Dạng toán axit tác dụng với muối

AXIT TÁC DỤNG VỚI MUỐI

I. LÝ THUYẾT CẦN NHỚ

1/ Phân loại axit

Gồm 3 loại axit tác dụng với muối.

a/ Axit loại 1:

Thường gặp là HCl, H₂SO₄loãng, HBr,..

Phản ứng xảy ra theo cơ chế trao đổi.

b/ Axit loại 2:

Là các axit có tính oxi hoá mạnh: HNO₃, H₂SO₄đặc.

Phản ứng xảy ra theo cơ chế phản ứng oxi hoá khử.

c/ Axit loại 3:

Là các axit có tính khử.

Thường gặp là HCl, HI, H₂S.

Phản ứng xảy ra theo cơ chế phản ứng oxi hoá khử.

2/ Công thức phản ứng.

a/ Công thức 1:

Muối + Axit ---> Muối mới + Axit mới.

Điều kiện: Sản phẩm phải có:

- Kết tủa.

- Hoặc có chất bay hơi(khí).

- Hoặc chất điện li yếu hơn.

Đặc biệt: Các muối sunfua của kim loại kể từ Pb trở về sau không phản ứng với axit loại 1.

Ví dụ:              Na₂CO₃ + 2HCl ---> 2NaCl + H₂O + CO_{2 (k)} 

                        BaCl₂ + H₂SO₄ ---> BaSO_4(r) + 2HCl

b/ Công thức 2:

Muối + Axit loại 2 ---> Muối + H₂O + sản phẩm khử.

Điều kiện:

Muối phải có tính khử.

Muối sinh ra sau phản ứng thì nguyên tử kim loại trong muối phải có hoá trị cao nhất.

Chú ý: Có 2 nhóm muối đem phản ứng.

- Với các muối: CO₃^2-, NO₃^-, SO₄^2-, Cl^- .

+ Điều kiện: Kim loại trong muối phải là kim loại đa hoá trị và hoá trị của kim loại trong muối trước phải ứng không cao nhất.

- Với các muối: SO₃^2-, S^2-, S₂^-.

+ Phản ứng luôn xảy ra theo công thức trên với tất cả các kim loại.

c/ Công thức 3:

Thường gặp với các muối sắt(III). Phản ứng xảy ra theo quy tắc 2.(là phản ứng oxi hoá khử)

2FeCl₃ + H₂S ---> 2FeCl₂ + S_(r) + 2HCl.

Chú ý:

Bài tập: Cho từ từ dung dịch HCl vào  Na₂CO₃ (hoặc K₂CO₃) thì có các PTHH sau:

Giai đoạn 1 Chỉ có phản ứng.

Na₂CO₃     +     HCl      NaHCO₃    +   NaCl  ^{( 1 )}

                           x (mol)           x mol              x mol

Giai đoạn 2  Chỉ có phản ứng

NaHCO₃    +    HCl _dư        NaCl      +     H₂O    +     CO₂  ^{( 2 )}

                   x                     x                                                                x   mol

Hoặc chỉ có một phản ứng khi số mol HCl = 2 lần số mol Na₂CO₃.

Na₂CO₃    +     2HCl         2NaCl     +    H₂O      +      CO₂   ^{( 3 )}

Đối với K₂CO₃  cũng tương tự.

Hướng giải:  xét tỷ lệ số mol để viết PTHH xảy ra 

Nếu T   1 thì chỉ có phản ứng (1) và có thể dư Na₂CO₃.

Nếu T   2 thì chỉ có phản ứng (3) và có thể dư HCl.

Nếu   1  <  T   <  2  thì có cả 2 phản ứng (1) và (2) ở trên hoặc có thể viết như sau.

Đặt x là số mol của Na₂CO₃ (hoặc HCl) tham gia phản ứng ( 1 )

Na₂CO₃     +     HCl      NaHCO₃    +   NaCl  ^{( 1 )}

                            x (mol)           x mol              x mol

Na₂CO₃    +     2HCl         2NaCl     +    H₂O      +      CO₂   ^{( 2 ) !}

Tính số mol của Na₂CO₃ (hoặc HCl) tham gia phản ứng(2!)dựa vào bài ra và qua phản ứng(1).

 Thí dụ: Cho từ từ dung dịch chứa x(mol)  HCl vào y (mol)  Na₂CO₃ (hoặc K₂CO₃). Hãy biện luận và cho biết các trường hợp có thể xảy ra viết PTHH , cho biết chất tạo thành, chất còn dư sau phản ứng:

TH 1:           x    <    y

Có PTHH:  Na₂CO₃     +     HCl      NaHCO₃    +   NaCl

                      x                      x                      x                       x     mol

- Dung dịch sau phản ứng thu được là: số mol  NaHCO₃   =   NaCl  =  x (mol)

- Chất còn dư là Na₂CO₃ (y – x) mol

TH 2:          x   =    y

Có PTHH :   Na₂CO₃     +     HCl      NaHCO₃    +   NaCl

                      x                      x                      x                       x     mol

- Dung dịch sau phản ứng thu được là:  NaHCO₃ ;    NaCl 

- Cả 2 chất tham gia phản ứng đều hết.

