Chào các em học sinh thân mến! Hôm nay, chúng ta sẽ cùng nhau đi tìm hiểu một câu hỏi khá thú vị trong chương trình Hóa học lớp 9, đó là: Tại sao đồng (II) hiđroxit, Cu(OH)2, lại không tác dụng được với khí cacbon đioxit, CO2?

Để trả lời câu hỏi này, chúng ta cần ôn lại một số kiến thức quan trọng đã học.

Bước 1: Nhắc lại tính chất hóa học của bazơ.

Các em còn nhớ, bazơ là những hợp chất hóa học có khả năng tác dụng với oxit axit để tạo thành muối và nước. Đây là một trong những tính chất hóa học đặc trưng của bazơ.

Bước 2: Xác định bản chất của Cu(OH)2.

Cu(OH)2 là đồng (II) hiđroxit. Dựa vào công thức hóa học, chúng ta thấy Cu(OH)2 có chứa nhóm hiđroxit (-OH). Đây là một bazơ. Cụ thể hơn, nó là một bazơ không tan trong nước.

Bước 3: Xác định bản chất của CO2.

CO2 là cacbon đioxit. Đây là một oxit axit. Chúng ta đã biết các oxit axit như CO2, SO2, P2O5,… khi tác dụng với nước sẽ tạo thành axit tương ứng.

Bước 4: Xét phản ứng giữa bazơ và oxit axit.

Theo lý thuyết, bazơ (như Cu(OH)2) có khả năng phản ứng với oxit axit (như CO2). Phản ứng này thường tạo ra muối và nước.

Nếu Cu(OH)2 tác dụng với CO2, phản ứng có thể xảy ra theo phương trình:
Cu(OH)2 + CO2 –> Muối + Nước

Bước 5: Xem xét sản phẩm có thể tạo thành.

Trong trường hợp này, nếu phản ứng xảy ra, sản phẩm có thể là đồng (II) cacbonat, CuCO3, và nước, H2O. Phương trình phản ứng dự kiến sẽ là:
Cu(OH)2 + CO2 –> CuCO3 + H2O

Bước 6: Phân tích tính tan của các chất tham gia và sản phẩm.

* Cu(OH)2 là một bazơ không tan trong nước.
* CO2 là một khí, khi tan trong nước sẽ tạo thành axit cacbonic (H2CO3).

Bây giờ, chúng ta cần xem xét liệu phản ứng này có thực sự xảy ra hay không.

Một nguyên tắc quan trọng trong hóa học là phản ứng chỉ xảy ra khi các chất phản ứng có khả năng tạo ra sản phẩm bền hơn hoặc có một yếu tố nào đó thúc đẩy phản ứng (như tạo kết tủa, tạo khí, hoặc thay đổi nhiệt độ).

Trong trường hợp này, Cu(OH)2 đã là một chất không tan. Khi CO2 tác dụng với nước tạo thành axit cacbonic, axit cacbonic này có thể phản ứng với bazơ. Tuy nhiên, chúng ta cần kiểm tra xem sản phẩm CuCO3 có tan trong môi trường phản ứng hay không.

Đồng (II) cacbonat, CuCO3, cũng là một muối không tan trong nước. Điều này có nghĩa là nếu phản ứng có xảy ra, nó sẽ tạo ra một chất rắn mới, là đồng (II) cacbonat.

Bước 7: Giải thích lý do tại sao Cu(OH)2 không tác dụng với CO2.

Mặc dù về mặt lý thuyết, bazơ tác dụng với oxit axit, nhưng trong trường hợp của Cu(OH)2 và CO2, phản ứng không xảy ra trong điều kiện thông thường. Lý do chính là:

Cu(OH)2 là một bazơ không tan, và CO2 khi tác dụng với nước (tức là trong môi trường có nước) tạo thành axit cacbonic. Tuy nhiên, đồng (II) hiđroxit là một bazơ yếu và có tính bazơ kém hơn so với một số bazơ khác có thể phản ứng mạnh hơn với CO2.

Một cách giải thích sâu hơn (nếu chúng ta có học về định luật tác dụng khối lượng hoặc cân bằng hóa học, tuy nhiên ở lớp 9 chúng ta chưa đi sâu vào): Phản ứng giữa một bazơ không tan và một oxit axit để tạo ra muối cacbonat chỉ xảy ra khi bazơ đó đủ mạnh và muối cacbonat tạo thành có thể tách ra khỏi dung dịch.

Trong trường hợp của Cu(OH)2, nó là một bazơ không tan và tương đối yếu. CO2 dù tạo thành axit cacbonic, nhưng nó không đủ “mạnh” để đẩy Cu(OH)2 phản ứng tạo thành CuCO3 một cách hiệu quả trong điều kiện thông thường. Thực tế, Cu(OH)2 không phân li hoàn toàn trong dung dịch để có đủ ion OH- hoặc phân tử bazơ tham gia phản ứng một cách dứt khoát với CO2.

Có thể coi đây là một trường hợp mà bazơ không tan (Cu(OH)2) không phản ứng với oxit axit (CO2) vì cả hai đều không đủ “động lực” để thúc đẩy phản ứng tạo thành sản phẩm bền vững hơn theo cách mà chúng ta thường thấy ở các bazơ tan hoặc bazơ không tan mạnh hơn.

Kết luận:

Cu(OH)2 không tác dụng được với CO2 trong điều kiện thông thường bởi vì Cu(OH)2 là một bazơ không tan và tương đối yếu, không đủ khả năng phản ứng với axit cacbonic (tạo thành từ CO2 và nước) để tạo ra đồng (II) cacbonat. Mặc dù theo lý thuyết bazơ tác dụng với oxit axit, nhưng tính chất cụ thể của Cu(OH)2 đã ngăn cản phản ứng này xảy ra một cách rõ rệt.

Các em có câu hỏi nào không? Nếu không, chúng ta sẽ sang bài tập tiếp theo.