Lý thuyết và bài tập trắc nghiệm Hóa học Lớp 11 - Chuyên đề 3: Nhóm cacbon (Có lời giải)

CHUYÊN ĐỀ 3 :	 NHÓM CACBON
A. LÝ THUYẾT 
I. KHÁI QUÁT VỀ NHÓM CACBON (NHÓM IVA)
 - Gồm : Cacbon (C), silic (Si), gemani (Ge), thiếc (Sn), chì (Pb).
 - Cấu hình electron lớp ngoài cùng: ns2np2.
 - Số oxi hoá có thể có trong chất vô cơ : -4, 0, +2, +4.
 - Hợp chất với hiđro: RH4 ; hợp chất với oxi : RO và RO2
(Chú ý : CO2, SO2 là oxit axit ; GeO2, SnO2, PbO2 và hiđroxit tương ứng là hợp chất lưỡng tính).
II. CACBON: 
1.Tính chất vật lý 
 Cacbon ở thể rắn, không tan trong nước, có 4 dạng thù hình : Kim cương (cứng, tinh thể trong suốt); than chì (xám, mềm, dẫn điện); Fuleren (phân tử C60, C70) ; than vô định hình (có tính hấp phụ).
2. Tính chất hóa học 
a. Tính khử : Cacbon không tác dụng trực tiếp với halogen.
● Với oxi : 
 	C + O2 CO2 (cháy hoàn toàn)	
 	2C + O2 2CO (cháy không hoàn toàn)
 Ở nhiệt độ cao, cacbon lại khử được CO2 thành CO
 	C + CO2 2CO
● Với hợp chất oxi hoá : như oxit kim loại, HNO3, H2SO4 đ, KClO3...
 	C + 2H2SO4 (đặc) CO2 + 2SO2 + 2H2O 
 	C + 4HNO3 (đặc) CO2 + 4NO2 + 2H2O 
b. Tính oxi hoá
● Với hiđro : 
C + 2H2 CH4 
● Với kim loại : 
Ca + 2C CaC2 : Canxi cacbua
4Al + 3C Al4C3 : Nhôm cacbua
3. Điều chế
a. Kim cương nhân tạo 
 Điều chế từ than chì ở 2000oC, áp suất từ 50 đến 100.000 atmotphe, xúc tác sắt, crom hay niken.
b. Than chì nhân tạo 
 Nung than cốc ở 2500 – 3000oC trong lò điện không có không có không khí.
c. Than cốc 
 Nung than mỡ khoảng 1000oC, trong lò cốc, không có không khí.
d. Than mỏ
 Khai thác trực tiếp từ các vỉa than.
e. Than gỗ
 Đốt gỗ trong điều kiện thiếu không khí.
f. Than muội
 Nhiệt phân metan : CH4 C + 2H2 
III. HỢP CHẤT CỦA CACBON
1. Cacbon monooxit
 - CTPT : CO (M = 28) ; CTCT: 
 - Khí không màu, không mùi, nhẹ hơn không khí, ít tan trong nước, rất độc.
 - CO kém hoạt động ở nhiệt độ thường, hoạt động hơn khi đun nóng.
 - CO là oxit trung tính (oxit không tạo muối ).
a. Tính chất hóa học
 Hoá tính quan trọng là tính khử ở nhiệt độ cao.
● Với oxi : CO cháy trong oxi với ngọn lửa lam nhạt : 
 	2CO + O2 2CO2 
● Với Clo : có xúc tác than hoạt tính : 
CO + Cl2 COCl2 
 (photgen)
● Với oxit kim loại : chỉ với kim loại trung bình và yếu : 
Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2 	
CuO + CO Cu + CO2 
● Lưu ý : CO chỉ khử được oxit của các kim loại từ kẽm trở về cuối dãy hoạt động hóa học của các kim loại.
b. Điều chế:
● Trong phòng thí nghiệm : 
HCOOH CO + H2O 
● Trong công nghiệp : 
 + Đốt không hoàn toàn than đá trong không khí khô : 
 	2C + O2 2CO	 
 	C + O2 CO2
CO2 + C 2CO)
 Hỗn hợp khí thu được gọi là khí than khô (khí lò ga): 25% CO, còn lại là CO2, N2.
 + Cho hơi nước qua than nóng đỏ ở 1000oC :
C + H2O CO + H2 
C + 2H2O CO2 + 2H2
 Hỗn hợp khí thu được gọi là khí than ướt : 44% CO, còn lại là CO2, N2, H2.
2. CACBON ĐIOXIT
 - CTPT : CO2 = 44 ; CTCT : O = C = O
 - Khí không màu, không mùi, nặng hơn không khí, dễ hóa lỏng, không duy trì sự cháy và sự sống. Ở trạng thái rắn, CO2 gọi là nước đá khô.
a. Tính chất hóa học
● CO2 là một oxit axit
 + Tác dụng với nước tạo thành dung dịch axit yếu.
CO2 + H2O H2CO3
 + Tác dụng với oxit bazơ, bazơ tạo thành muối. 
 	CO2 + NaOH NaHCO3
 	CO2 + 2NaOH Na2CO3 + H2O
● Tác dụng với chất khử mạnh như (tính oxi hóa)
2Mg + CO2 2MgO + C 	
 2H2 + CO2 C + 2H2O 
c. Điều chế:
● Trong phòng thí nghiệm 
 	CaCO3 + 2HCl CaCl2 + CO2 ­ + H2O 
● Trong công nghiệp 
 	CaCO3 CaO + CO2 
IV. AXIT CACBONIC VÀ MUỐI CACBONAT
1. Axit cacbonic 
 Là axit rất yếu và kém bền.
H2CO3 CO2 ­ + H2O 
 Trong nước, điện li yếu : 
H2CO3 HCO3- + H+ 	
HCO3- CO32- + H+
Tác dụng với bazơ mạnh (tương tự CO2) tạo muối cacbonat.
2. Muối cacbonat 
a. Tính tan 
 - Muối axit đa số dễ tan (trừ NaHCO3 hơi ít tan)
 - Muối trung hoà không tan trong nước (trừ cacbonat của kim loại kiềm và amoni).
b. Tính chất hóa học 
● Tác dụng với axit 
CaCO3 + 2HCl CaCl2 + CO2 + H2O
Chú ý : CaCO3 tan được trong nước có CO2.
