Nhiệt phân muối cacbonat và hidrocacbonat Có đáp án

Bài tập nhiệt phân muối cacbonat và hidrocacbonat

Chuyên đề Hóa học lớp 9: Nhiệt phân muối cacbonat và hidrocacbonat được VnDoc sưu tầm và giới thiệu tới các bạn học sinh tham khảo. Tài liệu bao gồm Lý thuyết và phương pháp giải nhiệt phân muối hiđrocacbonat và muối cacbonat; bên cạnh đó là các bài tập vận dụng có đáp án giúp các em nắm vững các dạng bài tập liên quan tới Nhiệt phân muối cacbonat và hidrocacbonat. Sau đây mời các bạn tham khảo chi tiết.

Dạng toán nhiệt phân muối cacbonat và hidrocacbonat

I. Lý thuyết và phương pháp giải nhiệt phân muối hiđrocacbonat và muối cacbonat
- 1. Nhiệt phân muối hiđrocacbonat (HCO3-)
- 2. Nhiệt phân muối cacbonat (CO32-)
II. Bài tập ví dụ minh họa
III. Bài tập tự luyện có đáp án
IV. Bài tập vận dụng liên quan

I. Lý thuyết và phương pháp giải nhiệt phân muối hiđrocacbonat và muối cacbonat

1. Nhiệt phân muối hiđrocacbonat (HCO₃-)

Nhận xét: Tất cả các muối hiđrocacbonat đều kém bền nhiệt và bị phân huỷ khi đun nóng.

Phản ứng:

2M(HCO₃)_n → M₂(CO₃)_n + nCO₂ + nH₂O

Ví dụ: 2NaHCO₃ → Na₂CO₃ + CO₂ + H₂O

2. Nhiệt phân muối cacbonat (CO₃^2-)

Nhận xét: Các muối cacbonat không tan (trừ muối amoni) đều bị phân huỷ bởi nhiệt.

Phản ứng:

M₂(CO₃)_n → M₂O_n + CO₂

VD: CaCO₃ → CaO + CO₂

Lưu ý:

Các phản ứng nhiệt phân muối cacbonat và hiđrocacbonat đều không thuộc phản ứng oxi hoá - khử.

Phản ứng nhiệt phân muối FeCO₃ trong không khí có phản ứng:

FeCO₃ → FeO + CO₂

4FeO + O₂ → 2Fe₂O₃

Mở rộng thêm:

Các dạng bài tập về muối Cacbonat

Khi cho từ từ dung dịch axit vào dung dịch muối cacbonat ( hoặc hỗn hợp muối cacbonat và hiđrocacbonat) thì phản ứng xảy ra theo thứ tự sau:

CO₃^2-+ H+ → HCO₃-

HCO₃- + H+ → CO₂ ↑ + H₂O

Khi cho từ từ dung dịch muối cacbonat ( hoặc hỗn hợp muối cacbonat và hiđrocacbonat) vào dung dịch axit thì phản ứng xảy ra đồng thời như sau:

CO₃^2- + 2H⁺→ CO₂↑ + H₂O

HCO₃- + H+ → CO₂ ↑ + H₂O

Khi cho muối hidrocacbonat tác dụng với dung dịch bazo sẽ tạo ra muối cacbonat

HCO₃- + OH- → CO₃^2- + H₂O

Các muối cacbonat (trừ kim loại kiềm) và hidrocacbonat có phản ứng nhiệt phân.

II. Bài tập ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Nung 65,1 gam muối cacbonat của kim loại M hóa trị II thu được V lít CO₂. Sục CO₂ thu được vào 500ml Ba(OH)₂ 0,95M được 34,475 gam kết tủa. Tìm kim loại M?

