Trả lời nhanh
Khi sục CO2 vào dung dịch NaAlO2 có nước, xuất hiện kết tủa keo trắng Al(OH)3. Nếu CO2 thiếu: 2NaAlO2 + CO2 + 3H2O → 2Al(OH)3↓ + Na2CO3. Nếu CO2 dư: NaAlO2 + CO2 + 2H2O → Al(OH)3↓ + NaHCO3. Lý do: H2CO3 mạnh hơn Al(OH)3 nên đẩy được Al(OH)3 ra khỏi muối aluminat.
Phương trình hoá học
Có hai phương trình, tuỳ lượng CO2 so với NaAlO2:
| Trường hợp | Phương trình |
|---|---|
| CO2 thiếu (tỉ lệ mol NaAlO2 : CO2 ≥ 2 : 1) | 2NaAlO2 + CO2 + 3H2O → 2Al(OH)3↓ + Na2CO3 |
| CO2 dư (tỉ lệ mol NaAlO2 : CO2 ≤ 1 : 1) | NaAlO2 + CO2 + 2H2O → Al(OH)3↓ + NaHCO3 |
Nếu viết NaAlO2 dưới dạng Na[Al(OH)4] thì phương trình thứ hai gọn hơn: Na[Al(OH)4] + CO2 → Al(OH)3↓ + NaHCO3.
Kiểm tra cân bằng
Với phương trình thứ nhất: vế trái có 2 Na, 2 Al, 1 C, 6 H và 4 + 2 + 3 = 9 O. Vế phải có 2 Al, 6 H (trong 2Al(OH)3), 2 Na, 1 C và 6 + 3 = 9 O. Hai vế bằng nhau.
Với phương trình thứ hai: vế trái có 1 Na, 1 Al, 1 C, 4 H, 2 + 2 + 2 = 6 O. Vế phải có 1 Al, 3 H + 1 H = 4 H, 1 Na, 1 C, 3 + 3 = 6 O. Cân bằng đúng.
Điều kiện và hiện tượng
- Điều kiện: nhiệt độ thường, CO2 sục vào dung dịch NaAlO2 (môi trường nước).
- Hiện tượng: dung dịch trong suốt ban đầu xuất hiện kết tủa keo trắng Al(OH)3.
- Điểm đặc biệt: kết tủa Al(OH)3 không tan trong CO2 dư vì H2CO3 là axit yếu, không đủ mạnh để hoà tan Al(OH)3. Đây là điểm khác với khi nhỏ axit mạnh (HCl) vào NaAlO2.
Vì sao phản ứng xảy ra?
NaAlO2 là muối của axit rất yếu (HAlO2·H2O, tức Al(OH)3). CO2 tan trong nước tạo H2CO3, mạnh hơn Al(OH)3, nên theo quy tắc “axit mạnh đẩy axit yếu ra khỏi muối”, Al(OH)3 bị đẩy ra và kết tủa.
Dạng ion thu gọn thường dùng: AlO2− + CO2 + 2H2O → Al(OH)3↓ + HCO3−.
Mẹo nhớ và lỗi hay gặp
- Mẹo: “Thiếu CO2 thì ra muối trung hoà Na2CO3, dư CO2 thì ra muối axit NaHCO3“, giống phản ứng CO2 với NaOH.
- Lỗi 1: viết Al(OH)3 tan trong CO2 dư. Sai, kết tủa vẫn giữ nguyên.
- Lỗi 2: quên H2O ở vế trái nên không cân bằng được H, O.
- Lỗi 3: nhầm với phản ứng của AlCl3 với NaOH, trong đó kết tủa tan trong kiềm dư. CO2 không làm kết tủa tan.
Ứng dụng trong bài tập
Phản ứng này dùng để điều chế Al(OH)3 từ dung dịch aluminat, ví dụ trong khâu tách Al2O3 từ quặng bôxit: hoà tan quặng bằng NaOH đặc được NaAlO2, sục CO2 thu Al(OH)3, nung thành Al2O3. Trong bài nhận biết, dấu hiệu “kết tủa không tan khi sục CO2 dư” giúp phân biệt dung dịch NaAlO2 với dung dịch chứa Ca(OH)2 (kết tủa CaCO3 tan khi CO2 dư).
Bài tập vận dụng (ví dụ tự đặt)
Bài 1. Sục 0,1 mol CO2 vào dung dịch chứa 0,2 mol NaAlO2. Tính khối lượng kết tủa.
Giải: Tỉ lệ NaAlO2 : CO2 = 2 : 1, vừa đủ theo phương trình thứ nhất. n(Al(OH)3) = 0,2 mol, m = 0,2 × 78 = 15,6 gam. Muối thu được là Na2CO3 (0,1 mol).
Bài 2. Sục CO2 dư vào dung dịch chứa 0,3 mol NaAlO2. Tính khối lượng kết tủa và muối tạo thành.
Giải: CO2 dư nên theo NaAlO2 + CO2 + 2H2O → Al(OH)3 + NaHCO3: n(Al(OH)3) = 0,3 mol, m = 0,3 × 78 = 23,4 gam. Muối là NaHCO3 0,3 mol (khối lượng 0,3 × 84 = 25,2 gam).
Bài 3. Cho các chất rắn: Al2O3, Na2O (hoà tan riêng trong nước). Nêu cách thu Al(OH)3 từ hỗn hợp có số mol Na2O = số mol Al2O3.
Giải: Na2O + H2O → 2NaOH; 2NaOH + Al2O3 → 2NaAlO2 + H2O (tan hết vì đúng tỉ lệ 1 : 1). Sục CO2 dư vào dung dịch NaAlO2 thu được kết tủa Al(OH)3, lọc lấy kết tủa.
Câu hỏi thường gặp
NaAlO2 + CO2 + H2O tạo ra sản phẩm gì?
Tạo kết tủa keo trắng Al(OH)3 và muối natri cacbonat: Na2CO3 nếu CO2 thiếu, NaHCO3 nếu CO2 dư.
Al(OH)3 có tan trong CO2 dư không?
Không. H2CO3 là axit yếu nên không hoà tan được Al(OH)3, kết tủa giữ nguyên khi CO2 dư.
Phương trình ion thu gọn của NaAlO2 với CO2 là gì?
AlO2- + CO2 + 2H2O → Al(OH)3↓ + HCO3- (khi CO2 dư). Khi CO2 thiếu, ion tạo thành là CO3(2-) với phương trình 2AlO2- + CO2 + 3H2O → 2Al(OH)3↓ + CO3(2-).
Vì sao NaAlO2 phản ứng được với CO2?
NaAlO2 là muối của axit rất yếu. H2CO3 (do CO2 tan trong nước) mạnh hơn nên đẩy Al(OH)3 ra khỏi muối.