CaCO3 + CO2 + H2O Ca(HCO3)2
● Tác dụng với dung dịch kiềm : 
NaHCO3 + NaOH Na2CO3 + H2O
● Thủy phân trong nước tạo môi trường kiềm : 
 - Đối với muối cacbonat
	Na2CO3 2Na+ + CO32-
CO32- + H2O HCO3- + OH-
HCO3- + H2O H2CO3 + OH-
 - Đối với muối cacbonat
NaHCO3 Na+ + HCO3-
HCO3- + H2O H2CO3 + OH-
● Phản ứng nhiệt phân : 
- Muối axit dễ bị nhiệt phân tạo muối trung tính.
 	2NaHCO3 Na2CO3 + CO2 + H2O
 Ca(HCO3)2 CaCO3 + CO2 + H2O
 - Muối trung hoà dễ bị nhiệt phân trừ cacbonat kim loại kiềm.
CaCO3 CaO + CO2
V. SILIC VÀ HỢP CHẤT CỦA SILIC
I. Silic
 - Silic ở thể rắn, có 2 dạng thù hình : Si vô định hình (bột màu nâu) ; Si tinh thể (cấu trúc tương tự kim cương, độ cứng = 7/10 kim cương, màu xám, giòn, d = 2,4, có vẻ sáng kim loại, dẫn nhiệt).
 - Si là phi kim yếu, tương đối trơ.
1. Tính chất hóa học
a. Tính khử
● Với phi kim: 
	Si + 2F2 SiF4 
 (Silic tetra florua)
Si + O2 SiO2 (to = 400 - 600oC)
● Với hợp chất: 
	2NaOH + Si + H2O Na2SiO3 + 2H2 
b. Tính oxi hoá
 Tác dụng với kim loại: Ca, Mg, Fe... ở nhiệt độ cao. 
 	2Mg + Si Mg2Si 
 Magie silixua
2. Điều chế
a. Trong phòng thí nghiệm 
 	2Mg + SiO2 2MgO + Si (900oC)
b. Trong công nghiệp 
 	SiO2 + 2C 2CO + Si (1800oC)
II. HỢP CHẤT CỦA SILIC
1. Silic đioxit ( SiO2 ) 
 - Dạng tinh thể, không tan trong nước, nhiệt độ nóng chảy là 1713oC, tồn tại trong tự nhiên ở dạng cát và thạch anh.
 - Là oxit axit : 
a. Tan chậm trong kiềm hoặc cacbonat kim loại kiềm nóng chảy: 
SiO2 + 2NaOH Na2SiO3 + H2O
 	SiO2 + Na2CO3 Na2SiO3 + CO2 
b. Tác dụng với HF (dùng để khắc thủy tinh)
 SiO2 + 4HF SiF4 + 2H2O
2. Axit silixic ( H2SiO3 )
 - Là chất keo, không tan trong nước. Khi sấy khô, axit silixic mất 1 phần nước tạo Silicagen (được dùng để hút ẩm) : 
H2SiO3 SiO2 + H2O
 - H2SiO3 là axit rất yếu, yếu hơn H2CO3 : 
Na2SiO3 + CO2 + H2O Na2CO3 + H2SiO3
3.Muối silicat 
 - Muối silicat của kim loại kiềm tan trong nước và bị thủy phân mạnh tạo môi trường kiềm : 	
 	Na2SiO3 + 2H2O 2NaOH + H2SiO3
 - Dung dịch đậm đặc của Na2SiO3 và K2SiO3 được gọi là thủy tinh lỏng dùng để chế keo dán thủy tinh và sứ, vải hoặc gỗ tẩm thủy tinh lỏng sẽ khó bị cháy.
VI. CÔNG NGHIỆP SILICAT
1. Thủy tinh : Là hỗn hợp của muối natri silicat, canxi silicat và silic đioxit. Công thức gần đúng của thủy tinh : Na2O.CaO.6SiO2
 Phương trình sản xuất : 
 6SiO2 + CaCO3 + Na2CO3 Na2O.CaO.6SiO2 + 2CO2
 Các loại thủy tinh : Thủy tinh thông thường ; thủy tinh Kali ; thủy tinh thạch anh ; thủy tinh phalê.
2. Đồ gốm : Được điều chế chủ yếu từ đất sét và cao lanh :
 Có các loại : Gốm xây dựng (gạch, ngói), gốm kỹ thuật (sứ kỹ thuật), gốm dân dụng (sứ dân dụng, sành...)
3. Xi măng: Là chất bột mịn, màu lục xám, thành phần chính gồm các canxi silicat : 3CaO.SiO2, 2CaO.SiO2 và canxi aluminat: 3CaO.Al2O3, dễ kết dính nên được dùng trong xây dựng.
B. PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP VỀ NHÓM CACBON
I. Phản ứng của CO2, SO2 với dung dịch kiềm
1. Sục CO2 (hoặc SO2) vào dung dịch NaOH hoặc KOH
 Bản chất phản ứng : Ban đầu tạo ra muối trung hòa, sau đó nếu CO2 dư thì muối trung hòa chuyển dần thành muối axit.
	CO2 + 2NaOH Na2CO3 + H2O
	Na2CO3 + CO2 + H2O 2NaHCO3
 Để tiện cho việc tính toán ta có thể viết hai phương trình độc lập với nhau :
	CO2 + 2NaOH Na2CO3 + H2O
CO2 + NaOH NaHCO3
 Đặt T =, ứng với các giá trị của T ta thu được các chất khác nhau :
Giá trị của T
Chất thu được sau phản ứng
T = 1
NaHCO3 
T = 2
Na2CO3
T < 1
NaHCO3 và CO2 dư
T > 2
Na2CO3 và NaOH dư
1 < T < 2
Na2CO3 và NaHCO3
2. Sục CO2 (hoặc SO2) vào dung dịch Ca(OH)2 hoặc Ba(OH)2
 Bản chất phản ứng : Ban đầu tạo ra muối trung hòa kết tủa, sau đó nếu CO2 dư thì muối trung hòa chuyển dần thành muối axit tan.
	CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O
	CaCO3 + CO2 + H2O Ca(HCO3)2
 Để tiện cho việc tính toán ta có thể viết hai phương trình độc lập với nhau :
	CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O
2CO2 + Ca(OH)2 Ca(HCO3)2
 Đặt T =, ứng với các giá trị của T ta thu được các chất khác nhau :
Giá trị của T
Chất thu được sau phản ứng
T = 1
Ca(HCO3)2 
T = 2
CaCO3
T < 1
Ca(HCO3)2 và CO2 dư
T > 2
CaCO3 và Ca(OH)2 dư
1 < T < 2
CaCO3 và Ca(HCO3)2
Dạng 1 : CO2 (hoặc SO2) phản ứng với dung dịch chứa một bazơ tan.
Phương pháp giải
 ● Khi đề bài yêu cầu xác định và tính toán lượng sản phẩm tạo thành thì ta dựa vào tỉ lệ .
 ● Khi đề bài yêu cầu tính lượng CO2 phản ứng thì ta tính mol của Ca(OH)2 hoặc Ba(OH)2 và tính mol của kết tủa BaCO3 hoặc CaCO3. So sánh số mol của bazơ và của kết tủa nếu số mol của kết tủa nhỏ hơn thì sẽ có hai khả năng xảy ra : Hoặc bazơ dư hoặc bazơ hết. Trường hợp bazơ hết thì phản ứng phải tạo ra cả muối axit. 
 ● Khi đề yêu cầu xác định lượng Ca(OH)2 hoặc Ba(OH)2 tham gia phản ứng thì ta tính mol CO2 và mol của kết tủa BaCO3 hoặc CaCO3 rồi áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố đối với C để xem phản ứng có tạo ra muối Ca(HCO3)2 hoặc Ba(HCO3)2 hay không. Từ đó áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố đối với Ca hoặc Ba để suy ra lượng Ca(OH)2 hoặc Ba(OH)2.
►Các ví dụ minh họa ◄
Ví dụ 1: Nung 13,4 gam hỗn hợp 2 muối cacbonat của 2 kim loại hóa trị II, sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 6,8 gam chất rắn và khí X. Lượng khí X sinh ra cho hấp thụ vào 75 ml dung dịch NaOH 1M. Khối lượng muối khan thu được sau phản ứng là :
 A. 4,2 gam.	 	B. 6,5 gam.	 C. 6,3 gam.	 	D. 5,8 gam.
Hướng dẫn giải
 Nung muối cacbonat thu được khí X là CO2.
	 + CO2
 Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có :
 Theo giả thiết ta có Muối tạo thành là muối axit.
 Phương trình phản ứng :
CO2 + NaOH NaHCO3	(1)
mol: 0,075 0,075 0,075
Theo (1) ta thấy số mol của NaHCO3 là 0,075 mol nên suy ra khối lượng của NaHCO3 là : 
= 0,075.84 = 6,3 gam.
Đáp án C.
Ví dụ 2: Cho 10 lít hỗn hợp khí (đktc) gồm CO2 và 68,64% CO về thể tích đi qua 100 gam dung dịch Ca(OH)2 7,4% thấy tách ra m gam kết tủa. Giá trị của m là :
 	A. 10 gam.	 	B. 8 gam.	C. 6 gam.	 	D. 12 gam.
Hướng dẫn giải
 Theo giả thiết ta thấy thành phần phần trăm về thể tích của CO2 là :
 	%CO2 = (100 – 68,64)% = 31,36% 
Cách 1 : Dựa vào tỉ lệ mol để xác định sản phẩm sinh ra 
 Đặt T =Phản ứng tạo ra hai muối.
 Phương trình phản ứng :
	CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O	(1)
mol: x x x
2CO2 + Ca(OH)2 Ca(HCO3)2	(2)
mol: 2y y y
 Theo (1), (2) và giả thiết ta có :
 Khối lượng kết tủa là : 
Cách 2 : Dựa vào bản chất phản ứng 
CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O	(1)
mol: 0,1 0,1 0,1
CaCO3 + CO2 + H2O Ca(HCO3)2	(2)
mol: 0,04 (0,14 – 0,1) 0,04
 Theo các phương trình phản ứng ta thấy : Lúc đầu có 0,1 mol CaCO3 tạo ra nhưng sau đó có 0,04 mol CaCO3 bị hòa tan do CO2 còn dư. Kết quả là sau tất cả các phản ứng sẽ thu được 0,06 mol CaCO3, tức là thu được 6 gam kết tủa.
Đáp án C.
Ví dụ 3: Cho V lít khí CO2 (đktc) 1 lít dung dịch Ba(OH)2 0,2M. Sau phản ứng thu được 19,7 gam kết tủa. Giá trị của V là :
A. 2,24. 	B. 2,24 hoặc 6,72. 	C. 4,48. 	D. 2,24 hoặc 4,48.
Hướng dẫn giải
 Theo giả thiết ta có :
	 Còn 0,1 mol Ba2+ nằm ở trong dung dịch.
● Trường hợp 1 : Ba(OH)2 dư
	CO2 + Ba(OH)2 BaCO3 + H2O	(1)
mol: 0,1 0,1 0,1
 Theo (1) ta thấy số mol CO2 đã dùng là 0,1 mol. Suy ra thể tích CO2 ở điều kiện tiêu chuẩn đã dùng là 2,24 lít.
● Trường hợp 2 : Ba(OH)2 phản ứng hết, 0,1 mol Ba2+ nằm trong dung dịch ở dạng Ba(HCO3)2.
	CO2 + Ba(OH)2 BaCO3 + H2O	(1)
mol: 0,1 0,1 0,1
2CO2 + Ba(OH)2 Ba(HCO3)2	(2)
mol: 0,2 0,1 0,1
 Ta thấy số mol CO2 là 0,3 mol. Suy ra thể tích CO2 ở điều kiện tiêu chuẩn đã dùng là 6,72 lít.
Đáp án B.
