Xin chào các em học sinh yêu quý của cô! Hôm nay, chúng ta sẽ cùng nhau chinh phục một bài toán khá thú vị về muối hiđrocacbonat và phản ứng với axit sunfuric. Các em hãy cùng chú ý và ghi chép lại các bước giải để hiểu bài nhé.

Đề bài cho chúng ta biết:
Khối lượng của muối hiđrocacbonat ban đầu là 9,125 gam.
Muối này phản ứng hết với dung dịch H2SO4 (dư).
Sau phản ứng thu được dung dịch chứa 7,5 gam muối sunfat trung hòa.
Yêu cầu chúng ta xác định công thức của muối hiđrocacbonat.

Chúng ta có 4 lựa chọn: A. NaHCO3, B. Mg(HCO3)2, C. Ba(HCO3)2, D. Ca(HCO3)2.

Bây giờ, chúng ta sẽ đi vào từng bước phân tích và giải bài toán.

Bước 1: Phân tích phản ứng hóa học.

Muối hiđrocacbonat có công thức chung là MHCO3 hoặc M(HCO3)n, trong đó M là kim loại.
Khi muối hiđrocacbonat phản ứng với axit sunfuric (H2SO4), sẽ xảy ra phản ứng trung hòa và phản ứng tạo khí CO2.

Nếu muối hiđrocacbonat là muối của kim loại kiềm (nhóm IA, trừ Li), ví dụ NaHCO3, phản ứng với H2SO4 sẽ như sau:
2NaHCO3 + H2SO4 → Na2SO4 + 2H2O + 2CO2↑

Nếu muối hiđrocacbonat là muối của kim loại kiềm thổ (nhóm IIA), ví dụ M(HCO3)2, phản ứng với H2SO4 sẽ như sau:
M(HCO3)2 + H2SO4 → MSO4 + 2H2O + 2CO2↑

Trong đó, MSO4 là muối sunfat trung hòa.

Bước 2: Tính toán số mol dựa trên khối lượng cho trước.

Chúng ta có khối lượng muối hiđrocacbonat là 9,125 gam.
Chúng ta có khối lượng muối sunfat trung hòa thu được là 7,5 gam.

Bây giờ, chúng ta sẽ lần lượt xét từng trường hợp tương ứng với các đáp án để xem trường hợp nào thỏa mãn điều kiện đề bài.

Trường hợp 1: Muối hiđrocacbonat là NaHCO3 (Đáp án A).

Phản ứng: 2NaHCO3 + H2SO4 → Na2SO4 + 2H2O + 2CO2↑

Khối lượng mol của NaHCO3 là: M(NaHCO3) = 23 + 1 + 12 + 3*16 = 84 gam/mol.
Khối lượng mol của Na2SO4 là: M(Na2SO4) = 2*23 + 32 + 4*16 = 142 gam/mol.

Giả sử khối lượng muối hiđrocacbonat là 9,125 gam NaHCO3.
Số mol NaHCO3 là: n(NaHCO3) = 9,125 / 84 ≈ 0,1086 mol.

Theo phương trình phản ứng, tỉ lệ mol giữa NaHCO3 và Na2SO4 là 2:1.
Vậy, số mol Na2SO4 thu được sẽ là: n(Na2SO4) = n(NaHCO3) / 2 = 0,1086 / 2 = 0,0543 mol.

Khối lượng Na2SO4 thu được là: m(Na2SO4) = n(Na2SO4) M(Na2SO4) = 0,0543 142 ≈ 7,71 gam.

Khối lượng Na2SO4 tính toán được (khoảng 7,71 gam) khác với khối lượng đề bài cho (7,5 gam). Do đó, NaHCO3 không phải là công thức của muối hiđrocacbonat.

Trường hợp 2: Muối hiđrocacbonat là Mg(HCO3)2 (Đáp án B).

Phản ứng: Mg(HCO3)2 + H2SO4 → MgSO4 + 2H2O + 2CO2↑

Khối lượng mol của Mg(HCO3)2 là: M(Mg(HCO3)2) = 24 + 2*(1 + 12 + 3*16) = 24 + 2*61 = 24 + 122 = 146 gam/mol.
Khối lượng mol của MgSO4 là: M(MgSO4) = 24 + 32 + 4*16 = 24 + 32 + 64 = 120 gam/mol.

Giả sử khối lượng muối hiđrocacbonat là 9,125 gam Mg(HCO3)2.
Số mol Mg(HCO3)2 là: n(Mg(HCO3)2) = 9,125 / 146 ≈ 0,0625 mol.

Theo phương trình phản ứng, tỉ lệ mol giữa Mg(HCO3)2 và MgSO4 là 1:1.
Vậy, số mol MgSO4 thu được sẽ là: n(MgSO4) = n(Mg(HCO3)2) = 0,0625 mol.

Khối lượng MgSO4 thu được là: m(MgSO4) = n(MgSO4) M(MgSO4) = 0,0625 120 = 7,5 gam.

