Nung 500gam đá vôi ( chứa 80% CaCO3, còn lại là các oxit của Al, Fe(III), Si ) s…
Nung 500gam đá vôi ( chứa 80% CaCO3, còn lại là các oxit của Al, Fe(III), Si ) sau một thời gian thu được rắn A và khí B. Biết hiệu suất phản ứng phân huỷ đá vôi là 57% a) Tính khối lượng của rắn A b) Tính % theo khối lượng của CaO trong rắn A c) Sục khí B vào trong 800gam dung dịch NaOH 2% thì thu được muối gì ? Bao nhiêu gam ?
Trước hết, chúng ta cần phân tích đề bài một chút.
Đề bài cho chúng ta biết:
– Khối lượng đá vôi ban đầu: 500 gam.
– Thành phần của đá vôi: 80% CaCO3, còn lại là các oxit của Al, Fe(III), Si.
– Phản ứng: Nung đá vôi thu được rắn A và khí B.
– Hiệu suất phản ứng phân hủy đá vôi: 57%.
Chúng ta cần tính:
a) Khối lượng của rắn A.
b) % theo khối lượng của CaO trong rắn A.
c) Muối gì và bao nhiêu gam khi sục khí B vào dung dịch NaOH 2% (800 gam).
Nào, chúng ta bắt đầu với câu a) nhé!
Bước 1: Tính khối lượng CaCO3 có trong 500 gam đá vôi.
Chúng ta biết đá vôi chứa 80% CaCO3. Vậy khối lượng CaCO3 là:
Khối lượng CaCO3 = Khối lượng đá vôi * Tỷ lệ % CaCO3
Khối lượng CaCO3 = 500 gam 80% = 500 (80/100) = 400 gam.
Bước 2: Viết phương trình phản ứng phân hủy CaCO3.
Khi nung đá vôi (canxi cacbonat), nó sẽ phân hủy tạo thành canxi oxit và khí cacbon đioxit.
Phương trình phản ứng là:
CaCO3 –(nung)–> CaO + CO2
Bước 3: Tính số mol CaCO3 ban đầu.
Để tính số mol, chúng ta cần biết khối lượng mol của CaCO3.
M(CaCO3) = M(Ca) + M(C) + 3 M(O) = 40 + 12 + 3 16 = 100 gam/mol.
Số mol CaCO3 = Khối lượng CaCO3 / Khối lượng mol CaCO3
n(CaCO3) = 400 gam / 100 gam/mol = 4 mol.
Bước 4: Tính số mol CaCO3 đã phản ứng.
Đề bài cho hiệu suất phản ứng là 57%. Nghĩa là chỉ có 57% lượng CaCO3 ban đầu tham gia phản ứng.
Số mol CaCO3 phản ứng = Số mol CaCO3 ban đầu * Hiệu suất
n(CaCO3 phản ứng) = 4 mol 57% = 4 (57/100) = 2.28 mol.
Bước 5: Tính khối lượng CaCO3 đã phản ứng.
Khối lượng CaCO3 phản ứng = Số mol CaCO3 phản ứng * Khối lượng mol CaCO3
m(CaCO3 phản ứng) = 2.28 mol * 100 gam/mol = 228 gam.
Bước 6: Xác định các chất còn lại trong rắn A.
Rắn A bao gồm các chất không bị phân hủy. Trong đá vôi ban đầu có 80% là CaCO3 và phần còn lại là các oxit của Al, Fe(III), Si. Các oxit này không tham gia phản ứng phân hủy ở nhiệt độ nung đá vôi.
Khối lượng các oxit không tan = Khối lượng đá vôi ban đầu – Khối lượng CaCO3 ban đầu
m(oxit không tan) = 500 gam – 400 gam = 100 gam.
Ngoài ra, trong rắn A còn có sản phẩm của phản ứng phân hủy CaCO3, đó là CaO.
Bước 7: Tính khối lượng CaO tạo thành.
Theo phương trình phản ứng: CaCO3 –> CaO + CO2
Tỷ lệ mol giữa CaCO3 và CaO là 1:1.
Do đó, số mol CaO tạo thành = Số mol CaCO3 phản ứng = 2.28 mol.