Đáp án hướng dẫn giải chi tiết

Phương trình phản ứng tổng quát

MCO₃ $\overset{t^{\circ } }{\rightarrow}$ $\overset{t^{\circ } }{\rightarrow}$ MO + CO₂

n_Ba(OH)₂ = 0,95.0,5 = 0,475 mol

Khi sục CO₂ vào Ba(OH)₂ kết tủa thu được là BaCO₃

n_BaCO₃ = 34,475/197 = 0,175 mol

n_BaCO₃ = 0,175 < n_Ba(OH)₂

TH1 chỉ tạo thành muối cacbonat → n_CO₂ = n_BaCO₃ = 0,175 mol

→ n_MCO₃ = 0,175 mol → M_MCO₃ = 65,1/0,175 = 372

→ không có kim loại nào phù hợp

TH₂ tạo thành hai muối BaCO₃: 0,175 mol và Ba(HCO₃)₂: y mol

Bảo toàn nguyên tố Ba: 0,175 + y = 0,475 → y =0,3

n_CO₂ = n_BaCO₃ + 2n_{Ba(HCO₃)₂} = 0,175 + 2.0,3 = 0,775 mol

n_MCO₃ = n_CO₂ = 0,775mol → M_MCO₃ = 65,1/0,775 = 84 → M = 24 → M: Mg

Ví dụ 2: Nung hỗn hợp X gồm FeCO₃ và BaCO₃ trong không khí đến khối lượng không đổi, thu được chất rắn Y và V lít CO₂ (đktc). Hòa tan Y vào H₂O dư thu được dung dịch Z và 8 gam chất rắn không tan. Hấp thụ hết V lít khí CO₂ vào Z thu được 9,85 gam kết tủa. Khối lượng của FeCO₃ và BaCO₃ trong hỗn hợp ban đầu?

Đáp án hướng dẫn giải chi tiết

4FeCO₃ + O₂ $\overset{t^{\circ } }{\rightarrow}$ $\overset{t^{\circ } }{\rightarrow}$ 2Fe₂O₃ + 4CO₂

x………………→ 0,5x ……. x

BaCO₃ $\overset{t^{\circ } }{\rightarrow}$ $\overset{t^{\circ } }{\rightarrow}$ BaO + CO₂

y …………..→.. y……y

n_CO₂ = x + y

Chất rắn Y gồm: Fe₂O₃ và BaO

Y + H₂O dư: Chất rắn không tan là Fe₂O₃

→ 160.0,5x = 8 → x = 0,1 mol → n_CO₂ = 0,1 + y

BaO + H₂O → Ba(OH)₂

y.…………..→……..y

Dung dịch Z là dung dịch Ba(OH)₂

Ba(OH)₂ + CO₂ → BaCO₃ + H₂O

y……. →…… y…… y

→ Số mol CO₂ dư để hòa tan kết tủa BaCO₃ là: (0,1+y) – y =0,1 mol

CO₂ + BaCO₃ + H₂O → Ba(HCO₃)₂

0,1…→…..0,1…………………..0,1

n_BaCO₃ = y - 0,1 = 9,85/197 = 0,05 mol → y = 0,15 mol

m_FeCO₃ = 0,1.116 = 11,6g

m_BaCO₃ = 0,15.197 = 29,77g

Ví dụ 3: Nung hỗn hợp X gồm FeCO₃ và Fe(NO₃)₂ trong bình kín không chứa không khí. Sau khi phản ứng xong thu được chất rắn duy nhất và hỗn hợp A chứa 2 khí. Phần trăm khối lượng của FeCO₃ trong hỗn hợp?

Đáp án hướng dẫn giải chi tiết

Gọi x, y lần lượt là số mol của FeCO₃ và Fe(NO₃)₂

Phương trình phản ứng

4Fe(NO₃)₂ $\overset{t^{\circ } }{\rightarrow}$ $\overset{t^{\circ } }{\rightarrow}$ 2Fe₂O₃ + 8NO₂ + O₂

x → 0,5x → 2x → 0,25x

4FeCO₃ + O₂ $\overset{t^{\circ } }{\rightarrow}$ $\overset{t^{\circ } }{\rightarrow}$ 2Fe₂O₃ + 4CO₂

y → 0,25y →0,5y → y

Vì thu được hỗn hợp chứa 2 khí hiếm nên O₂ phản ứng vừa hết với FeCO₃

=> 0,25y = 0,25x => x = y

=> % theo khối lượng của FeCO₃ trong hỗn hợp là

$\%m_{FeCO3} = \frac{116.100\%}{116 + 180} = 39,19\%$ $\%m_{FeCO3} = \frac{116.100\%}{116 + 180} = 39,19\%$

Ví dụ 4: Nung hỗn hợp X gồm FeCO₃ và BaCO₃ trong không khí đến khối lượng không đổi, thu được chất rắn Y và V lít CO₂ (đktc). Hòa tan Y vào H₂O dư thu được dung dịch Z và 8 gam chất rắn không tan. Hấp thụ hết V lít khí CO₂ vào Z thu được 9,85 gam kết tủa. Khối lượng của FeCO₃ trong hỗn hợp ban đầu?