Ví dụ 4: Thổi khí CO2 vào dung dịch chứa 0,02 mol Ba(OH)2. Giá trị khối lượng kết tủa biến thiên trong khoảng nào khi CO2 biến thiên trong khoảng từ 0,005 mol đến 0,024 mol ?
 	A. 0 gam đến 3,94 gam.	B. 0 gam đến 0,985 gam. 
 	C. 0,985 gam đến 3,94 gam. 	D. 0,985 gam đến 3,152 gam. 
Hướng dẫn giải
 Khi số mol CO2 biến thiên trong khoảng (0,005; 0,024) và mol Ba(OH)2 là 0,02 mol thì lượng kết tủa lớn nhất thu được là khi .
 	CO2 + Ba(OH)2 BaCO3 + H2O	(1)
mol: 0,02 0,02 0,02
 Theo (1) suy ra 
 Khi số mol CO2 là 0,005 mol thì 
 Khi số mol CO2 là 0,024 mol thì :
CO2 + Ba(OH)2 BaCO3 + H2O	(2)
mol: 0,02 0,02 0,02
BaCO3 + CO2 + H2O Ba(HCO3)2
mol: 0,004 0,004 0,004
 Khi đó 
 Vậy khối lượng kết tủa biến đổi trong đoạn từ 0,985 gam đến 3,94 gam.
Đáp án C.
Ví dụ 5: Hấp thụ hoàn toàn 2,688 lít khí CO2 (đktc) vào 2,5 lít dung dịch Ba(OH)2 nồng độ a mol/l, thu được 15,76 gam kết tủa. Giá trị của a là :
A. 0,048. 	B. 0,032. 	C. 0,04. 	D. 0,06.
Hướng dẫn giải
 Theo giả thiết ta có : 
	 Có 0,08 mol CO2 chuyển vào muối BaCO3 còn 0,04 mol CO2 chuyển vào muối Ba(HCO3)2.
 Phương trình phản ứng :
CO2 + Ba(OH)2 BaCO3 + H2O	(1)
mol: 0,08 0,08 0,08
2CO2 + Ba(OH)2 Ba(HCO3)2	(2)
mol: 0,04 0,02 0,02
 Theo (1), (2) và giả thiết ta có : 
Đáp án C.
Ví dụ 6: Hấp thụ hoàn toàn 2,24 lít CO2 (đktc) vào 100 ml dung dịch gồm K2CO3 0,2M và KOH x mol/lít, sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được dung dịch Y. Cho toàn bộ Y tác dụng với dung dịch BaCl2 (dư), thu được 11,82 gam kết tủa. Giá trị của x là :
	A. 1,0.	B. 1,4.	C. 1,2.	D. 1,6.
Hướng dẫn giải
 Nhận thấy : nên suy ra trong dung dịch Y còn chứa cả muối HCO3-.
 Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố đối với C ta có :
 Phương trình phản ứng :
	CO2 + OH- HCO3- 	(1) 
mol: 0,06 0,06 0,06 	
CO2 + 2OH- CO32- 	(2) 
mol: (0,1 – 0,06) 0,08	
 Theo (1) và (2) ta thấy :
Đáp án B.
Dạng 2 : Phản ứng của CO2 (hoặc SO2) với dung dịch chứa hỗn hợp các bazơ tan.
Phương pháp giải
 - Bản chất phản ứng : 
 - Nếu dung dịch kiềm có Ba(OH)2 hoặc Ca(OH)2 thì còn có thể có phản ứng tạo kết tủa nếu phản ứng của CO2 với tạo ra 
 - Dựa vào giả thiết và các phương trình phản ứng ion rút gọn để tính toán suy ra kết quả cần tìm.
►Các ví dụ minh họa ◄
Ví dụ 1: Cho 0,448 lít khí CO2 (đktc) hấp thụ hết vào 100 ml dung dịch chứa hỗn hợp NaOH 0,06M và Ba(OH)2 0,12M, thu được m gam kết tủa. Giá trị của m là :
A. 3,940.	B. 1,182.	C. 2,364.	D. 1,970.
Hướng dẫn giải
 Theo giả thiết ta có : = 0,02 mol ; nNaOH = 0,006 mol ; = 0,012 mol 
= 0,012 mol ; = 0,03 mol. 
 Phương trình phản ứng : 
 Như vậy nên lượng kết tủa tính theo CO32-.
 Þ = = 0,01 Þ = 0,01.197 = 1,97 gam. 
Đáp án D.
Ví dụ 2: Dung dịch X chứa hỗn hợp các chất KOH 0,05M, NaOH 0,05M và Ba(OH)2 0,15M. Sục 7,84 lít khí CO2 (đktc) vào 1 lít dung dịch X thì lượng kết tủa thu được là :
	A. 19,7 gam.	B. 9,85 gam.	C. 29,55 gam.	D. 10 gam.
Hướng dẫn giải
Theo giả thiết ta có : = 0,35 mol ; nNaOH = 0,05 mol ; nKOH = 0,05 mol; = 0,15 mol 
= 0,15 mol ; = 0,4 mol. 
 Phương trình phản ứng: 
 Như vậy nên lượng kết tủa tính theo CO32-.
Þ	= 0,05.197 = 9,85 gam. 
Đáp án B.
 ● Lưu ý : Ngoài cách viết phương trình theo đúng bản chất của phản ứng giữa CO2 và dung dịch kiềm để tính lượng CO32- tạo ra như ở ví dụ 1 và 2, ta còn có thể dựa vào tỉ lệ để tính lượng CO32- như ở ví dụ 3 dưới đây.
Ví dụ 3: Hấp thụ hoàn toàn 0,672 lít khí CO2 (đktc) vào 1 lít dung dịch gồm NaOH 0,025M và Ca(OH)2 0,0125M, thu được x gam kết tủa. Giá trị của x là :
	A. 2,00.	B. 0,75.	C. 1,00.	D. 1,25.
Hướng dẫn giải
 Theo giả thiết ta có : 
 Nhận xét : Phản ứng tạo ra muối CO32- và HCO3-.
 Phương trình phản ứng :
	CO2 + 2OH- CO32- + H2O	(1)
mol: x 2x x
	CO2 + OH- HCO3-	(2)
mol: y y y
 Từ (1), (2) và giả thiết ta có : 
 So sánh số mol ta thấy Lượng kết tủa sinh ra tính theo ion Ca2+.
