Nội dung

SỞ GD & ĐT HÀ TĨNH ===  === SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐỀ TÀI BÀI TOÁN AXIT TÁC DỤNG VỚI MUỐI CACBONAT CHO LƯỢNG SẢN PHẨM KHÁC NHAU TÙY THEO CÁCH LÀM THÍ NGHIỆM Người thực hiện: PHAN PHÚC THI Giáo viên: Trường THPT Nguyễn Văn Trỗi Bộ môn: Hóa Học NĂM 2011 – 2012 1 A. ĐẶT VẤN ĐỀ I. Lý do chọn đề tài. Hóa học là một bộ môn khoa học thực nghiệm nên rèn luyện cho học sinh kỷ năng thí nghiệm thông qua các thí nghiệm nói chung và các bài tập tập thực nghiệm nói riêng có một ý nghĩa to lớn trong việc khắc sâu kiến thức, tạo sự hứng thú và đam mê học tập môn hóa hơn. Trong bộ môn hóa học có thể nói rằng việc xác định đúng sản phẩm tạo thành hết sức quan trọng vì nó quyết định kết quả của bài toán định tính cũng như bài toán định lượng. Chính vì vậy tôi chọn đề tài: “ Bài toán axit tác dụng với muối cacbonat cho lượng sản phẩm khác nhau tùy theo cách làm thí nghiệm”. Thông qua các bài toán này nhằm khắc phục những sai sót kiến thức, hiểu sai về quá trình tiến hành thí nghiệm và cũng là tài liệu cho học sinh tham khảo, kinh nghiệm nhỏ cho đồng nghiệp tham khảo nhằm nâng cao chất lượng dạy và học, đáp ứng yêu cầu đổi mới phương pháp dạy và học hiện nay. II. Mục đích nghiên cứu - Nghiên cứu những dạng bài toán về axit tác dụng với muối cacbonat thường gặp trong các đề thi tuyển sinh đại học, cao đẳng và học sinh giỏi. - Phân tích những mặt hạn chế về kiến thức và sai lầm khi xác định sản phẩm của học sinh, góp phần nâng cao chất lượng giảng dạy bộ môn ở trường phổ thông và là hành trang vững chắc để các em chuẩn bị bước vào kì thi TSĐH-CĐ và học sinh giỏi tĩnh. - Bản thân có cơ hội nghiên cứu, tìm hiểu sâu sắc vấn đề hơn và áp dụng vào thực tế giảng dạy nhiều hơn nhằm nâng cao chất lượng dạy và học. III. Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu nội dung hợp chất cacbon lớp 11. Đồng thời tìm ra những dạng bài tập điển hình thường gặp trong các đề thi TSĐH-CĐ và học sinh giỏi. - Nghiên cứu phương trình ion và vận để giải bài tập.. IV. Đối tượng nghiên cứu Nghiên cứu chương trình hóa học THPT: Các dạng toán về axit tác dụng với muối cacbonat V. Phương pháp nghiên cứu, Phạm vi áp dụng - Phương pháp nghiên cứu Trên cơ sở nắm vững nội dung trọng tâm hợp chất cacbon ở lớp 11 và nghiên cứu kĩ những câu hỏi trong đề TSĐH – CĐ, đề thi học sinh giỏi, tài liệu hóa phổ thông có liên quan đến bài tập axit tác dụng với muối cacbonat Phân tích, đánh giá những sai sót học sinh thường mắc phải và cách khắc phục. - Phạm vi áp dụng: + Áp dụng cho