 = n_CaCO3 = y (mol)

m _muối = m_NaCl + m_CaCl2 = 58,5.2x + 111y = 22,8 (2)

Giải (1) và (2) được x = 0,1 và y = 0,1

BTNT “C” => n_CO2 = n_Na2CO3 + n_CaCO3 = 0,1 + 0,1 = 0,2 mol

=> V = 4,48 lít

Đáp án B

Ví dụ 2: Cho 115,3 gam hỗn hợp 2 muối MgCO₃ và RCO₃ vào dung dịch H₂SO₄ loãng, thu được 4,48 lít khí CO₂ đktc, chất rắn X và dung dịch Y chứa 12 gam muối. Nung X đến khối lượng không đổi, thu được chất rắn Z và 11,2 lít khí CO₂ đktc. Khối lượng của Z là

A. 92,1 gam

B. 80,9 gam   

C. 84,5 gam 

D. 88,5 gam

Hướng dẫn giải chi tiết:

115,3 gam RCO₃ , MgCO₃ thì CO₃^2- + 2H⁺ → H₂O + CO₂

Ta có n_H2SO4 = n_CO2 = n_H2O = 0,2 mol

Bảo toàn khối lượng có m_{muối ban đầu}  + m_H2SO4 = m_muối + m_CO2 + m_X + m_H2O

→ 115,3 + 0,2.98 = 12 + m_X + 0,2.44 + 0,2.18 → m_X = 110,5 g

X → Z + 0,5 mol CO₂

Bảo toàn khối lượng có m_Z = m_X – m_CO2 = 110,5 – 0,5.44 = 88,5g

Đáp án D

Ví dụ 3: Cho từ từ đến hết 250 ml dung dịch B gồm NaHCO₃ 1M và Na₂CO₃ 1M vào 120 ml dung dịch A gồm H₂SO₄ 1M và HCl 1M, thu được V lít khí CO₂ (đktc) và dung dịch X. Cho dung dịch Ba(OH)₂ dư vào dung dịch X thì được m gam kết tủa. Giá trị của m và V là

A. 79,18 và 5,376

B. 53,57 và 5,376.

C. 79,18 và 3,360.

D. 53,57 và 3,360

Hướng dẫn giải chi tiết:

Dung dịch A: n_H+  = 0,36 mol và n_SO42- = 0,12 mol

Dung dịch B: n_HCO3- = n_CO32- = 0,25 mol

Vì tỉ lệ số mol của HCO₃^- và CO₃^2- ban đầu bằng nhau nên ta gọi n_{HCO3- phản ứng} = n_{CO32- phản ứng} = x mol

=> n_H+ = x + 2x = 0,36 => x = 0,12

=> n_CO2 = x + x = 0,24 mol => V = 5,376 lít

Dung dịch X chứa HCO₃^- dư (0,13 mol), CO₃^2- dư (0,13 mol), SO₄^2- (0,12 mol) và các ion khác

\({n_{BaC{O_3}}} = {\rm{ }}{n_{HCO_3^ - }} + {\rm{ }}{n_{CO_3^{2 - }}} = {\rm{ }}0,13{\rm{ }} + {\rm{ }}0,13{\rm{ }} = {\rm{ }}0,26{\rm{ }}mol\)

\({n_{BaS{O_4}}} = {\rm{ }}{n_{SO_4^{2 - }}} = {\rm{ }}0,12{\rm{ }}mol\)

=> m_{kết tủa} = 79,18 gam

Đáp án A

---

Dạng 4

Bài toán nhiệt phân muối cacbonat

* Một số lưu ý cần nhớ:

- Hầu hết các muối cacbonat đều không tan (trừ muối của Na, K và NH₄)

- Các muối hidrocacbonat đều tan

VD:

CaCO₃ → CaO + CO₂

NaHCO₃ → Na₂CO₃ + CO₂ + H₂O

Ba(HCO₃)₂ → BaCO₃ + CO₂ + H₂O

BaCO₃ → BaO + CO₂

* Một số ví dụ điển hình:

Ví dụ 1: Nung 100 gam hỗn hợp gồm Na₂CO₃ và NaHCO₃ cho đến khi khối lượng hỗn hợp không đổi được 69 gam chất rắn. Phần trăm khối lượng của mỗi chất tương ứng trong hỗn hợp ban đầu là :

A. 15,4% và 84,6%.

B. 22,4% và 77,6%.

C. 16% và 84%.

D. 24% và 76%.

Hướng dẫn giải chi tiết:

Chỉ có NaHCO₃ bị phân hủy. Đặt x là số gam NaHCO₃

     2NaHCO₃ \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\) Na₂CO₃ + CO₂^­ + H₂O        (1)

mol :        x           →              0,5x

      Theo (1) và giả thiết ta có : 84x – 106.0,5x = 100 – 69 Þ x = 1 Þ  gam.

      Vậy NaHCO₃ chiếm 84% và Na₂CO₃ chiếm 16%.

Đáp án C.

Ví dụ 2: X là 1 loại đá vôi chứa 80% CaCO₃, phần còn lại là tạp chất trơ. Nung 50 gam X một thời gian, thu được 39 gam chất rắn. % CaCO₃ đã bị phân huỷ là :

A. 50,5%.

B. 60%.

C. 62,5%.

D. 65%.

Hướng dẫn giải chi tiết:

Giả sử có 100 gam đá vôi thì khối lượng của CaCO₃ là 80 gam. Do đó trong 50 gam X có 40 gam CaCO₃.

Phương trình phản ứng hóa học :

              CaCO₃    \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\)    CaO    +    CO₂        (1)

mol:        x          →          x

Theo phương trình và theo giả thiết ta có : 

100x – 56x = 50 – 39 = 11 x = 0,25

Vậy % CaCO₃ bị phân hủy là \(\frac{0,25.100}{40}=62,5%\)

Đáp án C.