 	Ca2+ + CO32- CaCO3 	(3)
mol: 0,0125 0,0125 0,0125 
 Vậy = 0,0125.100 = 1,25 gam.
Đáp án D.
 Từ ví dụ này ta thấy nếu thì ta suy ra .
Ví dụ 4: Đốt cháy hoàn toàn m gam FeS2 bằng một lượng O2 vừa đủ, thu được khí X. Hấp thụ hết X vào 1 lít dung dịch Y chứa Ba(OH)2 0,15M và KOH 0,1M, thu được dung dịch Z và 21,7 gam kết tủa. Cho dung dịch NaOH vào Z thấy xuất hiện thêm kết tủa. Giá trị của m là :
	A. 23,2.	B. 12,6	.	C. 18,0. 	D. 24,0.
Hướng dẫn giải
 Đốt cháy FeS2 trong O2 vừa đủ thu được khí X là SO2.
	4FeS2 + 11O2 2Fe2O3 + 8SO2
 Theo giả thiết ta có := 0,1 mol, = 0,4 mol, = 0,15 mol.
 Cho dung dịch NaOH vào Z thấy xuất hiện thêm kết tủa suy ra trong Z có HSO, do đó OH- trong Y đã phản ứng hết với khí SO2. 
 Phương trình phản ứng : 
	SO2 + 2OH 	(1) 
mol: 	0,1 ¬ 0,2 ¬ 0,1 
 	SO2 + OH 	(2)
mol: 	0,2 ¬ (0,4 – 0,2) 0,2
 Theo các phản ứng ta có : = .= 0,15 Þ m = 120.0,15 = 18 gam. 
Đáp án C.
Ví dụ 5: Sục CO2 vào 200 ml hỗn hợp dung dịch gồm KOH 1M và Ba(OH)2 0,75M. Sau khi khí bị hấp thụ hoàn toàn thấy tạo 23,64 gam kết tủa. Thể tích khí CO2  đã dùng (đktc) là :
 	A. 8,512 lít.	 	B. 2,688 lít.	 	C. 2,24 lít.	 	D. Cả A và B đúng.
Hướng dẫn giải
 Theo giả thiết ta có : 
 Vì số mol Ba2+ lớn hơn số mol BaCO3 nên Ba2+ còn dư. Như vậy phản ứng của CO2 với dung dịch kiềm đã tạo ra 0,12 mol CO32-.
 Xét các khả năng xảy ra :
● Trường hợp dư : 
	CO2 + CO32- + H2O	(1)
mol: 0,12 0,24 0,12
 Theo (1) suy ra : 
● Trường hợp phản ứng hết thì phản ứng tạo ra cả muối axit : 
CO2 + CO32- + H2O	(1)
mol: 0,12 0,24 0,12
CO2 + HCO3- 	(2)
mol: 0,26 (0,5 – 0,24) = 0,26 
 Theo (1) và (2) suy ra : 
Đáp án D.
Ví dụ 6: Sục V lít CO2 (đktc) vào 200 ml dung dịch hỗn hợp KOH 0,5M và Ba(OH)2 0,375M. Xác định giá trị của V là để thu được lượng kết tủa lớn nhất ?
 A. 	B. 1,68 lít hoặc 3,92 lít. 	
C. 	D. 
Hướng dẫn giải
 Theo giả thiết ta có :
 Để lượng kết tủa thu được lớn nhất thì lượng CO32- tạo thành trong dung dịch phải bằng lượng Ba2+ hoặc lớn hơn.
	Ba2+ + CO32- BaCO3	(1)
mol: 0,075 0,075 0,075
 Lượng CO2 cần dùng nhỏ nhất khi phản ứng chỉ tạo ra muối trung hòa :
	CO2 + 2OH- CO32- + H2O	(2) 
mol: 0,075 0,15 0,075
 Theo (2) ta thấy 
 Lượng CO2 cần dùng lớn nhất khi phản ứng tạo ra cả muối trung hòa và muối axit :
	CO2 + 2OH- CO32- + H2O	(2) 
mol: 0,075 0,15 0,075
CO2 + OH- HCO3- 	 	(3) 
mol: 0,1 (025 – 0,15) = 0,1 
 Theo (2), (3) ta thấy 
 Vậy để thu được lượng kết tủa lớn nhất thì : 
Đáp án D.
II. Phản ứng của dung dịch axit với dung dịch muối cacbonat và hiđrocacbonat
 ● Lưu ý : Trong dạng bài tập này thì lượng H+ mà đề bài cho thường không đủ để chuyển hết các ion CO32- và HCO3- thành CO2 nên cho từ từ dung dịch chứa ion H+ (HCl, H2SO4, HNO3) vào dung dịch chứa các ion CO32- và HCO3- và làm ngược lại thì sẽ thu được lượng CO2 khác nhau.
Dạng 1: Cho từ từ dung dịch chứa ion H+ (HCl, H2SO4, HNO3) vào dung dịch chứa các ion CO32- và HCO3-
Phương pháp giải
 Khi cho từ từ dung dịch chứa ion H+ (HCl, H2SO4, HNO3) vào dung dịch chứa các ion CO32- và HCO3- thì phản ứng xảy ra theo thứ tự ưu tiên : 
 Phản ứng (1) xảy ra trước, (2) xảy ra sau.
►Các ví dụ minh họa ◄
Ví dụ 1: Dung dịch X chứa hỗn hợp gồm Na2CO3 1,5M và KHCO3 1M. Nhỏ từ từ từng giọt cho đến hết 200 ml dung dịch HCl 1M vào 100 ml dung dịch X, sinh ra V lít khí (đktc). Cho dư dung dịch Ba(OH)2 vào dung dịch X, thu được m gam kết tủa. Giá trị của m và V là :
A. 19,7 và 4,48.	B. 39,4 và 1,12.	C. 19,7 và 2,24.	D. 39,4 và 3,36.
Hướng dẫn giải
 Theo giả thiết ta có :
= 0,15 mol ; = 0,1 mol ; = 0,2 mol. 