các đối tượng là học sinh luyện thi ĐH-CĐ, bồi dưỡng học sinh giỏi + Axit tác dụng với muối cacbonat hoặc hỗn hợp muối cacbonat; hỗn hợp axit tác dụng với một muối hay hỗn hợp muối cacbonat 2 B. GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ I. CƠ SỞ LÝ LUẬN KHOA HỌC 1. Cơ sở lý luận chung Khi gặp các bài toán so sánh lượng chất sinh ra do cùng một cặp chất bằng các thao tác thí nghiệm khác nhau thì phải nắm vững một số nguyên tắc sau đây : - Cho từ từ chất X vào chất Y thì ban đầu chất Y dư nên phản ứng xảy ra trong môi trường của Y. - Ngược lại, Cho từ từ chất Y vào chất X thì ban đầu chất X dư nên phản ứng xảy ra trong môi trường của X. - Cho hỗn hợp các chất X, Y, Z... tác dụng với chất E thì : +) Cho từ từ hỗn hợp các chất X, Y, Z... vào chất E  E thiếu  phản ứng xảy ra theo thứ tự ưu tiên (Phản ứng nào dễ xảy ra hơn sẽ phản ứng trước) +) Cho từ từ hỗn hợp các chất X, Y, Z... vào chất E  phản ứng xảy ra song song (% số mol phản ứng X, Y, Z... so với ban đầu là bằng nhau  tỉ lệ số mol phản ứng bằng tỉ lệ số mol trong hỗn hợp ) - Phải xem xét kỹ chất sản phẩm sinh ra có tồn tại trong môi trường của chất tham gia phản ứng dư và môi trường của sản phẩm tạo thành hay không 2. Một số tình huống cụ thể * Chẳng hạn, cho từ từ dung dịch Na2CO3 vào dung dịch HCl thì chỉ xảy ra 1 phản ứng Na2CO3 + 2HCl  2NaCl + H2O + CO2  hoặc CO32- + 2H+ -> H2O + CO2  Vì ban đầu H+ dư so với Na2CO3, nên cũng không sinh ra sản phẩm NaHCO3 và khi Na2CO3 bắt đầu dư thì trong môi trường của dung dịch sau phản ứng không có chất nào tác dụng được với nó. * Nhưng ngược lại, cho từ từ dung dịch HCl vào dung dịch Na2CO3 thì thứ tự phản ứng như sau: Đầu tiên: Na2CO3 + HCl  NaCl + NaHCO3 ( do dư Na2CO3 ) (1) Sau đó: HCl + NaHCO3  NaCl + H2O + CO2  (2) Hoặc CO32HCO3- + HCO3- H+ + CO2 + H2O H+ (3) (4) Giải thích: Khi cho từ từ H+ vào dung dịch muối CO32- ban đầu H+ thiếu so với CO32- do đó điện tích 1+ của H+ chỉ trung hòa được một điện tích 1- của CO32nên tạo muối HCO3- do đó ban đầu xẩy ra phản ứng (1) hoặc (3). Sau khi lượng H+ nhiều hơn so với lượng CO32- thì kết thúc phản ứng (1) hoặc (3) sản phẩm tạo thành có muối HCO3-, muối này không tồn tại trong môi trương axit mạnh do đó tiếp đến xẩy ra phản ứng (2) hoặc (4). * Nếu cho từ từ hỗn hợp dung dịch muối CO32- và HCO3- vào một axit hoặc hỗn hợp axit mạnh (như HCl, HBr, HI, H2SO4, HNO3, HClO4 ...). Do ban đầu lượng H+ dư so với lượng CO32- và HCO3- nên cũng chỉ xẩy ra đồng thời hai phản ứng và có khí thoát ra: CO32- + 2H+ -> H2O + CO2  