1. Phương trình cân bằng: CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O
Đây là phương trình phản ứng giữa CO2 và Ca(OH)2
CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O (kết tủa trắng xuất hiện)
- Điều kiện để CO2 phản ứng với dung dịch Ca(OH)2: phản ứng xảy ra ngay cả khi không có điều kiện đặc biệt
- Tính chất của CO2 (khí cacbonic): khí CO2 có đặc tính của một oxit axit, nên có thể phản ứng với dung dịch bazơ để tạo ra muối và nước.
- Dẫn khí CO2 vào dung dịch Ca(OH)2:
Do không biết rõ sản phẩm muối tạo thành, cần tính toán tỷ lệ T:
Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O (1)
Ca(OH)2 + 2 CO2 → Ca(HCO3)2 (2)
Đặt T = n CO2: n Ca(OH)2
Nếu T ≤ 1: Chỉ hình thành muối CaCO3
Nếu T = 2: Chỉ tạo ra muối Ca(HCO3)2
Nếu 1 < T < 2: Có sự hình thành cả CaCO3 và Ca(HCO3)2. Khi hấp thụ CO2 vào nước vôi trong, kết tủa xuất hiện thêm. Sau khi lọc bỏ kết tủa và đun nước lọc, nếu còn kết tủa, thì có CaCO3 và Ca(HCO3)2.
Khi CO2 phản ứng với Ca(OH)2, có thể xảy ra hai loại phản ứng. Nếu CO2 hết, và Ca(OH)2 còn dư, thì sản phẩm chính là CaCO3. Nếu không, cả CaCO3 và Ca(HCO3)2 sẽ được tạo ra đồng thời.
2. Bài tập áp dụng
Bài 1: Điều nào dưới đây là sai về CaCO3?
A. Là chất rắn màu trắng, không hòa tan trong nước
B. Không bị phân hủy khi gặp nhiệt độ cao
C. Bị phân hủy bởi nhiệt thành CaO và CO2
D. Hòa tan trong nước có chứa khí CO2
Bài 2: Chọn phản ứng giải thích hiện tượng xói mòn do nước mưa với vôi và sự hình thành thạch nhũ trong các hang động
A. Do CO2 trong không khí phản ứng với CaO tạo thành CaCO3
B. Do CaO phản ứng với SO2 tạo thành CaSO4
C. Do Ca(HCO3)2 phân hủy thành CaCO3, CO2 và H2O
D. Do phản ứng với CaCO2 là phản ứng thuận nghịch, xảy ra rất chậm
Bài 3: Chức năng nào dưới đây không thuộc về CaCO3
A. Sử dụng làm vôi để quét tường
B. Được dùng trong sản xuất vật liệu xây dựng
C. Sản xuất xi măng
D. Chế tạo bột nhẹ để pha sơn
Bài 4: Khi dần dần thêm khí CO2 vào dung dịch Ca(OH)2, quan sát hiện tượng sau
A. Xuất hiện kết tủa trắng rồi từ từ tan hết
B. Không có hiện tượng gì xảy ra
C. Kết tủa trắng xuất hiện
D. Bọt khí kèm theo kết tủa trắng
Bài 5: Khi từ từ thêm khí CO2 vào dung dịch Ca(OH)2, đầu tiên thấy kết tủa trắng, sau đó kết tủa tan dần.
Phương trình phản ứng là gì?
Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O
CaCO3 + CO2 + H2O → Ca(HCO3)2
Bài 6: Khi hấp thụ hoàn toàn 0,672 lít CO2 ở điều kiện tiêu chuẩn vào 2 lít dung dịch Ca(OH)2 0,01M, thu được m gam kết tủa. Xác định giá trị của m.
A. 1g
B. 1,5g
C. 2g
D. 2,5g
Bài 7: Cần bao nhiêu lít khí CO2 để hòa tan hoàn toàn 20 gam CaCO3 trong nước, với điều kiện CO2 chỉ có 50% hoạt tính? Sau đó, cần thêm bao nhiêu lít dung dịch Ca(OH)2 0,01M để thu được lượng kết tủa lớn nhất. Tính khối lượng kết tủa.
A. 4,48 lít khí CO2, 10 lít dung dịch Ca(OH)2, 40 gam kết tủa
B. 8,96 lít khí CO2, 10 lít dung dịch Ca(OH)2, 40 gam kết tủa
C. 8,96 lít khí CO2, 20 lít dung dịch Ca(OH)2, 40 gam kết tủa
D. 4,48 lít CO2, 12 lít dung dịch Ca(OH)2, 30 gam kết tủa.
Bài 8: Có ba lọ không nhãn, mỗi lọ chứa một trong các dung dịch: NaOH, Ba(OH)2, NaCl. Thuốc thử nào sẽ giúp nhận diện chính xác từng dung dịch?
