Dạng toán nhiệt phân muối cacbonat và hidrocacbonat
Bài tập nhiệt phân muối cacbonat và hidrocacbonat là một trong những dạng bài tập cực cơ bản về phi kim.
Mời các bạn học sinh tham khảo thêm:
Bài tập về muối cacbonat và hidrocacbonat tác dụng với axit
Khi giải dạng bài tập này ta cần chú ý các muối hidrocacbon của kim loại Na, K khi nhiệt phân chỉ cho ra muối cacbonat chứ không ra oxit kim loại.
I. Phương pháp chung
Ví dụ:
Nếu nhiệt phân đến cùng Ba(HCO3)2 thì chất rắn thu được là BaO:
Riêng FeCO3 khi nung trong không khí hoặc trong điều kiện có khí oxi thì sẽ tạo ra oxit sắt (III)
FeCO3 + O2 Fe2O3 + 4CO2
Dạng toán nhiệt phân muối cacbonat và hidrocacbonat
II. Ví dụ minh họa
Ví dụ 1: Nung 65.1 g muối cacbonat của kim loại M hóa trị II thu được V(l) CO2. Sục CO2 thu được vào 500ml Ba(OH)2 2M được 48.825g kết tủa. Tìm kim loại M?
Giải:
MCO3 MO + CO2
x x x
CO2 + Ba(OH)2 → Ba(HCO3)2
x x x
Ba(HCO3)2 + Ba(OH)2 → BaCO3 + H2O
0,225 0,225 0,225
x= 0,5.2-0,225 = 0,775
=>MMCO3 = 84 =>M = 24 (Mg)
Ví dụ 2: Nung hỗn hợp X gồm FeCO3 và Fe(NO3)2 trong bình kín không chứa không khí. Sau khi phản ứng xong thu được chất rắn duy nhất và hỗn hợp A chứa 2 khí. Phần trăm khối lượng của FeCO3 trong hỗn hợp?
Giải:
4Fe(NO3)2 2Fe2O3 + 8NO2 + O2
x 0,5x 2x 0,25x
4FeCO3 + O2 2Fe2O3 + 4CO2
y 0,25y 0,5y y
Vì thu được hỗn hợp chứa 2 khí hiếm nên O2 phản ứng vừa hết với FeCO3
=>0,25y = 0,25x => x=y
=>% theo khối lượng của FeCO3 trong hỗn hợp là
%mFeCO3 = = 39,19%
Ví dụ 3: Nung hỗn hợp X gồm FeCO3 và BaCO3 trong không khí đến khối lượng không đổi, thu được chất rắn Y và V lít CO2 (đktc). Hòa tan Y vào H2O dư thu được dung dịch Z và 8 gam chất rắn không tan. Hấp thụ hết V lít khí CO2vào Z thu được 9,85 gam kết tủa. Khối lượng của FeCO3 trong hỗn hợp ban đầu?
Giải:
4FeCO3 + O2 2Fe2O3 + 4CO2
x → 0,5x x
BaCO3 BaO + CO2
y → y y
= x+y
Chất rắn Y gồm: Fe2O3 và BaO
Y + H2O dư: Chất rắn không tan là Fe2O3
=>160.0,5x = 8 =>x = 0,1 mol
BaO + H2O → Ba(OH)2
y → y
Dung dịch Z là dung dịch Ba(OH)2
Ba(OH)2 +CO2 → BaCO3 + H2O
y → y y
CO2 + BaCO3 + H2O → Ba(HCO3)2
0,1 → 0,1 mol
=>nBaCO3 = y-o,1 = 0,05
=>y = 0,15 mol
=>mFeCO3 = 0,1.116 = 11,6g
mBaCO3 = 197.0,15 = 29,55g
III. Bài tập vận dụng
Bài 1: Nhiệt phân hoàn toàn một hỗn hợp 17,4g M2CO3 và CaCO3. Đến khi phản ứng kết thúc thu được 8,6g chất rắn và V lít khí CO2 (đktc). Xác định V và kim loại M.
Hướng dẫn:
Vì p/ư hoàn toàn nên khối lượng hỗn hợp giảm chính là khối lượng CO2 thoát ra.
mCO2 = 17,4 – 8,6 = 8,8g => nCO2 = 0,2 mol => VCO2 = 4,48 lít.
