Trang chủ > Lớp 11 > Chuyên đề Hóa 11 (có đáp án) > 5 dạng bài tập về Cacbon, Silic trong đề thi Đại học có giải chi tiết - Chuyên đề Hóa 11

5 dạng bài tập về Cacbon, Silic trong đề thi Đại học có giải chi tiết - Chuyên đề Hóa 11

Dạng 1: Khử oxit kim loại bằng CO và C

Phương pháp giải:

- Các oxit của kim loại (đứng sau Al) bị khử bởi CO (hoặc C) → Kim loại + CO2

- Định luật bảo toàn nguyên tố: CO + O(oxit) → CO2

C + 2O(oxit) → CO2

Ta có: nO (oxit) = nCO = nCO2

nC = nCO2 = 2nO (oxit)

- Sử dụng định luật bảo toàn khối lượng để giải toán.

Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Khử 32g Fe2O3 bằng CO dư, sản phẩm thu được cho vào bình đựng nước vôi trong dư thu được a gam kết tủa. Giá trị của a là?

A. 20g B. 40g C. 60g D. 80g

Bài giải:

Ta có: nFe2O3 = 0,2 mol

PTPƯ:

CO + O (oxit) → CO2

Ta có: nCO2 = nO (oxit) = 3nFe2O3 = 0,6 mol

nCaCO3 = nCO2 = 0,6 mol

m↓ = mCaCO3 = a = 0,6.100 = 60g

⇒ Đáp án đúng là: C

Ví dụ 2: Cho 4,48 lít khí CO (ở đktc) từ từ đi qua ống sứ nung nóng đựng 8 gam một oxit sắt đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn. Khí thu được sau phản ứng có tỉ khối so với hiđro bằng 20. Công thức của oxit sắt và phần trăm thể tích của khí CO2 trong hỗn hợp khí sau phản ứng.

A. Fe2O3; 65%.

B. Fe3O4; 75%.

C. FeO; 75%.

D. Fe2O3; 75%

Bài giải:

Ta có: nCO = 0,2 mol

Hỗn hợp khí có M = 2.20 = 40 ⇒ Khí thu được gồm CO và CO2, oxit sắt hết

Theo định luật bảo toàn C ta có: nkhí sau = n CO2 + n CO dư = n CO bđ = 0,2 mol

Sử dụng sơ đồ đường chéo ⇒ nCO2 = 0,15mol; nCO dư = 0,05 mol

%VCO2 = 0,15/0,2.100% = 75%

nO (oxit) = n CO2 = 0,15 mol

m Fe (oxit) = m oxit – m O = 8 – 0,15.16 = 5,6g

⇒ nFe = 0,1 mol

nFe: nO = 0,1: 0,15 = 2: 3

⇒ oxit sắt là: Fe2O3

⇒ Đáp án đúng là: D

Dạng 2: CO2 tác dụng với dung dịch kiềm

Phương pháp giải:

OH- + CO2 → CO32- + H2O (1)

OH- + CO2 → HCO3- (2)

Lập tỉ số: 5 dạng bài tập về Cacbon, Silic trong đề thi Đại học có giải chi tiết ảnh 1

Nếu: K ≥ 2: Chỉ tạo muối cacbonat (CO32-), chỉ xảy ta phản ứng (1)

K≤ 1: Chỉ tạo axit (HCO3-), chỉ xảy ra phản ứng (2)

1< K < 2: Tạo ra hỗn hợp muối (HCO3- và CO32-) xảy ra cả 2 phản ứng (1) và (2)

Với dạng bài này thường sử dụng đồ thị để biểu diễn mỗi quan hệ giữa số mol kết tủa hoặc số mol OH- với số mol CO2

Chú ý: Với những bài toàn không tính được K, ta phải dựa vào dữ kiện đề bài để tìm ra khả năng tạo muối như:

+ Hấp thu CO2 vào chỉ dung dịch bazơ dư ⇒ chỉ tạo ra muối CO32-

+ Hấp thu CO2 dư vào chỉ dung dịch bazơ ⇒ chỉ tạo ra muối HCO3-

+ Nếu dung dịch sau phản ứng thêm OH- vào lại sinh ra CO32- (hoặc đun nóng) ⇒ Trong dung dịch có HCO3-:

HCO3- + OH- → CO32-

2HCO3- t℃ → CO32- + CO2 + H2O

+ Nếu bài toán không cho bất kì dữ liệu nào thì phải chia trường hợp để giải.

Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Hấp thụ hoàn toàn 4,48l khí CO2 ở (đktc) vào 500ml dung dịch hỗn hợp gồm NaOH 0,1M và Ba (OH)2 0,2M, sinh ra m gam kết tủa. Giá trị của m là:

A. 19,70 B. 17,73 C. 9,85 D. 11,82

Bài giải:

nCO2 = 0,2 mol; nOH- = n NaOH + 2nBa (OH)2 = 0,25 mol

1< nOH-: nCO2 < 2 ⇒ Tạo hỗn hợp muối CO32- và HCO3-

CO2 + OH- → HCO3- (1)

x x x (mol)

CO2 + 2OH- → CO32- (2)

y 2y y (mol)

nCO2 = x + y = 0,2

nOH- = x + 2y = 0,25

⇒ x = 0,15; y = 0,05

Ba2+ + CO32- → BaCO3

0,1 0,05 (mol)

⇒ Ba2+

⇒ n BaCO3 = n CO32- = 0,05⇒ m = 0,05.197 = 9,85g

⇒ Đáp án đúng là: C

Ví dụ 2: Sục a mol khí CO2 vào dung dịch Ca (OH)2 thu được 3g kết tủa. Lọc tách kết tủa rồi đun nóng nước lọc lại thu được thêm 2g kết tủa nữa. Giá trị của a là?

A. 0,05 mol B. 0,06 mol C. 0,07 mol D. 0,08 mol

Bài giải:

nCaCO3 lúc đầu = 0,03 mol

Đun thêm nước lọc lại thu được kết tủa ⇒ trong dung dịch có muối HCO3-

nCaCO3 thêm = n CO32- = 0,02

2HCO3- t℃ → CO32- + CO2 + H2O

0,04 ← 0,02 (mol)

Bảo toàn C: nCO2 = nCaCO3 lúc đầu + nHCO3- = 0,03 + 0,04 = 0,07 mol

⇒ Đáp án đúng là: C

Ví dụ 3: Sục CO2 vào dũng dịch hỗn hợp gồm Ca (OH)2 và KOH ta quan sát hiện tượng theo đồ thị hình bên (số liệu được tính theo đơn vị mol). Giá trị của x là?

A. 0,10 B. 0,11 C. 0,13 D. 0,12

5 dạng bài tập về Cacbon, Silic trong đề thi Đại học có giải chi tiết ảnh 2

Bài giải:

Quan sát đồ thị ta thấy số mol CO2 = 0,15 thì kết tủa max

⇒ nCa (OH)2 = nCaCO3 max = 0,15 mol

nCO2 hòa tan kết tủa = 0,5 – 0,45 = 0,05 mol

CO2 + H2O + CaCO3 → Ca (HCO3)2

0,05 → 0,05 (mol)

⇒ nCaCO3 bị hòa tan = 0,05 mol

⇒ nCaCO3 còn lại = x = 0,15 – 0,05 = 0,1 mol

⇒ Đáp án đúng là: A

Dạng 3: Bài tập về muối cacbonat và hiđrocacbonat tác dụng với dung dịch axit

Phương pháp giải:

- Khi cho từ từ HCl vào hỗn hợp muối cacbonat và hiđrocacbonat phản ứng xảy ra theo trình tự:

Đầu tiên: H+ + CO32- → HCO3-

Sau đó: H+ + HCO3- → CO2 + H2O

- Khi cho từ từ hỗn hợp muối cacbonat và hiđrocacbonat vào dung dịch HCl, xảy ra đồng thời theo đúng tỉ lệ của 2 muối để tạo khí CO2

- Khi đổ nhanh dung dịch H+ vào hỗn hợp muối cacbonat và hiđrocacbonat, H+ bị thiếu thì ta chỉ tính được khoảng thể tích khí H2 thoát ra, không tính được chính xác. Tìm khoảng thể tích bằng cách xét trường hợp:

+ Trường hợp 1: H+ + CO32- trước, HCO3- sau ⇒ Thu được V1 lít CO2

+ Trường hợp 2: H+ + HCO3- trước, CO32- sau⇒ Thu được V2 lít CO2

⇒ V1 < VCO2 < V2

Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Nhỏ từ từ từng giọt đến hết 30ml dung dịch HCl 1M vào 100ml dung dịch chưa Na2CO3 0,2M và NaHCO3 0,2M, sau phản ứng thu được số mol CO2 là?

A. 0,03 B. 0,01 C. 0,02 D. 0,015

Bài giải:

nHCl = 0,03 mol; nNa2CO3 = 0,02 mol; nNaHCO3 = 0,02 mol

Khi cho từ từ HCl vào dung dịch xảy ra phản ứng theo thứ tự:

H+ + CO32- → HCO3-

0,02 0,02 0,02 (mol)

nH+ còn = 0,01 mol; nHCO32- = 0,02 + 0,02 = 0,04 mol

H+ + HCO3- → CO2 + H2O

0,01 0,04

⇒ nCO2 = nH+ = 0,01 mol

⇒ Đáp án đúng là: B

Ví dụ 2: Nhỏ từ từ 200ml dung dịch X (K2CO3 1M và NaHCO3 0,5M) vào 200ml dung dịch HCl 2M thì thể tích khí CO2 thu được là?

