Trả lời nhanh
Phương trình đúng: BaCO3 + CO2 + H2O ⇌ Ba(HCO3)2. Bari cacbonat là chất rắn trắng không tan trong nước, nhưng khi có CO2 dư và nước thì bị hoà tan thành bari hiđrocacbonat tan được. Hiện tượng: kết tủa trắng tan dần, dung dịch trở nên trong suốt.
Phương trình hoá học BaCO3 + CO2 + H2O
BaCO3 (r) + CO2 (k) + H2O (l) → Ba(HCO3)2 (dd)
Phương trình ion thu gọn: BaCO3 + CO2 + H2O → Ba2+ + 2HCO3−.
- Điều kiện: nhiệt độ thường, CO2 dư, có mặt nước.
- Hiện tượng: chất rắn màu trắng BaCO3 tan dần, thu được dung dịch trong suốt.
- Loại phản ứng: hoá hợp, thuận nghịch.
Vì sao muối không tan lại tan được?
Trong nước, CO2 tạo axit cacbonic yếu: CO2 + H2O ⇌ H2CO3. Ion CO32− của BaCO3 nhận thêm H+ để thành ion HCO3−. Muối hiđrocacbonat của kim loại kiềm thổ tan tốt hơn muối cacbonat tương ứng, nên kết tủa bị kéo dần vào dung dịch.
Đây cũng là nguyên lý hình thành hang động đá vôi: CaCO3 bị nước mưa chứa CO2 hoà tan thành Ca(HCO3)2; BaCO3 phản ứng hoàn toàn tương tự.
Phản ứng nghịch: đun nóng Ba(HCO3)2
Ba(HCO3)2 kém bền, chỉ tồn tại trong dung dịch. Khi đun nóng, nó phân huỷ:
Ba(HCO3)2 → BaCO3↓ + CO2↑ + H2O (điều kiện: t°)
Hiện tượng: xuất hiện kết tủa trắng và có bọt khí thoát ra. Vì vậy dấu mũi tên hai chiều (⇌) thể hiện đúng bản chất: thêm CO2 thì phản ứng đi thuận, đun nóng hoặc đuổi CO2 thì đi nghịch.
Một số phản ứng khác của Ba(HCO3)2
- Với axit: Ba(HCO3)2 + 2HCl → BaCl2 + 2CO2↑ + 2H2O (sủi bọt khí).
- Với kiềm: Ba(HCO3)2 + Ca(OH)2 → BaCO3↓ + CaCO3↓ + 2H2O (hai kết tủa trắng).
- Với NaOH vừa đủ theo tỉ lệ 1 : 2: Ba(HCO3)2 + 2NaOH → BaCO3↓ + Na2CO3 + 2H2O.
Vận dụng: sục CO2 vào dung dịch Ba(OH)2
Phản ứng BaCO3 → Ba(HCO3)2 là giai đoạn thứ hai của dạng bài rất hay gặp. Khi sục CO2 từ từ vào Ba(OH)2:
- Giai đoạn 1: CO2 + Ba(OH)2 → BaCO3↓ + H2O (kết tủa tăng dần, cực đại khi nCO2 = nBa(OH)2).
- Giai đoạn 2: CO2 + BaCO3 + H2O → Ba(HCO3)2 (kết tủa tan dần).
Phương trình gộp: 2CO2 + Ba(OH)2 → Ba(HCO3)2.
| Tỉ lệ T = nCO2 : nBa(OH)2 | Sản phẩm |
|---|---|
| T ≤ 1 | BaCO3 (và Ba(OH)2 dư nếu T < 1) |
| 1 < T < 2 | BaCO3 và Ba(HCO3)2 |
| T ≥ 2 | Ba(HCO3)2 (CO2 dư nếu T > 2) |
Ví dụ (tự đặt)
Sục 0,15 mol CO2 vào dung dịch chứa 0,1 mol Ba(OH)2. Tính khối lượng kết tủa cuối cùng (Ba = 137, C = 12, O = 16).
Giải: T = 1,5 nên có cả hai muối. Giai đoạn 1 tạo 0,1 mol BaCO3 và dùng hết 0,1 mol CO2. CO2 còn 0,05 mol hoà tan 0,05 mol BaCO3. Kết tủa còn lại: 0,1 − 0,05 = 0,05 mol, khối lượng 0,05 × 197 = 9,85 g. Dung dịch chứa 0,05 mol Ba(HCO3)2.
Lỗi sai thường gặp
- Viết BaCO3 tan trong nước nguyên chất. Thực tế muối này không tan, cần CO2 dư.
- Quên nước ở vế trái nên phương trình không cân bằng (thiếu H và O).
- Gạch chân hoặc ghi mũi tên ↓ cho Ba(HCO3)2. Muối này tan, chỉ BaCO3 mới là kết tủa.
- Nhầm điều kiện: tăng nhiệt độ làm phản ứng đi theo chiều nghịch, không phải thuận.
Mẹo nhớ: “Cacbonat gặp CO2 và nước thì thành hiđrocacbonat; hiđrocacbonat gặp nhiệt thì quay lại cacbonat”.
Bài luyện tập
- Sục 0,3 mol CO2 vào dung dịch chứa 0,2 mol Ba(OH)2. Tính khối lượng kết tủa thu được.
Đáp án: tạo 0,2 mol BaCO3, CO2 dư 0,1 mol hoà tan 0,1 mol BaCO3, còn 0,1 mol, tức 19,7 g. - Cần tối thiểu bao nhiêu lít CO2 (đktc) để hoà tan hết 0,02 mol BaCO3 có trong nước?
Đáp án: tỉ lệ 1 : 1 nên nCO2 = 0,02 mol, V = 0,02 × 22,4 = 0,448 lít. - Đun nóng dung dịch trong suốt chứa Ba(HCO3)2, nêu hiện tượng và viết phương trình.
Đáp án: xuất hiện kết tủa trắng, có bọt khí; Ba(HCO3)2 → BaCO3↓ + CO2↑ + H2O.
Câu hỏi thường gặp
BaCO3 có tan trong nước không?
Không. BaCO3 là chất rắn màu trắng, không tan trong nước nguyên chất. Muối này chỉ tan khi có CO2 dư và nước, vì khi đó nó chuyển thành Ba(HCO3)2 tan được.
Phản ứng BaCO3 + CO2 + H2O có thuận nghịch không?
Có. Chiều thuận xảy ra ở nhiệt độ thường khi CO2 dư. Khi đun nóng, Ba(HCO3)2 bị phân huỷ ngược lại thành BaCO3, CO2 và H2O.
Hiện tượng khi sục CO2 dư vào dung dịch Ba(OH)2 là gì?
Ban đầu xuất hiện kết tủa trắng BaCO3, lượng kết tủa tăng đến cực đại. Sau đó nếu tiếp tục sục CO2 dư, kết tủa tan dần đến hết và thu được dung dịch trong suốt Ba(HCO3)2.
Ba(HCO3)2 có phải là kết tủa không?
Không. Ba(HCO3)2 tan trong nước và chỉ tồn tại trong dung dịch. Khi viết phương trình, chỉ BaCO3 được đánh dấu mũi tên kết tủa.