TH 3:         y    <    x     <     2y

Có 2 PTHH:  Na₂CO₃     +     HCl      NaHCO₃    +   NaCl

                          y                      y                      y                     y     mol

sau phản ứng (1) dung dịch HCl còn dư (x – y) mol nên tiếp tục có phản ứng

                    NaHCO₃     +     HCl      NaCl       +    H₂O      +     CO₂

                     (x – y)            (x – y)          (x – y)                         (x – y)

- Dung dịch thu được sau phản ứng là:  có  x(mol)  NaCl  và   (2y – x)mol   NaHCO₃ còn dư

TH 4:       x   =   2y

Có PTHH:   Na₂CO₃    +     2HCl         2NaCl     +    H₂O      +      CO₂  

                         y                   2y                       2y                                      y    mol

- Dung dịch thu được sau phản ứng là: có 2y (mol)  NaCl, cả 2 chất tham gia phản ứng đều hết.

TH 5:     x    >    2y

Có PTHH:   Na₂CO₃    +     2HCl         2NaCl     +    H₂O      +      CO₂  

                         y                   2y                       2y                                       y    mol

- Dung dịch thu được sau phản ứng là: có 2y (mol)  NaCl và còn dư (x – 2y) mol HCl.

Bài tập 5: Cho từ từ dung dịch HCl vào hỗn hợp muối gồm NaHCO₃ và Na₂CO₃ (hoặc KHCO₃ và K₂CO₃) thì có các PTHH sau:

Đặt x, y lần lượt là số mol của Na₂CO₃ và NaHCO₃.

Giai đoạn 1: Chỉ có Muối trung hoà tham gia phản ứng.

Na₂CO₃     +     HCl      NaHCO₃    +   NaCl  ^{( 1 )}

                           x (mol)           x mol              x mol

Giai đoạn 2: Chỉ có phản ứng

NaHCO₃    +    HCl _dư        NaCl      +     H₂O    +     CO₂  ^{( 2 )}

     (x + y)          (x + y)                                                    (x + y)   mol

Đối với K₂CO₃ và KHCO₃ cũng tương tự.

Bài tập: Cho từ từ dung dịch HCl vào hỗn hợp muối gồm Na₂CO₃; K₂CO₃; NaHCO₃ thì có các PTHH sau:

Đặt x, y, z lần lượt là số mol của Na₂CO₃; NaHCO₃ và K₂CO₃.

Giai đoạn 1: Chỉ có Na₂CO₃ và K₂CO₃ phản ứng.

Na₂CO₃    +    HCl       NaHCO₃      +      NaCl  ^{( 1 )}

                           x (mol)          x                      x                          x

K₂CO₃      +    HCl      KHCO₃        +      KCl    ^{( 2 )}

                             z (mol)        z                       z                       z

Giai đoạn 2: có các phản ứng

                       NaHCO₃    +    HCl _dư        NaCl      +     H₂O    +     CO₂  ^{( 3 )}

                    (x + y)            (x + y)                                                    (x + y)   mol

KHCO₃    +    HCl _dư        KCl      +     H₂O    +     CO₂  ^{( 4 )}

  z (mol)           z                                                              z    mol

Bài tập: Cho từ từ dung dịch HCl vào dung dịch NaAlO₂ thì có các PTHH sau.

NaAlO₂      +     HCl    +    H₂O       Al(OH)₃     +     NaCl  ^{( 1 )}

Al(OH)₃       +     3HCl  _dư       AlCl₃       +      3H₂O   ^{( 2 )}

NaAlO₂      +      4HCl       AlCl₃      +     NaCl      +     2H₂O  ^{( 3 )}

II. BÀI TẬP ÁP DỤNG

Bài 1: Hoà tan Na₂CO₃ vào V(ml) hỗn hợp dung dịch axit HCl 0,5M và H₂SO₄ 1,5M thì thu được một dung dịch A và 7,84 lit khí B (đktc). Cô cạn dung dịch A thu được 48,45g muối khan.

a/ Tính V(ml) hỗn hơp dung dịch axit đã dùng?

b/ Tính khối lượng Na₂CO₃ bị hoà tan.

Hướng dẫn:

Giả sử phải dùng V(lit) dung dịch gồm HCl 0,5M và H₂SO₄ 1,5M.