 Phương trình phản ứng : 
H+ + CO ® HCO 	(1)
mol: 0,15 0,15 ® 0,15 
Þ = 0,05 mol ; mol
 Tiếp tục xảy ra phản ứng :
H+ + HCO ® H2O + CO2 	(2)
mol: 	0,05 ® 0,05 ® 0,05 
 Þ = = 0,05 mol V = 0,05.22,4 = 1,12 lít. 
 Trong dung dịch X còn 0,2 mol HCO 
	Ba(OH)2 + HCO3- ® BaCO3 + OH- + H2O	(3)
mol: 	 0,2 ® 0,2
 Þ 0,2.197 = 39,4 gam.
Đáp án B.
Ví dụ 2: Trộn 100 ml dung dịch A gồm KHCO3 1M và K2CO3 1M vào 100 ml dung dịch B gồm NaHCO3 1M và Na2CO3 1M thu được dung dịch C. Nhỏ từ từ 100 ml dung dịch D gồm H2SO4 1M và HCl 1M vào dung dịch C thu được V lít CO2 (đktc) và dung dịch E. Cho dung dịch Ba(OH)2 tới dư vào dung dịch E thì thu được m gam kết tủa. Giá trị của m và V lần lượt là :
	A. 82,4 gam và 2,24 lít.	B. 4,3 gam và 1,12 lít.
	C. 43 gam và 2,24 lít.	D. 3,4 gam và 5,6 lít.
Hướng dẫn giải
Dung dịch C chứa: HCO3- : 0,2 mol ; CO32- : 0,2 mol.
Dung dịch D có tổng: = 0,3 mol ; 
Nhỏ từ từ dung dịch C và dung dịch D:
	CO32- + H+ HCO3-
mol: 	0,2 ® 0,2 ® 0,2 
 Þ = 0,1 mol ; mol
 Tiếp tục xảy ra phản ứng :
	HCO3- + H+ H2O + CO2
mol: 	0,1 ¬ 0,1 ® 0,1
 Þ	= 0,1.22,4 = 2,24 lít. 
Trong dung dịch E còn 0,3 mol HCO3-. Tiếp tục cho dung dịch Ba(OH)2 dư vào E :
	Ba2+ + HCO3- + OH- BaCO3¯ + H2O
mol: 0,3 ® 0,3 
	Ba2+ + SO42- BaSO4
mol: 0,1 ® 0,1 
 Khối lượng kết tủa là : m = 0,3.197 + 0,1.233 = 82,4 gam. 
Đáp án A.
Ví dụ 3: Hấp thụ hoàn toàn 13,44 lít CO2 (đktc) bằng 500 ml dung dịch NaOH aM thu được dung dịch X. Cho từ từ 200 ml dung dịch HCl 1M vào X có 1,12 lít khí (đktc) thoát ra. Giá trị của a là : 
 A. 1,5M.	 	B. 1,2M.	 	C. 2,0M.	 	D. 1,0M.
Hướng dẫn giải
 Lượng CO2 thoát ra là 0,05 mol nhỏ hơn lượng CO2 đem phản ứng là 0,6 mol chứng tỏ còn một lượng CO2 nằm trong dung dịch ở dạng ion HCO3- (vì theo giả thiết cho từ từ HCl vào dung dịch X có khí thoát ra, chứng tỏ nếu trong X có CO32- thì cũng đã chuyển hết thành HCO3-). 
 Dung dịch thu được sau tất cả các phản ứng chứa NaCl và NaHCO3. Trong đó số mol Cl- = số mol HCl = 0,2 mol, số mol HCO3- = 0,6 – 0,05 = 0,55 mol. Áp dụng định luật bảo toàn điện tích suy ra mol Na+ = tổng số mol của Cl- và HCO3- = 0,2 + 0,55 = 0,75 mol. Vậy nồng độ mol của dung dịch NaOH == 1,5M.
Đáp án A.
Dạng 2 : Cho từ từ dung dịch chứa các ion CO32- và HCO3- vào dung dịch chứa ion H+ (HCl, H2SO4, HNO3)
Phương pháp giải
 Khi cho từ từ dung dịch chứa các ion CO32- và HCO3- vào dung dịch chứa ion H+ (HCl, H2SO4, HNO3) thì phản ứng xảy ra đồng thời theo đúng tỉ lệ mol của các ion CO32- và HCO3- có trong dung dịch. 
 Phản ứng (1) và (2) xảy ra đồng thời.
►Các ví dụ minh họa ◄
Ví dụ 1: Thêm từ từ đến hết dung dịch chứa 0,2 mol KHCO3 và 0,1 mol K2CO3 vào dung dịch chứa 0,3 mol HCl. Thể tích khí CO2 (đktc) thu được là :
A. 4,48 lít.	B. 5,04 lít.	C. 3,36 lít.	D. 6,72 lít.
Hướng dẫn giải
 Để phản ứng hết với các muối KHCO3 và K2CO3 thì lượng HCl cần dùng là :
0,02 + 0,1.2= 0,4 mol > 0,3 mol HCl thiếu, lượng CO2 tính theo HCl.
 Theo giả thiết ta có :
 Do đó ta gọi số mol của các ion HCO3- và CO32- tham gia phản ứng là 2x và x.
 Khi cho từ từ dung dịch chứa các ion CO32- và HCO3- vào dung dịch chứa ion H+ thì phản ứng xảy ra đồng thời (1) và (2).
Đáp án B.
Ví dụ 2: Cho rất từ từ 100 ml dung dịch HCl x mol/l vào 100 ml dung dịch Na2CO3 y mol/l thu được 1,12 lít CO2 (đktc). Nếu làm ngược lại thu được 2,24 lít CO2 (đktc). Giá trị x, y lần lượt là :
A. 1,5M và 2M.	B. 1M và 2M.	C. 2M và 1,5M.	D. 1,5M và 1,5M.
Hướng dẫn giải
 - Cùng lượng HCl và Na2CO3 nhưng thao tác thí nghiệm khác nhau thì thu được lượng CO2 khác nhau, điều đó chứng tỏ lượng HCl không đủ để chuyển hết Na2CO3 thành CO2.