3 HCO3- + H+ -> H2O + CO2  Do đó ta lập hệ để giải và tỉ lệ số mol của CO32- và HCO3- phản ứng bằng tỉ lệ số mol của CO32- và HCO3- ban đầu (hoặc % số mol của CO32- và HCO3- tham gia phản ứng là như nhau). * Nhưng ngược lại, Nếu cho từ từ một axit hoặc hỗn hợp axit mạnh (như HCl, HBr, HI, H2SO4, HNO3, HClO4 ...) vào hỗn hợp dung dịch muối CO32- và HCO3-. Vì ban đầu lượng H+ thiếu so với lượng CO32- và HCO3- nên thứ tự phản ứng: Đầu tiên: H+ + CO32- -> HCO3-. (5) + 2Sau đó lượng H thêm đến dư so với CO3 thì mới có phản ứng tiếp theo xẩy ra và mới có khí thoát ra: H+ + HCO3- -> H2O + CO2  (6) Do đó ta dựa vào lần lượt các phản ứng theo thứ tự trên để tính các yêu cầu của bài toán. Giải thích: Khi cho từ từ H+ vào dung dịch muối CO32- và HCO3- ban đầu H+ thiếu so với CO32- và HCO3-, mà điện tích của CO32- lớn hơn điện tích của HCO3do đó điện tích 1+ của H+ chỉ trung hòa được một điện tích 1- của CO32- nên tạo muối HCO3- do đó ban đầu xẩy ra phản ứng (5). Sau khi lượng H+ nhiều hơn so với lượng CO32- thì kết thúc phản ứng (5) sản phẩm tạo thành có muối HCO3-, muối này không tồn tại trong môi trương axit mạnh do đó tiếp đến xẩy ra phản ứng (6). * Tương tự muối của HSO4- khi cho từ từ vào dung dịch muối CO32- hoặc hỗn hợp dung dịch chứa CO32- và HCO3- hay ngược lại tương tự như trên. * Nếu cho nhanh axit mạnh vào hỗn hợp muối CO32- và HCO3- (hoặc cho nhanh hỗn hợp muối CO32- và HCO3- vào axit mạnh) thì không thể phân biệt được H+ sẽ phản ứng với CO32- trước hay HCO3- trước. Do đó phải xét hai trường hợp: - CO32- phản ứng với H+ trước: CO32- + 2H+ -> H2O + CO2  H+ + HCO3- -> H2O + CO2  Dựa vào số liệu và thứ tự đó để tính các yêu cầu của bài toán - HCO3- phản ứng với H+ trước: H+ + HCO3- -> H2O + CO2  CO32- + 2H+ -> H2O + CO2  Dựa vào số liệu và thứ tự đó để tính các yêu cầu của bài toán Nếu bài toán yêu cầu tính thể tích CO2 (ở đktc) thì giá trị này nằm trong khoảng khi H+ hết so với hỗn hợp muối CO32- và HCO3- và một giá trị cụ thể khi H+ dư so với hỗn hợp muối CO32- và HCO3-. - Khi mà axit dư thì không cần phân biệt thứ tự tiến hành thí nghiệm, đều xẩy ra một PTPƯ: CO32- + 2H+ -> H2O + CO2  3. Các thí dụ áp dụng Bài 1: (ĐH A 2007). Cho từ từ dung dịch chứa a mol HCl vào dung dịch chứa b mol Na2CO3 đồng thời khuấy đều, thu được V lít khí (ở đktc) và dung dịch X. Khi cho dư nước vôi trong vào dung dịch X thấy có xuất hiện kết tủa. Biểu thức liên hệ giữa V với a, b là: A. V = 22,4(a  b). B. V = 11,2(a  b). C. V = 22,4(a + b). D. V = 11,2(a + b). 