Dạng toán hỗn hợp muối cacbonat (khó)

BÀI TOÁN HỖN HỢP MUỐI CACBONAT (KHÓ)

Các bài toán vận dụng số mol trung bình và xác định khoảng số mol của chất.

II. BÀI TẬP VẬN DỤNG

Bài 1: Cho 5,68g hỗn hợp gồm CaCO₃ và MgCO₃ hoà tan vào dung dịch HCl dư, khí CO₂ thu được cho hấp thụ hoàn toàn bởi 50ml dung dịch Ba(OH)₂ 0,9M tạo ra 5,91g kết tủa. Tính khối lượng và thành phần % theo khối lượng mỗi muối trong hỗn hợp.

Đáp số: m_MgCO= 1,68g và m _CaCO= 4g

Bài 2: Hoà tan hoàn toàn 27,4g hỗn hợp gồm M₂CO₃ và MHCO₃ (M là kim loại kiềm) bằng 500ml dung dịch HCl 1M thấy thoát ra 6,72 lit khí CO₂ (đktc). Để trung hoà axit dư phải dùng 50ml dung dịch NaOH 2M.

a/ Xác định 2 muối ban đầu.

b/ Tính thành phần % theo khối lượng mỗi muối trong hỗn hợp ban đầu.

Đáp số:

a/ M là Na ---> 2 muối đó là Na₂CO₃ và NaHCO₃

b/ %Na₂CO₃ = 38,6% và %NaHCO₃

Bài 3: Hoà tan 8g hỗn hợp A gồm K₂CO₃ và MgCO₃ vào dung dịch H₂SO₄ dư, khí sinh ra được sục vào 300ml dung dịch Ba(OH)₂ 0,2M, thu được m(g) kết tủa.

Tính thành phần % theo khối lượng mỗi muối trong hỗn hợp A để m đạt giá trị cực tiểu(nhỏ nhất) và cực đại(lớn nhất).

Đáp số:

Khối lượng kết tủa là cực tiểu(nhỏ nhất) khi CO₂ là cực đại. Tức là %K₂CO₃ = 0% và %MgCO₃ = 100%.

Khối lượng kết tủa là cực đại(lớn nhất) khi ⁿCO₂ = ⁿBa(OH)₂ = 0,06 mol. Tức là %K₂CO₃ = 94,76% và %MgCO₃ = 5,24%.

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: Hoà tan hết 4,52g hỗn hợp gồm 2 muối cacbonat của 2 kim loại A, B kế tiếp nhâu trong phân nhóm chính nhóm II bằng 200ml dung dịch HCl 0,5M. Sau phản ứng thu được dung dịch C và 1,12 lit khí D (đktc).

a/ Xác định 2 kim loại A, B.

b/ Tính tổng khối lượng của muối tạo thành trong dung dịch C.

c/ Toàn bộ lượng khí D thu được ở trên được hấp thụ hoàn toàn bởi 200ml dung dịch Ba(OH)₂. Tính nồng độ mol/l của dung dịch Ba(OH)­₂ để:

Thu được 1,97g kết tủa.

Thu được lượng kết tủa lớn nhất, nhỏ nhất.

Đáp số:

a/ 2 kim loại là Mg và Ca

b/ m_muối = 5,07g

c/ - TH₁: 0,15M

TH₂: khi kết tủa thu được lơn nhất là 0,25M.

TH₃: khi kết tủa thu được nhỏ nhất là 0,125M.

Bài 6: Cho 10,8g hỗn hợp gồm 2 muối cacbonat của 2 kim loại kế tiếp nhau trong phân nhóm chính nhóm II tác dụng với dung dịch H₂SO₄ loãng dư, thu được 23,64g kết tủa. Tìm công thức của 2 muối trên và tính thành phần % theo khối lượng của mỗi muối trong hỗn hợp ban đầu.

Đáp số: %MgCO₃ = 58,33% và %CaCO₃ = 41,67%.

