NaHCO3 + Ca(OH)2 -> Na2CO3 + CaCO3 + H2O hay NaOH + CaCO3 + H2O

Chào các em học sinh yêu quý! Hôm nay, thầy trò chúng ta sẽ cùng giải quyết một bài tập về phản ứng hóa học rất thú vị, liên quan đến các chất mà chúng ta đã học trong chương trình Hóa học lớp 8.

Đề bài yêu cầu chúng ta hoàn thành và cân bằng phương trình phản ứng sau:

NaHCO₃ + Ca(OH)₂ -> Na₂CO₃ + CaCO₃ + H₂O hay NaOH + CaCO₃ + H₂O

Bây giờ, chúng ta hãy cùng nhau phân tích và giải bài tập này theo từng bước một nhé!

Giải bài tập:

Bước 1: Xác định loại chất tham gia phản ứng và dự đoán sản phẩm.

• NaHCO₃ (Natri hiđrocacbonat): Đây là một loại muối axit. Trong chương trình lớp 8, chúng ta biết muối axit là muối còn nguyên tử hiđro có khả năng phản ứng.

• Ca(OH)₂ (Canxi hiđroxit): Đây là một bazơ (kiềm), cụ thể là một bazơ không tan nhưng có thể tan ít tạo dung dịch kiềm Ca(OH)₂ bão hòa (nước vôi trong) và có khả năng phản ứng với axit hoặc muối axit.

• Dự đoán sản phẩm: Phản ứng giữa muối axit và bazơ thường tạo ra muối trung hòa và nước. Ngoài ra, nếu có chất kết tủa hình thành, thì đó cũng là sản phẩm. Nguyên tắc cơ bản là phần H axit trong NaHCO₃ (từ gốc HCO₃⁻) sẽ phản ứng với gốc OH⁻ của bazơ Ca(OH)₂ để tạo ra nước (H₂O) và chuyển gốc HCO₃⁻ thành gốc cacbonat (CO₃²⁻). Sau đó, các ion kim loại sẽ kết hợp với gốc CO₃²⁻ tạo thành các muối mới.

  Cụ thể:

  • Ion Ca²⁺ (từ Ca(OH)₂) sẽ kết hợp với ion CO₃²⁻ (từ sự chuyển hóa của HCO₃⁻) tạo thành CaCO₃ (Canxi cacbonat). Chúng ta đã biết CaCO₃ là một chất kết tủa trắng, không tan trong nước.
  • Ion Na⁺ (từ NaHCO₃) sẽ kết hợp với ion CO₃²⁻ còn lại (nếu có) để tạo thành Na₂CO₃ (Natri cacbonat), là một muối tan trong nước.

  Dựa vào các sản phẩm được đề xuất, phương án ${\text{Na}}_2\text{CO}{3}_{}\hspace{0.17em}+\hspace{0.17em}\text{CaCO}{3}_{}\hspace{0.17em}+\hspace{0.17em}\text{H}{2}_{}\text{O}$ là phù hợp nhất, vì nó thể hiện sự phản ứng hoàn toàn của gốc hiđrocacbonat (HCO₃⁻) thành gốc cacbonat (CO₃²⁻) khi có đủ bazơ Ca(OH)₂ để trung hòa tất cả các H linh động.

Bước 2: Viết phương trình phản ứng hóa học chưa cân bằng.

NaHCO₃ + Ca(OH)₂ → Na₂CO₃ + CaCO₃ + H₂O

Bước 3: Cân bằng phương trình phản ứng hóa học.

Chúng ta sẽ cân bằng phương trình theo nguyên tắc bảo toàn số lượng nguyên tử của mỗi nguyên tố ở hai vế của phương trình.

• Cân bằng nguyên tố Natri (Na):

  Ở vế phải, có $2$ nguyên tử Na (trong Na₂CO₃). Ở vế trái, có $1$ nguyên tử Na (trong NaHCO₃). Để cân bằng, chúng ta thêm hệ số $2$ vào trước NaHCO₃.

  $2\hspace{0.17em}\text{NaHCO}{3}_{}\hspace{0.17em}+\hspace{0.17em}\text{Ca}{\left(\text{OH}\right)}_2\hspace{0.17em}\to \hspace{0.17em}{\text{Na}}_2\text{CO}{3}_{}\hspace{0.17em}+\hspace{0.17em}\text{CaCO}{3}_{}\hspace{0.17em}+\hspace{0.17em}\text{H}{2}_{}\text{O}$

• Cân bằng nguyên tố Cacbon (C):

  Ở vế trái, có $2$ nguyên tử C (từ $2$NaHCO₃). Ở vế phải, có $1$ nguyên tử C (từ Na₂CO₃) + $1$ nguyên tử C (từ CaCO₃) = $2$ nguyên tử C. Nguyên tố Cacbon đã cân bằng.