4 Bài giải * Phân tích: - Do cho từ từ dung dịch HCl vào dung dịch Na2CO3 nên CO32- ban đầu dư so với H+ do đó mà thứ tự phản ứng là: CO32HCO3- + HCO3- H+ + CO2 + H2O H+ (3) (4) Do có phản ứng (4) nên sau phản ứng (3) CO32- hết và do dung dịch X tạo được kết tủa với nước vôi nên kết luận HCO3- dư vì có phản ứng: NaHCO3 + Ca(OH)2 -> CaCO3 + NaOH + H2O + + + Vậy H hết nên CO2 tính theo H : số mol H sau (3) = a – b => số mol CO2 = 1/2 số mol H+ (4) = a – b => V = 22,4(a - b) => Đáp án A - Sai lầm của học sinh do các nguyên nhân sau: hiểu chưa đúng kiến thức, cho rằng việc cho từ từ axit HCl vào dung dịch Na2CO3, cũng như cho từ từ Na2CO3 vào dung dịch HCl nên chỉ có một phản ứng: Na2CO3 + 2HCl  2NaCl + H2O + CO2  hoặc CO32- + 2H+ -> H2O + CO2  và dung dịch X tác dụng với nước vôi trong tạo kết tủa nên trong X có Na2CO3 dư từ phản ứng suy ra: số mol CO2 = 1/2 số mol HCl = a/2 => V = 11,2a Hoặc đọc chưa kỷ đề, chưa để ý đến thứ tự thí nghiệm dẫn đến kết quả sai. - Nếu làm thí nghiệm ngược lại cho từ từ dung dịch Na2CO3 vào dung dịch HCl thì kết quả thu được V = 11,2a, khác với kết quả trên. Do đó qua bài này khắc sâu cho học sinh kỷ năng cách tiến hành thí nghiệm khác nhau sẽ cho kết quả khác nhau. Bài 2: Thêm từ từ từng giọt dung dịch chứa 0,05 mol HCl vào dung dịch chứa 0,06 mol K2CO3. Thể tích khí CO2 (đktc) thu được là: A. 1,344 lít B. 0,560 lít C. 0,000 lít D. 1,120 lít Bài giải * Phân tích: - Khi thêm từ từ từng giọt dung dịch HCl vào dung dịch K2CO3. Thì lượng HCl thiếu so với K2CO3 nên ban đầu phản ứng tạo muối axit pứ: K2CO3 + HCl  KCl + KHCO3 (1) Hoặc CO32- + H+  HCO3Sau phản ứng này mà còn dư HCl thì mới có phản ứng: HCl + KHCO3  KCl + H2O + CO2  (2) Hoặc HCO3- + H+  H2O + CO2  Theo giả thiết số mol HCl hết ở phản ứng (1) do đó không có phản ứng (2) => không có khí CO2 thoát ra => thể tích CO2 = 0.00 lít => Đáp án C - Sai lầm của học sinh: cho rằng phản ứng K2CO3 + 2HCl  2KCl + H2O + CO2  hoặc CO32- + 2H+ -> H2O + CO2  Từ đó suy ra K2CO3 dư và HCl hết, nên số mol CO2 = 1/2 số mol HCl = 0,025 => thể tích CO2 = 0,025*22,4 = 0,560 lít => Đáp án B => kết quả sai. Bài 3: Thêm từ từ đến hết dung dịch chứa 0,02 mol K2CO3 vào dung dịch chứa 0,03 mol HCl. Thể tích khí CO2 (đktc) thu được là: 5 A. 0,448 lít B. 0,224 lít C. 0,336 lít D. 0,112 lít Bài giải * Phân tích: - Khi thêm từ từ đến hết dung dịch K2CO3 vào dung dịch HCl, thì lượng H+ dư so với CO32- nên có khí CO2 thoát ra ngay. Do đó chỉ có một phản ứng: K2CO3 + 2HCl  2KCl + H2O + CO2  hoặc CO32- + 2H+ -> H2O + CO2  (3) Từ (3) => CO32- dư