KHCO3 ra K2CO3: Phương trình, điều kiện, bài tập

Trả lời nhanh

Khi đun nóng, kali hiđrocacbonat bị nhiệt phân: 2KHCO₃ → K₂CO₃ + CO₂↑ + H₂O (nhiệt độ trên 100°C). Chiều ngược lại xảy ra trong dung dịch ở điều kiện thường: K₂CO₃ + CO₂ + H₂O → 2KHCO₃. Đây là cặp phản ứng thuận nghịch theo điều kiện: nóng thì tạo muối trung hoà, có CO₂ và nước thì tạo muối axit.

Hai phương trình cần nhớ

Chiều phản ứng	Phương trình	Điều kiện
KHCO₃ → K₂CO₃	2KHCO₃ → K₂CO₃ + CO₂↑ + H₂O	Nhiệt độ (đun nóng, trên 100°C)
K₂CO₃ → KHCO₃	K₂CO₃ + CO₂ + H₂O → 2KHCO₃	Nhiệt độ thường, trong dung dịch

Hai chiều này diễn ra ở hai điều kiện khác nhau nên khi viết phải ghi rõ, không dùng một mũi tên hai chiều cho cả hai.

Cách cân bằng 2KHCO₃ → K₂CO₃ + CO₂ + H₂O

Vế phải có 2 nguyên tử K trong K₂CO₃, nên vế trái cần hệ số 2 trước KHCO₃.
Kiểm tra H: vế trái 2, vế phải 2 (trong H₂O) ✓.
Kiểm tra C: vế trái 2, vế phải 1 + 1 = 2 ✓.
Kiểm tra O: vế trái 2 × 3 = 6, vế phải 3 + 2 + 1 = 6 ✓.

Mẹo nhớ: muối hiđrocacbonat khi nóng sẽ “nhả” CO₂ và H₂O, phần còn lại là muối cacbonat. Cần hai gốc HCO₃ để tách ra một gốc CO₃ nên luôn có hệ số 2.

Hiện tượng và bản chất

Nhiệt phân KHCO₃: chất rắn màu trắng được đun nóng, có khí CO₂ thoát ra (làm đục nước vôi trong) và hơi nước đọng ở thành ống nghiệm. Chất rắn còn lại là K₂CO₃, bền với nhiệt hơn nhiều.
Sục CO₂ vào dung dịch K₂CO₃: CO₂ bị hấp thụ; nếu dung dịch đặc, KHCO₃ tạo thành có thể kết tinh. Bản chất là CO₃²⁻ + CO₂ + H₂O → 2HCO₃⁻.

Một số tính chất khác của KHCO₃

Tác dụng với axit mạnh, giải phóng CO₂: KHCO₃ + HCl → KCl + CO₂↑ + H₂O.
Tác dụng với kiềm tạo muối trung hoà: KHCO₃ + KOH → K₂CO₃ + H₂O.
Tác dụng với Ca(OH)₂ tuỳ tỉ lệ: nếu Ca(OH)₂ dư, KHCO₃ + Ca(OH)₂ → CaCO₃↓ + KOH + H₂O; nếu KHCO₃ dư, 2KHCO₃ + Ca(OH)₂ → CaCO₃↓ + K₂CO₃ + 2H₂O.
Dung dịch có môi trường kiềm yếu vì ion HCO₃⁻ thuỷ phân.

Lỗi sai thường gặp

Quên hệ số 2 ở KHCO₃ nên phương trình không cân bằng số K.
Viết K₂CO₃ cũng nhiệt phân thành K₂O + CO₂. Ở điều kiện bài tập phổ thông, muối cacbonat của kim loại kiềm coi như bền nhiệt, không bị nhiệt phân.
Nhầm với muối cacbonat không tan (như CaCO₃) vốn bị nhiệt phân ở nhiệt độ cao.
Không ghi CO₂ kèm H₂O ở chiều thuận nghịch ngược lại: thiếu nước thì phản ứng K₂CO₃ + CO₂ → KHCO₃ không xảy ra như mong muốn.

Bài tập vận dụng

Bài 1. Nhiệt phân hoàn toàn 20 g KHCO₃. Tính khối lượng chất rắn thu được và thể tích CO₂ (đktc).

Giải: M(KHCO₃) = 100 g/mol nên n = 0,2 mol. Theo phương trình, n(K₂CO₃) = 0,1 mol, m = 0,1 × 138 = 13,8 g. n(CO₂) = 0,1 mol, V = 0,1 × 22,4 = 2,24 lít. Kiểm tra bảo toàn khối lượng: 13,8 + 4,4 (CO₂) + 1,8 (H₂O) = 20 g ✓.

Bài 2. Sục CO₂ dư vào dung dịch chứa 0,1 mol K₂CO₃. Tính khối lượng KHCO₃ tối đa tạo thành.

Giải: K₂CO₃ + CO₂ + H₂O → 2KHCO₃ nên n(KHCO₃) = 0,2 mol, m = 0,2 × 100 = 20 g.

Bài 3. Nung 20 g KHCO₃ một thời gian thì khối lượng chất rắn giảm 3,1 g. Tính phần trăm KHCO₃ đã bị nhiệt phân.

Giải: Cứ 2 mol KHCO₃ phân huỷ, khối lượng giảm bằng khối lượng CO₂ + H₂O = 44 + 18 = 62 g. Giảm 3,1 g ứng với 3,1 : 62 = 0,05 lần, tức 0,1 mol KHCO₃ bị phân huỷ (10 g). Hiệu suất = 10/20 × 100% = 50%.

Nếu cần ôn thêm về muối cacbonat và hiđrocacbonat, hãy so sánh với NaHCO₃: phản ứng nhiệt phân hoàn toàn tương tự, chỉ thay K bằng Na.

Câu hỏi thường gặp

KHCO3 nhiệt phân tạo ra những chất nào?

Nhiệt phân KHCO3 tạo K2CO3, khí CO2 và hơi nước theo phương trình 2KHCO3 → K2CO3 + CO2 + H2O, xảy ra khi đun nóng trên 100°C.

K2CO3 + CO2 + H2O có tạo ra KHCO3 không?

Có. Trong dung dịch ở điều kiện thường, K2CO3 hấp thụ CO2 và nước tạo KHCO3: K2CO3 + CO2 + H2O → 2KHCO3.

Vì sao phương trình nhiệt phân phải có hệ số 2 trước KHCO3?

Một phân tử K2CO3 chứa 2 nguyên tử K nên cần 2 phân tử KHCO3. Khi đó số H, C, O ở hai vế cũng cân bằng (H: 2, C: 2, O: 6).

K2CO3 có bị nhiệt phân không?

Ở chương trình phổ thông, K2CO3 là muối cacbonat của kim loại kiềm nên coi là bền với nhiệt, không bị nhiệt phân khi đun nóng thông thường.