Có bạn hỏi cô về hai phương trình sau và muốn biết khi nào thì dùng phương trình nào:

1. Pt :Ca(OH)2 + 2CO2 → Ca(HCO3)2
2. Pt :CaCO3 + CO2 + H2O → Ca(HCO3)2

Để trả lời câu hỏi này, chúng ta cần nhớ lại kiến thức về tính chất hóa học của bazơ và muối cacbonat, cũng như phản ứng của oxit axit với bazơ.

Các em lưu ý, cả hai phương trình này đều tạo ra sản phẩm là canxi hiđrocacbonat, Ca(HCO3)2. Tuy nhiên, cách thức để tạo ra sản phẩm này lại khác nhau tùy thuộc vào chất phản ứng ban đầu là gì và tỉ lệ các chất tham gia phản ứng.

Chúng ta cùng đi vào chi tiết nhé.

TRƯỜNG HỢP 1: DÙNG PHƯƠNG TRÌNH Ca(OH)2 + 2CO2 → Ca(HCO3)2

Phương trình này mô tả phản ứng khi cacbon đioxit (CO2) tác dụng với canxi hiđroxit (Ca(OH)2), hay còn gọi là vôi tôi.

Cơ sở lý thuyết:

Canxi hiđroxit là một bazơ. Bazơ có thể tác dụng với oxit axit. Trong trường hợp này, CO2 là một oxit axit.
Khi CO2 sục vào dung dịch Ca(OH)2, có hai khả năng xảy ra tùy thuộc vào tỉ lệ mol giữa CO2 và Ca(OH)2:

* Tỉ lệ mol CO2 : Ca(OH)2 = 1:1 (hoặc CO2 thiếu): Phản ứng tạo ra muối trung hòa là canxi cacbonat (CaCO3) và nước.
Phương trình: CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3↓ + H2O
Trong trường hợp này, kết tủa CaCO3 sẽ xuất hiện.

* Tỉ lệ mol CO2 : Ca(OH)2 ≥ 2:1 (hoặc CO2 dư): Ban đầu, CO2 sẽ phản ứng với Ca(OH)2 tạo ra CaCO3 như trường hợp trên. Tuy nhiên, nếu CO2 tiếp tục sục vào, kết tủa CaCO3 này lại có thể tan được trong môi trường có CO2 và nước, tạo thành muối axit là canxi hiđrocacbonat (Ca(HCO3)2).
Phản ứng thứ hai: CaCO3 + CO2 + H2O → Ca(HCO3)2
Nếu xét gộp cả hai quá trình này lại, khi CO2 dư tác dụng với Ca(OH)2, phản ứng tổng thể sẽ là:
CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3↓ + H2O (Tỉ lệ 1:1)
CaCO3 + CO2 + H2O → Ca(HCO3)2 (CO2 dư)
Gộp lại ta có:
CO2 + Ca(OH)2 + CaCO3 + H2O → CaCO3 + Ca(HCO3)2 + H2O
Sau khi rút gọn các chất giống nhau ở hai vế, ta được:
CO2 + Ca(OH)2 → Ca(HCO3)2

Tuy nhiên, để cân bằng đúng tỉ lệ phản ứng, chúng ta cần nhận thấy rằng để tạo ra 1 mol Ca(HCO3)2 từ Ca(OH)2 thì cần ít nhất 2 mol CO2. Một mol CO2 ban đầu sẽ phản ứng với Ca(OH)2 tạo ra CaCO3, và mol CO2 còn lại sẽ phản ứng với CaCO3 để tạo ra Ca(HCO3)2.

Vì vậy, phương trình đúng khi sục CO2 dư vào dung dịch Ca(OH)2 là:
Ca(OH)2 + 2CO2 → Ca(HCO3)2

Khi nào dùng phương trình này?

Chúng ta dùng phương trình: Ca(OH)2 + 2CO2 → Ca(HCO3)2 khi đề bài cho biết:
* Sục khí cacbon đioxit (CO2) dư vào dung dịch canxi hiđroxit (Ca(OH)2).
* Hoặc khi biết tỉ lệ mol CO2 : Ca(OH)2 lớn hơn hoặc bằng 2:1 và sản phẩm thu được là canxi hiđrocacbonat.