Đáp án hướng dẫn giải chi tiết

Gọi x, y lần lượt là số mol của FeCO₃ và BaCO₃

Phương trình phản ứng

4FeCO₃ + O₂ $\overset{t^{\circ } }{\rightarrow}$ $\overset{t^{\circ } }{\rightarrow}$ 2Fe₂O₃ + 4CO₂

x → 0,5x → x

BaCO₃ $\overset{t^{\circ } }{\rightarrow}$ $\overset{t^{\circ } }{\rightarrow}$ BaO + CO₂

y → y → y

Tổng số mol CO₂ = x + y

Chất rắn Y gồm: Fe₂O₃ và BaO

Y + H₂O dư: Chất rắn không tan là Fe₂O₃

=>160.0,5x = 8 =>x = 0,1 mol

BaO + H₂O → Ba(OH)₂

y → y

Dung dịch Z là dung dịch Ba(OH)₂

Phương trình phản ứng

Ba(OH)₂ + CO₂ → BaCO₃ + H₂O

y → y → y

CO₂ + BaCO₃ + H₂O → Ba(HCO₃)₂

0,1 → 0,1 mol

=>n_BaCO3 = y - 0,1 = 0,05

=>y = 0,15 mol

=>m_FeCO3 = 0,1.116 = 11,6 gam

m_BaCO3 = 197.0,15 = 29,55 gam

Ví dụ 5*: Nhiệt phân hoàn toàn a gam MgCO₃ thu được V lít khí CO₂ đo ở đktc. Hấp thụ toàn bộ khí vào 300 ml dung dịch chứa Ca(OH)2 0,1M và KOH 1M. Sau phản ứng thu được 3 gam kết tủa. Tính V và a

Đáp án hướng dẫn giải chi tiết

Ta có

n_Ca(OH)2= 0,03 mol

n_KOH = 0,3 mol.

n_CaCO3= 0,03 mol ⇒ toàn bộ Ca(OH)₂ kết tủa hết.

Nhiệt phân hoàn toàn a gam MgCO₃

MgCO₃ → MgO + CO₂ (1)

Dẫn CO₂ vào dung dịch bazơ

Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃ + H₂O (2)

0,03 → 0,03 → 0,03

KOH + CO₂ → KHCO₃ (3)

2KOH + CO₂ → K₂CO₃ + H₂O (4)

Từ phương trình (3), (4) và (5) → 0,03 ≤ n_CO2 = n_MgCO3 ≤ 0,03 + 0,3

→ 0,672 lít ≤ V ≤ 7,392 lít

→ 0,03.84 ≤ a ≤ 0,33.84

→ 2,53 gam ≤ a ≤ 27,72 gam

III. Bài tập tự luyện có đáp án

Bài 1: Nhiệt phân hoàn toàn một hỗn hợp 17,4g M₂CO₃ và CaCO₃. Đến khi phản ứng kết thúc thu được 8,6g chất rắn và V lít khí CO₂ (đktc). Xác định V và kim loại M.

Đáp án hướng dẫn giải chi tiết

Vì p/ư hoàn toàn nên khối lượng hỗn hợp giảm chính là khối lượng CO₂ thoát ra.

m_CO2 = 17,4 - 8,6 = 8,8g => n_CO2 = 0,2 mol => V_CO2 = 4,48 lít.

Gọi a, b lần lượt là số mol M₂CO₃ và CaCO₃. Có:

(1) a.(2M + 60) + 100b = 17,4

(2) a + b = 0,2 (bảo toàn nguyên tố C)

Từ (2) => b = 0,2 - a. Thay vào (1) được:

2aM + 60a + 100.(0,2-a) = 17,4

=> a = 1,3/(20 - M)

Mà a < 0,2 => 1,3/(20-M) < 0,2 => 20 - M > 6,5 => M < 13,5 => M là Liti.

