Phản ứng giữa kali hiđroxit (KOH) và khí cacbonic (CO₂) là phản ứng điển hình trong hóa học vô cơ giữa một bazơ mạnh và một oxit axit yếu. Trong trường hợp tỉ lệ mol tương đương, phản ứng ưu tiên tạo ra muối axit – kali hiđrocacbonat (KHCO₃). Phản ứng này không chỉ có giá trị học thuật mà còn ứng dụng quan trọng trong công nghệ môi trường và công nghiệp thực phẩm.
Phương trình hóa học
\[KOH + CO_2 \to KHCO_3\]
Phương trình tự cân bằng
Điều kiện phản ứng
Phản ứng giữa KOH và CO₂ là phản ứng xảy ra tự phát và nhanh chóng ngay ở điều kiện thường.
Phản ứng tạo KHCO₃ diễn ra thuận lợi ngay ở điều kiện thường. Tuy nhiên, để ưu tiên tạo ra muối axit KHCO₃ thay vì muối trung hòa K₂CO₃, cần tuân thủ các điều kiện lý thuyết sau:
Tỉ lệ mol chất phản ứng: Phản ứng tạo KHCO₃ chỉ xảy ra khi tỉ lệ mol KOH và CO₂ xấp xỉ 1:1. Nếu KOH dư, phản ứng sẽ chuyển hóa tiếp KHCO₃ thành muối trung hòa K₂CO₃. Nếu CO₂ dư thì phần CO₂ dư sẽ hòa tan trong nước và tồn tại dưới dạng axit cacbonic (H₂CO₃), gây giảm pH dung dịch.
Nguyên lý phản ứng và quá trình ion hóa
Bản chất hóa học:
Về bản chất, đây là phản ứng axit – bazơ mở rộng trong môi trường nước. CO₂ không phản ứng trực tiếp với KOH mà thông qua quá trình hòa tan và ion hóa trung gian.
Phân tích cơ chế:
- CO₂ hòa tan trong nước tạo thành axit cacbonic yếu:
\[CO_2 + H_2O \leftrightarrow H_2CO_3\]
- Axit này phản ứng với KOH theo cơ chế trung hòa từng phần:
\[H_2CO_3 + KOH \rightarrow KHCO_3 + H_2O\]
Vì vậy, tổng thể:
\[KOH + CO_2 \rightarrow KHCO_3\]
Lý do tạo muối axit (KHCO₃):
- HCO₃⁻ là kết quả trung hòa một proton từ H₂CO₃.
- Khi KOH giới hạn, chỉ có một proton bị thay thế bởi ion K⁺.
Lưu ý về cân bằng:
- Dung dịch có pH ~6–7, gần trung tính.
- KHCO₃ là muối lưỡng tính nhưng thiên về tính axit yếu.
Cách thực hiện phản ứng
Chuẩn bị:
Hóa chất:
- Dung dịch KOH nồng độ loãng (≤1M).
- Nguồn khí CO₂: từ bình khí nén hoặc sinh tại chỗ bằng CaCO₃ + HCl loãng.
Dụng cụ:
- Cốc thủy tinh chịu kiềm.
- Ống dẫn khí.
- Bình sinh khí (nếu tạo CO₂ tại chỗ).
- Giấy quỳ, chỉ thị pH, cân phân tích.
Thao tác thực hiện:
- Chuẩn bị 100 mL dung dịch KOH 1M trong cốc.
- Sục từ từ khí CO₂ vào dung dịch trong khi khuấy nhẹ.
- Quan sát màu quỳ tím hoặc chỉ thị phenolphtalein:
- Ban đầu: màu hồng (kiềm).
- Khi CO₂ đủ: mất màu → pH ~7.
- Dừng khi đạt pH trung tính, tránh tiếp tục sục CO₂ làm tạo thêm H₂CO₃ dư.
Lưu ý:
- Không sục CO₂ quá nhanh để tránh dư CO₂ và làm hạ pH quá mức.
