Nung m gam đá vôi chứa 80% CaCo3 (phần còn lại là tạp chất trơ) đến khối lượng không đổi thu được V lít khí CO2 (ở đktc). Dẫn toàn bộ lượng CO2 trên vào 800ml dung dịch KOH 1M thu được dung dịch X. Chia X thành 2 phần bằng nhau:
– Cho dung dịch BaCl2 dư vào phần (1) được a gam kết tủa trắng
– Cho dung dịch Ba(OH)2 dư vào phần (2) vược b gam kết tủa trắng
Biết giá trị của a và b chênh lệch nhau 19,7 gam
a. Tính nồng độ mol của các chất trong dung dịch X. Giả sử thể tích dung dịch thay đổi không đáng kể
b. Tính giá trị của V và m
a/ CaCO3 → CO2↑ + CaO
nKOH = 0,8*1 = 0,8(mol) (800ml = 0,8l)
Khối lượng CaCO3 trong đá vôi là 0,8m
Suy ra nCaCO3 = 0,008m
Theo phương trình: nCO2 = nCaCO3 = 0,008m
Khi chia dd X ra 2 phần:
– phần 1 vào BaCl2 dư có kết tủa suy ra X có chứa muối K2CO3
– phần 2 vào Ba(OH)2 dư có kết tủa suy ra X có chứa muối KHCO3
Suy ra dd X là hỗn hợp 2 muối K2CO3 và KHCO3
CO2 + 2KOH → K2CO3 + H2O
CO2 + KOH → KHCO3
Xét phần 1:
BaCl2 + K2CO3 → BaCO3↓ + 2KCl
Theo đề: a và b chênh nhau 19,7g
Nên |a – b| = 19,7
Ta có nBaCO3 = a/197 (mol)
Theo phương trình: nK2CO3 = nBaCO3 = a/197 (mol)
Xét phần 2:
Ba(OH)2 + KHCO3 → H2O + KOH + BaCO3↓ (*)
Ba(OH)2 + K2CO3 → 2KOH + BaCO3↓ (**)
2 phần bằng nhau ⇒ nK2CO3(P2) = a/197(mol) suy ra nBaCO3(**) = a/197(mol)
Ta có nBaCO3(P2) = b/197(mol)
Suy ra nBaCO3(*) = (b-a)/197 (mol)
Theo phương trình (*): nBaCO3 = nKHCO3 = (b-a)/197 (mol)
Suy ra dd X có: 2a/197 mol K2CO3; 2(b-a)/197 mol KHCO3
Từ phần 2 ta suy ra a<b nên |a-b| = b-a
Suy ra: nKHCO3(X) = 0,2(mol)
Phản ứng tạo muối KHCO3: CO2 + KOH → KHCO3 (***)
Theo phương trình (***): nCO2(***) = nKHCO3 = nKOH(***) = 0,2(mol)
Phản ứng tạo muối K2CO3: CO2 + 2KOH → K2CO3 + H2O (****)
Theo phương trình (****): nCO2(****) = nK2CO3 = 2a/197 (mol); nKOH(****) = 4a/197(mol)
Ta có: nKOH = nKOH(***) = nKOH(****) = 0,2 + 4a/197 = 0,8
⇔ 4a/197 = 0,6 ⇔ a=29,55(g)
Suy ra nK2CO3 = 2a/197 = 2*29,55/197 = 0,3(mol)
Nồng độ mol của các chất trong X:
CM(K2CO3) = 0,3/0,8 = 0,375(mol/l)
CM(KHCO3) = 0,2/0,8 = 0,25(mol/l)
b/Ta có: 0,2 + 0,3 = 0,008m (Theo pt (***) và (****))
⇔ 0,008m = 0,5 ⇔ m= 62,5(g)
Suy ra nCaCO3 = 0,5 (mol) ⇒ nCO2 = 0,5(mol)
⇒ V= 0,5*22,4 = 11,2(l)