 - Khi cho từ từ dung dịch Na2CO3 vào dung dịch HCl thì xảy ra phản ứng giải phóng ngay khí CO2 nên thông qua lượng CO2 ta tính được lượng HCl ban đầu :
 Þ nHCl = = 0,2 mol. 
 - Khi cho từ từ dung dịch HCl vào dung dịch Na2CO3 thì phản ứng xảy ra theo thứ tự ưu tiên nên thông qua lượng CO2 giải phóng và lượng HCl phản ứng ta tính được lượng Na2CO3 ban đầu :
 Vì ở (2) nên ở (1) số mol H+ phản ứng là 0,15 mol
 Vậy ta có : Nồng độ mol của dung dịch HCl là . 
 Nồng độ mol của dung dịch Na2CO3 là .
Đáp án C.
Dạng 3 : Khi đổ nhanh dung dịch chứa ion H+ vào dung dịch chứa các ion CO32- và HCO3- hoặc làm ngược lại
Phương pháp giải
 Khi đổ nhanh dung dịch chứa ion H+ vào dung dịch chứa các ion CO32- và HCO3- hoặc làm ngược lại mà H+ bị thiếu thì ta chỉ tìm được khoảng thể tích khí CO2 giải phóng chứ không tính được chính xác thể tích CO2.
 - Tìm khoảng thể tích CO2 bằng cách xét 2 trường hợp : 
	+ Trường hợp 1: H+ phản ứng với CO32- trước, với HCO3- sau, suy ra 
 	+ Trường hợp 2: H+ phản ứng với HCO3- trước, với CO32- sau, suy ra 
 Từ hai trường hợp trên ta suy ra : .
►Các ví dụ minh họa ◄
Ví dụ 1: Cho đồng thời 1 lít dung dịch HCl 2M vào 1 lít dung dịch hỗn hợp Na2CO3 1M và NaHCO3 1M. Đến phản ứng hoàn toàn thu được V lít khí (đktc). Giá trị của V là :
A. V = 33,6. 	B. 22,4 ≤ V ≤ 33,6. 	C. V = 22,4. 	D. Kết quả khác.
Hướng dẫn giải
 Theo giả thiết ta có :
● Trường hợp 1 : Giả sử H+ phản ứng với CO32- trước
 Phương trình phản ứng :
	2H+ + CO32- CO2 + H2O	(1)
mol: 2 1 1 
 Theo (1) lượng H+ chỉ đủ phản ứng với CO32-. 
● Trường hợp 2 : Giả sử H+ phản ứng với HCO3- trước
 Phương trình phản ứng :
	H+ + HCO3- CO2 + H2O	(2)
mol: 1 1 1 
Theo (2) lượng H+ phản ứng với HCO3- là 1 mol, còn dư 1 mol sẽ phản ứng với CO32-. 
2H+ + CO32- CO2 + H2O	(3)
mol: 1 0,5 0,5 
 Theo (2) và (3) ta thấy : 
 Từ những điều trên suy ra : 22,4 ≤ ≤ 33,6.
Đáp án B.
III. Phản ứng của muối cacbonat, hiđrocacbonat với dung dịch axit dư
 Đối với dạng bài tập này ta thường sử dụng các phương pháp như bảo toàn khối lượng hoặc tăng giảm khối lượng. Nếu đề bài cho hỗn hợp muối cacbonat và hiđrocacbonat trong đó có những muối có khối lượng phân tử bằng nhau thì ta sử dụng phương pháp quy đổi.
Ví dụ 1: Hoà tan hoàn toàn 23,8 gam hỗn hợp một muối cacbonat của các kim loại hoá trị (I) và muối cacbonat của kim loại hoá trị (II) trong dung dịch HCl. Sau phản ứng thu được 4,48 lít khí (đktc). Đem cô cạn dung dịch thu được bao nhiêu gam muối khan ?
A. 13 gam.	B. 15 gam. 	C. 26 gam.	D. 30 gam.
Hướng dẫn giải
Cách 1 : Áp dụng phương pháp bảo toàn khối lượng
 Đặt công thức của hai muối cacbonat của hai kim loại hóa trị I và II là M2CO3 và RCO3. 
 Phương trình phản ứng : 
M2CO3 + 2HCl 2MCl + CO2 + H2O	(1)
RCO3 + 2HCl RCl2 + CO2 + H2O	(2)
Theo (1), (2) và giả thiết ta có : 
Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có :
	23,8 + 0,4.36,5 = mmuối clorua + 0,2.44 + 0,2.18
Þ	 mmuối clorua = 26 gam. 
Cách 2 : Áp dụng phương pháp tăng giảm khối lượng
 Phương trình phản ứng :
M2CO3 + 2HCl 2MCl + CO2 + H2O 	(1)
RCO3 + 2HCl RCl2 + CO2 + H2O 	(2)
 Căn cứ vào các phản ứng ta thấy : Cứ 1 mol muối cacbonat tạo thành muối clorua thì khối lượng muối khan tăng là : (71 - 60) = 11 gam, mà nmuối cacbonat = = 0,2 mol.
 Suy ra khối lượng muối khan tăng sau phản ứng là : 0,2.11 = 2,2 gam.
 Vậy tổng khối lượng muối clorua khan thu được là : 23,8 + 2,2 = 26 gam. 
Đáp án C.
Ví dụ 2: Hoà tan hoàn toàn 4 gam hỗn hợp MCO3 và M’CO3 vào dung dịch HCl thấy thoát ra V lít khí (đktc). Dung dịch thu được đem cô cạn thu được 5,1 gam muối khan. Giá trị của V là :
A. 1,12 lít.	B. 1,68 lít.	C. 2,24 lít.	D. 3,36 lít.
Hướng dẫn giải
Cách 1 : Áp dụng phương pháp bảo toàn khối lượng
 Đặt công thức trung bình của hai muối cacbonat là .
 Phương trình phản ứng :
	(1)
mol: x 2x x x x
 Gọi số mol của hai muối cacbonat là x mol.
 Căn cứ vào (1) và áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có :
	4 + 2x.36,5 = 5,1 + 44x + 18x x = 0,1 Þ = 0,1.22,4 = 2,24 lít.