- Nhiệt độ dung dịch không nên vượt quá 30°C để tránh phân hủy KHCO₃.
- Không dùng ống dẫn khí kim loại dễ phản ứng với kiềm
Nhận biết phản ứng đang xảy ra và kiểm tra sản phẩm
Dấu hiệu phản ứng đang diễn ra:
Dung dịch dần mất tính kiềm, quan sát được bằng hiện tượng đổi màu chỉ thị: phenolphtalein mất màu hoặc quỳ tím chuyển từ xanh sang tím nhạt.
Không có hiện tượng tạo khí hoặc kết tủa rõ ràng.
Nếu theo dõi pH bằng điện cực, sẽ thấy pH giảm từ khoảng 13 xuống gần 7.
Kiểm tra sản phẩm KHCO₃:
Là chất rắn màu trắng, tan tốt trong nước.
Khi cô đặc dung dịch ở nhiệt độ thường hoặc làm lạnh, có thể thu được tinh thể KHCO₃.
- Tạo kết tủa với dung dịch CaCl₂ sau đun nóng:
\[KHCO_3 + CaCl_2 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + KCl + HClO_3\]
(Phản ứng cần đun nóng để giải phóng CO₂ và hình thành ion CO₃²⁻)
- Nhiệt phân tạo CO₂ và K₂CO₃:
\[KHCO_3 \xrightarrow{t^\circ} K_2CO_3 + CO_2 \uparrow + H_2O\]
Chuẩn độ axit – bazơ: Chuẩn độ dung dịch với HCl chuẩn nhằm xác định hàm lượng HCO₃⁻.
Tính chất hóa học Kali Hydroxide (KOH) – Nâng cao
KOH là một base ion hóa mạnh, phản ứng cực kỳ linh hoạt do sự hiện diện của OH⁻ giàu electron và K⁺ trơ, dễ tan. Nó thể hiện rõ vai trò:
- Là base mạnh trong vô cơ và hữu cơ.
- Là chất phản ứng “điểm khởi đầu” cho nhiều chuỗi tổng hợp hóa học.
- Là công cụ điều chỉnh pH, xúc tác chuyển hóa, phân tích định tính và tạo muối.
Từ góc nhìn điện tử, bản chất OH⁻ chính là “tâm phản ứng” – nơi hội tụ mật độ điện tích âm, sẵn sàng tấn công H⁺ hoặc C=O, trong khi K⁺ làm nền cho sự cân bằng điện tích và khả năng hòa tan.
Cấu trúc tinh thể và phân ly
KOH là hợp chất ion, tồn tại ở trạng thái rắn dưới dạng mạng tinh thể ion gồm các ion K⁺ và OH⁻, liên kết với nhau bằng lực hút tĩnh điện.
Khi tan trong nước, KOH phân ly hoàn toàn:
\[KOH \to K^+ + OH^-\]
Đây là quá trình không thuận nghịch trong dung dịch loãng vì năng lượng phân ly được bù đắp bằng năng lượng solvat hóa rất mạnh (đặc biệt cho ion OH⁻).
KOH là một bazơ mạnh hoàn toàn, không tồn tại phân tử KOH tự do trong dung dịch, mà chỉ có ion.
Cấu trúc điện tử và ý nghĩa hóa học
KOH là một hợp chất ion gồm hai thành phần chính: cation K⁺ (kali dương) và anion OH⁻ (hydroxit). Trong trạng thái rắn, chúng được sắp xếp thành mạng tinh thể ion thông thường, liên kết với nhau bằng lực hút tĩnh điện. Khi tan trong nước, KOH phân ly hoàn toàn thành các ion riêng biệt: K⁺ và OH⁻. Không còn tồn tại phân tử KOH ở dạng nguyên vẹn trong dung dịch loãng.
