Trả lời nhanh
Phương trình: K2CO3 + H2SO4 → K2SO4 + CO2↑ + H2O. Đây là phản ứng trao đổi giữa muối cacbonat và axit mạnh, xảy ra ở nhiệt độ thường. Hiện tượng: sủi bọt khí không màu, không mùi (CO2). Phản ứng xảy ra vì tạo chất khí và chất điện li yếu là nước. Phương trình đã cân bằng sẵn, hệ số đều là 1.
Phương trình hoá học K2CO3 + H2SO4
Phương trình phân tử:
K2CO3 + H2SO4 → K2SO4 + CO2↑ + H2O
Phương trình ion đầy đủ:
2K+ + CO32− + 2H+ + SO42− → 2K+ + SO42− + CO2↑ + H2O
Phương trình ion thu gọn:
CO32− + 2H+ → CO2↑ + H2O
Ion K+ và SO42− có mặt ở hai vế nhưng không tham gia biến đổi (ion “khán giả”), nên bị lược bỏ khi viết phương trình ion thu gọn.
Điều kiện và hiện tượng
| Nội dung | Chi tiết |
|---|---|
| Điều kiện | Nhiệt độ thường, dung dịch loãng là đủ |
| Hiện tượng | Có bọt khí không màu thoát ra; dung dịch vẫn trong suốt |
| Khí sinh ra | CO2, làm đục nước vôi trong |
| Loại phản ứng | Trao đổi (muối + axit → muối mới + axit mới kém bền) |
Axit mới tạo ra là H2CO3 – axit rất yếu và kém bền, phân huỷ ngay thành CO2 và H2O. Vì thế ta viết thẳng CO2↑ + H2O ở vế phải.
Vì sao phản ứng xảy ra?
Phản ứng trao đổi trong dung dịch chỉ xảy ra khi sản phẩm có kết tủa, chất khí hoặc chất điện li yếu. Ở đây có cả hai: CO2 bay ra khỏi dung dịch và H2O là chất điện li rất yếu. Ngoài ra, H2SO4 là axit mạnh hơn H2CO3 nên “đẩy” được gốc cacbonat ra khỏi muối.
Mẹo nhớ: muối cacbonat gặp axit (HCl, H2SO4 loãng, HNO3…) thì đều sủi bọt CO2. Chỉ cần nhớ ion thu gọn CO32− + 2H+ → CO2 + H2O là viết được cho mọi cặp.
Trường hợp nhỏ từ từ axit vào muối
Nếu nhỏ từ từ H2SO4 vào dung dịch K2CO3 dư, ban đầu chưa thấy khí vì tạo muối axit:
2K2CO3 + H2SO4 → 2KHCO3 + K2SO4
Khi axit đã đủ để chuyển hết sang KHCO3 rồi tiếp tục thêm, khí mới bắt đầu thoát ra:
2KHCO3 + H2SO4 → K2SO4 + 2CO2↑ + 2H2O
Ngược lại, đổ K2CO3 vào axit dư thì sủi bọt ngay vì H+ dư. Đây là chỗ hay gặp trong bài tập “thứ tự nhỏ giọt” và “so sánh lượng khí”.
Khối lượng mol cần nhớ
- K2CO3: 138 g/mol
- H2SO4: 98 g/mol
- K2SO4: 174 g/mol
- CO2: 44 g/mol
Tỉ lệ mol 1 : 1 : 1 : 1 : 1. Kiểm tra bảo toàn khối lượng: 138 + 98 = 236; 174 + 44 + 18 = 236. Đúng.
Ví dụ minh hoạ
Ví dụ (tự đặt): Cho 13,8 g K2CO3 tác dụng hết với dung dịch H2SO4 loãng dư. Tính thể tích CO2 ở điều kiện chuẩn (25 °C, 1 bar; 1 mol khí chiếm 24,79 lít).
- n(K2CO3) = 13,8 : 138 = 0,1 mol.
- Theo phương trình, n(CO2) = n(K2CO3) = 0,1 mol.
- V(CO2) = 0,1 × 24,79 = 2,479 lít.
Bài tập luyện tập
Bài 1. Cho 200 ml dung dịch H2SO4 0,5M vào lượng dư K2CO3. Tính khối lượng K2SO4 thu được.
Đáp án: n(H2SO4) = 0,2 × 0,5 = 0,1 mol → n(K2SO4) = 0,1 mol → m = 0,1 × 174 = 17,4 g.
Bài 2. Hoà tan 6,9 g K2CO3 vào dung dịch H2SO4 10% vừa đủ. Tính nồng độ phần trăm K2SO4 trong dung dịch sau phản ứng.
Đáp án: n(K2CO3) = 6,9 : 138 = 0,05 mol. n(H2SO4) = 0,05 mol → m = 4,9 g → m dung dịch axit = 4,9 : 0,1 = 49 g. m(CO2) = 0,05 × 44 = 2,2 g. m dung dịch sau = 6,9 + 49 − 2,2 = 53,7 g. m(K2SO4) = 0,05 × 174 = 8,7 g. C% = 8,7 : 53,7 × 100% ≈ 16,2%.
Bài 3. Có hai lọ mất nhãn chứa dung dịch K2CO3 và K2SO4. Nêu cách nhận biết.
Đáp án: Lấy mỗi lọ một ít, nhỏ dung dịch H2SO4 loãng. Lọ nào sủi bọt khí là K2CO3; lọ không có hiện tượng là K2SO4.
Lỗi sai thường gặp
- Quên mũi tên ↑ cho CO2 hoặc viết H2CO3 ở vế phải thay vì CO2 + H2O.
- Viết K2SO4 là kết tủa. Thực tế K2SO4 tan tốt, dung dịch vẫn trong.
- Bỏ qua trường hợp tạo KHCO3 khi axit thiếu và được nhỏ từ từ.
- Khi tính thể tích khí, quên chọn đúng thể tích mol theo điều kiện đề cho.
Câu hỏi thường gặp
K2CO3 + H2SO4 ra gì?
Phản ứng tạo kali sunfat K2SO4, khí cacbonic CO2 và nước: K2CO3 + H2SO4 → K2SO4 + CO2↑ + H2O.
Hiện tượng khi cho K2CO3 tác dụng với H2SO4 là gì?
Có bọt khí không màu, không mùi thoát ra là CO2; dung dịch thu được trong suốt vì K2SO4 tan.
Vì sao nhỏ từ từ H2SO4 vào K2CO3 lúc đầu chưa có khí?
Vì lúc đầu axit thiếu nên tạo muối axit KHCO3: 2K2CO3 + H2SO4 → 2KHCO3 + K2SO4. Khi H2SO4 tiếp tục được thêm vào, KHCO3 phản ứng và mới giải phóng CO2.
Phương trình ion thu gọn của K2CO3 + H2SO4 viết thế nào?
CO3^2- + 2H+ → CO2↑ + H2O. Các ion K+ và SO4^2- không tham gia phản ứng nên được lược bỏ.