Bài 2: Nung CaCO₃ thu được V1 l khí. Sục khí vào 200ml dung dịch Ba(OH)₂ 0.5M được 3.94 g kết tủa. Tính khối lượng muối ban đầu.

Đáp án hướng dẫn giải chi tiết

n_BaCO3 = 3,94/197 = 0,02mol

n_Ba(OH)2 = 0,5.0,2 = 0,1 mol

CaCO₃ $\overset{t^{\circ } }{\rightarrow}$ $\overset{t^{\circ } }{\rightarrow}$ CaO + CO₂ (1)

Sục khí CO₂ vào Ba(OH)₂, theo bài ra có thể xảy ra các trường hợp sau:

TH1: CO₂ thiếu, Ba(OH)₂ dư.

⇒ n_CO2 = n_BaCO3= 0,02 mol

⇒ n_CaCO3 = n_CO2 = 0,02 mol

⇒ m = 0,02.100 = 2g

TH2: Cả 2 cùng hết , tạo 2 muối.

Ba(OH)₂ + CO₂ → BaCO₃ + H₂O (1)

0,02 ← 0,02 ← 0,02 mol

Ba(OH)₂ + 2CO₂ → Ba(HCO₃)₂ (2)

(0,1 – 0,02) → 0,08.2 mol

Từ (1) ⇒ n_CO2 = 0,02 + 0,08 = 0,18 mol ⇒ n_CO2 = 0,02 + 0,08 = 0,18 mol = n_CaCO3

m_CaCO3 = 18 gam

Bài 3: Nung 14,2 gam hỗn hợp 2 muối cacbonat của 2 kim loại hóa trị 2 được 7,6 gam chất rắn và khí X. Dẫn toàn bộ lượng khí X vào 100 ml dung dịch KOH 1M thì khối lượng muối thu được sau phản ứng là:

Đáp án hướng dẫn giải chi tiết

m_CO2 = m_muoi−m_ran = 14,2 - 7,6 = 6,6 g

⇒ n_CO2 = 6,6/44 = 0,15mol

n_KOH: n_CO2= 0,1:0,15 < 1

Vậy chỉ tạo muối KHCO₃

⇒ m_KHCO3 = n_KOH = 0,1 mol

⇒ m_KHCO3 = 0,1.100 = 10 g

Bài 4: Nhiệt phân hoàn toàn 15g muối cacbonat của 1 kim loại hóa trị II. Dẫn hết khí sinh ra vào 200g dung dịch NaOH 4% vừa đủ thì thu được dung dịch mới có nồng độ các chất tan là 6,63%. Xác định công thức muối đem nhiệt phân?

Đáp án hướng dẫn giải chi tiết

Gọi công thức phân tử của muối cacbonat là RCO₃

n_NaOH = 0,2 mol

TH1 chất tan là 2 muối nên ta đặt Na₂CO₃ có số mol là x

2NaOH + CO₂ → Na₂CO₃ + H₂O

2x ← x ← x

NaOH + CO₂ → NaHCO₃

(0,2 - 2x) → (0,2 - 2x) → (0,2 - 2x)

n_CO2 = 0,2 - x => m_CO2 = (0,2 - x).44

Sau phản ứng: m_dd = 200 + (0,2 - x).44

m _{chất tan} = m_Na2CO3 + m_NaHCO3 = 106.x + 84.(0,2 - 2x)

Theo giả thiết: nồng độ các chất tan là 6,63%

=> $\frac{106.x+84.(0,2-2x)}{200+44.(0,2-x)}=\frac{6,63}{100}\Rightarrow x=0,05$ $\frac{106.x+84.(0,2-2x)}{200+44.(0,2-x)}=\frac{6,63}{100}\Rightarrow x=0,05$