Cách 2 : Áp dụng phương pháp tăng giảm khối lượng
 Đặt công thức trung bình của hai muối cacbonat là .
 Phương trình phản ứng :
	(1)
mol: x x x
 Theo (1) ta thấy sau phản ứng khối lượng muối tăng là do muối clorua sinh ra có khối lượng lớn hơn khối lượng muối cacbonat ban đầu. Ta có :
	 Þ = 0,1.22,4 = 2,24 lít.
Đáp án C. 
Ví dụ 3: Hòa tan 14,52 gam hỗn hợp X gồm NaHCO3, KHCO3, MgCO3 bằng dung dịch HCl dư, thu được 3,36 lít khí CO2 (đktc). Khối lượng KCl tạo thành trong dung dịch sau phản ứng là :
A. 8,94. 	B. 16,17. 	C. 7,92. 	D. 11,79.
Hướng dẫn giải
 Quy đổi hỗn hợp X thành hỗn hợp NaHCO3 và KHCO3 (vì KLPT của MgCO3 và NaHCO3 bằng nhau).
NaHCO3 + HCl NaCl + H2O + CO2 	(1)
mol: x	 x	 x
KHCO3 + HCl KCl + H2O + CO2 	(2)
mol: y 	 	 y	 y	 
 Ta có hệ phương trình : Þ 
 Vậy mKCl = 0,12. 74,5 = 8,94 gam.
Đáp án A.
IV. Phản ứng nhiệt phân muối cacbonat
 Đối với dạng bài tập này ta thường sử dụng phương pháp tăng giảm khối lượng.
Ví dụ 1: Nung 100 gam hỗn hợp gồm Na2CO3 và NaHCO3 cho đến khi khối lượng hỗn hợp không đổi được 69 gam chất rắn. Phần trăm khối lượng của mỗi chất tương ứng trong hỗn hợp ban đầu là :
	A. 15,4% và 84,6%.	B. 22,4% và 77,6%.
	C. 16% và 84%.	D. 24% và 76%.
Hướng dẫn giải
 Chỉ có NaHCO3 bị phân hủy. Đặt x là số gam NaHCO3
	2NaHCO3 Na2CO3 + CO2­ + H2O 	(1)
mol : x ® 0,5x
 Theo (1) và giả thiết ta có : 84x – 106.0,5x = 100 – 69 Þ x = 1 Þ gam.
 Vậy NaHCO3 chiếm 84% và Na2CO3 chiếm 16%. 
Đáp án C.
Ví dụ 2: X là 1 loại đá vôi chứa 80% CaCO3, phần còn lại là tạp chất trơ. Nung 50 gam X một thời gian, thu được 39 gam chất rắn. % CaCO3 đã bị phân huỷ là :
 	 A. 50,5%.	 B. 60%.	C. 62,5%.	D. 65%.
Hướng dẫn giải 
 Giả sử có 100 gam đá vôi thì khối lượng của CaCO3 là 80 gam. Do đó trong 50 gam X có 40 gam CaCO3.
 Phương trình phản ứng hóa học :
	CaCO3 CaO + CO2	(1)
mol: x x
 Theo phương trình và theo giả thiết ta có : 
100x – 56x = 50 – 39 = 11 x = 0,25
 Vậy % CaCO3 bị phân hủy là 
Đáp án C. 
V. Khử oxit kim loại bằng khí CO, H2
 Với dạng bài tập này ta thường sử dụng bản chất phản ứng khử oxit kim loại bằng CO, H2 là:
	CO + O (trong oxit kim loại) CO2
H2 + O (trong oxit kim loại) H2O
và kết hợp với việc sử dụng định luật bảo toàn nguyên tố, bảo toàn khối lượng và bảo toàn electron.
● Lưu ý : CO, H2 chỉ khử được các oxit của kim loại đứng sau nhôm trong dãy điện hóa.
Ví dụ 1: Khử hết m gam Fe3O4 bằng CO thu được hỗn hợp A gồm FeO và Fe. A tan vừa đủ trong 0,3 lít dung dịch H2SO4 1M cho ra 4,48 lít khí H2 (đktc). Giá trị của m là :
	A. 23,2 gam.	B. 46,4 gam.	C. 11,2 gam.	D. 16,04 gam.
Hướng dẫn giải
 Sơ đồ phản ứng :
Fe3O4 (FeO, Fe) 3FeSO4
 mol.
 Đặt số mol của Fe3O4 là x.
 Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố Fe ta có : 
Þ	 3x = 0,3 Þ x = 0,1
Þ	 gam.
Đáp án A.
Ví dụ 2: Cho luồng khí CO (dư) đi qua 9,1 gam hỗn hợp CuO và Al2O3 nung nóng đến khi phản ứng hoàn toàn, thu được 8,3 gam chất rắn. Khối lượng CuO có trong hỗn hợp ban đầu là :
A. 0,8 gam. 	B. 8,3 gam. 	C. 2,0 gam.	D. 4,0 gam.	
Hướng dẫn giải
Cách 1 : Sử dụng phương pháp bảo toàn khối lượng
 Sơ đồ phản ứng : 
 Áp dụng định luật bảo toàn toàn nguyên tố đối với C ta thấy số mol CO phản ứng bằng số mol CO2 sinh ra. 
 Đặt số mol CO phản ứng là a mol. Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có :
	9,1 + 28a = 8,3 + 44x x = 0,05 mol. 
 Phương trình phản ứng :
	CO + CuO CO2 + Cu 	(1)
mol : a ® a
 Từ (1) suy ra Þ mCuO = 0,05.80 = 4 gam.
Đáp án D. 
Cách 2 : Sử dụng phương pháp tăng giảm khối lượng
 Phương trình phản ứng :
CO + CuO CO2 + Cu 	(1)
mol : x ® x
 Theo (1) và giả thiết ta có : 
80x – 64x = 9,1 – 8,3 = 0,8 Þ x = 0,05 Þ mCuO = 0,05.80 = 4 gam.
Đáp án D. 
Ví dụ 3: Thổi một luồng khí CO dư đi qua ống đựng hỗn hợp 2 oxit Fe3O4 và CuO nun