Gọi a, b lần lượt là số mol M2CO3 và CaCO3. Có:
(1) a(2M+60) + 100b = 17,4
(2) a + b = 0,2 (bảo toàn nguyên tố C)
Từ (1) và (2) => a = 1,3/(20-M)
Mà a < 0,2 => 1,3/(20-M) < 0,2 => 20 – M > 6,5 => M < 13,5 => M là Liti.
Bài 2: Nung CaCO3 thu được V1 l khí. Sục khí vào 200ml dd Ba(OH)2 0.5M được 3.94 g kết tủa. Tính khối lượng muối ban đầu
Hướng dẫn:
CaCO3 → CaO + CO2
X x
CO2 + Ba(OH)2 → Ba(HCO3)2
x x x
Ba(HCO3)2 + Ba(OH)2 → BaCO3 + H2O
0,02 0,02 0,02
X = 0,2.0,5-0,02 = 0,08
=>mCaCO3 = 0,08.100 = 8g
Bài 3: Nung 14,2 gam hỗn hợp 2 muối cacbonat của 2 kim loại hóa trị 2 được 7,6 gam chất rắn và khí X. Dẫn toàn bộ lượng khí X vào 100 ml dung dịch KOH 1M thì khối lượng muối thu được sau phản ứng là:
Hướng dẫn:
Khí X là CO2
Áp dụng ĐLBTKL: 14,2 = 7,6 + mX => mX = 6,6g
=>nX = 0,15 mol
Vì nKOH : nCO2 = 0,1 : 0,15 <1
=>Muối thu được là KHCO3
CO2 + KOH → KHCO3
mKHCO3 = 0,1.100 = 10g
Bài 4: Nhiệt phân hoàn toàn 15g muối cacbonat của 1 kim loại hóa trị II. Dẫn hết khí sinh ra vào 200g dung dịch NaOH 4% vừa đủ thì thu được dung dịch mới có nồng độ các chất tan là 6,63%. Xác định công thức muối đem nhiệt phân?
Đáp số : CaCO3
Bài 5: Khi nung 30g hỗn hợp CaCO3 và MgCO3 thì khối lượng chất rắn thu được sau phản ứng chỉ bằng một nửa khối lượng ban đầu. Tính thành phần % theo khối lượng các chất ban đầu?
Đáp số: %CaCO3 = 28,41% %MgCO3 = 71,59%
Bài 6: Hỗn hợp X gồm a mol Fe, b mol FeCO3 và c mol FeS2. Cho X vào bình dung tích không đổi chứa không khí (dư), nung đến khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, sau đó đưa về nhiệt độ ban đầu thấy áp suất trong bình bằng áp suất trước khi nung. Quan hệ của a, b, c?
Hướng dẫn:
4Fe + 3O2 2Fe2O3
a → a
4FeCO3 + O2 2Fe2O3 + 4CO2
b → b/4 b
4FeS2 +11O2 2Fe2O3 + 8SO2
c → c 2c
Vì nhiệt độ và thể tích và áp suất chung của hệ không đổi nên:
nkhí pư =nkhí sinh ra
=>a + b/4 + c = b+2c =>b = a+ c
Bài 7: Nung m gam hỗn hợp X gồm FeCO3, Fe(NO3)2 trong bình chân không đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thì thu được chất rắn là Fe2O3 và 10,08 lít (đktc) hỗn hợp chỉ gồm hai khí. Nếu cho 1/2 hỗn hợp X trên tác dụng với dung dịch H2SO4 loãng dư thì thu được tối đa bao nhiêu lít khí (đktc, sản phẩm khử duy nhất là NO)?
Hướng dẫn:
4Fe(NO3)2 2Fe2O3 + 8NO2 + O2
X → 2x 0,25x
4FeCO3 + O2 2Fe2O3 + 4CO2
x → 0,25x x
Vì khí thu được chỉ gồm 2 khí nên O2 hết. Chất rắn thu được chỉ gồm Fe2O3 nên FeCO3 phản ứng vừa hết với O2
=>n khí = 2x + x = = 0,45 mol
=> x = 0,15 mol
=> (g) X có chứa 0,075 mol Fe(NO3)2 và 0,075 mol FeCO3
FeCO3 + 2H+ → Fe2+ + CO2 + H2O
0,075 → 0,075 0,075 mol
Fe(NO3)2 → Fe2+ + 2NO3–
0,075 → 0,075 0,15 mol
=>= 0,075 + 0,075 = 0,15 mol
3Fe2+ + 4H+ + NO3– → 3Fe3+ + NO + 2H2O
0,15 → 0,05 0,05 mol
=>n khí = (0,075 + 0,05).22,4 = 2,8l