⇒ n_CO2 = n_Na2CO3 + n_NaHCO3 = 0,05 + 0,2−2.0,05 = 0,15mol

Bảo toàn nguyên tố C: n_RCO3= n_CO2 = 0,15mol

=> M_RCO3 = 15 / 0,15 = 100

=> R = 40

Công thức muối cacbonat là CaCO₃

TH2: NaOH dư

Số mol NaOH dư = 2x

2NaOH + CO₂ → Na₂CO₃ + H₂O

0,2 - 2x ← 0,1 - x ←0,1 - x

Sau phản ứng: m_dd = 200 + (0,1 - x).44

m_{chất tan} = m_Na2CO3 + m_NaOH = 106.(0,1-x ) + 40.2.x

Theo gỉa thiết: nồng độ các chất tan là 6,63%

=> $\frac{106.(0,1-x)+80.(x)}{200+44.(0,1-x)}=\frac{6,63100}{100}\Rightarrow x=0,128$ $\frac{106.(0,1-x)+80.(x)}{200+44.(0,1-x)}=\frac{6,63100}{100}\Rightarrow x=0,128$

=> x = 0,128 > 0,1 (loại)

Bài 5: Khi nung 30 gam hỗn hợp CaCO₃ và MgCO₃ thì khối lượng chất rắn thu được sau phản ứng chỉ bằng một nửa khối lượng ban đầu. Tính thành phần % theo khối lượng các chất ban đầu?

Đáp án hướng dẫn giải chi tiết

Gọi x, y lần lượt là số mol của CaCO₃ và MgCO₃

Theo đề bài ta có: 100x + 84y = 30 (1)

Phương trình hóa học

CaCO₃ → CaO + CO₂

x → x mol

MgCO₃→ MgO + CO₂

y → y mol

Ta có theo đề bài khối lượng chất rắn thu được sau phản ứng chỉ bằng một nửa khối lượng ban đầu.

m_CaO + m_MgO= 1/2.30 = 15 gam

→ 56x + 40y = 15 (2)

Giải hệ phương trình (1) và (2) ta được: x = 15/176; y = 45/176

%m_CaCO3= (15/176.100)/30.100% = 28,4%

%m_MgCO3 = 100% − 28,4% = 71,6%.

Bài 6. Cho 4,41 gam hỗn hợp 3 muối: K₂CO₃, Na₂CO₃ và BaCO₃ tác dụng vừa đủ với dung dịch HCl. Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được 4,74 gam muối khan. Thể tích khí CO₂ sinh ra là:

Hướng dẫn trả lời câu hỏi

K₂CO₃ + 2HCl → 2KCl + CO₂ + H₂O

Na₂CO₃ + 2HCl → 2NaCl + CO₂ + H₂O

BaCO₃ + 2HCl → BaCl₂ + CO₂ + H₂O

=> PTTQ: R₂(CO₃)_n + 2n HCl → 2RCl_n + nCO₂ + nH₂O

n →2n →n

Ta thấy chênh lệch khối lượng hai muối là

m_Cl⁻ - m_CO3^2-= 2.n.35,5 − n.60

Với n là số mol của muối ban đầu

Áp dụng công thức tính nhanh:

n_CO2 = (m_RCln− m_R2(CO3)n):11= (4,74 − 4,41): 11= 0,03 mol

=> V = 0,03.22,4 = 0,672 lít

IV. Bài tập vận dụng liên quan

Câu 1. Nung m gam hỗn hợp X gồm FeCO₃, Fe(NO₃)₂ trong bình chân không đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thì thu được chất rắn là Fe₂O₃ và 10,08 lít (đktc) hỗn hợp chỉgồm hai khí. Nếu cho 1/2 hỗn hợp X trên tác dụng với dung dịch H₂SO₄ loãng dư thì thu được tối đa bao nhiêu lít khí (đktc, sản phẩm khửduy nhất là NO)?

