1. Cân bằng phương trình hóa học Na2CO3 + HCl → NaCl + CO2 + H2O
Cân bằng phản ứng giữa sodium carbonate (Na2CO3) và hydrochloric acid (HCl) để tạo ra sodium chloride (NaCl), carbon dioxide (CO2) và water (H2O):
Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + CO2 + H2O
Trong phản ứng này, 1 mol sodium carbonate (Na2CO3) phản ứng với 2 mol hydrochloric acid (HCl), tạo ra 2 mol sodium chloride (NaCl), 1 mol carbon dioxide (CO2) và 1 mol water (H2O). Phản ứng đã được cân bằng với tỷ lệ mol chính xác giữa các chất tham gia và sản phẩm.
Mô tả hiện tượng xảy ra trong phản ứng: Sodium carbonate (Na2CO3) là muối màu trắng, có dạng bột hoặc hạt, trong khi hydrochloric acid (HCl) là dung dịch nước có mùi mạnh và tính axit cao. Khi trộn sodium carbonate với hydrochloric acid, bạn sẽ quan sát những hiện tượng sau:
+ Phát sinh bọt khí: Phản ứng sinh ra khí carbon dioxide (CO2), dẫn đến sự xuất hiện của bọt khí trong dung dịch khi CO2 thoát ra.
+ Tăng nhiệt độ: Đây là phản ứng tỏa nhiệt, làm tăng nhiệt độ trong quá trình phản ứng. Bạn sẽ cảm nhận được sự nóng lên khi phản ứng xảy ra.
+ Thay đổi màu sắc: Khi thực hiện phản ứng trong dung dịch, dung dịch ban đầu trong suốt sẽ chuyển thành màu trắng đục do sự hình thành của các hạt kết tủa sodium chloride (NaCl).
+ Mùi khí đặc trưng: Khí CO2 thoát ra có mùi mạnh, có thể gây kích ứng cho mắt và mũi.
2. Đặc điểm và tính chất của Na2CO3
Sodium carbonate (Na2CO3), hay còn gọi là soda ash hoặc sodium bicarbonate, là một hợp chất hóa học với nhiều đặc điểm và tính chất quan trọng. Dưới đây là các đặc điểm và tính chất chủ yếu của Na2CO3:
- Tính chất vật lý:
+ Dạng: Sodium carbonate thường xuất hiện dưới dạng bột trắng hoặc hạt.
+ Tính tan: Hợp chất này có khả năng hòa tan trong nước, tạo thành dung dịch kiềm.
+ Nhiệt độ nóng chảy: Sodium carbonate có nhiệt độ nóng chảy khoảng 851 độ C (1564 độ F).
- Tính chất hóa học:
+ Tính kiềm: Sodium carbonate là một kiềm mạnh, có khả năng phản ứng với axit để tạo ra muối và nước. Ví dụ, khi phản ứng với hydrochloric acid (HCl), nó tạo ra sodium chloride (NaCl), carbon dioxide (CO2) và nước (H2O).
+ Tạo kết tủa: Sodium carbonate có thể tạo kết tủa khi phản ứng với các ion trong dung dịch axit, như việc tạo kết tủa canxi carbonate (CaCO3) khi thêm vào dung dịch chứa ion canxi (Ca2+).
+ Tính oxy hóa: Sodium carbonate còn được dùng trong các quá trình oxy hóa, chẳng hạn như loại bỏ cặn gỉ trên bề mặt kim loại.
+ Tính chất khử: Sodium carbonate có thể hoạt động như một chất khử trong một số phản ứng hóa học.
- Ứng dụng: Sodium carbonate được sử dụng phổ biến trong ngành công nghiệp hóa chất, như sản xuất xà phòng và thuốc nhuộm. Nó giúp làm mềm nước, loại bỏ các ion cứng như canxi và magie. Ngoài ra, sodium carbonate còn được dùng trong chất tẩy rửa, làm sạch và trong thực phẩm để tăng pH và chống cặn trong quá trình chưng cất. Nó là một hợp chất quan trọng trong nhiều lĩnh vực, từ công nghiệp đến gia đình và thực phẩm, và còn được gọi là 'soda ash' trong các ứng dụng này.
3. Một số bài tập ứng dụng liên quan
Bài 1. Khi cho từ từ dung dịch HCl vào dung dịch Na2CO3 và khuấy đều, hiện tượng quan sát được là
A. khí xuất hiện ngay lập tức khi cho HCl vào
B. Sau một khoảng thời gian, sẽ thấy khí thoát ra và dung dịch trở nên trong suốt
C. Không có khí phát sinh
D. Khí phát sinh và kết tủa xuất hiện
Hướng dẫn giải: Đáp án B
Khi từ từ thêm dung dịch HCl vào dung dịch Na2CO3 và khuấy đều, sau một thời gian sẽ quan sát thấy khí thoát ra và dung dịch trở nên trong suốt.
Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + CO2 + H2O
Bài 2. Khi dung dịch Na2CO3 phản ứng với dung dịch nào sẽ tạo ra chất kết tủa?
A. NaCl. B. BaCl2. C. KOH. D. KNO3.
Hướng dẫn giải: Đáp án B
Chất kết tủa xuất hiện khi dung dịch Na2CO3 phản ứng với dung dịch BaCl2.
