Bài học

Oxide acid tác dụng với base

Em sẽ làm được gì?

Mục tiêu bài học: Em viết và cân bằng được phương trình hóa học giữa oxide acid với base, giải thích hiện tượng và tính toán theo phương trình.

Kiến thức cần có

Cần nhớ trước: Oxide phi kim thường là oxide acid (bài trước); base tan như $Ca(OH)_2$ , $NaOH$ (bài Base và pH); cách tính số mol từ thể tích khí.

**Cần nhớ trước:** Oxide phi kim thường là oxide acid (bài trước); base tan như $Ca(OH)_2$, $NaOH$ (bài Base và pH); cách tính số mol từ thể tích khí.

Khởi động

Khi ta thổi hơi thở vào cốc nước vôi trong (dung dịch $Ca(OH)_2$ ), dung dịch bỗng hóa đục. Hơi thở của em có chứa khí gì khiến nước vôi trong đổi màu như vậy?

Khi ta thổi hơi thở vào cốc **nước vôi trong** (dung dịch $Ca(OH)_2$), dung dịch bỗng **hóa đục**. Hơi thở của em có chứa khí gì khiến nước vôi trong đổi màu như vậy?

Oxide acid tác dụng với base

Oxide acid (như $CO_2$ , $SO_2$ , $P_2O_5$ ) phản ứng được với dung dịch base tạo thành muối và nước, tương tự như phản ứng giữa acid và base:

$\text{oxide acid} + \text{base} \to \text{muối} + H_2O$

Ví dụ quen thuộc nhất: dẫn khí $CO_2$ vào dung dịch $Ca(OH)_2$ (nước vôi trong):

$CO_2 + Ca(OH)_2 \to CaCO_3\downarrow + H_2O$

$CaCO_3$ là chất rắn màu trắng, không tan trong nước, làm nước vôi trong hóa đục. Đây chính là phản ứng dùng để nhận biết khí $CO_2$ trong phòng thí nghiệm. Với oxide acid khác, ví dụ khí $SO_2$ (một khí gây ô nhiễm từ đốt than đá):

$SO_2 + Ca(OH)_2 \to CaSO_3\downarrow + H_2O$

Lưu ý mở rộng nhẹ (cùng lớp): nếu $CO_2$ tiếp tục được dẫn dư vào sau khi đã tạo kết tủa, một phần $CaCO_3$ có thể tan trở lại tạo muối tan $Ca(HCO_3)_2$ — vì vậy khi giải bài tập cần đọc kỹ đề là " $CO_2$ vừa đủ" hay " $CO_2$ dư".

Phản ứng oxide acid + base còn giải thích một vấn đề môi trường quan trọng: khí $SO_2$ thải ra từ việc đốt than đá, dầu mỏ chứa lưu huỳnh sẽ phản ứng với hơi nước trong không khí tạo thành mưa acid, gây hại cho cây trồng, công trình xây dựng và các bề mặt bằng đá vôi. Vì vậy, trong công nghiệp, người ta thường dùng chính dung dịch base như $Ca(OH)_2$ để "khử" bớt khí $SO_2$ trong khí thải trước khi xả ra môi trường, áp dụng đúng phản ứng oxide acid + base đã học.

Ngoài $Ca(OH)_2$ , các base tan khác như $NaOH$ , $KOH$ cũng phản ứng với oxide acid theo cùng nguyên tắc, nhưng vì $Ca(OH)_2$ rẻ tiền, dễ điều chế từ đá vôi nên được dùng phổ biến nhất trong cả phòng thí nghiệm lẫn xử lý khí thải công nghiệp quy mô lớn. Khi giải bài tập, em cần nhớ: chỉ oxide acid mới phản ứng với base; oxide kim loại (oxide base) không phản ứng với base khác.

Oxide acid (như $CO_2$, $SO_2$, $P_2O_5$) phản ứng được với dung dịch base tạo thành **muối và nước**, tương tự như phản ứng giữa acid và base: $$\text{oxide acid} + \text{base} \to \text{muối} + H_2O$$ Ví dụ quen thuộc nhất: dẫn khí $CO_2$ vào dung dịch $Ca(OH)_2$ (nước vôi trong): $$CO_2 + Ca(OH)_2 \to CaCO_3\downarrow + H_2O$$ $CaCO_3$ là chất rắn màu trắng, không tan trong nước, làm nước vôi trong hóa đục. Đây chính là phản ứng dùng để **nhận biết khí $CO_2$** trong phòng thí nghiệm. Với oxide acid khác, ví dụ khí $SO_2$ (một khí gây ô nhiễm từ đốt than đá): $$SO_2 + Ca(OH)_2 \to CaSO_3\downarrow + H_2O$$ *Lưu ý mở rộng nhẹ (cùng lớp):* nếu $CO_2$ tiếp tục được dẫn dư vào sau khi đã tạo kết tủa, một phần $CaCO_3$ có thể tan trở lại tạo muối tan $Ca(HCO_3)_2$ — vì vậy khi giải bài tập cần đọc kỹ đề là "$CO_2$ vừa đủ" hay "$CO_2$ dư". Phản ứng oxide acid + base còn giải thích một vấn đề môi trường quan trọng: khí $SO_2$ thải ra từ việc đốt than đá, dầu mỏ chứa lưu huỳnh sẽ phản ứng với hơi nước trong không khí tạo thành **mưa acid**, gây hại cho cây trồng, công trình xây dựng và các bề mặt bằng đá vôi. Vì vậy, trong công nghiệp, người ta thường dùng chính dung dịch base như $Ca(OH)_2$ để "khử" bớt khí $SO_2$ trong khí thải trước khi xả ra môi trường, áp dụng đúng phản ứng oxide acid + base đã học. Ngoài $Ca(OH)_2$, các base tan khác như $NaOH$, $KOH$ cũng phản ứng với oxide acid theo cùng nguyên tắc, nhưng vì $Ca(OH)_2$ rẻ tiền, dễ điều chế từ đá vôi nên được dùng phổ biến nhất trong cả phòng thí nghiệm lẫn xử lý khí thải công nghiệp quy mô lớn. Khi giải bài tập, em cần nhớ: chỉ oxide acid mới phản ứng với base; oxide kim loại (oxide base) không phản ứng với base khác.

