BaCO3 + H2SO4: phương trình, hiện tượng, bài tập

Trả lời nhanh

Phương trình: BaCO₃ + H₂SO₄ → BaSO₄↓ + CO₂↑ + H₂O. Đây là phản ứng trao đổi giữa muối cacbonat không tan và axit mạnh. Hiện tượng là chất rắn sủi bọt khí không màu (CO₂), đồng thời tạo BaSO₄ là chất rắn màu trắng không tan trong dung dịch axit. Phương trình đã cân bằng sẵn, hệ số đều bằng 1.

Phương trình phản ứng BaCO₃ tác dụng H₂SO₄

BaCO₃ + H₂SO₄ → BaSO₄↓ + CO₂↑ + H₂O

Điều kiện: nhiệt độ thường, dùng dung dịch H₂SO₄ loãng.
Loại phản ứng: trao đổi (không phải oxi hoá – khử vì không nguyên tố nào đổi số oxi hoá).
Kiểm tra cân bằng: mỗi vế có 1 Ba, 1 C, 1 S, 2 H và 7 O (vế trái: 3 + 4; vế phải: 4 + 2 + 1).

Hiện tượng nhận biết

Có bọt khí không màu, không mùi thoát ra – đó là CO₂.
Chất rắn màu trắng vẫn còn trong ống nghiệm. BaCO₃ ban đầu bị thay bằng BaSO₄ cũng màu trắng, nên bằng mắt thường thấy chất rắn “không tan hết”.
Phản ứng chậm dần vì lớp BaSO₄ bao quanh hạt BaCO₃, cản axit tiếp xúc. Muốn phản ứng triệt để, ta dùng bột mịn, khuấy kỹ hoặc dùng H₂SO₄ dư.

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 có cả ba:

BaSO₄ là chất kết tủa, rất ít tan.
CO₂ là chất khí (do H₂CO₃ không bền, phân huỷ thành CO₂ và H₂O).
H₂O là chất điện li rất yếu.

Ngoài ra, axit mạnh (H₂SO₄) đẩy được gốc của axit yếu (H₂CO₃) ra khỏi muối.

Phương trình ion

BaCO₃ không tan nên giữ nguyên công thức phân tử, H₂SO₄ loãng phân li hoàn toàn:

Ion đầy đủ: BaCO₃ + 2H⁺ + SO₄²⁻ → BaSO₄↓ + CO₂↑ + H₂O

Vì không có ion nào xuất hiện ở cả hai vế, phương trình ion thu gọn trùng với phương trình ion đầy đủ.

So sánh với BaCO₃ + HCl

Axit	Sản phẩm	Chất rắn sau phản ứng
HCl	BaCl₂ + CO₂ + H₂O	Tan hoàn toàn (BaCl₂ tan)
H₂SO₄	BaSO₄ + CO₂ + H₂O	Còn chất rắn trắng BaSO₄

Mẹo nhớ: muối bari + gốc sunfat luôn cho kết tủa trắng không tan trong axit. Vì thế BaSO₄ không bị axit mạnh hoà tan, còn BaCO₃ thì bị.

Ví dụ tính toán

Ví dụ (tự đặt): Cho 19,7 g BaCO₃ vào dung dịch H₂SO₄ loãng dư. Tính thể tích CO₂ (đktc) và khối lượng chất rắn thu được.

M(BaCO₃) = 197 g/mol → n = 19,7 : 197 = 0,1 mol.
Theo phương trình, tỉ lệ 1 : 1 : 1 nên n(CO₂) = n(BaSO₄) = 0,1 mol.
V(CO₂) = 0,1 × 22,4 = 2,24 lít.
m(BaSO₄) = 0,1 × 233 = 23,3 g.

Nhận xét: khối lượng chất rắn tăng 23,3 − 19,7 = 3,6 g, vì mỗi mol phản ứng thay gốc CO₃ (60) bằng gốc SO₄ (96), tăng 36 g/mol. Đây là dạng “tăng giảm khối lượng” rất hay gặp.

Lỗi sai thường gặp

Quên mũi tên kết tủa ↓ cho BaSO₄ hoặc khí ↑ cho CO₂.
Viết BaCO₃ thành ion Ba²⁺ và CO₃²⁻ trong phương trình ion, trong khi nó không tan.
Cho rằng BaSO₄ tan trong axit dư. BaSO₄ không tan trong nước cũng như trong axit loãng.
Viết sản phẩm là H₂CO₃. Axit này không bền, phải viết thành CO₂ + H₂O.

Bài luyện tập

Bài 1. Cho 9,85 g BaCO₃ tác dụng với H₂SO₄ loãng dư. Tính thể tích CO₂ (đktc) và khối lượng BaSO₄.

Đáp án: n(BaCO₃) = 9,85 : 197 = 0,05 mol → V(CO₂) = 0,05 × 22,4 = 1,12 lít; m(BaSO₄) = 0,05 × 233 = 11,65 g.

Bài 2. Có ba chất rắn màu trắng: Na₂CO₃, BaCO₃, BaSO₄. Nêu cách phân biệt chỉ dùng nước và dung dịch H₂SO₄ loãng.

Đáp án: Hoà từng chất vào nước: chất tan là Na₂CO₃. Hai chất còn lại không tan, cho H₂SO₄ loãng vào: chất nào sủi bọt khí là BaCO₃, chất không có hiện tượng là BaSO₄.

Bài 3. Vì sao không dùng H₂SO₄ để điều chế CO₂ từ CaCO₃ hay BaCO₃ khi cần khí liên tục?

Đáp án: Sản phẩm CaSO₄ (ít tan) và BaSO₄ (không tan) bám quanh viên muối, ngăn axit tiếp xúc nên phản ứng dừng sớm. Vì vậy người ta thường dùng HCl.

Câu hỏi thường gặp

BaCO3 tác dụng H2SO4 có hiện tượng gì?

Có bọt khí CO2 không màu thoát ra, đồng thời chất rắn trắng BaCO3 chuyển dần thành BaSO4 là chất rắn trắng không tan.

Phản ứng BaCO3 + H2SO4 có phải phản ứng oxi hoá – khử không?

Không. Số oxi hoá của các nguyên tố không thay đổi, đây là phản ứng trao đổi tạo kết tủa và khí.

BaSO4 có tan trong H2SO4 dư không?

Không. BaSO4 không tan trong nước và không tan trong axit loãng, nên H2SO4 dư không làm kết tủa tan.

Phương trình ion thu gọn của BaCO3 + H2SO4 viết thế nào?

BaCO3 + 2H+ + SO4(2−) → BaSO4↓ + CO2↑ + H2O. Phương trình này trùng ion đầy đủ vì không có ion khán giả.