Phương trình phản ứng hóa học: Na2CO3 + BaCl2 → 2NaCl + BaCO3
BaCO3 là chất kết tủa màu trắng
Bài 3. Khi dung dịch Na2CO3 phản ứng với dung dịch nào sẽ tạo ra chất kết tủa?
A. KCl. B. CaCl2. C. KOH. D. NaNO3.
Hướng dẫn giải: Đáp án B
Chất kết tủa xuất hiện khi dung dịch Na2CO3 phản ứng với dung dịch CaCl2
Phương trình phản ứng hóa học: Na2CO3 + CaCl2 → 2NaCl + CaCO3
CaCO3 là chất kết tủa có màu trắng.
Bài 4. Nhỏ từ từ 30 ml dung dịch HCl 1M vào 100 ml dung dịch chứa K2CO3 0,2M và KHCO3 0,2M. Tính số mol CO2 sinh ra sau phản ứng:
A. 0,02. B. 0,03. C. 0,04. D. 0,01.
Đáp án là D theo hướng dẫn giải.
Thêm từ từ HCl vào dung dịch để phản ứng diễn ra.
Phản ứng 1: H+ + CO32– → HCO3–
Phản ứng 2: H+ + HCO3– → CO2 + H2O
Số mol H+ là 0,03 mol.
Số mol CO3 2− là 0,02 mol, nhỏ hơn nH+
nH+ (2) = n CO2 = 0,01 mol (0,03 - 0,02)
Bài 5: Cặp chất nào sau đây có phản ứng?
A. H2SO4 và KHCO3.
B. MgCO3 và HCl.
C. Ba(OH)2 và K2CO3.
D. NaCl và K2CO3.
Đáp án D theo hướng dẫn giải.
Phản ứng trao đổi chỉ xảy ra nếu tạo ra chất không tan hoặc khí.
Phương trình: Ba(OH)2 + K2CO3 → BaCO3↓ + 2KOH
Phương trình: MgCO3 + HCl → MgCl2 + CO2 ↑ + H2O
NaCl và K2CO3 không có phản ứng.
Phương trình: H2SO4 + 2KHCO3 → K2SO4 + 2CO2 ↑ + 2H2O
Cặp chất không có phản ứng là NaCl và K2CO3.
Bài 6: Cho các mệnh đề sau.
1) Tất cả các muối nitrat đều tan trong nước và là chất điện li mạnh.
2) Ion NO3- có tính oxi hóa trong môi trường axit.
3) Khi nhiệt phân muối nitrat rắn, luôn thu được khí NO2.
4) Đa số muối nitrat đều bền với nhiệt.
Các mệnh đề đúng là:
A. (1), (2), (3).
B. (2) và (4).
C. (2) và (3).
D. (1) và (2).
Đáp án D theo hướng dẫn giải.
Các mệnh đề đúng là: (1) và (2).
(3) sai vì muối nitrat của K, Na, Ba, Ca khi nhiệt phân không tạo khí NO2.
(4) sai vì hầu hết các muối nitrat kém bền nhiệt.
Bài 7: Hấp thụ hoàn toàn 0,784 lít CO2 (đktc) vào 500ml dung dịch NaOH 0,08 M, thêm 250ml dung dịch Y gồm BaCl2 0,08 M và Ba(OH)2 a mol/l, thu được 1,97 gam kết tủa. Tính a?
A. 0,02 M
B. 0,04 M
C. 0,03 M
D. 0,015 M
Đáp án B theo hướng dẫn giải.
nCO2 = 0,035 mol; nNaOH = 0,04 mol.
⇒ nNa2CO3 = 0,005 mol; nNaHCO3 = 0,03 mol.
⇒ nBaCO3 = 0,01 mol < nBaCl2 = 0,02 mol ⇒ nCO32- = nBaCO3 = 0,01 mol.
OH- + HCO3- → CO32-
nOH- = nCO32- = 0,01 mol ⇒ a = 0,005/0,125 = 0,04 mol.
Bài 8: Cho a gam Na2CO3 vào dung dịch HCl, thu được 3,36 lít khí (đktc). Tính a.
A. 15,9 gam
B. 10,5 gam
C. 34,8 gam
D. 18,2 gam
Phương trình phản ứng: Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + CO2 ↑ + H2O.
+) n Na2CO3 = n CO2 = a
Phương trình phản ứng: Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + CO2 ↑ + H2O
n CO2 = 3,36/22,4 = 0,15 mol
Dựa vào phương trình phản ứng: n Na2CO3 = n CO2 = 0,15 mol. Tính khối lượng Na2CO3: a = m Na2CO3 = 0,15 x 106 = 15,9 gam.
Đáp án đúng là: A
Bài 9: Cặp chất nào không thể có mặt đồng thời trong một dung dịch?
A. NaOH, MgSO4
B. KCl, Na2SO4
C. CaCl2, NaNO3
D. ZnSO4, H2SO4
Phương pháp giải: Cặp chất không thể đồng thời có mặt trong một dung dịch nếu chúng phản ứng với nhau.
Cặp chất không thể cùng hiện diện trong một dung dịch nếu chúng phản ứng với nhau. Ví dụ, NaOH và MgSO4 không thể cùng có mặt vì chúng xảy ra phản ứng:
2NaOH + MgSO4 → Mg(OH)2 + Na2SO4
Đáp án đúng là: A