NaHCO3 ra CO2, Na2CO3, H2O: phương trình nhiệt phân và bài tập

Trả lời nhanh

Khi đun nóng, natri hiđrocacbonat bị nhiệt phân: 2NaHCO3 → Na2CO3 + CO2↑ + H2O (t°). Vậy NaHCO3 ra đồng thời Na2CO3, CO2 và H2O. Chiều ngược lại, Na2CO3 + CO2 + H2O → 2NaHCO3 xảy ra ở nhiệt độ thường. NaHCO3 cũng ra CO2 khi gặp dung dịch axit.

Phương trình nhiệt phân NaHCO3

2NaHCO3 → Na2CO3 + CO2↑ + H2O (điều kiện: đun nóng, t°)

  • Chất tham gia: natri hiđrocacbonat (muối axit, chất rắn màu trắng).
  • Sản phẩm: natri cacbonat (chất rắn còn lại), khí cacbon đioxit và hơi nước.
  • Hiện tượng: chất rắn trắng bị đun nóng, có khí thoát ra làm đục nước vôi trong; thành ống nghiệm phía miệng đọng những giọt nước.
  • Loại phản ứng: phản ứng phân huỷ, không phải phản ứng oxi hoá – khử (số oxi hoá các nguyên tố không đổi).

Vì sao NaHCO3 ra Na2CO3, CO2 và H2O?

Ion HCO3− kém bền với nhiệt. Hai ion này “ghép” lại: 2HCO3− → CO32− + CO2 + H2O. Phần ion CO32− kết hợp với Na+ thành Na2CO3 – muối bền, không bị nhiệt phân ở nhiệt độ thông thường trong phòng thí nghiệm.

Mẹo nhớ: muối hiđrocacbonat khi nung thường cho muối cacbonat + CO2 + H2O. Cứ 2 phân tử NaHCO3 thì mất đi 1 “phân tử” CO2 và 1 phân tử H2O.

Các cách để NaHCO3 ra CO2

Tác nhân Phương trình Ghi chú
Nhiệt phân 2NaHCO3 → Na2CO3 + CO2 + H2O Cần đun nóng; 2 mol muối cho 1 mol CO2
Axit HCl NaHCO3 + HCl → NaCl + CO2↑ + H2O Sủi bọt mạnh ngay ở nhiệt độ thường; 1 mol muối cho 1 mol CO2
Axit H2SO4 loãng 2NaHCO3 + H2SO4 → Na2SO4 + 2CO2↑ + 2H2O Axit dư vẫn cho cùng lượng CO2
Axit axetic NaHCO3 + CH3COOH → CH3COONa + CO2↑ + H2O Nguyên lý của bột nở khi gặp chất chua

Các phản ứng liên quan: ra Na2CO3 và ra H2O

  • NaHCO3 + NaOH → Na2CO3 + H2O – cũng tạo Na2CO3 và H2O nhưng không sinh CO2. Đây là tính chất của muối axit tác dụng với bazơ.
  • Na2CO3 + CO2 + H2O → 2NaHCO3 – sục CO2 vào dung dịch Na2CO3; NaHCO3 ít tan hơn nên có thể kết tinh khi dung dịch đủ đặc.
  • Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + CO2 + H2O – so sánh: 1 mol Na2CO3 cần 2 mol HCl mới ra 1 mol CO2.

Lưu ý: phản ứng nhiệt phân và phản ứng hoá hợp với CO2 là hai chiều ngược nhau nhưng xảy ra ở điều kiện khác nhau (đun nóng và nhiệt độ thường, có nước), nên không viết gộp bằng một mũi tên hai chiều trong bài tập thông thường.

Ứng dụng thực tế

  • Làm bột nở trong làm bánh: khi nướng, NaHCO3 sinh CO2 khiến bánh xốp.
  • Thuốc muối trung hoà bớt axit dạ dày (phản ứng với HCl).
  • Thành phần trong bình chữa cháy bột và bình bọt (CO2 sinh ra làm giảm lượng oxi quanh đám cháy).

Bài tập mẫu

Đề: Nhiệt phân hoàn toàn 8,4 gam NaHCO3. Tính thể tích CO2 (đktc), khối lượng chất rắn thu được và khối lượng nước sinh ra. (Ví dụ tự đặt.)

  1. n(NaHCO3) = 8,4 : 84 = 0,1 mol.
  2. Theo phương trình, 2 mol NaHCO3 → 1 mol Na2CO3, 1 mol CO2, 1 mol H2O. Vậy mỗi chất sản phẩm là 0,05 mol.
  3. V(CO2) = 0,05 × 22,4 = 1,12 lít.
  4. m(Na2CO3) = 0,05 × 106 = 5,3 gam; m(H2O) = 0,05 × 18 = 0,9 gam.
  5. Kiểm tra: khối lượng giảm = 8,4 − 5,3 = 3,1 g = m(CO2) + m(H2O) = 2,2 + 0,9 = 3,1 g. ✓

Bài luyện tập có đáp án

  1. Nung 16,8 gam NaHCO3 đến khối lượng không đổi. Tính thể tích CO2 (đktc) và khối lượng chất rắn còn lại.
    Đáp án: n = 0,2 mol → n(CO2) = 0,1 mol → 2,24 lít; chất rắn là Na2CO3 0,1 mol = 10,6 g.
  2. Nung một lượng NaHCO3 thấy khối lượng chất rắn giảm 6,2 gam. Tính khối lượng NaHCO3 đã bị nhiệt phân.
    Đáp án: Mỗi 2 mol NaHCO3 (168 g) làm giảm 62 g (CO2 + H2O). Giảm 6,2 g → 16,8 g NaHCO3.
  3. Cho 0,1 mol NaHCO3 vào dung dịch HCl dư. Tính thể tích CO2 (đktc).
    Đáp án: NaHCO3 + HCl → NaCl + CO2 + H2O, n(CO2) = 0,1 mol → 2,24 lít (gấp đôi so với nhiệt phân cùng lượng muối).

Lỗi sai thường gặp

  • Quên hệ số 2 trước NaHCO3, dẫn đến tính sai lượng CO2 (chỉ bằng một nửa số mol muối).
  • Cho rằng Na2CO3 cũng bị nhiệt phân thành Na2O và CO2 khi nung thông thường – thực tế muối cacbonat kim loại kiềm rất bền nhiệt.
  • Tính khối lượng chất rắn sau nung mà quên rằng H2O thoát ra dạng hơi, không nằm trong chất rắn.
  • Nhầm NaHCO3 + NaOH có sinh CO2; thực ra chỉ tạo Na2CO3 và H2O.

Câu hỏi thường gặp

NaHCO3 ra CO2 trong trường hợp nào?

NaHCO3 ra CO2 khi bị nhiệt phân (2NaHCO3 → Na2CO3 + CO2 + H2O) và khi tác dụng với dung dịch axit như HCl, H2SO4 loãng, CH3COOH.

Nhiệt phân NaHCO3 thu được chất rắn nào?

Chất rắn thu được là Na2CO3 (natri cacbonat). CO2 và H2O thoát ra ngoài dưới dạng khí và hơi.

Na2CO3 + CO2 + H2O cho sản phẩm gì?

Phản ứng tạo NaHCO3: Na2CO3 + CO2 + H2O → 2NaHCO3, xảy ra khi sục CO2 vào dung dịch Na2CO3.

NaHCO3 phản ứng với NaOH có tạo CO2 không?

Không. NaHCO3 + NaOH → Na2CO3 + H2O, chỉ tạo muối cacbonat và nước, không sinh khí CO2.