CO2 + H2O → H2CO3

1. Phương trình phản ứng CO2 tác dụng H2O:

CO2 + H2O ⇔ H2CO3

2. Phân tích Phương trình phản ứng CO2 tác dụng H2O:

2.1. Điều kiện phản ứng xảy ra:

Nhiệt độ thường.

Axit H2CO3 là axit kém bền do đó dễ dàng phân hủy tạo ra CO2, H2O

2.2. Hiện tượng nhận biết phản ứng:

Sủi bọt khí đo khí cacbonic (CO2) bị phân hủy thành trong dung dịch.

Giấy quỳ tím chuyển thành màu đỏ sau khi đun lại trở thành màu tím.

2.3. Bản chất của các chất tham gia phản ứng:

‐ CO2 (Cacbon đioxit) khi hòa tan trong nước tạo thành H2CO3 là một loại oxit axit.

‐ H2CO3 (Axit cacbonic) là axit kém bền do đó dễ dàng phân hủy tạo ra CO2, H2O.

2.4. Tính chất hóa học của CO2:

Khí CO2 không cháy, không duy trì sự cháy của nhiều chất.

CO2 là oxit axit:

‐ CO2 tan trong nước tạo thành axit cacbonic (là một điaxit rất yếu):

CO2 (k) + H2O (l) ⇔ H2CO3 (dd)

‐ CO2 tác dụng với oxit bazơ tạo thành muối:

CaO + CO2 → CaCO3 (tº)

‐ CO2 tác dụng với dung dịch kiềm tạo ra muối và nước:

NaOH + CO2 → NaHCO3

2NaOH + CO2 → Na2CO3 + H2O

Các muối được tạo ra từ phản ứng của CO2 với dung dịch kiềm phụ thuộc vào tỷ lệ số mol của hai chất tham gia.

CO2 có tính ổn định, ở nhiệt độ cao sẽ phân hủy một phần và có thể tác dụng với các chất khử mạnh.

2CO2 ⇔ 2CO + O2 (tº)

CO2 + 2Mg → 2MgO + C (Đây là nguyên nhân không sử dụng Co2 để dập tắt các đám cháy kim loại).

CO2 + C → 2CO

CO2 còn được dùng để sản xuất ure

CO2 + 2NH3 → NH4O – CO – NH2 (amoni cacbamat)

NH4O – CO – NH2 → H2O + (NH2)2CO (180ºC; 200at)

Điều chế:

‐ Quá trình hô hấp của người và động vật:

C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O

– Quá trình lên men bia rượu:

C6H12O6 → 2CO2 + 2C2H5OH

‐ Quá trình đốt cháy nhiên liệu:

CxHy + (x + y/4)O2 → xCO2 + y/2 H2O

– Trong công nghiệp:

C + O2 → CO2 (đốt cháy hoàn toàn than cốc trong không khí)

CaCO3 → CaO + CO2 (1000ºC)

– Trong phòng thí nghiệm:

CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2 + H2O

2.5. Tính chất hóa học của H2O:

Tác dụng của nước với kim loại:

Dưới điều kiện thông thường, nước có khả năng tương tác với các kim loại mạnh như Li, Ca, Na, K, Ba,... gây ra phản ứng tạo thành dung dịch bazơ và khí hiđro.

H2O + Kim loại → Bazơ + H2↑

2M + 2nH2O → 2M(OH)n + nH2↑

2Na + 2H2O → 2NaOH + H2

2K + 2H2O → 2KOH + H2

Ca + 2H2O → Ca(OH)2 + H2

Ba + 2H2O → Ba(OH)2 + H2

Có thể đặc biệt, một số kim loại như Mg, Zn, Al, Fe,… có khả năng phản ứng với hơi nước ở nhiệt độ cao, tạo thành các oxit kim loại và hidro. Ngoài ra, kim loại Mg tan rất chậm trong nước nóng.

Nước phản ứng với oxit bazơ:

Nước phản ứng với một số oxit bazơ như Na2O, CaO, K2O,... để tạo thành dung dịch bazơ tương ứng. Dung dịch bazơ khi tác dụng làm cho quỳ tím chuyển sang màu xanh.

H2O + Oxit bazơ → Bazơ

Na2O + H2O → 2NaOH

Li2O + H2O→ 2LiOH

K2O + H2O→ 2KOH

CaO + H2O → Ca(OH)2

Nước tác dụng với oxit axit:

Nước tác dụng với oxit axit tạo thành axit tương ứng. Dung dịch axit làm quỳ tím hóa đỏ.