và H+ hết => số mol CO2 = 1/2 số mol H+ = 0,015  thể tích CO2 = 0,015*22,4 = 0,336 lít => Chọn đáp án C - Sai lầm của học sinh: do đọc đề không kỷ hoặc nhầm lẫn giữa cách tiến hành thí nghiệm nên cho rằng phản ứng xẩy ra ban đầu tạo muối axit và thứ tự phản ứng là: CO32- + H+  HCO3(1) + HCO3 + H  H2O + CO2  (2) Từ (1) => CO32- hết và H+ dư => số mol HCO3- = số mol CO32- = 0,02 Từ (2) => HCO3- dư và H+ hết => số mol CO2 = số mol H+ = 0,01  thể tích CO2 = 0,01*22,4 = 0,224 => Chọn đáp án B  Do đó dẫn đến kết quả sai. Bài 4: Trộn 150 ml dung dịch X chứa hỗn hợp gồm Na2CO3 1M và K2CO3 0,5M. với 250 ml dung dịch HCl 2M. Thì thể tích khí sinh ra (ở đktc) là: A. 2,52 lít B. 3.36 lít C. 5,60 lít D. 5,04 lít Bài giải * Phân tích: số mol CO32- = 0,15 + 0,075 = 0,225; số mol H+ = 0,5 - Do trộn dung dịch X với dung dịch HCl nên phản ứng xẩy ra có khí CO2 thoát ra ngay PƯ: CO32- + 2H+ -> H2O + CO2  Ta có số mol H+ pư = 2 số mol CO32- = 2* 0,225 = 0,45 < 0,5 => CO32- hết và H+ dư => số mol CO2 = số mol CO32- = 0,225 => thể tích CO2 = 5,04 lít => Đáp án D - Sai lầm của học sinh: do đọc đề không kỷ hoặc nhầm lẫn giữa cách tiến hành thí nghiệm nên cho rằng phản ứng xẩy ra ban đầu tạo muối axit và thứ tự phản ứng là: CO32- + H+  HCO3(1) + HCO3 + H  H2O + CO2  (2) Nên từ (1) và (2) => số mol CO2 = số mol HCO3- = số mol CO32- = 0,225 => thể tích CO2 = 5,04 lít Mặc dù kết quả vẫn đúng nhưng thực hiện sai quy trình tiến hành thí nghiệm Bài 5: Trộn 200 ml dung dịch X chứa hỗn hợp gồm NaHCO3 1M và K2CO3 0,5M. với 250 ml dung dịch KHSO4 2M. Thì thể tích khí sinh ra (ở đktc) là: A. 6,72 lít B. 3.36 lít C. 5,60 lít D. 5,04 lít Bài giải * Phân tích: Số mol: 0,2 mol HCO3-; 0,1 mol CO32-; 0,5 mol HSO4- Do trộn dung dịch X với dung dịch KHSO4 nên đồng thời cả hai phản ứng xẩy ra có khí CO2 thoát ra ngay 6 pư: CO32- + 2HSO4- -> 2SO42- + CO2  + H2O (1) HCO3- + HSO4- -> SO42- + CO2  + H2O (2) Từ (1) và (2) ta có: số mol HSO4- phản ứng = 2 số mol CO32- + số mol HCO3- = 0,4 < 0,5 => HSO4- dư và CO32-, HCO3- đều hết => số mol CO2 = 0,3 => V = 6,72 lít => Đáp án A - Học sinh không so sánh số mol của HSO4- phản ứng (tính theo CO32- và HCO3-) với ban đầu mà hiển nhiên xét + Nếu NaHCO3 phản ứng trước : HCO3- + HSO4- -> SO42- + CO2  + H2O 0,2 0,2 0,2 => HSO4 còn lại = 0,3 mol CO32- + 2HSO4- -> 2SO42- + CO2  + H2O 0,1 0,2 0,1 => số mol CO2 = 0,3 => V = 6,72 lít + Nếu K2CO3 phản ứng trước : CO32- + 2HSO4- -> 2SO42- + CO2  + H2O 0,1 0,2 0,1 => HSO4 còn lại = 0,3 mol HCO3- + HSO4- -> SO42- + CO2  + H2O 