Khi nung nóng quặng đồng malachite chất này bị phân hủy thành đồng 2 oxit CuO hơ…
Trước hết, chúng ta cần hiểu rõ đề bài cho biết những gì và yêu cầu chúng ta tìm gì. Đề bài cho biết khi nung nóng quặng malachite sẽ sinh ra đồng(II) oxit (CuO), hơi nước (H₂O) và khí cacbonic (CO₂). Chúng ta đã biết khối lượng của malachite đem nung là 2,22 gam. Sau phản ứng, chúng ta thu được 1,6 gam đồng(II) oxit và 0,18 gam nước. Yêu cầu của bài toán là tính khối lượng khí cacbonic (CO₂) sinh ra.
Để giải bài tập này, chúng ta sẽ đi qua các bước sau:
Bước 1: Viết phương trình hóa học của phản ứng.
Đề bài cho biết malachite bị phân hủy thành đồng(II) oxit, hơi nước và khí cacbonic. Tuy nhiên, để viết được phương trình hóa học chính xác, chúng ta cần biết công thức hóa học của malachite. Malachite là một quặng đồng có công thức hóa học là đồng(II) cacbonat ngậm nước, thường có dạng là Cu₂(OH)₂CO₃.
Khi nung nóng, nó sẽ phân hủy. Ta có phương trình phản ứng như sau:
Cu₂(OH)₂CO₃ \(\xrightarrow{t^0}\) 2CuO + H₂O + CO₂
Các em lưu ý, dấu mũi tên với chữ t⁰ phía trên thể hiện phản ứng xảy ra dưới tác dụng của nhiệt độ.
Bước 2: Kiểm tra xem phương trình hóa học đã cân bằng chưa.
Chúng ta đếm số nguyên tử của mỗi nguyên tố ở hai vế của phương trình:
Vế trái:
– Cu: 2 nguyên tử
– O: 2(1+1) + 1 + 2 = 6 nguyên tử (trong Cu₂(OH)₂CO₃ có 2 nguyên tử O trong nhóm OH, 1 nguyên tử O trong nhóm CO₃)
– H: 2 nguyên tử
– C: 1 nguyên tử
Vế phải:
– Cu: 2 nguyên tử
– O: 2 (trong CuO) + 1 (trong H₂O) + 2 (trong CO₂) = 5 nguyên tử
– H: 2 nguyên tử
– C: 1 nguyên tử
À, cô xin lỗi, ở vế phải, cô đếm số nguyên tử oxi chưa chính xác. Chúng ta đếm lại nhé:
Vế phải:
– CuO: có 2 phân tử, mỗi phân tử có 1 nguyên tử O, vậy có 2 nguyên tử O.
– H₂O: có 1 phân tử, mỗi phân tử có 1 nguyên tử O, vậy có 1 nguyên tử O.
– CO₂: có 1 phân tử, mỗi phân tử có 2 nguyên tử O, vậy có 2 nguyên tử O.
Tổng cộng ở vế phải có: 2 + 1 + 2 = 5 nguyên tử O.
Vẫn chưa cân bằng. Cô nhìn lại công thức malachite và phản ứng phân hủy. Đúng rồi, công thức malachite là Cu₂(OH)₂CO₃. Khi phân hủy sẽ cho ra CuO, H₂O và CO₂.
Phương trình cân bằng sẽ là:
Cu₂(OH)₂CO₃ \(\xrightarrow{t^0}\) 2CuO + H₂O + CO₂
Bây giờ chúng ta đếm lại nhé:
Vế trái:
– Cu: 2 nguyên tử
– O: 2 (trong OH) + 1 (trong CO₃) = 3 nguyên tử O trong gốc (OH)₂CO₃. Thêm 2 nguyên tử O trong OH nữa là 2 x 1 = 2 nguyên tử O trong 2 nhóm OH. Vậy tổng cộng là 2 + 1 + 2 = 5 nguyên tử O trong Cu₂(OH)₂CO₃. Cô xin lỗi, cô đã nhầm lẫn khi đếm số nguyên tử O trong công thức. Chúng ta sẽ đếm lại thật cẩn thận:
Trong Cu₂(OH)₂CO₃:
– Cu: 2
– O: 2 (trong 2 nhóm OH) + 3 (trong nhóm CO₃) = 5 nguyên tử O
– H: 2
– C: 1
Vế phải:
– 2CuO: Cu = 2, O = 2
– H₂O: H = 2, O = 1
– CO₂: C = 1, O = 2
Tổng cộng vế phải:
– Cu: 2
– O: 2 + 1 + 2 = 5
– H: 2
– C: 1
Vậy là phương trình đã cân bằng rồi các em nhé.
Bước 3: Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng để tìm khối lượng CO₂.
Định luật bảo toàn khối lượng phát biểu rằng: “Trong một phản ứng hóa học, khối lượng của các chất tham gia phản ứng bằng khối lượng của các sản phẩm tạo thành.”
Trong phản ứng này, chất tham gia phản ứng là malachite. Các sản phẩm tạo thành là đồng(II) oxit, hơi nước và khí cacbonic.
Theo định luật bảo toàn khối lượng, ta có:
Khối lượng malachite = Khối lượng CuO + Khối lượng H₂O + Khối lượng CO₂
Chúng ta đã có các khối lượng:
– Khối lượng malachite = 2,22 gam
– Khối lượng CuO = 1,6 gam
– Khối lượng H₂O = 0,18 gam
Chúng ta cần tìm khối lượng CO₂. Từ phương trình định luật bảo toàn khối lượng, ta rút ra:
Khối lượng CO₂ = Khối lượng malachite – Khối lượng CuO – Khối lượng H₂O
Thay số vào, ta được:
Khối lượng CO₂ = 2,22 gam – 1,6 gam – 0,18 gam
Tính toán kết quả:
Khối lượng CO₂ = 0,44 gam
Vậy, khối lượng khí cacbonic sinh ra là 0,44 gam.
Các em thấy không, chỉ cần nắm vững định luật bảo toàn khối lượng và phương trình hóa học cân bằng, chúng ta có thể dễ dàng giải được bài toán này. Đây là một ứng dụng rất quan trọng của định luật bảo toàn khối lượng trong Hóa học.
Các em có thắc mắc gì không? Nếu không có, chúng ta sẽ chuyển sang bài tập tiếp theo nhé.
Đáp án:
\(m_{CO_2}\) = 0,42 (g)
Giải thích các bước giải:
Ta có PTHH :
\(Cu_2(OH)_2CO_3\) \(→^{t^o}\) 2CuO + \(H_{2}O\) + \(CO_{2}\)
Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng
\(m_{Cu_2(OH)_2CO_3}\) = \(m_{Cuo}\) + \(m_{H_2O}\) + \(m_{CO_2}\)
2,2 = 1,6 + 0,18 + \(m_{CO_2}\)
==> \(m_{CO_2}\) = 2,2,- 1,6 – 0,18 = 0,42 (g)
Sơ đồ phản ứng:
Malachite \(\to\) \(CuO+H_2O+CO_2\)
Bảo toàn khối lượng:
\(m_{\text{malachite}}=m_{CuO}+m_{CO_2}+m_{H_2O}\)
\(\to m_{CO_2}=2,22-1,6-0,18=0,44g\)