H2O + Oxit axit → Axit

CO2 + H2O → H2CO3

SO2 + H2O → H2SO3

P2O5 + 3H2O → 2H3PO4

SO3 + H2O → H2SO4

N2O5 + H2O → 2HNO3

2.6. Cách thực hiện phản ứng:

Đặt một tờ giấy quỳ tím vào ống nghiệm chứa nước, sau đó thêm khí CO2 vào. Tiếp theo, hãy đun nóng dung dịch thu được.

2.7. Bạn có biết:

CO2 tác động vào nước tạo ra một dung dịch axit, khiến cho quỳ tím chuyển từ màu tím sang màu đỏ. Tuy nhiên, axit H2CO3 không ổn định và dễ phân huỷ thành CO2 và H2O. Khi đun nóng dung dịch đã được tạo ra, quỳ tím lại chuyển từ màu đỏ sang màu tím.

3. Bài tập vận dụng liên quan:

Câu 1: Dãy chất nào sau đây tan trong nước?

A. CO2, SO2, CaO

B. BaO, CuO, N2O5

C. CaO, FeO, CO2

D. N2O5, CaO, ZnO

Câu 2: Dãy chất nào sau đây hòa tan vào nước cho dung dịch làm quỳ tím màu đỏ?

A. N2O5, CaO, CO2

B. SO3, N2O5, P2O5

C. CO2, Na2O, N2O5

D. CO, CO2, N2O5

Câu 3: Khi nhiệt phân, nhóm các muối nitrat cho sản phẩm kim loại khí NO2, O2 là

A. Cu(NO3)2, Pb(NO3)2.

B. Ca(NO3)2, Hg(NO3)2, AgNO3.

C. Zn(NO3)2, AgNO3, LiNO3.

D. Hg(NO3)2, AgNO3.

Câu 4: Chất nào sau đây được dùng làm bột nở trong công nghiệp thực phẩm?

A. KOH

B. NaOH

C. Na2CO3

D. NaHCO3

Câu 5: Dãy oxit nào sau đây vừa tác dụng được với nước vừa tác dụng được với axit?

A. SO2 , CO, CO2, CaO, Na2O.

B. CuO, Al2O3, MgO, CO, K2O.

C. Na2 O, CaO, Al2O3, MgO, SO2, CO2.

D. Na2O, CaO, K2O.

4. Hướng dẫn lời giải:

Câu 1:

Đáp án: A. CO2, SO2, CaO

Loại B vì Cuo là oxit bazơ không tan trong nước.

Loại C vì FeO là oxit bazơ không tan trong nước

Loại D vì ZnO là oxit bazơ không tan trong nước.

Dãy chất nào sau đây tan trong nước CO2, SO2, CaO

CO2 + H2O ⇔ H2CO3

SO2 + H2O → H2SO3

CaO + H2O → Ca(OH)2

Câu 2:

Đáp án: B. SO3, N2O5, P2O5

Đây là chất có khả năng hoà tan vào nước và tạo ra dung dịch đỏ khi pha vào quỳ tím. Các chất oxi hóa trong này, khi hòa tan vào nước, tạo thành những dung dịch axit như SO3, N2O5, và P2O5.

Phương trình phản ứng minh họa.

SO3 + H2O → H2SO4

N2O5 + H2O → 2HNO3

P2O5 + 3H2O → 2H3PO4

Câu 3:

Đáp án: D. Hg(NO3)2, AgNO3.

Nhiệt phân cho sản phẩm kim loại, khí nitơ đioxit và khí oxi là kim loại nhóm III.

Phương trình hóa học

Hg(NO3)2 → Hg + 2NO2↑ + O2↑

2AgNO3→ 2Ag + 2NO2↑ + O2↑

=> Dãy muối cho sản phẩm kim loại, khí nitơ đioxit và khí oxi là: Hg(NO3)2, AgNO3

Câu 4:

Đáp án: D. NaHCO3

NaHCO3 được dùng làm bột nở trong công nghiệp thực phẩm.

Câu 5:

Đáp án: D. Na2O, CaO, K2O.

Oxit axit + Nước → Axit nhưng oxit axit không tác dụng với axit.

Loại các đáp án chứa oxit axit và oxit bazơ không tan trong nước

Oxit bazơ + Nước → Bazơ và tác dụng với axit tạo thành muối và nước.

Đáp án D: Na2O, CaO, K­2O.

Phương trình phản ứng minh họa

Na2O + H2O → 2NaOH

CaO + H2O → Ca(OH)2

5. Tìm hiểu thêm về CO2:

Công thức hóa học K2O + H2O → 2KOH

5.1. CO2 là gì? 

CO2, hay được gọi là carbon dioxide, carbonic anhydrit, khí carbonic, carbon dioxide và nhiều tên gọi khác, là một loại khí có hương vị chua, thường không có màu sắc. CO2 có thể được làm lạnh đột ngột và chuyển thành dạng rắn được gọi là đá khô, đá khô không tan chảy mà chuyển trực tiếp thành khí ở nhiệt độ -78,5 oC (-109,3 oF).