K⁺: cation nhóm IA
Cấu hình electron: [Ar] Không có electron chưa ghép đôi, không còn lớp ngoài cùng nên trơ về mặt oxi hóa – khử, chỉ tham gia các tương tác tĩnh điện (ion – ion, ion – phân cực). Bán kính lớn, mật độ điện tích thấp, dễ tan, dễ khuếch tán trong nước.
OH⁻: anion nhỏ, phân cực mạnh – Tính base cực mạnh
KOH là một trong những bazơ mạnh nhất trong hóa học, tương đương với NaOH. Khi tan trong nước, nó tạo thành dung dịch có pH gần 14, tức là môi trường cực kỳ kiềm. Điều này xảy ra vì ion hydroxit (OH⁻) có khả năng hút proton rất mạnh, tạo ra nước trong quá trình đó làm cho sự phân ly trở nên hoàn toàn và không thuận nghịch.
Cụ thể, khi OH⁻ gặp một proton tự do (ví dụ từ một axit), chúng kết hợp thành nước – một phân tử rất bền về mặt năng lượng. Đây là lý do tại sao KOH phản ứng hoàn toàn và nhanh chóng với hầu hết các axit để tạo thành muối và nước.
\[OH^- + H^+ \to H2O \quad K = 10^{14}\]
Đây là phản ứng cực kỳ tỏa nhiệt, bù lại năng lượng phân ly ban đầu giải thích vì sao KOH có tính base cực mạnh.
Tính chất hóa học tổng quát
KOH thể hiện đầy đủ tính chất của bazơ mạnh tan hoàn toàn trong nước, với các đặc điểm:
- Tạo dung dịch có pH ~14, ăn mòn protein, là chất hữu cơ có tính ăn da mạnh.
- Phản ứng với acid tạo muối và nước (trung hòa hoàn toàn).
- Phản ứng với oxit acid tạo muối.
- Phản ứng với muối phản ứng trao đổi ion.
- Tham gia các phản ứng thủy phân base của ester, amid,…
- Hút CO₂ từ không khí tạo K₂CO₃ và KHCO₃.
- Là chất khử nước yếu, nhưng là chất thủy phân mạnh.
- Phản ứng oxi hóa – khử đặc biệt trong môi trường kiềm.
Phản ứng đặc trưng và cơ chế điện tử
Phản ứng trung hòa với acid
\[KOH + HCl \to KCl + H_2O\]
Tổng quát:
\[AOH + HX \to AX + H_2O\]
KOH phản ứng với mọi axit mạnh hoặc yếu để tạo thành muối kali và nước. Cơ chế đơn giản: ion OH⁻ nhận proton từ axit, hình thành nước. Phản ứng này xảy ra hoàn toàn, giải phóng nhiều nhiệt và được ứng dụng rộng rãi trong trung hòa hóa học.
Phản ứng với oxit acid (P₂O₅, SO₂, CO₂, Cl₂O,…)
KOH có thể thủy phân các hợp chất như ester và amide, biến chúng thành muối của acid và rượu hoặc amoniac. Cơ chế thường bắt đầu bằng việc OH⁻ tấn công vào nguyên tử carbon của nhóm cacbonyl (C=O), sau đó phân cắt liên kết để tạo sản phẩm. Đây là những phản ứng kiểu axit–bazơ Lewis, nơi OH⁻ là base.
\[2KOH + CO_2 \to K_2CO_3 + H_2O\]
\[KOH + SO_2 \to KHSO_3\]
Phản ứng với muối tạo kết tủa hydroxide kim loại
\[FeCl_3 + 3KOH \to Fe(OH)_3 \downarrow + 3KCl\]
OH⁻ phản ứng với ion kim loại trung tâm → tạo hydroxit không tan. Mức độ kết tủa phụ thuộc vào hằng số Ksp và pH dung dịch.