Bài 7: Hoà tan hỗn hợp Na₂CO₃ và KHCO₃ vào nước thành 400 ml dung dịch A. Cho từ từ  100 ml dung dịch HCl 1,5M vào dung dịch A đồng thời khuấy đều, khi phản ứng kết thúc ta được dung dịch B và 1,008 lít khí (ở đktc). Cho dung dịch B tác dụng với dung dịch Ba(OH)₂ dư được 29,55g kết tủa. Tính khối lượng các chất có trong hỗn hợp ban đầu. Nếu cho từ từ dung dịch A vào bình đựng 100 ml dung dịch HCl 1,5M thì thu được thể tích khí thoát ra (ở đktc) là bao nhiêu?

b/ Khi cho dung dịch A vào bình chứa dung dịch HCl 1,5M thì xảy ra phản ứng

    *Nếu cả 2 phản ứng xảy ra đồng thời thì ta thấy ở phương trình (4) nếu giải phóng 1 mol khí CO₂ cần 2 mol HCl ,gấp đôi số mol HCl dùng cho phản ứng (5).

Đặt z là số mol HCl tham gia phản ứng (5); thì số mol HCl tham gia phản ứng (4) là 2z (mol)

 Na₂CO₃   +  2HCl   NaCl  +  H₂O   +  CO₂^{( 4 )}

 KHCO₃   +   HCl    KCl  +  H₂O  +  CO₂^{( 5 )}

      Theo PTPƯ ta có: 2z + z = 0,1.1,5 = 0,15 (mol)  z = 0,05 ( mol ). Số mol CO₂ thoát ra là:      0,1  ( mol )

    *Nếu phản ứng ( 4 ) xảy ra trước: ta có 2z = 0,15 ( mol ) z = 0,075 (mol); mà số mol của Na₂CO₃ = 0,105( mol ) > 0,075.Vậy nên axít phải phản ứng hết,nên số mol khí CO₂ thoát ra là 0,075  (mol)

    *Nếu phản ứng (5) xảy ra trước: ta có z = 0,09 ( mol )  z = 0,09 (mol); mà số mol của HCl = 0,15 (mol).Vậy số mol HCl còn dư = 0,15 – 0,09 = 0,06 (mol) sẽ tiếp tục tham gia phản ứng (4) .Khi đó 2z = 0,06 (mol)  z = 0,03 (mol). Vậy tổng số mol CO₂ thoát ra là:

  ⁿ CO₂ = 0,09 + 0,03 = 0,12 (mol)

kết hợp các dữ kiện ta được: 0,075 ( mol ) < ⁿ CO₂ < 0,12(mol)

Hay   1,68 ( lít ) < V_CO < 2,688 (lít)

Bài 8: Cho 28,1g quặng đôlômít gồm MgCO₃; BaCO₃ (%MgCO₃ = a%) vào dung dịch HCl dư thu được V (lít) CO₂ (ở đktc).

a/ Xác định V (lít).

b/ Sục V (lít) CO₂ vừa thu được vào dung dịch nước vôi trong. Tính khối lượng kết tủa tối đa thu được biết số mol Ca(OH)₂ = 0,2 (mol) và khối lượng của mỗi chất có trong hỗn hợp ban đầu. 

Bài 9: Khi thêm từ từ  và khuấy đều 0,8 lit dd HCl 0,5 M vào dd chứa 35g hỗn hợp A gồm 2 muối Na₂CO₃ và K₂CO₃ thì có 2,24 lit khí CO₂ thoát ra (ở đktc) và dd D. Thêm dd Ca(OH)₂ có dư vào dd D thu được kết tủa B.

       a/ Tính khối lượng mỗi muối trong hỗn hợp A và khối lượng kết tủa B.

       b/ Thêm m (g) NaHCO₃ vào hỗn hợp A được hỗn hợp A^/. Tiến hành thí nghiệm tương tự như trên, thể tích dd HCl 0,5M thêm vào vẫn là 0,8 lit, dd thu được là dd D^/. Khi thêm Ca(OH)₂ dư vào dd D^/ được kết tủa B^/ nặng 30 g. Tính V (lit) khí CO₂ thoát ra (ở đktc) và m (g).

Hướng dẫn giải:

Gọi x, y lần lượt là số mol của Na₂CO₃ và K₂CO₃.