Để tạo ra đá khô, CO2 được nén thành chất lỏng, làm giảm nhiệt độ và khiến cho một số CO2 đóng băng thành dạng tuyết. Sau đó, tuyết CO2 này được nén thành viên hoặc khối.

Khi lửa tiếp xúc với khí cacbonic, nó sẽ bị tắt ngay lập tức. Tuy nhiên, khi tiếp xúc với magiê, kẽm hoặc cacbon, cacbon sẽ bị khử và tạo ra oxit kim loại và muội than.

5.2. Khí CO2 sinh ra từ đâu?

Khí CO2 được sinh ra từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm:

‐ Khí thoát ra từ các vụ phun trào núi lửa.

- Là sản phẩm được tạo ra khi các chất hữu cơ bị đốt cháy hoặc trong quá trình hô hấp của các sinh vật hiếu khí.

- CO2 là kết quả của quá trình lên men và quá trình hô hấp tế bào của một số vi sinh vật. Thực vật hấp thụ carbon dioxide để thực hiện quá trình quang hợp, tạo ra carbohydrate và thải ra oxy. Các sinh vật thực vật sử dụng oxy để tiến hành quá trình hô hấp, sau đó thải ra carbon dioxide để hoàn thành chu trình.

‐ Carbon dioxide cũng được sinh ra khi xác động vật phân hủy.

‐ Ngoài ra, carbon dioxide còn được phát sinh từ các nguồn khí thải công nghiệp, đốt nhiên liệu và xăng trong xe hơi, quá trình nấu ăn hàng ngày, hành vi đốt phá rừng, và nhiều nguyên nhân khác.

‐ Trong ngành công nghiệp, carbon dioxide được tạo ra từ quá trình lên men rượu, phân hủy chất béo, sản xuất hóa chất, ví dụ như amoniac, tổng hợp metanol hoặc khí thải từ các nhà máy nhiệt điện than công nghiệp. Carbon dioxide được thu thập vào các bình sơn màu đen với nhãn màu vàng và khi được phân phối với số lượng lớn, nó được chứa trong các teac trữ siêu lạnh.

5.3. Ứng dụng của CO2:

‐ Đối với ngành thực phẩm, việc lưu trữ và bảo quản các sản phẩm đông lạnh đòi hỏi rất nhiều khí CO2, khí CO2 được nén trong đá khô và được sử dụng làm chất làm lạnh.

- Trong ngành công nghiệp đồ uống, CO2 được dùng để sản xuất các loại nước như Pepsi, Coke, 7up,...

- Carbon dioxide được sử dụng làm khí nén không cháy với giá rẻ. Áo phao cứu hộ sử dụng hộp nhỏ CO2 đã nén để nhanh chóng phồng lên. Ống thép chứa khí nén được sử dụng làm khí nén cho súng hơi, súng phun sơn, bơm xe đạp và sản xuất nước khoáng.

‐ Trong các mỏ than, việc bay hơi nhanh của CO2 lỏng có thể gây ra các vụ nổ. Trong nhiều loại bình chữa cháy, CO2 lỏng được sử dụng để dập tắt các đám cháy do cháy, chập điện.

‐ Mặc dù carbon dioxide có thể phản ứng với hầu hết các kim loại, nhưng vẫn được sử dụng như môi trường khí trong công nghệ hàn. Tuy nhiên, mối hàn sẽ bị giòn hơn so với các môi trường khí trơ như agon, heli,... và chất lượng hàn cũng sẽ giảm do axit cacbonic được tạo thành.

‐ CO2 lỏng là một dung môi hiệu quả cho nhiều chất hữu cơ và đồng thời cũng ít độc hơn so với các dung môi truyền thống như clorua hữu cơ. Nó được sử dụng để loại bỏ caffein khỏi cà phê.

‐ Carbon dioxide đóng vai trò quan trọng trong việc thêm 5% CO2 vào oxy tinh khiết để tạo điều kiện thở sau khi bệnh nhân ngừng thở. Điều này giúp ổn định và cân bằng nồng độ oxy/carbon dioxide trong máu.

‐ Sử dụng CO2 như là môi trường trong công nghệ laser carbon dioxide.

‐ Bơm CO2 vào giếng dầu để tạo áp suất, làm giảm đáng kể độ nhớt dầu và tăng tốc độ dòng chảy dầu trong lòng đất đến các giếng hút. Sau khi khai thác xong, hệ thống đường ống được xây dựng để vận chuyển CO2 đến các trạm bơm.

‐ Carbon dioxide đôi khi được bơm vào nhà kính để kích thích sự phát triển của thực vật, vì CO2 là nguyên liệu chính cho quá trình quang hợp.