Phản ứng với hợp chất hữu cơ – thủy phân
- Ester: \[RCOOR’ + KOH \to RCOOK + R’OH\]
- Amide: \[RCONH_2 + KOH \to RCOOK + NH_3\]
Cơ chế: OH⁻ tấn công điện tích δ⁺ trên C=O → mở vòng trung gian tetrahedral → phân cắt tạo sản phẩm. Đây là phản ứng kiểu nucleophilic acyl substitution trong môi trường base.
Phản ứng khử nước yếu
KOH không phải chất hút nước mạnh, nhưng có thể loại nước trong phản ứng tách nước nội phân tử, khi có xúc tác nhiệt:
\[C_2H_5OH \xrightarrow{[KOH,t°]} C_2H_4 + H_2O\]
- Phản ứng đặc biệt – KOH trong môi trường nhiệt cao
- Phản ứng với kim loại amphoteric (Al, Zn)
\[2Al + 2KOH + 6H_2O \to 2K[Al(OH)_4] + 3H2 \uparrow\]
Một số kim loại như nhôm hoặc kẽm có thể phản ứng với KOH trong môi trường nước, sinh ra khí hydro và tạo thành phức chất hydroxo. Ví dụ, nhôm phản ứng với KOH trong nước sẽ tạo ra phức tetrahydroxoaluminate kali và giải phóng khí hydro. Đây là phản ứng oxy hóa – khử điển hình trong môi trường kiềm, với OH⁻ vừa làm base, vừa làm phối tử.
Cơ chế:
- OH⁻ làm môi trường base và phối tử.
- Al bị oxi hóa → ion Al³⁺ → tạo phức bền với OH⁻.
- H₂ sinh ra do mất electron từ kim loại.
Phản ứng với halogen
\[Cl_2 + 2KOH \to KCl + KClO + H2O\]
Ở nhiệt độ thấp, clo có thể phản ứng với dung dịch KOH tạo thành hỗn hợp kali clorua và kali hypoclorit (KCl và KClO), được dùng trong chất tẩy trắng. Ở nhiệt độ cao, sản phẩm thay đổi thành kali clorat (KClO₃), ứng dụng trong chất nổ và pháo hoa.
\[3Cl_2 + 6KOH \to 5KCl + KClO_3 + 3H_2O\]
Tính ăn mòn và ứng dụng công nghiệp
KOH là chất rắn màu trắng, hút ẩm mạnh, dễ tan trong nước, tan nhanh hơn và tạo dung dịch đậm đặc hơn so với NaOH. Do đó, nó thường được dùng khi cần dung dịch kiềm mạnh, nhưng không muốn tăng áp suất thẩm thấu quá nhiều.
Vì có khả năng phân hủy chất hữu cơ, protein và dầu mỡ, KOH được sử dụng nhiều trong công nghiệp làm sạch, xà phòng hóa, sản xuất chất tẩy rửa, dung dịch điện phân trong pin alkaline, xử lý dầu mỏ và xử lý nước thải.
Trong phòng thí nghiệm, KOH thường được dùng như một chất tạo môi trường kiềm, chất hút CO₂ hoặc chất nền cho nhiều phản ứng hữu cơ cần base mạnh nhưng không tạo muối phụ khó kiểm soát.
Sục khí CO₂ vào dung dịch KOH, K₂CO₃ và KHCO₃ – muối nào được tạo ra trước?
Trong thực tế, khi người ta sục khí CO₂ vào một dung dịch chứa sẵn kali hiđroxit (KOH), phản ứng giữa khí CO₂ và bazơ không diễn ra tức thời theo một bước duy nhất, mà theo một chuỗi phản ứng tuần tự phụ thuộc vào lượng CO₂ được cung cấp, nồng độ ban đầu của KOH, và mức độ khuấy trộn – hòa tan khí.
Giả thuyết A: CO₂ hòa tan trong nước tạo thành H₂CO₃ (axit cacbonic), rồi mới phản ứng với KOH.