0,2 0,2 0,2 => số mol CO2 = 0,3 => V = 6,72 lít * Nhận xét: Nêu so sánh số mol của HSO4- phản ứng (tính theo CO32- và HCO3-) so với số mol của HSO4- ban đầu làm cho cách giải trở nên ngắn gọn hơn nhiều và tốn ít thời gian hơn. Ngược lại không so sánh thì cách giải dài hơn và mất nhiều thời gian hơn. Bài 6. Cho 300 ml dung dịch chứa KHCO3 x mol/l và K2CO3 y mol/l. Thêm từ từ dung dịch HCl z mol/l vào dung dịch trên đến khi bắt đầu có khí thoát ra thì dừng lại thấy hết t ml. Mối quan hệ giữa x, y, z, t là: A. t.z = 300xy B. t.z = 300y C. t.z = 150xy D. t.z = 100xy Bài giải: Số mol : 0,3y mol CO32- ; 0,3x mol HCO3- ; t.z/1000 mol H+ Phân tích: - Khi thêm từ từ dung dịch HCl dung dịch chứa KHCO3 và K2CO3. Lượng H+ thiếu so với CO32- và HCO3- nên ban đầu tạo muối axit => thứ tự phản ứng: CO32- + H+  HCO3(1) + HCO3 + H  CO2  + H2O (2) Lượng H+ thêm vào đến khi bất đầu có khí thoát ra thì dừng lại nên phản ứng (2) mới bắt đầu xẩy ra thì dừng lại luôn => mới chỉ xẩy ra phản ứng (1) => H+ và CO32vừa hết Vậy: t.z/1000 = 0,3y => t.z = 300y => Đáp án B. - Sai làm của học sinh : cho rằng đã có phản ứng (2) xẩy ra => kết quả sai 7 Bài 7: Cốc X đựng 200ml dung dịch Na2CO3 1M và NaHCO3 1,5M. Cốc Y: đựng 173ml dung dịch HCl 7,7% (d= 1,37 g /ml). Làm các thí nghiệm sau: TN1: Đổ rất từ từ Y vào X TN2: Đổ rất từ từ X vào Y TN3: Đổ nhanh X vào Y Tính thể tích khí CO2 sinh ra ( đktc) trong mỗi thí nghiệm khi phản ứng kết thúc. Bài giải: Số mol : 0,2 mol CO32- ; 0,3 mol HCO3- ; 0,5 mol H+ Phân tích: - Nhận xét: trong cả 3 thí nghiệm đều tiến hành giữa dung dịch X với dung dịch Y, nhưng thứ tự tiến hành thí nghiệm khác nhau nên sản phẩm thu được là khác nhau. * TN1 : Khi cho từ từ Y vào X thì phản ứng xảy ra trong môi trường Na2CO3 nên ban đầu tạo muối axit và thứ tự : CO32- + H+  HCO3(1) 0,2  0,2 0,2 Số mol HCO3 tạo ra ở (1) và ban đầu là : 0,2 + 0,3 = 0,5 mol HCO3- + H+  CO2  + H2O (2) Bđ: 0,5 (0,5-0,2) 0 (mol) Pư: 0,3 0,3 0,3 Spư: 0,2 0 0,3 Vậy VCO  0,3  22,4 = 6,72 lít * TN2: Đổ từ từ X vào Y thì lúc đầu H+ dư so với CO32- và HCO3- nên xảy ra song song cả 2 phản ứng CO32- + 2H+  CO2 + H2O (3) + HCO3 + H  CO2  + H2O (4) Cách 1: Gọi x là % số mol của mỗi muối đã phản ứng với HCl 2 Từ các PTHH ta có : n HCl  2  VCO2  0, 2x 0,3x   0,5 100 100 giải ra x  50 (%) 0, 7 50  (0, 2  0,3)  22, 4  8 lít 0, 7.100 Cách 2 : Gọi x, y lần lượt là số mol của CO32- và HCO3- phản ứng Theo phương trình phản ứng (3) và (4): Gỉa sử CO32- và HCO3- phản ứng hết thì số mol H+ phản ứng = 2*0,2 + 0,3 = 0,7 > số