MgCO3 + H2SO4 → MgSO4 + CO2 + H2O: hiện tượng, bài tập

Trả lời nhanh

Phương trình: MgCO₃ + H₂SO₄ → MgSO₄ + CO₂↑ + H₂O. Đây là phản ứng trao đổi giữa muối cacbonat và axit mạnh, xảy ra ở nhiệt độ thường. Hiện tượng: chất rắn màu trắng MgCO₃ tan dần, có bọt khí không màu thoát ra. Phản ứng xảy ra vì tạo chất khí CO₂ và nước.

Phương trình hoá học MgCO₃ tác dụng H₂SO₄

MgCO₃ + H₂SO₄ → MgSO₄ + CO₂↑ + H₂O

Điều kiện: nhiệt độ thường, dùng dung dịch H₂SO₄ loãng là thuận tiện nhất.
Loại phản ứng: phản ứng trao đổi (không có nguyên tố nào thay đổi số oxi hoá).
Cân bằng: mỗi bên có 1 Mg, 1 C, 1 S, 7 O và 2 H nên các hệ số đều bằng 1.

Hiện tượng nhận biết

MgCO₃ là chất rắn màu trắng, ít tan trong nước, bị hoà tan dần trong dung dịch axit.
Có bọt khí không màu, không mùi (CO₂) sủi lên.
Dung dịch thu được trong suốt, chứa MgSO₄ tan.

Muốn chắc khí thoát ra là CO₂, dẫn khí vào nước vôi trong dư: nước vôi vẩn đục do tạo kết tủa CaCO₃.

CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃↓ + H₂O

Vì sao phản ứng xảy ra?

Phản ứng trao đổi trong dung dịch xảy ra khi sản phẩm có chất kết tủa, chất khí hoặc chất điện li yếu. Ở đây axit cacbonic H₂CO₃ là axit yếu, không bền, phân huỷ ngay thành CO₂ và H₂O. Khí CO₂ bay ra khỏi dung dịch nên cân bằng bị kéo về phía tạo sản phẩm. Axit mạnh luôn đẩy được gốc axit yếu hơn ra khỏi muối.

Phương trình ion

MgCO₃ là chất rắn ít tan nên giữ nguyên dạng phân tử. H₂SO₄ loãng và MgSO₄ phân li hoàn toàn.

Dạng	Phương trình
Phân tử	MgCO₃ + H₂SO₄ → MgSO₄ + CO₂↑ + H₂O
Ion đầy đủ	MgCO₃ + 2H⁺ + SO₄²⁻ → Mg²⁺ + SO₄²⁻ + CO₂↑ + H₂O
Ion thu gọn	MgCO₃ + 2H⁺ → Mg²⁺ + CO₂↑ + H₂O

Ion SO₄²⁻ có mặt ở cả hai vế nên được lược bỏ. Lỗi hay gặp: viết MgCO₃ thành Mg²⁺ + CO₃²⁻ trong phương trình ion, trong khi đây là chất ít tan.

Ví dụ tính toán mẫu

Đề (tự đặt): Hoà tan hoàn toàn 8,4 g MgCO₃ vào 98 g dung dịch H₂SO₄ 10% (vừa đủ). Tính thể tích CO₂ (đktc) và nồng độ phần trăm của MgSO₄ trong dung dịch sau phản ứng.

n(MgCO₃) = 8,4 : 84 = 0,1 mol (M = 24 + 12 + 48 = 84).
m(H₂SO₄) = 98 × 10% = 9,8 g, nên n = 9,8 : 98 = 0,1 mol. Tỉ lệ 1 : 1 nên hai chất phản ứng vừa đủ.
n(CO₂) = 0,1 mol, V = 0,1 × 22,4 = 2,24 lít.
n(MgSO₄) = 0,1 mol, m = 0,1 × 120 = 12 g.
Khối lượng dung dịch sau phản ứng = 8,4 + 98 − 0,1 × 44 = 102 g.
C% MgSO₄ = 12 : 102 × 100% ≈ 11,76%.

Mẹo: khối lượng dung dịch sau phản ứng = tổng khối lượng chất cho vào − khối lượng khí bay ra. Học sinh hay quên trừ khối lượng CO₂.

Lưu ý khi làm bài

Với H₂SO₄ đặc, MgCO₃ vẫn phản ứng tạo MgSO₄, CO₂ và H₂O. Đề phổ thông thường dùng axit loãng.
So sánh: CaCO₃ + H₂SO₄ tạo CaSO₄ ít tan, bám quanh viên đá vôi làm phản ứng chậm dần. MgSO₄ tan tốt nên MgCO₃ tan hết, dễ quan sát hơn.
Muối cacbonat khác như Na₂CO₃, K₂CO₃, BaCO₃ cũng giải phóng CO₂ khi gặp axit mạnh. Riêng BaCO₃ tạo thêm BaSO₄ kết tủa trắng.
Ứng dụng: dùng axit để nhận biết gốc cacbonat qua hiện tượng sủi bọt khí.

Bài luyện tập

Cho 4,2 g MgCO₃ tác dụng với H₂SO₄ loãng dư. Tính thể tích CO₂ thu được ở đktc.
Đáp án: n = 4,2 : 84 = 0,05 mol, nên V = 0,05 × 22,4 = 1,12 lít.
Có hai chất rắn màu trắng là MgCO₃ và MgSO₄. Nêu cách phân biệt.
Đáp án: cho từng chất vào dung dịch H₂SO₄ loãng. Chất nào tan và sủi bọt khí là MgCO₃. Chất còn lại là MgSO₄, tan vào nước mà không có khí.
Hỗn hợp 10 g gồm MgCO₃ và MgO tác dụng với H₂SO₄ loãng dư thu được 2,24 lít CO₂ (đktc). Tính phần trăm khối lượng MgCO₃.
Đáp án: n(CO₂) = 0,1 mol, nên n(MgCO₃) = 0,1 mol, tức 8,4 g. Vậy %m(MgCO₃) = 84%, còn MgO chiếm 16% (1,6 g).

Câu hỏi thường gặp

MgCO3 có tan trong H2SO4 không?

Có. MgCO3 tan dần trong dung dịch H2SO4, đồng thời sủi bọt khí CO2 và tạo dung dịch MgSO4 trong suốt.

Phản ứng MgCO3 + H2SO4 thuộc loại phản ứng nào?

Đây là phản ứng trao đổi, cũng là phản ứng giữa muối và axit. Các nguyên tố không thay đổi số oxi hoá nên không phải phản ứng oxi hoá – khử.

Phương trình ion thu gọn của MgCO3 + H2SO4 là gì?

MgCO3 + 2H+ → Mg2+ + CO2↑ + H2O. MgCO3 ít tan nên viết ở dạng phân tử.

Làm sao nhận ra khí sinh ra là CO2?

Dẫn khí qua dung dịch nước vôi trong dư. Nước vôi vẩn đục do tạo kết tủa CaCO3 thì đó là CO2.