• Cân bằng nguyên tố Canxi (Ca):

  Ở vế trái, có $1$ nguyên tử Ca (từ Ca(OH)₂). Ở vế phải, có $1$ nguyên tử Ca (từ CaCO₃). Nguyên tố Canxi đã cân bằng.

• Cân bằng nguyên tố Hiđro (H):

  Ở vế trái, có $2\hspace{0.17em}\times \hspace{0.17em}1\hspace{0.17em}=\hspace{0.17em}2$ nguyên tử H (từ $2$NaHCO₃) + $2$ nguyên tử H (từ Ca(OH)₂) = $4$ nguyên tử H. Ở vế phải, hiện tại có $2$ nguyên tử H (từ H₂O). Để cân bằng, chúng ta thêm hệ số $2$ vào trước H₂O.

  $2\hspace{0.17em}\text{NaHCO}{3}_{}\hspace{0.17em}+\hspace{0.17em}\text{Ca}{\left(\text{OH}\right)}_2\hspace{0.17em}\to \hspace{0.17em}{\text{Na}}_2\text{CO}{3}_{}\hspace{0.17em}+\hspace{0.17em}\text{CaCO}{3}_{}\hspace{0.17em}+\hspace{0.17em}2\hspace{0.17em}\text{H}{2}_{}\text{O}$

• Kiểm tra lại nguyên tố Oxi (O):

  Ở vế trái, có $2\hspace{0.17em}\times \hspace{0.17em}3\hspace{0.17em}=\hspace{0.17em}6$ nguyên tử O (từ $2$NaHCO₃) + $2$ nguyên tử O (từ Ca(OH)₂) = $8$ nguyên tử O. Ở vế phải, có $3$ nguyên tử O (từ Na₂CO₃) + $3$ nguyên tử O (từ CaCO₃) + $2\hspace{0.17em}\times \hspace{0.17em}1\hspace{0.17em}=\hspace{0.17em}2$ nguyên tử O (từ $2$H₂O) = $8$ nguyên tử O. Nguyên tố Oxi đã cân bằng.

Bước 4: Viết phương trình hóa học hoàn chỉnh đã cân bằng.

$2\hspace{0.17em}\text{NaHCO}{3}_{}\hspace{0.17em}+\hspace{0.17em}\text{Ca}{\left(\text{OH}\right)}_2\hspace{0.17em}\to \hspace{0.17em}{\text{Na}}_2\text{CO}{3}_{}\hspace{0.17em}+\hspace{0.17em}\text{CaCO}{3}_{}\hspace{0.17em}+\hspace{0.17em}2\hspace{0.17em}\text{H}{2}_{}\text{O}$

Giải thích phương pháp:

Phương pháp được áp dụng dựa trên kiến thức về phản ứng hóa học giữa muối axit và bazơ đã học trong chương trình Hóa học lớp 8. Khi muối axit NaHCO₃ phản ứng với bazơ Ca(OH)₂, gốc hiđrocacbonat (HCO₃⁻) có tính axit yếu sẽ nhường proton H⁺ để phản ứng với gốc hiđroxit (OH⁻) từ bazơ, tạo thành nước (H₂O) và gốc cacbonat (CO₃²⁻) trung hòa. Đồng thời, các ion kim loại (Na⁺ và Ca²⁺) sẽ kết hợp với gốc cacbonat (CO₃²⁻) mới hình thành. Vì Ca(OH)₂ là bazơ có hai gốc OH⁻ và NaHCO₃ có một H axit, nên cần $2$ phân tử NaHCO₃ để phản ứng hoàn toàn với $1$ phân tử Ca(OH)₂, tạo ra $2$ gốc CO₃²⁻. Một gốc CO₃²⁻ sẽ kết hợp với Ca²⁺ tạo thành chất kết tủa CaCO₃, gốc CO₃²⁻ còn lại sẽ kết hợp với Na⁺ tạo thành Na₂CO₃ tan. Việc cân bằng phương trình đảm bảo rằng số lượng nguyên tử của mỗi nguyên tố ở vế chất tham gia phản ứng phải bằng số lượng nguyên tử của chính nguyên tố đó ở vế sản phẩm, tuân theo định luật bảo toàn khối lượng.