Giả thuyết B: CO₂ phản ứng trực tiếp với ion OH⁻ từ KOH, không cần hình thành H₂CO₃ rõ rệt.
Phân tích dưới đây trình bày lần lượt các lập luận lý thuyết, thực nghiệm, động học, nhiệt động học, và kết luận bằng cách khẳng định giả thuyết phù hợp nhất.
Giả thuyết A: CO₂ tạo H₂CO₃ trước, sau đó phản ứng với KOH
Theo giả thuyết này, khi sục CO₂ vào nước, khí CO₂ sẽ hòa tan và phản ứng với nước để tạo thành axit cacbonic:
\[CO_2 + H_2O \leftrightarrow H_2CO_3\]
Sau đó, H₂CO₃ mới phản ứng với KOH theo các hướng tùy thuộc vào tỷ lệ mol:
\[H_2CO_3 + KOH \to KHCO_3 + H_2O \quad K_{a1} = 4,3 \times 10^{-7}\]
\[KHCO_3 + KOH \to K_2CO_3 + H_2O \quad K_{a2} = 5,6 \times 10^{-11}\]
Lý thuyết này dựa vào cơ chế thông thường trong dung dịch nước, nơi các axit yếu hình thành trước khi phản ứng với bazơ.
Tuy nhiên, điểm mấu chốt cần xét là khả năng tồn tại và vai trò thực sự của H₂CO₃ trong môi trường bazơ mạnh.
Giả thuyết B: CO₂ phản ứng trực tiếp với OH⁻ có trong dung dịch KOH
Giả thuyết này cho rằng trong môi trường bazơ, đặc biệt là khi có mặt ion OH⁻ với mật độ cao, CO₂ sẽ không cần chuyển hóa thành H₂CO₃ mà sẽ phản ứng trực tiếp theo phản ứng acid-base:
\[CO_2 + OH^- \to HCO_3^-\]
\[HCO_3^- + OH^- \to CO_3^{2-} + H_2O\]
Sự tồn tại của H₂CO₃ trong giả thuyết này bị xem là không cần thiết, vì CO₂ phản ứng ngay khi gặp OH⁻. Các ion HCO₃⁻ và CO₃²⁻ được tạo thành thông qua quá trình khử proton trực tiếp trong môi trường kiềm.
Phân tích về mặt cân bằng hóa học và động học phân tử
Cân bằng giữa CO₂ và H₂CO₃ trong nước tinh khiết nghiêng mạnh về phía CO₂ hòa tan. Hằng số cân bằng của phản ứng CO₂ + H₂O ⇌ H₂CO₃ rất nhỏ (K ≈ 1.7×10⁻³), nghĩa là phần lớn CO₂ tồn tại dưới dạng CO₂ hòa tan, và chỉ một phần rất nhỏ tồn tại dưới dạng H₂CO₃.
Điều này có nghĩa là trong thời gian thực tế (cỡ giây), nồng độ H₂CO₃ thực sự rất thấp, ngay cả khi không có KOH.
Khi đưa KOH vào hệ, phản ứng giữa OH⁻ và H₂CO₃ (nếu có) sẽ rất nhanh. Nhưng quan trọng hơn, OH⁻ có thể phản ứng trực tiếp với CO₂ hòa tan trước khi CO₂ kịp chuyển thành H₂CO₃.
Vì thế, theo quan điểm động học, phản ứng trực tiếp CO₂ + OH⁻ xảy ra nhanh và thuận lợi hơn nhiều so với cơ chế phải qua trung gian là H₂CO₃.
Phân tích bằng lý thuyết động lực học (Kinetics)
Phản ứng giữa CO₂ và OH⁻ trong dung dịch kiềm là một phản ứng acid-base điển hình với tốc độ cao. Phản ứng giữa CO₂ và OH⁻ có hằng số tốc độ rất lớn (k ≈ 10⁴ – 10⁶ M⁻¹·s⁻¹), nhanh hơn nhiều so với tốc độ hình thành H₂CO₃ từ CO₂.