Ví dụ: Sục 4,48 lít khí CO2 (đo ở điều kiện tiêu chuẩn) vào 100 ml dung dịch Ca(OH)2 1M.
* Tính số mol CO2: n(CO2) = 4,48 lít / 22,4 lít/mol = 0,2 mol.
Tính số mol Ca(OH)2: n(Ca(OH)2) = 0,1 lít 1 mol/lít = 0,1 mol.
* Ta thấy tỉ lệ mol CO2 : Ca(OH)2 = 0,2 mol : 0,1 mol = 2:1.
* Với tỉ lệ này, toàn bộ Ca(OH)2 đã phản ứng hết và CO2 vừa đủ để tạo ra Ca(HCO3)2.
* Phương trình phản ứng là: Ca(OH)2 + 2CO2 → Ca(HCO3)2.
* Nếu đề bài hỏi sản phẩm là gì thì câu trả lời là Ca(HCO3)2.

TRƯỜNG HỢP 2: DÙNG PHƯƠNG TRÌNH CaCO3 + CO2 + H2O → Ca(HCO3)2

Phương trình này mô tả phản ứng khi cacbon đioxit (CO2) tác dụng với canxi cacbonat (CaCO3) rắn hoặc kết tủa, có sự hiện diện của nước.

Cơ sở lý thuyết:

Canxi cacbonat (CaCO3) là một muối. Muối cacbonat có thể tác dụng với oxit axit như CO2 trong điều kiện có nước để tạo thành muối hiđrocacbonat tương ứng. Đây là phản ứng thuận nghịch.
* CaCO3 là chất rắn không tan trong nước.
* CO2 là oxit axit.
* Khi CO2 hòa tan trong nước sẽ tạo thành axit cacbonic (H2CO3).
* Muối cacbonat (như CaCO3) tác dụng với axit cacbonic sẽ tạo thành muối hiđrocacbonat (như Ca(HCO3)2).

Phương trình:
CaCO3 + CO2 + H2O → Ca(HCO3)2

Lưu ý: Phản ứng này có thể xảy ra ngược lại trong điều kiện nhiệt độ cao, khi đun nóng dung dịch Ca(HCO3)2 sẽ bị phân hủy tạo lại CaCO3, CO2 và H2O.

Khi nào dùng phương trình này?

Chúng ta dùng phương trình: CaCO3 + CO2 + H2O → Ca(HCO3)2 khi đề bài cho biết:
* Canxi cacbonat (CaCO3) tác dụng với cacbon đioxit (CO2) có nước, hoặc sục CO2 vào dung dịch chứa ion Ca2+ và ion CO3 2- (ở đây chúng ta chưa học sâu về ion, nhưng có thể hiểu là khi có kết tủa CaCO3).
* Đề bài mô tả hiện tượng đá vôi (chủ yếu là CaCO3) tan trong nước mưa (chứa CO2).

Ví dụ: Một tảng đá vôi để lâu ngày dưới trời mưa.
* Thành phần chính của đá vôi là CaCO3.
* Nước mưa có hòa tan CO2.
* Vậy phản ứng xảy ra là: CaCO3 + CO2 + H2O → Ca(HCO3)2.
* Ca(HCO3)2 là một muối tan, nên tảng đá vôi sẽ dần bị ăn mòn, tan đi.

TÓM LẠI:

* Dùng Ca(OH)2 + 2CO2 → Ca(HCO3)2 khi ban đầu có bazơ Ca(OH)2 và CO2 dư sục vào. Đây là phản ứng tạo muối hiđrocacbonat từ bazơ.

* Dùng CaCO3 + CO2 + H2O → Ca(HCO3)2 khi ban đầu có muối CaCO3 và CO2 cùng nước. Đây là phản ứng tạo muối hiđrocacbonat từ muối cacbonat.

Hai phương trình này mô tả hai con đường khác nhau để đi đến cùng một sản phẩm là Ca(HCO3)2. Các em cần đọc kỹ đề bài, xác định chất ban đầu và tỉ lệ phản ứng để chọn phương trình phù hợp nhé.

Hy vọng với phần giải thích chi tiết này, các em đã hiểu rõ hơn về hai trường hợp này. Nếu có bất kỳ câu hỏi nào khác, đừng ngần ngại hỏi cô nhé.