Trả lời nhanh
CaO ra CaCO3 theo phương trình: CaO + CO2 → CaCO3. Đây là phản ứng hoá hợp: canxi oxit (oxit bazơ) hấp thụ khí cacbon đioxit (oxit axit) tạo muối canxi cacbonat không tan, màu trắng. Phản ứng toả nhiệt, xảy ra khi để vôi sống ngoài không khí hoặc cho CO2 đi qua CaO.
Phương trình hoá học CaO + CO2
CaO (r) + CO2 (k) → CaCO3 (r)
| Chất | Tên gọi | Trạng thái, màu sắc |
|---|---|---|
| CaO | Canxi oxit (vôi sống) | Rắn, trắng |
| CO2 | Cacbon đioxit | Khí, không màu |
| CaCO3 | Canxi cacbonat (đá vôi) | Rắn, trắng, không tan trong nước |
Phương trình đã cân bằng sẵn: mỗi vế có 1 nguyên tử Ca, 1 nguyên tử C và 3 nguyên tử O. Hệ số tỉ lệ 1 : 1 : 1.
Điều kiện và hiện tượng
- Điều kiện: nhiệt độ thường, hoặc đun nóng nhẹ để phản ứng nhanh hơn. Nếu nung rất cao (khoảng 900 °C trở lên) thì phản ứng bị đảo chiều.
- Hiện tượng: chất rắn màu trắng (CaO) hấp thụ khí CO2, dần chuyển thành bột trắng CaCO3; khối chất rắn tăng khối lượng, vôi sống bị “chết” dần, mất khả năng tác dụng mạnh với nước.
- Loại phản ứng: phản ứng hoá hợp, không phải phản ứng oxi hoá – khử vì số oxi hoá của mọi nguyên tố không đổi (Ca +2, C +4, O −2).
Vì sao CaO phản ứng được với CO2?
Đây là tính chất hoá học chung của oxit bazơ: oxit bazơ + oxit axit → muối. CaO là oxit bazơ, CO2 là oxit axit (ứng với axit H2CO3), nên chúng kết hợp thành muối cacbonat tương ứng.
Mẹo nhớ: lấy “kim loại của oxit bazơ” ghép với “gốc axit của oxit axit”. Ca ghép với CO3 được CaCO3. Tương tự: Na2O + CO2 → Na2CO3; BaO + SO2 → BaSO3.
Phản ứng ngược: CaCO3 → CaO + CO2
Nung đá vôi ở khoảng 900–1000 °C thu được vôi sống:
CaCO3 → (t°) CaO + CO2↑
Hai phản ứng tạo thành một cân bằng thuận nghịch. Nhiệt độ cao làm cân bằng chuyển sang phải (nung vôi); nhiệt độ thấp, có nhiều CO2 thì chuyển sang trái (vôi sống hút CO2 thành đá vôi). Vì vậy lò nung vôi phải thoát khí CO2 liên tục.
Các cách khác để từ CaO ra CaCO3
Nếu đề hỏi “điều chế CaCO3 từ CaO”, ngoài phản ứng trực tiếp còn có hai con đường hay gặp:
- Qua nước vôi trong:
CaO + H2O → Ca(OH)2 (toả nhiều nhiệt)
Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3↓ + H2O (nước vôi trong bị vẩn đục) - Qua muối cacbonat tan:
CaO + H2O → Ca(OH)2
Ca(OH)2 + Na2CO3 → CaCO3↓ + 2NaOH (xuất hiện kết tủa trắng)
Lưu ý: nếu sục CO2 dư vào nước vôi trong, kết tủa tan dần: CaCO3 + CO2 + H2O → Ca(HCO3)2. Khi giải bài, phải xét tỉ lệ mol CO2 so với Ca(OH)2.
Ứng dụng thực tế
- Vôi vữa cứng dần: vữa vôi (Ca(OH)2) trát tường hút CO2 trong không khí tạo CaCO3 rắn chắc.
- Bảo quản vôi sống: phải đậy kín, vì vôi sống để lâu ngoài không khí vừa hút hơi nước vừa hút CO2 nên giảm chất lượng.
- Hấp thụ CO2: CaO được dùng để giữ khí CO2 trong một số quy trình công nghiệp.
Lỗi sai thường gặp
- Viết sản phẩm là Ca(OH)2 hoặc CaCO2: sai gốc cacbonat là CO3 (hoá trị II), Ca hoá trị II nên công thức là CaCO3.
- Ghi “↓” cho CaCO3 trong phản ứng khô: ở đây không có dung dịch nên không dùng kí hiệu kết tủa.
- Nhầm với phản ứng nhiệt phân và quên điều kiện nhiệt độ cao ở chiều ngược lại.
Bài tập luyện tập
Bài 1. Cho 5,6 gam CaO hấp thụ hết CO2 (dư). Tính khối lượng CaCO3 tạo thành.
Đáp án: nCaO = 5,6 : 56 = 0,1 mol. Theo phương trình nCaCO3 = 0,1 mol → m = 0,1 × 100 = 10 gam.
Bài 2. Dùng CaO dư để hấp thụ hoàn toàn 2,24 lít khí CO2 (đktc). Khối lượng chất rắn tăng thêm bao nhiêu gam?
Đáp án: nCO2 = 2,24 : 22,4 = 0,1 mol. Khối lượng chất rắn tăng đúng bằng khối lượng CO2 bị hấp thụ = 0,1 × 44 = 4,4 gam.
Bài 3. Nung 20 gam CaCO3 (hiệu suất 100%). Tính khối lượng CaO và thể tích CO2 (đktc) thu được.
Đáp án: nCaCO3 = 20 : 100 = 0,2 mol → nCaO = nCO2 = 0,2 mol. mCaO = 0,2 × 56 = 11,2 gam; VCO2 = 0,2 × 22,4 = 4,48 lít.
Câu hỏi thường gặp
CaO + CO2 ra gì?
CaO + CO2 tạo ra CaCO3 (canxi cacbonat) theo phương trình CaO + CO2 → CaCO3. Đây là phản ứng hoá hợp giữa oxit bazơ và oxit axit.
Phản ứng CaO + CO2 cần điều kiện gì?
Phản ứng xảy ra ở nhiệt độ thường, đun nóng nhẹ sẽ nhanh hơn. Nếu nung trên khoảng 900 °C thì CaCO3 bị phân huỷ ngược lại thành CaO và CO2.
CaO có tác dụng được với CO2 không?
Có. CaO là oxit bazơ nên tác dụng với oxit axit CO2 tạo muối CaCO3. Vì vậy vôi sống để ngoài không khí lâu ngày sẽ hút CO2 và giảm chất lượng.
Làm sao điều chế CaCO3 từ CaO bằng nhiều bước?
Cho CaO tác dụng với nước tạo Ca(OH)2, sau đó sục CO2 (vừa đủ) hoặc cho tác dụng với dung dịch Na2CO3 sẽ thu được kết tủa trắng CaCO3.