Dẫn từ từ đến dư khí CO2 vào dung dịch...

C

- Hướng dẫn giải

Phương pháp giải:

Lập tỉ lệ: \(k = \dfrac{{{n_{O{H^ - }}}}}{{{n_{C{O_2}}}}}\)

- TH₁: k ≤ 1 CO₂ hết hoặc dư (n_CO2 > n_OH)

Chỉ có phản ứng: CO₂ + OH^- → HCO₃^-

- TH₂: k ≥ 2 OH^- hết hoặc dư (n_OH > 2n_CO2)

⟹ Chỉ có phản ứng: CO₂ + 2OH^- → CO₃^2- + H₂O

- TH₃: 1 < k < 2 Cả CO₂ và OH^- đều phản ứng hết

CO₂ + OH^- → HCO₃^-

CO₂ + 2OH^- → CO₃^2- + H₂O

⟹ n_CO3^2- = n_OH - n_CO2

Và n_HCO3^- = n_CO2 - n_CO3^2-

- Cụ thể ở bài toán này, ta xét các trường hợp trên ở các thời điểm sau:

Thứ tự xảy ra phản ứng:

(1) Ba(OH)₂ + CO₂ → BaCO₃ + H₂O

(2) 2NaOH + CO₂ → Na₂CO₃ + H₂O

(3) Na₂CO₃ + CO₂ + H₂O → 2NaHCO₃

(4) NaCO₃ + CO₂ + H₂O → Ba(HCO₃)₂

- Biện luận:

+) m_tủa = 1,5m ⟹ (1) xảy ra không hoàn toàn, CO₂ hết

+) m_tủa = 2m ⟹

            +) V_CO2 = (a + b) ⟹ kết tủa max ⟹ có phản ứng (1) hoàn toàn

            +) V_CO2 = (a + 6b) ⟹ kết tủa max ⟹ có phản ứng (1, 2, 3) hoàn toàn

+) m_tủa = m ⟹ có (4) xảy ra 1 phần

Giải chi tiết:

Thứ tự xảy ra phản ứng:

(1) Ba(OH)₂ + CO₂ → BaCO₃ + H₂O

(2) 2NaOH + CO₂ → Na₂CO₃ + H₂O

(3) Na₂CO₃ + CO₂ + H₂O → 2NaHCO₃

(4) NaCO₃ + CO₂ + H₂O → Ba(HCO₃)₂

- Tại thời điểm m_tủa = 1,5m

⟹ (1) xảy ra không hoàn toàn, CO₂ hết

⟹ n_BaCO3 = 1,5m : 197 = a : 22,4  (*)

- Tại thời điểm m_{kết tủa} = 2m

+) V_CO2 = (a + b) ⟹ kết tủa max ⟹ có phản ứng (1) hoàn toàn

 ⟹ n_BaCO3 = n_CO2 = (a + b) : 22,4 = 2m : 197

Từ (*) ⟹ b : 22,4 = 0,5m : 22,4 (**)

+) V_CO2 = (a + 6b) ⟹ kết tủa max ⟹ có phản ứng (1,2,3) hoàn toàn

⟹ n_CO2 = n_BaCO3 + n_NaOH

⟹ n_NaOH = 5b : 22,4 = 2,5m : 197

- Tại thời điểm m_tủa = m gam ⟹ có (4) xảy ra 1 phần

⟹ m_{tủa tan} = 2m - m = m ⟹ n_{BaCO3 tan} = m: 197 (g)

⟹ n_CO2 = n_{BaCO3 max} + n_NaOH + n_{BaCO3 tan}

⟹ (a + 5,376)/22,4 = 1,5m/197 + 0,24 = 2m/197 + 2,5m/197 + m/197

⟹ m = 11,82g.