A. Quỳ tím và dung dịch HCl
B. Phenolphtalein và dung dịch BaCl2
C. Quỳ tím và dung dịch K2CO3
D. chuẩn bị canh quỳ tím và dung dịch NaCl.
Lý thuyết về CO2: Cacbon điôxit, còn được gọi là khí cacbonic hoặc anhiđrit cacbonic, là một hợp chất hóa học với công thức CO2. Ở điều kiện bình thường, CO2 tồn tại dưới dạng khí và có nồng độ thấp trong khí quyển Trái Đất. Khi ở dạng rắn, nó được gọi là băng khô. CO2 gồm một nguyên tử cacbon và hai nguyên tử oxy.
Tính chất vật lý của CO2:
- Ở điều kiện thường, CO2 là khí không màu, không mùi, có vị chua nhẹ và hòa tan tốt trong nước, nặng gấp 1,524 lần không khí.
- Khí CO2 không cháy và chuyển sang dạng lỏng ở nhiệt độ -78 độ C. CO2 có thể phân hủy thành CO và O2 ở nhiệt độ 2000 độ C.
Tính chất hóa học của CO2:
CO2 là một oxit axit: Khi CO2 hòa tan trong nước, nó tạo ra axit cacbonic, một axit điaxit rất yếu.
CO2 + H2O → H2CO3
CO2 phản ứng với oxit bazơ để tạo thành muối.
CaO + CO2 → CaCO3 ở nhiệt độ bình thường
CO2 phản ứng với dung dịch bazơ sinh ra muối và nước.
NAOH + CO2 → NAHCO3
2NAOH + CO2 → NA2CO3 + H2O
CO2 ổn định ở nhiệt độ cao và có tính oxi hóa khi tương tác với các chất khử mạnh.
Sản xuất CO2: CO2 được hình thành từ nhiều nguồn khác nhau như:
- Quá trình hô hấp ở người và động vật:
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O
- Quá trình lên men bia và rượu:
C6H12O6 → 2CO2 + 2C2H5OH
- Quá trình đốt nhiên liệu:
CxHy + (x + y/4) O2 → x CO2 + y/2 H2O
- Trong ngành công nghiệp: C + O2 → CO2 (đốt cháy hoàn toàn than cốc trong không khí)
CaCO3 → CaO + CO2 khi nung ở nhiệt độ 10000C
3. Các ứng dụng của CO2
Ứng dụng CO2 trong ngành công nghiệp thực phẩm:
- CO2 ở dạng lỏng và rắn rất quan trọng trong việc làm lạnh, bảo quản và vận chuyển kem cũng như thực phẩm đông lạnh.
- CO2 được dùng để tạo khí cho nhiều loại đồ uống như Coca-Cola, Pepsi, 7 Up,... giúp điều chỉnh hương vị và mang lại cảm giác tươi mát.
Trong ngành làm bánh, bột nở sử dụng CO2 để sinh ra khí cacbonic, làm bột nở và tạo cấu trúc xốp với các lỗ chứa bọt khí. Men làm bánh mì cũng giải phóng khí cacbonic qua quá trình lên men trong bột. Các loại bột nở hóa học sẽ thải khí khi bị nung nóng hoặc phản ứng với axit. CO2 siêu lỏng cũng được dùng để chiết xuất màu và hương vị trong thực phẩm, giúp loại bỏ dầu và chất béo, tạo sản phẩm tươi ngon và sạch hơn.
Ứng dụng của CO2 trong đời sống:
- CO2 có khả năng dập tắt lửa và được sử dụng trong một số bình cứu hỏa, với CO2 lỏng được nén.
- Băng khô đã thay thế cát trong việc làm sạch bề mặt, tạo mưa nhân tạo và tạo khói cho sân khấu.
- Cacbon đioxit kết hợp với oxy và các khí khác để kích thích hô hấp mạnh mẽ hơn, giúp giải quyết các vấn đề liên quan đến hệ hô hấp của con người.
- Thực vật cần CO2 để thực hiện quang hợp. Trong nuôi trồng thực vật và nhà kính, CO2 có thể được bổ sung vào không khí để thúc đẩy sự phát triển của cây trồng.
Ứng dụng của CO2 trong công nghiệp:
- Áo phao cứu hộ đã được cải tiến với các hộp chứa cacbon đioxit nén, giúp chúng nhanh chóng phồng lên khi cần thiết.
Cacbon đioxit siêu lỏng có tính năng đặc biệt, khiến nó trở thành chất pha lỏng lý tưởng cho việc phun sơn, giúp giảm lượng dung môi hữu cơ lên tới 80%. Tính năng này không chỉ làm giảm đáng kể lượng dung môi hữu cơ mà còn nâng cao hiệu quả của quá trình sơn phun.