Khối lượng mol của CaO = M(Ca) + M(O) = 40 + 16 = 56 gam/mol.
Khối lượng CaO = Số mol CaO * Khối lượng mol CaO
m(CaO) = 2.28 mol * 56 gam/mol = 127.68 gam.
Bước 8: Tính khối lượng rắn A.
Rắn A gồm các oxit không tan và CaO.
Khối lượng rắn A = Khối lượng các oxit không tan + Khối lượng CaO
m(A) = 100 gam + 127.68 gam = 227.68 gam.
Vậy, khối lượng của rắn A là 227.68 gam.
Tiếp theo, chúng ta sang câu b) nhé!
Câu b) Tính % theo khối lượng của CaO trong rắn A.
Chúng ta đã tính được khối lượng của CaO và khối lượng rắn A ở các bước trước.
% khối lượng CaO trong rắn A = (Khối lượng CaO / Khối lượng rắn A) * 100%
% CaO = (127.68 gam / 227.68 gam) * 100%
% CaO ≈ 56.08%
Vậy, % theo khối lượng của CaO trong rắn A là khoảng 56.08%.
Bây giờ, chúng ta chuyển sang câu c) ạ.
Câu c) Sục khí B vào trong 800gam dung dịch NaOH 2% thì thu được muối gì? Bao nhiêu gam?
Bước 1: Xác định khí B.
Khí B là sản phẩm của phản ứng phân hủy CaCO3. Theo phương trình phản ứng:
CaCO3 –> CaO + CO2
Vậy khí B là CO2.
Bước 2: Tính số mol CO2 tạo thành.
Theo phương trình phản ứng, số mol CO2 tạo thành bằng số mol CaCO3 phản ứng.
n(CO2) = n(CaCO3 phản ứng) = 2.28 mol.
Bước 3: Tính khối lượng dung dịch NaOH và khối lượng chất tan NaOH.
Khối lượng dung dịch NaOH = 800 gam.
Nồng độ NaOH = 2%.
Khối lượng NaOH = Khối lượng dung dịch NaOH * Nồng độ NaOH
m(NaOH) = 800 gam 2% = 800 (2/100) = 16 gam.
Bước 4: Tính số mol NaOH.
Khối lượng mol của NaOH = M(Na) + M(O) + M(H) = 23 + 16 + 1 = 40 gam/mol.
Số mol NaOH = Khối lượng NaOH / Khối lượng mol NaOH
n(NaOH) = 16 gam / 40 gam/mol = 0.4 mol.
Bước 5: Xét phản ứng giữa CO2 và NaOH.
Khi sục CO2 vào dung dịch NaOH, có thể xảy ra hai trường hợp tùy thuộc vào tỉ lệ mol:
Trường hợp 1: Tạo muối Natri cacbonat (Na2CO3).
2NaOH + CO2 –> Na2CO3 + H2O
Trường hợp 2: Tạo muối Natri hidrocacbonat (NaHCO3).
NaOH + CO2 –> NaHCO3
Trường hợp 3: Tạo cả hai muối.
Chúng ta sẽ so sánh tỉ lệ số mol giữa CO2 và NaOH để xác định sản phẩm.
Tỉ lệ: n(CO2) / n(NaOH) = 2.28 mol / 0.4 mol = 5.7.
Vì tỉ lệ này lớn hơn 2 (2.28 > 0.4 * 2), nên toàn bộ NaOH đã phản ứng hết và CO2 còn dư.
Phản ứng xảy ra hoàn toàn theo chiều tạo ra muối trung hòa trước (nếu có đủ bazơ) và sau đó là muối axit nếu bazơ còn dư và CO2 còn dư. Tuy nhiên, ở đây NaOH hết và CO2 dư.
Khi NaOH hết, phản ứng sẽ ưu tiên tạo ra muối Na2CO3 trước nếu CO2 thiếu, hoặc NaHCO3 nếu CO2 dư.
Vì n(CO2) = 2.28 mol và n(NaOH) = 0.4 mol, ta xét phản ứng:
2NaOH + CO2 –> Na2CO3 + H2O
Theo tỉ lệ này, để phản ứng hết 0.4 mol NaOH cần 0.2 mol CO2 và tạo ra 0.2 mol Na2CO3.