Khối lượng MgSO4 tính toán được (7,5 gam) bằng với khối lượng đề bài cho (7,5 gam). Như vậy, Mg(HCO3)2 là công thức có khả năng đúng.

Trường hợp 3: Muối hiđrocacbonat là Ba(HCO3)2 (Đáp án C).

Phản ứng: Ba(HCO3)2 + H2SO4 → BaSO4↓ + 2H2O + 2CO2↑

Ở đây, có một điểm đặc biệt là BaSO4 là chất kết tủa màu trắng, không tan trong nước. Đề bài cho “thu được dung dịch chứa 7,5 gam muối sunfat trung hòa”. Nếu tạo ra BaSO4, thì nó sẽ kết tủa chứ không nằm trong dung dịch.
Tuy nhiên, chúng ta cứ tiếp tục kiểm tra để chắc chắn.

Khối lượng mol của Ba(HCO3)2 là: M(Ba(HCO3)2) = 137 + 2*(1 + 12 + 3*16) = 137 + 2*61 = 137 + 122 = 259 gam/mol.
Khối lượng mol của BaSO4 là: M(BaSO4) = 137 + 32 + 4*16 = 137 + 32 + 64 = 233 gam/mol.

Giả sử khối lượng muối hiđrocacbonat là 9,125 gam Ba(HCO3)2.
Số mol Ba(HCO3)2 là: n(Ba(HCO3)2) = 9,125 / 259 ≈ 0,03523 mol.

Theo phương trình phản ứng, tỉ lệ mol giữa Ba(HCO3)2 và BaSO4 là 1:1.
Vậy, số mol BaSO4 thu được sẽ là: n(BaSO4) = n(Ba(HCO3)2) = 0,03523 mol.

Khối lượng BaSO4 thu được là: m(BaSO4) = n(BaSO4) M(BaSO4) = 0,03523 233 ≈ 8,209 gam.

Khối lượng BaSO4 tính toán được (khoảng 8,209 gam) khác với khối lượng đề bài cho (7,5 gam). Hơn nữa, BaSO4 là chất kết tủa. Do đó, Ba(HCO3)2 không phải là công thức của muối hiđrocacbonat.

Trường hợp 4: Muối hiđrocacbonat là Ca(HCO3)2 (Đáp án D).

Phản ứng: Ca(HCO3)2 + H2SO4 → CaSO4↓ + 2H2O + 2CO2↑

Tương tự như trường hợp của Ba(HCO3)2, CaSO4 cũng là một chất ít tan, và có thể kết tủa. Đề bài nói “dung dịch chứa”, nếu CaSO4 kết tủa thì nó không còn nằm trong dung dịch. Tuy nhiên, CaSO4 có thể tan một phần, hoặc tùy thuộc vào điều kiện. Chúng ta cứ tiếp tục kiểm tra.

Khối lượng mol của Ca(HCO3)2 là: M(Ca(HCO3)2) = 40 + 2*(1 + 12 + 3*16) = 40 + 2*61 = 40 + 122 = 162 gam/mol.
Khối lượng mol của CaSO4 là: M(CaSO4) = 40 + 32 + 4*16 = 40 + 32 + 64 = 136 gam/mol.

Giả sử khối lượng muối hiđrocacbonat là 9,125 gam Ca(HCO3)2.
Số mol Ca(HCO3)2 là: n(Ca(HCO3)2) = 9,125 / 162 ≈ 0,05633 mol.

Theo phương trình phản ứng, tỉ lệ mol giữa Ca(HCO3)2 và CaSO4 là 1:1.
Vậy, số mol CaSO4 thu được sẽ là: n(CaSO4) = n(Ca(HCO3)2) = 0,05633 mol.

Khối lượng CaSO4 thu được là: m(CaSO4) = n(CaSO4) M(CaSO4) = 0,05633 136 ≈ 7,66 gam.

Khối lượng CaSO4 tính toán được (khoảng 7,66 gam) khác với khối lượng đề bài cho (7,5 gam). Mặc dù CaSO4 ít tan, nhưng kết quả tính toán cũng không khớp. Do đó, Ca(HCO3)2 không phải là công thức của muối hiđrocacbonat.

Bước 3: Kết luận.

Qua quá trình phân tích và tính toán ở các trường hợp, chúng ta thấy rằng chỉ có trường hợp muối hiđrocacbonat là Mg(HCO3)2 mới cho ra khối lượng muối sunfat trung hòa là 7,5 gam, khớp với đề bài.

Vậy, công thức của muối hiđrocacbonat là Mg(HCO3)2.

Đáp án đúng là B.

Chúc mừng các em đã hoàn thành bài toán này. Các em thấy đấy, với phương pháp loại trừ và tính toán dựa trên phương trình hóa học, chúng ta có thể tìm ra đáp án chính xác. Hãy ôn tập kỹ các dạng bài này nhé!