Quy trình này áp dụng cho mọi oxide acid phản ứng với base tan: nhận diện chất → viết sơ đồ → cân bằng → dự đoán hiện tượng.

Ví dụ

Ví dụ 1 — Viết và giải thích phương trình

1
Viết phương trình hóa học khi dẫn khí $CO_2$ vào dung dịch $Ca(OH)_2$ dư và giải thích hiện tượng quan sát được.
Viết phương trình hóa học khi dẫn khí $CO_2$ vào dung dịch $Ca(OH)_2$ dư và giải thích hiện tượng quan sát được.
2
$CO_2 + Ca(OH)_2 \to CaCO_3\downarrow + H_2O$ . Phương trình đã cân bằng (số nguyên tử C, Ca, O, H hai vế bằng nhau).
$CO_2 + Ca(OH)_2 \to CaCO_3\downarrow + H_2O$. Phương trình đã cân bằng (số nguyên tử C, Ca, O, H hai vế bằng nhau).
3
$CaCO_3$ tạo thành là chất rắn màu trắng, không tan trong nước, phân tán trong dung dịch làm dung dịch chuyển từ trong suốt sang đục.
$CaCO_3$ tạo thành là chất rắn màu trắng, không tan trong nước, phân tán trong dung dịch làm dung dịch chuyển từ trong suốt sang đục.
4
Phản ứng này được dùng để nhận biết khí $CO_2$ bằng dung dịch nước vôi trong.
Phản ứng này được dùng để nhận biết khí $CO_2$ bằng dung dịch nước vôi trong.

Ví dụ

Ví dụ 2 — Tính khối lượng kết tủa (đkc: 25°C, 1 bar)

1
Dẫn $2{,}479$ lít khí $CO_2$ (đo ở điều kiện chuẩn: 25°C, 1 bar) vào dung dịch $Ca(OH)_2$ dư. Tính khối lượng kết tủa thu được.
Dẫn $2{,}479$ lít khí $CO_2$ (đo ở điều kiện chuẩn: 25°C, 1 bar) vào dung dịch $Ca(OH)_2$ dư. Tính khối lượng kết tủa thu được.
2
Ở đkc (25°C, 1 bar), thể tích mol khí là $V_m = 24{,}79$ lít/mol. $n(CO_2) = \dfrac{2{,}479}{24{,}79} = 0{,}1$ (mol).
Ở đkc (25°C, 1 bar), thể tích mol khí là $V_m = 24{,}79$ lít/mol. $n(CO_2) = \dfrac{2{,}479}{24{,}79} = 0{,}1$ (mol).
3
$CO_2 + Ca(OH)_2 \to CaCO_3\downarrow + H_2O$ . Tỉ lệ mol $CO_2 : CaCO_3 = 1 : 1$ , mà $Ca(OH)_2$ dư nên toàn bộ $CO_2$ phản ứng hết.
$CO_2 + Ca(OH)_2 \to CaCO_3\downarrow + H_2O$. Tỉ lệ mol $CO_2 : CaCO_3 = 1 : 1$, mà $Ca(OH)_2$ dư nên toàn bộ $CO_2$ phản ứng hết.
4
$n(CaCO_3) = n(CO_2) = 0{,}1$ mol. $M(CaCO_3) = 100$ g/mol → $m(CaCO_3) = 0{,}1 \times 100 = 10$ (gam).
$n(CaCO_3) = n(CO_2) = 0{,}1$ mol. $M(CaCO_3) = 100$ g/mol → $m(CaCO_3) = 0{,}1 \times 100 = 10$ (gam).
5
Khối lượng kết tủa $CaCO_3$ thu được là 10 gam.
Khối lượng kết tủa $CaCO_3$ thu được là 10 gam.