Lượng CO2 còn dư là: 2.28 mol – 0.2 mol = 2.08 mol.
Lượng CO2 dư này sẽ tiếp tục phản ứng với Na2CO3 vừa tạo thành:
Na2CO3 + CO2 + H2O –> 2NaHCO3
Hoặc, ta có thể xét phản ứng tổng hợp khi CO2 dư và NaOH hết.
NaOH + CO2 –> NaHCO3
Trong trường hợp này, NaOH hết, vậy chỉ có thể tạo ra NaHCO3 hoặc Na2CO3.
Vì tỉ lệ n(CO2) : n(NaOH) > 1, nên sản phẩm có thể là NaHCO3 hoặc hỗn hợp Na2CO3 và NaHCO3.
Tuy nhiên, với tỉ lệ rất lớn 5.7, CO2 dư rất nhiều.
Nếu NaOH phản ứng tạo muối trung hòa trước:
2NaOH + CO2 -> Na2CO3 + H2O
0.4 mol NaOH phản ứng với 0.2 mol CO2, tạo 0.2 mol Na2CO3.
CO2 còn dư: 2.28 – 0.2 = 2.08 mol.
CO2 dư này sẽ tác dụng với Na2CO3 tạo thành:
Na2CO3 + CO2 + H2O -> 2NaHCO3
0.2 mol Na2CO3 phản ứng với 0.2 mol CO2, tạo 0.4 mol NaHCO3.
Như vậy, toàn bộ NaOH đã phản ứng để tạo ra NaHCO3.
Bước 6: Tính khối lượng muối thu được.
Sản phẩm thu được là Natri hidrocacbonat (NaHCO3).
Từ phản ứng trên, ta thấy số mol NaHCO3 tạo thành bằng số mol NaOH ban đầu nếu CO2 dư đủ để chuyển hết Na2CO3 thành NaHCO3.
Số mol NaHCO3 = Số mol NaOH ban đầu = 0.4 mol.
Khối lượng mol của NaHCO3 = M(Na) + M(H) + M(C) + 3 M(O) = 23 + 1 + 12 + 3 16 = 84 gam/mol.
Khối lượng NaHCO3 = Số mol NaHCO3 * Khối lượng mol NaHCO3
m(NaHCO3) = 0.4 mol * 84 gam/mol = 33.6 gam.
Vậy, khi sục khí B vào dung dịch NaOH thu được muối Natri hidrocacbonat (NaHCO3) với khối lượng là 33.6 gam.
Các em đã nắm rõ các bước giải bài tập này chưa ạ? Nếu có bất kỳ thắc mắc nào, đừng ngần ngại hỏi cô nhé!
\(a)\)
\(n_{CaCO_3}={500.80\%}/{100}=4(mol)\)
\(CaCO_3\) \(\xrightarrow{t^o}\) \(CaO+CO_2\)
Theo PT: \(n_{CO_2\ l t}=n_{CaCO_3}=4(mol)\)
\(->n_{CO_2\ t t}=4.57\%=2,28(mol)\)
BTKL: \(m_A=500-2,28.44=399,68(g)\)
\(b)\)
Theo PT: \(n_{CaO\ l t}=n_{CaCO_3}=4(mol)\)
Do \(H=57\%\)
\(->\%m_{CaO}={4.56.57\%}/{399,68}.100\%\approx 31,95\%\)
\(c)\)
\(n_{NaOH}={800.2\%}/{40}=0,4(mol)\)
\(->T={n_{NaOH}}/{n_{CO_2}}={0,4}/{2,28}=0,18<1\)
\(->\) Tạo \(NaHCO_3,CO_2\) dư.
\(NaOH+CO_2->NaHCO_3\)
Theo PT: \(n_{NaHCO_3}=n_{NaOH}=0,4(mol)\)
\(->m_{NaHCO_3}=0,4.84=33,6(g)\)
Đáp án:
\(\downarrow\)’
Giải thích các bước giải:
\(#P i nkQueen\)