Vì vậy, trong môi trường mà ion OH⁻ hiện diện dày đặc (như dung dịch KOH), CO₂ vừa mới khuếch tán vào là đã bị “tóm” bởi OH⁻ để tạo thành HCO₃⁻.
Nói cách khác, H₂CO₃ có thể không kịp hình thành, hoặc nếu có, cũng không đủ để ảnh hưởng đến sản phẩm tạo ra.
Phân tích từ góc độ nồng độ OH⁻ và tính cạnh tranh phản ứng
Dù HCO₃⁻ luôn là sản phẩm trung gian đầu tiên được tạo ra, nhưng khả năng nó bị chuyển thành CO₃²⁻ ngay sau đó phụ thuộc chặt chẽ vào mật độ OH⁻ trong dung dịch. Ở cấp độ phân tử, khả năng phản ứng giữa các ion còn phụ thuộc vào xác suất xảy ra sự tương tác giữa các phân tử. Trong trường hợp này:
- Nếu OH⁻ dư (nồng độ KOH cao), mật độ ion OH⁻ dày đặc đến mức có thể gần như xuất hiện đồng thời 2 ion OH⁻ ở mọi điểm. Phản ứng (CO₂ + OH⁻ → HCO₃⁻) và (HCO₃⁻ + OH⁻ → CO₃²⁻) được kích hoạt và diễn ra gần như ngay lập tức. Khi đó, ta quan sát thấy chủ yếu là K₂CO₃.
- Ngược lại, nếu OH⁻ không dư (ví dụ nồng độ KOH loãng), mật độ xuất hiện tháp. Cùng với đó tại tiếp điểm phản ứng (đầu ống sục khí) CO₂ được cung cấp một cách liên tục. Ion OH⁻ không có nhiều cơ hội tiếp xúc với HCO₃⁻ nên phản ứng thứ hai diễn ra chậm hoặc không đáng kể. Khi ấy, sản phẩm ổn định nhất chính là KHCO₃.
Đây là bằng chứng mạnh từ quan điểm động học và thực nghiệm cho thấy phản ứng diễn ra theo trình tự phản ứng acid-base trực tiếp, thay vì phải đi qua H₂CO₃.
Phân tích về mặt nhiệt động học
Xét năng lượng tự do Gibbs tiêu chuẩn (ΔG°) của các phản ứng, phản ứng tạo muối trung hòa K₂CO₃ từ CO₂ và KOH có ΔG° âm lớn hơn phản ứng tạo KHCO₃.
Điều này cho thấy nếu có đủ OH⁻, hệ sẽ tiến hóa về phía tạo CO₃²⁻ do nó có mức năng lượng thấp hơn và ổn định hơn.
Tuy nhiên, nếu lượng OH⁻ bị giới hạn, hệ sẽ “dừng lại” ở HCO₃⁻, vì phản ứng kế tiếp đòi hỏi thêm OH⁻ mà không được cung cấp.
Phủ định giả thuyết A (H₂CO₃ trung gian)
Từ các phân tích trên, giả thuyết A không còn giữ được tính hợp lý:
Về mặt cân bằng: H₂CO₃ tồn tại cực kỳ ít, không đủ để chi phối phản ứng.
Về mặt động học: CO₂ phản ứng nhanh hơn với OH⁻ so với quá trình tạo H₂CO₃.
Về thực nghiệm: không quan sát được sự hiện diện rõ ràng của H₂CO₃ trong môi trường KOH.
Về nhiệt động học: sản phẩm cuối cùng phụ thuộc vào lượng OH⁻, không phụ thuộc vào sự tồn tại của H₂CO₃.
Do đó, giả thuyết B là hợp lý hơn, cả về lý thuyết lẫn thực nghiệm. Sự tham gia của H₂CO₃ nếu có chỉ mang ý nghĩa lý thuyết chứ không đại diện cho con đường phản ứng thực tế.