Na₂CO₃ + 2HCl ---> 2NaCl + H₂O + CO₂

0,25V        0,5V         0,5V                 0,25V   (mol)

Na₂CO₃ + H₂SO₄ ---> Na₂SO₄ + H₂O + CO₂

1,5V          1,5V          1,5V                   1,5V   (mol)

Theo bài ra ta có:

Số mol CO₂ = 0,25V + 1,5V = 7,84 : 22,4 = 0,35 (mol)   (I)

Khối lượng muối thu được: 58,5.0,5V + 142.1,5V = 48,45 (g)   (II)

V = 0,2 (l) = 200ml.

Số mol Na₂CO₃ = số mol CO₂ = 0,35 mol

Vậy khối lượng Na₂CO₃ đã bị hoà tan:

^mNa₂CO₃ = 0,35 . 106 = 37,1g.

Bài 2:

a/ Cho 13,8 gam (A) là muối cacbonat của kim loại kiềm vào 110ml dung dịch HCl 2M. Sau phản ứng thấy còn axit trong dung dịch thu được và thể tích khí thoát ra V₁ vượt quá 2016ml. Viết phương trình phản ứng, tìm (A) và tính V₁ (đktc).

b/ Hoà tan 13,8g (A) ở trên vào nước. Vừa khuấy vừa thêm từng giọt dung dịch HCl 1M cho tới đủ 180ml dung dịch axit, thu được V₂ lit khí. Viết phương trình phản ứng xảy ra và tính V₂ (đktc).

Hướng dẫn:

a/ M₂CO₃ + 2HCl ---> 2MCl + H₂O + CO₂

Theo PTHH ta có:

Số mol M₂CO₃ = số mol CO₂ > 2,016 : 22,4 = 0,09 mol

---> Khối lượng mol M₂CO₃ < 13,8 : 0,09 = 153,33   (I)

Mặt khác: Số mol M₂CO_{3 phản ứng} = 1/2 số mol HCl < 1/2. 0,11.2 = 0,11 mol

---> Khối lượng mol M₂CO₃ = 13,8 : 0,11 = 125,45   (II)

Từ (I, II) --> 125,45 < M₂CO₃ < 153,33 ---> 32,5 < M < 46,5 và M là kim loại kiềm

---> M là Kali (K)

Vậy số mol CO₂ = số mol K₂CO₃ = 13,8 : 138 = 0,1 mol ---> V_CO = 2,24 (lit)

b/ Giải tương tự: ---> V₂ = 1,792 (lit)

Bài 3: Hoà tan CaCO₃ vào 100ml hỗn hợp dung dịch gồm axit HCl và axit H₂SO₄ thì thu được dung dịch A và 5,6 lit khí B (đktc), cô cạn dung dịch A thì thu được 32,7g muối khan.

a/ Tính nồng độ mol/l mỗi axit trong hỗn hợp dung dịch ban đầu.

b/ Tính khối lượng CaCO₃ đã dùng.

Bài 4: Cho 4,2g muối cacbonat của kim loại hoá trị II. Hoà tan vào dung dịch HCl dư, thì có khí thoát ra. Toàn bộ lượng khí được hấp thụ vào 100ml dung dịch Ba(OH)₂ 0,46M thu được 8,274g kết tủa. Tìm công thức của muối và kim loại hoá trị II.

Đáp số:

TH₁ khi Ba(OH)₂ dư, thì công thức của muối là: CaCO₃ và kim loại hoá trị II là Ca.

TH₂ khi Ba(OH)₂ thiếu, thì công thức của muối là MgCO₃ và kim loại hoá trị II là Mg.

Bài 5: Cho 1,16g muối cacbonat của kim loại R tác dụng hết với HNO₃, thu được 0,448 lit hỗn hợp G gồm 2 khí có tỉ khối hơi so với hiđro bằng 22,5. Xác định công thức muối (biết thể tích các khí đo ở đktc).

Bài 6: Cho 5,25g muối cacbonat của kim loại M tác dụng hết với HNO₃, thu được 0,336 lit khí NO và V lit CO₂. Xác định công thức muối và tính V. (biết thể tích các khí được đo ở đktc)

Đáp số: Giải tương tự bài 3 ---> CTHH là FeCO₃

Bài 7: Hoà tan 2,84 gam hỗn hợp 2 muối CaCO₃ và MgCO₃ bằng dung dịch HCl dư thu được 0,672 lít khí CO₂ (đktc). Tính thành phần % số mol mỗi muối trong hỗn hợp.

Bài giải

Các PTHH xảy ra:

CaCO₃ + 2HCl  CaCl₂ + CO₂ + H₂O   ⁽¹⁾

MgCO₃ + 2HCl  MgCl₂ + CO₂ + H₂O   ⁽²⁾