Ví dụ

Ví dụ 3 — Xác định thành phần hỗn hợp khí

1
Một hỗn hợp khí gồm $CO_2$ và $N_2$ có tổng thể tích $2{,}479$ lít (đkc 25°C, 1 bar) được dẫn qua dung dịch $Ca(OH)_2$ dư, thu được 5 gam kết tủa. Tính phần trăm thể tích $CO_2$ trong hỗn hợp ban đầu.
Một hỗn hợp khí gồm $CO_2$ và $N_2$ có tổng thể tích $2{,}479$ lít (đkc 25°C, 1 bar) được dẫn qua dung dịch $Ca(OH)_2$ dư, thu được 5 gam kết tủa. Tính phần trăm thể tích $CO_2$ trong hỗn hợp ban đầu.
2
$M(CaCO_3) = 100$ g/mol. $n(CaCO_3) = \dfrac{5}{100} = 0{,}05$ (mol).
$M(CaCO_3) = 100$ g/mol. $n(CaCO_3) = \dfrac{5}{100} = 0{,}05$ (mol).
3
$CO_2 + Ca(OH)_2 \to CaCO_3\downarrow + H_2O$ , tỉ lệ 1:1 → $n(CO_2) = n(CaCO_3) = 0{,}05$ mol (vì $N_2$ không phản ứng với $Ca(OH)_2$ ).
$CO_2 + Ca(OH)_2 \to CaCO_3\downarrow + H_2O$, tỉ lệ 1:1 → $n(CO_2) = n(CaCO_3) = 0{,}05$ mol (vì $N_2$ không phản ứng với $Ca(OH)_2$).
4
$V(CO_2) = 0{,}05 \times 24{,}79 = 1{,}2395$ lít. Tổng số mol hỗn hợp $= \dfrac{2{,}479}{24{,}79} = 0{,}1$ mol.
$V(CO_2) = 0{,}05 \times 24{,}79 = 1{,}2395$ lít. Tổng số mol hỗn hợp $= \dfrac{2{,}479}{24{,}79} = 0{,}1$ mol.
5
$\%V(CO_2) = \dfrac{1{,}2395}{2{,}479} \times 100\% = 50\%$ .
$\%V(CO_2) = \dfrac{1{,}2395}{2{,}479} \times 100\% = 50\%$.
6
Hỗn hợp khí ban đầu chứa 50% thể tích $CO_2$ và 50% thể tích $N_2$ ; chỉ $CO_2$ phản ứng với $Ca(OH)_2$ vì $N_2$ là khí trơ về mặt hóa học ở điều kiện thường.
Hỗn hợp khí ban đầu chứa 50% thể tích $CO_2$ và 50% thể tích $N_2$; chỉ $CO_2$ phản ứng với $Ca(OH)_2$ vì $N_2$ là khí trơ về mặt hóa học ở điều kiện thường.

Luyện tập có hướng dẫn

Luyện tập độc lập

Lưu ý

Lỗi thường gặp: Học sinh quen dùng $V_m = 22{,}4$ lít/mol (đktc cũ) khi tính toán, trong khi chương trình hiện hành dùng đkc mới (25°C, 1 bar) với $V_m = 24{,}79$ lít/mol. Ví dụ, nếu nhầm dùng 22,4 cho 0,1 mol khí, em sẽ tính ra 2,24 lít thay vì 2,479 lít — sai lệch tuy nhỏ nhưng đủ để mất điểm trong bài kiểm tra. Luôn kiểm tra đề bài ghi rõ điều kiện nào trước khi tính.

**Lỗi thường gặp:** Học sinh quen dùng $V_m = 22{,}4$ lít/mol (đktc cũ) khi tính toán, trong khi chương trình hiện hành dùng đkc mới (25°C, 1 bar) với $V_m = 24{,}79$ lít/mol. Ví dụ, nếu nhầm dùng 22,4 cho 0,1 mol khí, em sẽ tính ra 2,24 lít thay vì 2,479 lít — sai lệch tuy nhỏ nhưng đủ để mất điểm trong bài kiểm tra. Luôn kiểm tra đề bài ghi rõ điều kiện nào trước khi tính.

Ghi nhớ

Tóm tắt: Oxide acid + base (dư) → muối + nước; phản ứng $CO_2 + Ca(OH)_2 \to CaCO_3 + H_2O$ dùng để nhận biết khí $CO_2$ và cũng được ứng dụng để xử lý khí thải chứa $SO_2$ trong công nghiệp. Khi tính toán, nhớ dùng đúng $V_m = 24{,}79$ lít/mol ở đkc (25°C, 1 bar) thay vì giá trị 22,4 lít/mol của chương trình cũ.

**Tóm tắt:** Oxide acid + base (dư) → muối + nước; phản ứng $CO_2 + Ca(OH)_2 \to CaCO_3 + H_2O$ dùng để nhận biết khí $CO_2$ và cũng được ứng dụng để xử lý khí thải chứa $SO_2$ trong công nghiệp. Khi tính toán, nhớ dùng đúng $V_m = 24{,}79$ lít/mol ở đkc (25°C, 1 bar) thay vì giá trị 22,4 lít/mol của chương trình cũ.

Bài tiếp theo, em sẽ tìm hiểu chiều ngược lại: oxide base phản ứng thế nào với acid, và vì sao nông dân hay bón vôi để khử chua đất.