mol H+ ban đầu = 0,5 => H+ đã phản ứng hết => n H+ = 2x + y = 0,5 (I) và x/y = 0,2/0,3 => y = 1,5x (II) Giải (I) và (II) => x = 0,5/3,5 và y = 0,75/3,5 Số mol CO2 = x + y = 2,5x = 1, 25 ( mol )  3,5 VCO2  1, 25  22, 4  8 lít 3,5 * TN3: Đổ nhanh X vào Y thì không biết phản ứng nào xảy ra trước CO32- + 2H+ -> H2O + CO2 HCO3- + H+  CO2  + H2O Vì 2 số mol CO32- + số mol HCO3- = 0,7 > 0,5 = số mol H+ ban đầu => H+ hết. 8 1. Nếu Na2CO3 phản ứng trước : CO32- + 2H+  CO2  + H2O (5) 0,2  0,4 0,2 (mol) HCO3- + H+  CO2  + H2O (6) 0,1 0,1 (mol) VCO  (0, 2  0,1)  22, 4  6, 72 lít 2. Nếu NaHCO3 phản ứng trước: HCO3- + H+  CO2  + H2O (1) 0,3 0,3 0,3 (mol) 2+ CO3 + 2H  CO2  + H2O (2) 0,1 0,2 0,1 (mol) VCO  0, 4  22, 4  8,96 lít Thực tế phản ứng diễn ra song song nên: 6,72 lít < V < 8,96 lít - Trong TN1, TN2 và TN3 học sinh thường mắc phải sai lầm là đều cho rằng các phản ứng xẩy ra đồng thời và giả sử CO32-, HCO3- theo (3), (4) số mol H+ phản ứng = 0,4 mol => H+ dư, do đó số mol CO2 = số mol CO32- + số mol HCO3- = 0,5 mol => V = 11,2 lit. Kết luận cả 3 thí nghiệm đều có giá trị thể tích CO2 bằng nhau. - Trong cùng một số liệu như nhau, nhưng cách tiến hành thí nghiệm khác nhau thì cho hiện tượng khác nhau và cho các kết quả khác nhau. Qua bài toán này cần khắc sâu cho học sinh về kiến thức và kỷ năng tiến hành thí nghiệm. Bài 8: Trong phòng thí nghiệm có 2 dung dịch chưa biết nồng độ là dung dịch NaHSO4 và Na2CO3. Tiến hành 3 thí ngiệm sau:  Thí nghiệm 1: Cho từ từ đến hết 100 gam dung dịch NaHSO4 vào 100 gam dung dịch Na2CO3 thu đượcc 198,9 g dung dịch muối.  Thí nghiệm 2: từ từ đến hết 100 gam dung dịch Na2CO3 vào 100 g dung dịch NaHSO4 thu được 197,8 g dung dịch muối.  Thí nghiệm 3: Cho 50 g dung dịch NaHSO4 vào 100g dung dịch Na2CO3 thu được 150 g dung dịch muối. a. Giải thích kết quả các thí nghiệm trên? b. Tính nồng độ phần trăm (C%) của 2 dung dịch ban đầu? Bài giải: * Phân tích: - Axit H2SO4 là axit mạnh nên muối axit NaHSO4 xem như một đơn axit mạnh (HSO4- có pKa = 2). - Khi tiến hành các thí nghiệm với 2 muối này ta thấy sản phẩm không có kết tủa, nên khối lượng dung dịch sau phản ứng giảm so với khối lượng dung dịch trước phản ứng chính là khối lượng CO2 thoát ra. - Từ thí nghiệm 3 kết luận được không có khí CO2 thoát ra (vì khối lượng dung dịch sau phản ứng không đổi so với ban đầu) => NaHSO4 hết và Na2CO3 vừa đủ hoặc dư => từ thí nghiệm 2 tính được số mol NaHSO4 => từ thí nghiệm 1 tính được số mol Na2CO3 a. Các phản ứng lần lượt xẩy ra khi thực hiện các thí nghiệm: - TN1: Cho từ từ dung dịch NaHSO4 vào dung dịch Na2CO3 thứ tự phản ứng 2 2 9 HSO4- + CO32- -> SO42- + HCO3(1) 2HCO3 + HSO4 -> SO4 + CO2  + H2O (2) Ta có: mdd sau pư = mdd trước pư – mCO2 => khối lượng CO2 = 200 – 198,9 = 1,1g  số mol CO2 = 0,025 mol. - TN2: Cho từ từ dung dịch Na2CO3 vào dung dịch NaHSO4 chỉ có một phản ứng: CO32- + 2HSO4- -> 2SO42- + CO2  + H2O (3) Ta có: mdd sau pư = mdd trước pư – mCO2 => khối lượng CO2 = 200 – 197,8 = 2,2g  số mol CO2 = 0,05 mol. - TN3: Cho dung dịch NaHSO4 vào dung dịch Na2CO3 Ta thấy khối lượng dung dịch không thay đổi nên phản ứng không có khí CO2 thoát ra. Phương trình phản ứng: HSO4- + CO32- -> SO42- + HCO3(4) Gọi x số mol NaHSO4 có trong 100g dung dịch => trong 50g dung dịch thì số mol NaHSO4 là x/2. Gọi y số mol Na2CO3 có trong 100g dung dịch Từ TN3 và phản ứng (4) vì không có khí CO2 thoát ra => NaHSO4 hết và Na2CO3 vừa đủ hoặc dư => x/2 = y hoặc x/2 < y. * Trường hợp 1: nếu x/2 = y thì ở phản ứng (3) lượng NaHSO4 phản ứng vừa đủ với Na2CO3 => x/2 = 0,05 => x = 0,1 và y = 0,05 Nhưng theo phản ứng (1) và (2) số mol CO2 tính theo x, y = 0,05 > 0,025 (trái với giả thiết) => trường hợp x/2 = y không thỏa mãn. * Trường hợp 2: nếu x/2 < y => x < 2y theo phản ứng (3) lượng NaHSO4 phản ứng hết và Na2CO3 dư => số mol NaHSO4 = 2 số mol CO2 => x/2 = 0,05=>x = 0,1 Theo phản ứng (1) và (2): Từ (1) => số mol HSO4- sau phản ứng (1) = x – y; số mol HCO3- = y. Từ (2): vì x < 2y => x – y < y => HSO4- phản ứng hết ở (2) và HCO3- dư => số mol CO2 (2) = x – y = 0,025 => y = 0,1 – 0,025 = 0,075. b. Nồng độ phần trăm: C% (NaHSO4) = 120*0,1*100/100 = 12% C% (Na2CO3) = 106*0,075*100/100 = 7,95% - Một số sai lầm mà học sinh thường mắc phải như: ở TN1 học sinh không xác định được thứ tự của phản ứng và cho rằng ở TN1 và TN2 cùng chung một phản ứng: CO32- + 2HSO4- -> 2SO42- + CO2  + H2O và dựa vào số mol CO2 ở 2 TN1 và TN2 => số mol NaHSO4 = 2 số mol CO2 ở TN2 = 2*0,025 = 0,05; từ TN3 => số mol Na2CO3 = số mol NaHSO4 trong 50g dung dịch = 50*0,05/100 = 0,025. Vậy C% ( NaHSO4) = 6% và C% (Na2CO3) = 2,65% => Kết quả sai II. BÀI TẬP ÁP DỤNG Bài 1. Cho 35 gam hỗn hợp X gồm Na2CO3 và K2CO3. Thêm từ từ và khuấy đều 0,8 lit HCl 0,5 M vào dung dịch X trên thấy có 2,24 lit khí CO2 thoát ra (ở đktc) và dung dịch Y. Thêm Ca(OH)2 vào dung dịch Y được kết tủa Z. Khối lượng của Na2CO3 và K2CO3 trong X và khối lượng kết tủa Z lần lượt là: A. 21,2 gam; 13,8 gam; 20 gam B. 4,4 gam; 30,8 gam; 10 gam C. 17,5 gam; 17,5 gam; 30 gam D. 12,21 gam; 22,79 gam; 20 gam 10