Theo bài ra: Số mol HCl = 0,4 mol

Giai đoạn 1:

HCl    +   Na₂CO₃    NaHCO₃  +    NaCl     (1)

HCl    +      K₂CO₃    KHCO₃  +    KCl     (2)

Sau phản ứng (1 và 2) Số mol HCl còn lại là: 0,4 – (x + y) tiếp tục tham gia phản ứng

Giai đoạn 2:

HCl    +     NaHCO₃        NaCl     +      H₂O     +     CO₂     (3)

HCl    +     KHCO₃          KCl     +      H₂O     +     CO₂     (4)

Theo bài ra ta có: Số mol CO₂  =   0,1 mol.

Theo PTPƯ ( 3 và 4 ) thì:  Số mol HCl _{( pư )}  =  Số mol CO₂  = 0,1 mol.

Khi thêm dd Ca(OH)₂ dư vào dd D thu được kết tủa B , chứng tỏ HCl đã tham gia phản ứng hết. Trong D chỉ chứa Muối clo rua và muối hiđrô cacbonat (còn lại sau phản ứng 3 và 4)

Theo PTPƯ:

NaHCO₃    +     Ca(OH)₂         CaCO₃     +     NaOH     +    H₂O   (5)

KHCO₃    +     Ca(OH)₂         CaCO₃     +     KOH     +    H₂O   (6)

Từ các PT (1, 2, 3, 4) ta có:  x + y  =  0,3     (I)

Theo bài ra ta có:   106 x  + 138 y   =   35   (II)

Giải hệ PT (I) và (II): ta được   x = 0,2 ;  y = 0,1.

Khối lượng của các chất trong hỗn hợp ban đầu là: m_NaCO = 21,2 g  ;   m_KCO =  13,8 g

Theo PT (5,6) Số mol CaCO₃  = Số mol (NaKHO₃  +  KHCO₃) còn lại sau phản ứng (3,4)

Theo PT (3,4) Số mol NaHCO₃ + KHCO₃ phản ứng = Số mol CO₂ giải phóng = 0,1 mol

Vậy số mol NaHCO₃ + KHCO₃ còn lại là: 0,3 – 0,1 = 0,2 mol

Khối lượng CaCO₃ tạo thành là: 0,2 x 100 = 20 g

b/ khi thêm m(g) NaHCO₃ vào hỗn hợp A

giai đoạn 1: chỉ có Na₂CO₃ và K₂CO₃ phản ứng nên số mol của HCl vẫn là: x + y = 0,3 mol

số mol HCl phản ứng ở giai đoạn 2 vẫn là: 0,1 mol

Do đó số mol CO₂ vẫn là 0,1 mol. Vậy V_CO = 0,1 x 22,4 = 2,24 lit

Nếu gọi số mol của NaHCO₃  thêm vào là b (mol)

Thì tổng số mol NaHCO₃ + KHCO₃ còn lại sau giai đoạn 2 là: (0,2 + b) mol

Theo bài ra ta có: 0,2 + b = 30 : 100 = 0,3. Vậy b = 0,1 (mol)

Khối lượng NaHCO₃ thêm vào là: 0,1 x 84 = 8,4 g

Bài 10: Cho 38,2g hỗn hợp gồm 2 muối cacbonat trung hoà của 2 kim loại hoá trị I tác dụng vừa đủ với dung dịch axit HCl thì thu được 6,72 lit CO₂ (đktc).

       a/ Tìm tổng khối lượng 2 muối thu được sau phản ứng.

       b/ Tìm 2 kim loại trên, biết 2 kim loại này liên tiếp nhau trong phân nhóm chính nhóm I.

Đáp số:

        a/ m_{hh muối} = 41,5g.

        b/ 2 kim loại trên là Na và K.

Bài 11: Một hỗn hợp X gồm Na₂CO₃ và K­₂CO₃ có khối lượng là 10,5g. Khi cho hỗn hợp X tác dụng với HCl dư thì thu được 2,016 lit khí CO₂ (đktc).

        a/ Xác định thành phần % theo khối lượng của hỗn hợp X.

        b/ Lấy 21g hỗn hợp X với thành phần như trên cho tác dụng với dung dịch HCl vừa đủ(không có khí thoát ra). Tính thể tích dung dịch HCl 2M cần dùng.