Câu 2. Nung m gam hỗn hợp E gồm hai muối cacbonat trung tính của 2 kim loại X và Y đều có hóa trị 2. Sau một thời gian thu được 3,36 lít CO₂ đktc và còn lại hỗn hợp rắn Z. Cho Z tác dụng hết với dung dịch HCl dư rồi cho khí thoát ra hấp thụ hết bởi dung dịch Ca(OH)₂ dư thu được 15 gam kết tủa, phần dung dịch đem cô cạn thu được 32,5 gam hỗn hợp muối khan. Giá trị của m là:

Câu 3. Nung a gam đá vôi chứa 80% CaCO₃ về khối lượng (phần còn lại là tạp chất trơ) một thời gian thu được chất rắn chứa 45,65% CaO. Hiệu suất phân huỷ CaCO₃ là bao nhiêu

Với chuyên đề: Nhiệt phân muối cacbonat và hidrocacbonat trên đây chúng ta có thể hiểu rõ về các phản ứng hóa học, tính chất hóa học, áp dụng của nhiệt phân muối cacbonat.

Câu 4. Nung 14,2 gam hỗn hợp 2 muối cacbonat của 2 kim loại hóa trị 2 được 7,6 gam chất rắn và khí X. Dẫn toàn bộ lượng khí X vào 100 ml dung dịch KOH 1M thì khối lượng muối thu được sau phản ứng là bao nhiêu

Câu 5: Nhiệt phân hoàn toàn 15 gam muối cacbonat của 1 kim loại hóa trị II. Dẫn hết khí sinh ra vào 200 gam dung dịch NaOH 4% vừa đủ thì thu được dung dịch mới có nồng độ các chất tan là 6,63%. Xác định công thức muối đem nhiệt phân?

Câu 6: Khi nung 60 gam hỗn hợp CaCO₃ và MgCO₃ thì khối lượng chất rắn thu được sau phản ứng chỉ bằng một nửa khối lượng ban đầu. Tính thành phần % theo khối lượng các chất ban đầu?

Câu 7. Hỗn hợp X gồm RCO₃và R’CO₃. Nung m gam hỗn hợp X một thời gian thu được 3,36 lít khí CO₂ (đktc) và còn lại chất rắn Y. Cho Y tác dụng với dung dịch HCl dư thu được dung dịch B và V lít khí CO₂. Cho V lít khí CO₂ hấp thụ hoàn toàn vào dung dịch Ba(OH)₂ thu được 9,85 gam gam kết tủa và dung dịch D. Đun nóng dung dịch D thu được tối đa 9,85 gam kết tủa nữa. Phần dung dịch B đem cô cạn thu được 38,15 gam muối khan. Tính m.

Câu 8. Nung m gam hỗn hợp X gồm 2 muối cacbonat trung hòa của 2 kim loại A, B đều có hóa trị II. Sau một thời gian thu được 3,36 lít khí CO₂ (đktc), và còn lại hỗn hợp rắn Y. Cho Y tác dụng hết với dung dịch HCl dư, khí thoát ra hấp thụ hoàn toàn bởi dung dịch Ca(OH)₂ dư thu được 15 g kết tủa. Phần dung dịch đem cô cạn thu được 32,5g hỗn hợp muối khan. Viết phương trình phản ứng xảy ra và tính m.

Câu 9. Cho từ từ 100 ml dung dịch hỗn hợp gồm Na₂CO₃ 0,2M và KHCO₃ 0,1M vào 100 ml dung dịch HCl 0,2M, khuấy đều phản ứng hoàn toàn thu được V ml khí CO₂ (đktc). Giá trị của V là

Câu 10. Cho 115,3 gam hỗn hợp 2 muối MgCO₃ và RCO₃ vào dung dịch H₂SO₄ loãng, thu được 4,48 lít khí CO₂ đktc, chất rắn X và dung dịch Y chứa 12 gam muối. Nung X đến khối lượng không đổi, thu được chất rắn Z và 11,2 lít khí CO₂ đktc. Khối lượng của Z là

.............................

Trên đây, VnDoc đã gửi tới các bạn Lý thuyết và các dạng bài tập Nhiệt phân muối cacbonat và hidrocacbonat Có đáp án. Ngoài tài liệu trên, các bạn còn có thể tham khảo các Trắc nghiệm Hóa học 9, Giải sách bài tập Hóa 9, Giải bài tập Hóa học 9 giúp các bạn rèn luyện thêm kỹ năng giải đề và làm bài tốt hơn. Chúc các bạn học tốt.

Chia sẻ, đánh giá bài viết

12

62.246

Bài trước

Bài sau