Trả lời nhanh
Phương trình: 2CO2 + Ca(OH)2 → Ca(HCO3)2. Phản ứng xảy ra ở nhiệt độ thường khi CO2 dư, tỉ lệ mol CO2 : Ca(OH)2 ≥ 2 : 1. Trong thực tế, kết tủa trắng CaCO3 xuất hiện trước, sau đó tan dần khi tiếp tục sục CO2, cho dung dịch trong suốt.
Phương trình hoá học
2CO2 + Ca(OH)2 → Ca(HCO3)2
Kiểm tra cân bằng: vế trái có 1 Ca, 2 C, 6 O, 2 H; vế phải cũng có 1 Ca, 2 C, 6 O, 2 H. Phương trình đã cân bằng.
- Điều kiện: nhiệt độ thường, CO2 dư (hoặc vừa đủ theo tỉ lệ 2 : 1), dung dịch nước vôi trong.
- Loại phản ứng: oxit axit tác dụng với bazơ (không phải phản ứng oxi hoá – khử vì số oxi hoá các nguyên tố không đổi).
- Sản phẩm: canxi hiđrocacbonat Ca(HCO3)2, muối tan trong nước.
Hiện tượng khi sục CO2 vào nước vôi trong
Ban đầu nước vôi trong bị đục, xuất hiện kết tủa trắng. Tiếp tục sục CO2, kết tủa tan dần và dung dịch trở lại trong suốt. Hiện tượng này là do phản ứng xảy ra theo hai giai đoạn:
- CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3↓ + H2O (kết tủa trắng)
- CaCO3 + CO2 + H2O → Ca(HCO3)2 (kết tủa tan)
Cộng hai phương trình theo vế và triệt tiêu CaCO3, H2O ở hai bên ta được phương trình tổng: 2CO2 + Ca(OH)2 → Ca(HCO3)2. Vì vậy, đề hỏi “ra Ca(HCO3)2” tức là đã sục dư CO2 đến khi kết tủa tan hết.
Cách xét sản phẩm theo tỉ lệ mol
Đặt T = n(CO2) : n(Ca(OH)2).
| Tỉ lệ T | Sản phẩm | Ghi chú |
|---|---|---|
| T ≤ 1 | CaCO3 (Ca(OH)2 có thể dư) | Có kết tủa |
| 1 < T < 2 | CaCO3 và Ca(HCO3)2 | Kết tủa tan một phần |
| T ≥ 2 | Ca(HCO3)2 (CO2 có thể dư) | Kết tủa tan hết |
Mẹo nhớ: “Một thì ra đá, hai thì ra nước”. Tỉ lệ 1 : 1 cho đá vôi CaCO3, tỉ lệ 2 : 1 cho muối tan Ca(HCO3)2.
Phương trình ion
Phương trình ion đầy đủ: 2CO2 + Ca2+ + 2OH− → Ca2+ + 2HCO3−.
Rút gọn ion Ca2+ ở hai vế rồi chia 2: CO2 + OH− → HCO3−. Đây là dạng ngắn gọn thường dùng khi giải bài tập hỗn hợp bazơ.
Ví dụ có lời giải
Ví dụ 1 (tự đặt). Sục 0,15 mol CO2 vào dung dịch chứa 0,1 mol Ca(OH)2. Tính khối lượng kết tủa.
T = 0,15 : 0,1 = 1,5, nằm giữa 1 và 2 nên tạo cả hai muối. Gọi x = n(CaCO3), y = n(Ca(HCO3)2).
- Bảo toàn Ca: x + y = 0,1
- Bảo toàn C: x + 2y = 0,15
Suy ra y = 0,05 và x = 0,05. Khối lượng kết tủa = 0,05 × 100 = 5 gam.
Công thức nhanh khi 1 < T < 2: n(CaCO3) = 2·n(Ca(OH)2) − n(CO2) = 0,2 − 0,15 = 0,05 mol. Kết quả trùng khớp.
Ví dụ 2 (tự đặt). Sục 0,2 mol CO2 vào 0,1 mol Ca(OH)2. T = 2 nên chỉ tạo Ca(HCO3)2 với số mol 0,1. Khối lượng muối: M = 40 + 2×(1 + 12 + 48) = 162 g/mol, vậy m = 0,1 × 162 = 16,2 gam; không có kết tủa.
Ứng dụng và hiện tượng trong đời sống
- Hang động đá vôi: nước mưa hoà tan CO2 thấm qua đá vôi tạo Ca(HCO3)2 tan. Khi nước nhỏ giọt, phản ứng ngược xảy ra và hình thành thạch nhũ.
- Nước cứng tạm thời: chứa Ca(HCO3)2. Khi đun sôi: Ca(HCO3)2 → CaCO3↓ + CO2↑ + H2O (đun nóng), nên ấm đun nước bị đóng cặn trắng.
- Nhận biết CO2: nước vôi trong hoá đục. Nếu sục quá nhiều CO2, dung dịch trong lại, dễ gây nhầm lẫn khi làm thí nghiệm.
Lỗi sai thường gặp
- Viết sản phẩm là CaCO3 dù đề nói CO2 dư. Cần nhìn tỉ lệ mol hoặc từ “dư”.
- Quên hệ số 2 trước CO2, dẫn đến sai số nguyên tử C và O.
- Viết Ca(HCO3)2 thành CaHCO3. Canxi hoá trị II, gốc HCO3 hoá trị I nên cần hai gốc.
- Ghi nhầm Ca(HCO3)2 là chất kết tủa. Thực tế muối này tan trong nước.
Bài luyện tập
- Sục 0,05 mol CO2 vào dung dịch chứa 0,05 mol Ca(OH)2. Tính khối lượng kết tủa.
Đáp án: T = 1 nên chỉ tạo CaCO3, n = 0,05 mol, m = 5 gam. - Dẫn 4,48 lít CO2 (đktc) vào 100 mL dung dịch Ca(OH)2 1M. Sản phẩm là gì?
Đáp án: n(CO2) = 0,2 mol; n(Ca(OH)2) = 0,1 mol; T = 2. Chỉ tạo 0,1 mol Ca(HCO3)2, không có kết tủa. - Sục 0,3 mol CO2 vào dung dịch chứa 0,2 mol Ca(OH)2. Tính khối lượng kết tủa.
Đáp án: n(CaCO3) = 2×0,2 − 0,3 = 0,1 mol, m = 10 gam.
Câu hỏi thường gặp
CO2 + Ca(OH)2 tạo ra Ca(HCO3)2 khi nào?
Khi CO2 dư, tỉ lệ mol CO2 : Ca(OH)2 từ 2 : 1 trở lên. Phương trình: 2CO2 + Ca(OH)2 → Ca(HCO3)2, xảy ra ở nhiệt độ thường.
Vì sao sục CO2 vào nước vôi trong lúc đục lúc trong?
Ban đầu tạo kết tủa CaCO3 làm nước vôi đục. Khi CO2 dư, CaCO3 phản ứng tiếp với CO2 và H2O tạo Ca(HCO3)2 tan nên dung dịch trong trở lại.
Ca(HCO3)2 có tan trong nước không?
Có. Ca(HCO3)2 tan trong nước, nhưng kém bền: khi đun nóng bị phân huỷ thành CaCO3, CO2 và H2O.
Tỉ lệ mol nào cho CaCO3, tỉ lệ nào cho Ca(HCO3)2?
Tỉ lệ CO2 : Ca(OH)2 ≤ 1 cho CaCO3; từ 2 trở lên cho Ca(HCO3)2; nằm giữa 1 và 2 cho hỗn hợp cả hai muối.