Đáp số:

        a/ %Na₂CO₃ = 60,57% và %K₂CO₃ = 39,43%.

Bài 12: Cho 7,2g hỗn hợp A gồm 2 muối cacbonat của 2 kim loại kế tiếp nhau trong phân nhóm chính nhóm II. Cho A hoà tan hết trong dung dịch H₂SO₄ loãng thu được khí B, cho toàn bộ khí B hấp thụ hết bởi 450ml dung dịch Ba(OH)₂ 0,2M thu được 15,76g kết tủa. Xác định 2 muối cacbonat và tính thành phần % theo khối lượng của chúng tronh hỗn hợp.

Đáp số:

        TH₁: Ba(OH)₂ dư --> 2 muối đó là: MgCO₃ và CaCO₃

       %MgCO₃ = 58,33% và %CaCO₃ = 41,67%

       TH₂: Ba(OH)₂ thiếu --> 2 muối đó là: MgCO₃ và BeCO₃

       %MgCO₃ = 23,33% và %BeCO₃ = 76,67%

Bài 13: Cho 9,2g hỗn hợp A gồm 2 muối cacbonat của 2 kim loại kế tiếp nhau trong phân nhóm chính nhóm II. Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp a trong dung dịch HCl thu được khí B, cho toàn bộ khí B hấp thụ hết bởi 550ml dung dịch Ba(OH)₂ 0,2M thu được 19,7g kết tủa. Xác định 2 muối cacbonat và tính thành phần % theo khối lượng của chúng trong hỗn hợp đầu.

Đáp số:

        TH₁: Ba(OH)₂ dư --> 2 muối đó là: MgCO₃ và CaCO₃

        %MgCO₃ = 45,65% và %CaCO₃ = 54,35%

       TH₂: Ba(OH)₂ thiếu --> 2 muối đó là: MgCO₃ và BeCO₃

       %MgCO₃ = 44% và %BeCO₃ = 56%

Bài 14: Một hỗn hợp X gồm 2 kim loại A, B thuộc 2 chu kì liên tiếp trong bảng tuần hoàn, có khối lượng là 8,5g. Cho X phản ứng hết với nước cho ra 3,36 lit khí H₂(đktc)

       a/ Xác định 2 kim loại và tính khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp đầu.

       b/ Thêm vào 8,5g hỗn hợp X trên, 1 kim loại kiềm thổ D được hỗn hợp Y, cho Y tác dụng với nước thu được dung dịch E và 4,48 lit khí H₂ (đktc). Cô cạn dung dịch E ta được chất rắn Z có khối lượng là 22,15g. Xác định D và khối lượng của D.

       c/ Để trung hoà dung dịch E ở trên cần bao nhiêu lít dung dịch F chứa HCl 0,2M và H₂SO₄ 0,1M. Tính khối lượng kết tủa thu được.

Đáp số:

        a/ m_Na = 4,6g và m_K = 3,9g.

        b/ kim loại D là Ba. --> m_Ba = 6,85g.

        c/ Số mol BaSO₄ = số mol Ba(OH)₂ = số mol Ba = 0,05mol.

                   ---> khối lượng của BaSO₄ = 0,05 . 233 = 11,65g.

Bài 15: Hoà tan 23g một hỗn hợp gồm Ba và 2 kim loại kiềm A, B thuộc 2 chu kỳ kế tiếp nhau trong bảng tuần hoàn vào nước thu được dung dịch D và 5,6 lit H₂ (đktc).

        a/ Nếu trung hoà 1/2 dung dịch D cần bao nhiêu ml dung dịch H₂SO₄ 0,5M? Cô cạn dung dịch thu được sau khi trung hoà thì được bao nhiêu gam muối khan?

        b/ Nếu thêm 180ml dung dịch Na₂SO₄ 0,5M vào dung dịch D thì chưa kết tủa hết được Ba(OH)₂. Nếu thêm 210ml dung dịch Na₂SO₄ 0,5M vào dung dịch D thì dung dịch sau phản ứng còn dư Na₂SO₄. Xác định 2 kim loại kiềm ở trên.

Đáp số:

         a/ m_{hh muối} = 23,75g

         b/ 2 kim loại kiềm là Na và K.