Đầu tiên, chúng ta hãy phân tích đề bài để hiểu rõ từng giai đoạn của thí nghiệm.

Giai đoạn 1: Dẫn hơi nước qua than nóng đỏ.
Sách giáo khoa đã giới thiệu với chúng ta về phản ứng này. Than nóng đỏ (thành phần chính là cacbon, C) tác dụng với hơi nước (H2O) ở nhiệt độ cao sẽ tạo ra khí than ướt. Khí than ướt này là một hỗn hợp khí và hơi, bao gồm cacbon đioxit (CO2), cacbon oxit (CO), hiđro (H2) và hơi nước còn dư.

Phương trình phản ứng có thể xảy ra trong giai đoạn này là:
1. Phản ứng của cacbon với hơi nước tạo ra cacbon oxit và hiđro. Đây là phản ứng chính để tạo ra khí than.
C(r) + H2O(h) -(nhiệt độ)-> CO(k) + H2(k)

2. Một phần cacbon có thể phản ứng với hơi nước tạo ra cacbon đioxit và hiđro (phản ứng này ít xảy ra hơn so với phản ứng tạo CO). Tuy nhiên, trong điều kiện thí nghiệm có thể có cả hai sản phẩm.
C(r) + 2H2O(h) -(nhiệt độ)-> CO2(k) + 2H2(k)

3. Cũng có thể xảy ra phản ứng giữa cacbon đioxit và cacbon nóng đỏ để tạo ra cacbon oxit.
CO2(k) + C(r) -(nhiệt độ)-> 2CO(k)

Vì đề bài cho biết hỗn hợp X gồm CO2, CO, H2 và hơi nước dư, nên các phản ứng trên là hoàn toàn có thể xảy ra.

Giai đoạn 2: Dẫn toàn bộ hỗn hợp X qua bình 1 nung nóng đựng CuO (dư).
Hỗn hợp X chứa CO2, CO, H2 và hơi nước. Trong bình 1, chúng ta có CuO (đồng(II) oxit) ở trạng thái rắn, được nung nóng và dư.
Các chất có khả năng phản ứng với CuO là CO và H2 (các chất khử). CO2 và hơi nước không phản ứng với CuO ở điều kiện này.

Phương trình phản ứng có thể xảy ra trong bình 1:
1. Cacbon oxit (CO) khử đồng(II) oxit (CuO).
CO(k) + CuO(r) -(nhiệt độ)-> Cu(r) + CO2(k)
*Hiện tượng ở bình 1: Chất rắn màu đen (CuO) chuyển dần sang màu đỏ gạch (Cu).

2. Hiđro (H2) khử đồng(II) oxit (CuO).
H2(k) + CuO(r) -(nhiệt độ)-> Cu(r) + H2O(h)
*Hiện tượng ở bình 1: Chất rắn màu đen (CuO) chuyển dần sang màu đỏ gạch (Cu).

Sau khi đi qua bình 1, hỗn hợp khí và hơi Y sẽ chứa CO2 (sản phẩm của phản ứng 1 và có sẵn trong X), hơi nước (sản phẩm của phản ứng 2 và có dư trong X), và khí nitơ (nếu có không khí lẫn vào, nhưng đề không nói đến nên ta bỏ qua). Lưu ý là CO và H2 đã phản ứng hết vì CuO dư.

Giai đoạn 3: Dẫn hỗn hợp Y qua bình 2 đựng bột CuSO4 khan.
Hỗn hợp Y chứa CO2, hơi nước. Bình 2 chứa CuSO4 khan (đồng(II) sunfat khan). Đồng(II) sunfat khan có màu trắng. Nó có tính hút ẩm mạnh, có khả năng nhận biết sự có mặt của hơi nước.

Phương trình phản ứng có thể xảy ra ở bình 2:
CuSO4(trắng, khan) + 5H2O(h) -> CuSO4.5H2O(xanh)
*Hiện tượng ở bình 2: Bột màu trắng (CuSO4 khan) chuyển dần sang màu xanh lam (CuSO4 ngậm nước).

Sau khi đi qua bình 2, hơi nước đã bị giữ lại bởi CuSO4 khan. Khí Z thu được sẽ chỉ còn lại CO2.

Giai đoạn 4: Tiếp tục dẫn Z vào bình 3 đựng dung dịch Ba(OH)2 dư.
Khí Z là CO2. Bình 3 chứa dung dịch Ba(OH)2 (bari hiđroxit) dư. Cacbon đioxit tác dụng với dung dịch bari hiđroxit tạo thành kết tủa bari cacbonat.

Phương trình phản ứng có thể xảy ra ở bình 3:
CO2(k) + Ba(OH)2(dd) -> BaCO3(r) ↓ + H2O(l)
*Hiện tượng ở bình 3: Xuất hiện kết tủa trắng (BaCO3).

Vì dung dịch Ba(OH)2 dư, nên toàn bộ CO2 sẽ phản ứng hết.

Bây giờ, chúng ta tổng hợp lại tất cả các phương trình phản ứng và hiện tượng.

Các phương trình phản ứng:
1. C(r) + H2O(h) -(nhiệt độ)-> CO(k) + H2(k)
2. C(r) + 2H2O(h) -(nhiệt độ)-> CO2(k) + 2H2(k) (có thể xảy ra)
3. CO2(k) + C(r) -(nhiệt độ)-> 2CO(k) (có thể xảy ra)
4. CO(k) + CuO(r) -(nhiệt độ)-> Cu(r) + CO2(k)
5. H2(k) + CuO(r) -(nhiệt độ)-> Cu(r) + H2O(h)
6. CuSO4(trắng, khan) + 5H2O(h) -> CuSO4.5H2O(xanh)
7. CO2(k) + Ba(OH)2(dd) -> BaCO3(r) ↓ + H2O(l)

Hiện tượng xảy ra:
– Ở bình 1: Chất rắn màu đen (CuO) chuyển dần sang màu đỏ gạch (Cu).
– Ở bình 2: Bột màu trắng (CuSO4 khan) chuyển dần sang màu xanh lam (CuSO4 ngậm nước).
– Ở bình 3: Xuất hiện kết tủa trắng (BaCO3).

Các em thấy không, một thí nghiệm tưởng chừng phức tạp nhưng khi chúng ta đi từng bước và áp dụng kiến thức đã học thì lại rất dễ dàng phải không nào? Cô hy vọng bài giảng hôm nay đã giúp các em hiểu rõ hơn về các phản ứng hóa học này. Nếu có bất kỳ câu hỏi nào, các em đừng ngần ngại hỏi cô nhé.