Kết luận cuối cùng
Khi sục CO₂ vào dung dịch KOH, phản ứng diễn ra theo trình tự:
- CO₂ phản ứng trực tiếp với OH⁻ để tạo HCO₃⁻.
- Nếu ion OH⁻ có nồng độ lớn, hệ phương trình ưu tiên tạo CO₃²⁻ rồi tan ngược lại thành HCO₃⁻ khi CO₂ được sục vào dư.
- Ngược lại nếu ion OH⁻ có nồng độ nhỏ (loãng), hệ phương trình ưu tiên tạo HCO₃⁻. Sau khi ngừng sục khí, HCO₃⁻ sẽ tiếp tục phản ứng với OH⁻ tạo thành CO₃²⁻ nếu OH⁻ còn dư.
- Phản ứng thông qua trung gian H₂CO₃ là không khả thi trong môi trường bazơ mạnh.
Tốc độ và trình tự của phản ứng phụ thuộc hoàn toàn vào mật độ OH⁻ tại vùng phản ứng, điều này khẳng định cơ chế phản ứng không phải là cố định, mà là phụ thuộc cục bộ vào điều kiện phản ứng vi mô.
Ứng dụng của phản ứng và sản phẩm KHCO₃
Trong công nghiệp:
KHCO₃ được dùng làm phụ gia thực phẩm (mã E501), chất tạo xốp trong làm bánh nở.
Dùng trong sản xuất thuốc điều trị axit dạ dày do tính chất kiềm yếu.
Ứng dụng làm chất hấp phụ CO₂ trong các thiết bị điều hòa không khí và môi trường kín.
Trong hóa học môi trường:
Hệ CO₂ – KOH là nền tảng cho các công nghệ hấp phụ CO₂ bằng dung dịch kiềm, áp dụng trong kiểm soát khí thải và tách CO₂ từ hỗn hợp khí.
Trong hóa học phân tích:
Dùng để định lượng CO₂ sinh ra trong các phản ứng hữu cơ, phân tích định lượng muối axit bằng chuẩn độ axit – bazơ.
Bài tập vận dụng
Đề bài: Sục liên tục khí CO₂ dư vào 150 ml dung dịch KOH 0,1M. Tính:
a) Số mol CO₂ đã hấp thụ.
b) Khối lượng KHCO₃ tạo thành.
c) Thêm vào dung dịch trên 100 ml dung dịch KOH 0,1M. Tính khối lượng muối thu được sau phản ứng.
Giải:
a) Số mol CO₂ đã hấp thụ:
Do sô mol CO₂ dư (lớn hơn số mol KOH) nên sẽ tạo ra muối KHCO₃.
Phương trình hóa học:
\[KOH + CO_2 \to KHCO_3\]
\[n_{KOH} = 0,1 \times 0,15 = 0,015 (mol)\]
\[n_{CO_2} = n_{KOH} = 0,015 (mol)\] b) Khối lượng muối tạo thành:
\[n_{KHCO_3} = n_{CO_2} = 0,015 (mol)\]
\[m_{KHCO_3} = 0,015 \times 100 = 1,5 (gram)\]
- c) Tính khối lượng muối thu được sau khi thêm dung dịch KOH:
\[n_{KOH \quad thêm vào} = 0,1 \times 0,1 = 0,01 (mol)\]
Phương trình hóa học:
\[KHCO_3 + KOH \to K_2CO_3 + H_2O \quad (1)\]
\[n_{K_2CO_3} = n_{KOH (1)} = 0,01 (mol)\]
\[n_{KHCO_3 \quad (còn lại)} = 0,015 – 0,01 = 0,005 (mol)\]
\[m_{K_2CO_3} = 0,01 \times 138 = 1,38 (gram)\]
\[m_{KHCO_3} = 0,005 \times 100 = 0,5 (gram)\]
