CaCO3 + H2SO4 → CaSO4 + CO2 + H2O: phương trình

Trả lời nhanh

Phương trình: CaCO₃ + H₂SO₄ → CaSO₄ + CO₂↑ + H₂O. Đây là phản ứng trao đổi giữa muối carbonate và acid mạnh, xảy ra ở nhiệt độ thường. Hiện tượng: đá vôi tan dần, có bọt khí không màu thoát ra, đồng thời tạo lớp chất rắn trắng CaSO₄ ít tan bám quanh mẩu đá.

Phương trình hóa học

CaCO₃ + H₂SO₄ → CaSO₄ + CO₂↑ + H₂O

Phương trình đã cân bằng sẵn với hệ số 1 – 1 – 1 – 1 – 1. Kiểm tra: mỗi vế có 1 Ca, 1 C, 1 S, 2 H và 7 O (3 + 4 = 4 + 2 + 1).

Thông tin về phản ứng

Nội dung	Chi tiết
Loại phản ứng	Trao đổi (không phải phản ứng oxi hóa – khử)
Điều kiện	Nhiệt độ thường, dùng H₂SO₄ loãng
Chất tham gia	Calcium carbonate (đá vôi, vỏ sò, vỏ trứng) và sulfuric acid
Sản phẩm	Calcium sulfate, khí carbon dioxide, nước

Hiện tượng nhận biết

Viên đá vôi tan dần, có bọt khí sủi lên.
Khí thoát ra không màu, không mùi; dẫn vào nước vôi trong thấy nước vôi bị đục do tạo CaCO₃.
Có lớp chất rắn trắng (CaSO₄ ít tan) bám trên bề mặt đá vôi.

Phương trình ion thu gọn

Viết dạng ion đầy đủ: CaCO₃ + 2H⁺ + SO₄²⁻ → CaSO₄↓ + CO₂↑ + H₂O.

CaSO₄ chỉ ít tan nên giữ nguyên ở dạng phân tử. Vì vậy phương trình ion thu gọn gần như trùng với phương trình ion đầy đủ, khác với phản ứng của CaCO₃ với HCl (tạo muối tan CaCl₂).

Vì sao phản ứng chậm dần?

CaSO₄ sinh ra ít tan nên bao phủ bề mặt mẩu đá vôi, ngăn acid tiếp xúc với CaCO₃ bên trong. Do đó khí CO₂ thoát ra yếu dần và phản ứng ngừng sớm nếu dùng đá vôi dạng cục. Nếu nghiền nhỏ đá vôi, khuấy mạnh hoặc đun nhẹ, phản ứng diễn ra mạnh hơn.

Đây cũng là lí do trong phòng thí nghiệm người ta thường điều chế CO₂ bằng đá vôi với dung dịch HCl chứ không dùng H₂SO₄.

Ứng dụng và liên hệ thực tế

Mưa acid chứa H₂SO₄ ăn mòn tượng đá, công trình bằng đá vôi hoặc đá cẩm thạch (thành phần chính là CaCO₃), để lại lớp CaSO₄ làm bề mặt xỉn màu, bong tróc.
Phản ứng giúp nhận biết muối carbonate: cho acid mạnh vào thấy sủi bọt khí CO₂.

So sánh với các acid khác

Phản ứng	Đặc điểm
CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + CO₂↑ + H₂O	Muối CaCl₂ tan tốt nên đá vôi tan hết, sủi bọt mạnh và đều
CaCO₃ + 2CH₃COOH → (CH₃COO)₂Ca + CO₂↑ + H₂O	Acid yếu hơn nên phản ứng chậm hơn, ví dụ ngâm vỏ trứng trong giấm ăn
CaCO₃ + H₂SO₄ → CaSO₄ + CO₂↑ + H₂O	Muối CaSO₄ ít tan nên phản ứng chậm dần, bề mặt bị bao phủ

Lưu ý hệ số: CaCO₃ phản ứng với HCl hoặc CH₃COOH theo tỉ lệ 1 : 2 vì các acid này là acid một nấc, còn H₂SO₄ là acid hai nấc nên tỉ lệ 1 : 1.

Phản ứng nhiệt phân CaCO₃ để so sánh

Ngoài tác dụng với acid, CaCO₃ còn bị nhiệt phân ở nhiệt độ cao (khoảng 900°C trở lên): CaCO₃ → CaO + CO₂↑. Hai phản ứng đều sinh ra CO₂ nhưng khác hẳn về điều kiện: một phản ứng xảy ra trong dung dịch ở nhiệt độ thường, một phản ứng cần nung ở nhiệt độ cao. Đề bài hay hỏi cả hai trong cùng một câu để thử khả năng phân biệt.

Lỗi sai thường gặp

Viết CaSO₄ thành chất tan hoàn toàn nên bỏ dấu kết tủa khi viết phương trình ion.
Quên dấu ↑ cho CO₂.
Nhầm H₂SO₄ với H₂SO₃, sinh ra SO₂ thay vì CO₂.
Cho rằng H₂SO₄ đặc nóng làm thay đổi số oxi hóa: ở phản ứng này lưu huỳnh vẫn là +6, không có phản ứng oxi hóa – khử.

Bài tập tính theo phương trình

Hòa tan 20 gam đá vôi chứa 80% CaCO₃ (còn lại là tạp chất trơ) vào dung dịch H₂SO₄ loãng dư. Khối lượng CaCO₃ là 20 × 0,8 = 16 gam, tương ứng 0,16 mol. Theo phương trình, n(CO₂) = 0,16 mol, nên V = 0,16 × 22,4 = 3,584 lít (đktc). Lượng H₂SO₄ đã phản ứng là 0,16 mol, tức 0,16 × 98 = 15,68 gam.

Luyện tập

Cho 10 gam CaCO₃ tác dụng hết với dung dịch H₂SO₄ loãng dư. Tính thể tích CO₂ thu được ở điều kiện tiêu chuẩn. Đáp án: n(CaCO₃) = 10 : 100 = 0,1 mol; n(CO₂) = 0,1 mol; V = 0,1 × 22,4 = 2,24 lít.
Khối lượng CaSO₄ tạo thành ở câu 1 là bao nhiêu? Đáp án: m = 0,1 × 136 = 13,6 gam.
Cần tối thiểu bao nhiêu mol H₂SO₄ để hòa tan hoàn toàn 0,25 mol CaCO₃? Đáp án: 0,25 mol, theo tỉ lệ 1 : 1.

Câu hỏi thường gặp

CaCO3 tác dụng với H2SO4 tạo ra những chất gì?

Tạo calcium sulfate (CaSO4), khí carbon dioxide (CO2) và nước (H2O).

Phản ứng CaCO3 + H2SO4 có phải phản ứng oxi hóa khử không?

Không. Số oxi hóa của các nguyên tố không thay đổi; đây là phản ứng trao đổi.

Vì sao CaCO3 phản ứng với H2SO4 loãng chậm dần?

Vì CaSO4 ít tan bám quanh viên đá vôi, ngăn acid tiếp xúc với CaCO3 bên trong.

Làm sao nhận ra khí sinh ra là CO2?

Dẫn khí vào nước vôi trong, nước vôi bị vẩn đục do tạo kết tủa CaCO3.