A. 4,48l B. 5,376l C. 8,96l D. 4,48l

Bài giải:

nCO32- = 0,2 mol; n HCO3- = 0,1 mol; n H+ = 0,4 mol

n CO32-: n HCO3- = 2: 1

⇒ 5H+ + 2CO32- + HCO3- → 3CO2 + 3H2O

0,4 0,2 0,1

⇒ H+ hết; n CO2 = 3/5 nH+ = 0,24 ⇒ V CO2 = 5,376 lít

⇒ Đáp án đúng là: B

Ví dụ 3: Cho đồng thời 1 lít dung dịch HCl 2M, vào 1 lít dung dịch hỗn hợp Na2CO3 1M và NaHCO3 1M. Đến khi phản ứng hoàn toàn thu được V lít khí (đktc). Giá trị của V là:

A. 33,6 B. 22,4 ≤ V ≤ 33,6 C. 33,6 D. Kết quả khác

Bài giải:

nH+ = 2 mol; nNa2CO3 = 1 mol; nNaHCO3 = 1 mol

Trường hợp 1: H+ phản ứng với Na2CO3 trước

2H+ + CO32- → CO2 + H2O

2 ← 1 → 1(mol)

H+ phản ứng vừa đủ với CO32- ⇒ VCO2 = 1.22,4 = 22,4 lít

Trường hợp 2: H+ phản ứng với HCO3- trước

H+ + HCO3- → CO2 + H2O

1 ← 1 → 1 (mol)

⇒ H+ dư = 1 mol

2H+ + CO32- → CO2 + H2O

1 → 0,5 → 0,5 (mol)

⇒ VCO2 = (0,5 + 1).22,4 = 33,6 lít

⇒ 22,4 ≤ V ≤ 33,6

⇒ Đáp án đúng là: B

Dạng 4: Nhiệt phân muối cacbonat

Phương pháp:

Phản ứng nhiệt phân:

2HCO3- to→ CO32- + CO2 + H2O

M (CO3)2 to→ MO + CO2

Lưu ý: Muối cacbonat của kim loại kiềm không bị nhiệt phân hủy.

Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Nung nóng 100g hỗn hợp NaHCO3 và Na2CO3 đến khối lượng không đổi thu được 69kg hỗn hợp rắn. % khối lượng của NaHCO3 trong hỗn hợp là?

A. 80% B. 70% C. 80,66% D. 84%

Bài giải:

Ta có PTPƯ:

2NaHCO3 to→ Na2CO3 + CO2 + H2O

x 0,5x 0,5x (mol)

mc/r giảm = mCO2 + mH2O = 31x = 100 – 69 = 31 => x = 1 mol

%mNaHCO3 = 1.84/100.100% = 84%

⇒ Đáp án đúng là: D

Ví dụ 2: X là một loại đá vôi chứa 80% CaCO3 phần còn lại là tạp chất trơ. Nung 50g X một thời gian thu được 39g chất rắn. %CaCO3 bị phân hủy là?

A. 50,5% B. 60% C. 62,5% D. 65%

Bài giải:

Ta có: mCaCO3 = 50.80% = 40g

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng:

m c/rắn giảm = m CO2 = 11g

CaCO3 to→ CaO + CO2

100g 44g

11.100/44 = 25g ← 11g

⇒%mCaCO3 bị thủy phân = 25/40.100% = 62,5%

⇒ Đáp án đúng là: C

Dạng 5: Bài tập về silic và hợp chất của silic

Phương pháp:

+ Si + 2NaOH + H2O → Na2SiO3 + 2H2

+ SiO2 + 2NaOH to→ Na2SiO3 + H2O

+ SiO2 + Na2CO3 to→ Na2SiO3 + H2O

+ SiO2 + 4HF → SiF4 + 2H2O ⇒ Không đựng axit HF trong bình thủy tinh

H2SiO3 < H2CO3

Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Đun nóng 2,5 gam hỗn hợp gồm silic và cacbon với dung dịch kiềm đặc, nóng thu được 1,4 lít H2(đktc). Thành phần % theo khối lượng của cacbon trong hỗn hợp là:

A. 30,0%. B. 65,0%. C. 70,0%. D. 35,0%.

Bài giải:

nH2 = 0,0625 mol

Si + 2NaOH + H2O → Na2SiO3 + 2H2

0,03125 ← 0,0625 (mol)

%mSi = 0,03125.28/2,5.100% = 35%

⇒ % mC = 100% - 35% = 65%

⇒ Đáp án đúng là: B

Ví dụ 2: Một loại thủy tinh thường chứa 9,62% Na; 8,37% Ca; 35,15% Si còn lại là oxi. Thành phần của thủy tinh dưới dạng oxit là:

A. Na2O. CaO. 5SiO2

B. Na2O. 2CaO. 5SiO2

C. 2Na2O. CaO. 14SiO2

C. Na2O. CaO. 6SiO2

Bài giải:

Gọi công thức của thủy tinh là: xNa2O. yCaO. zSiO2

nNa: n Ca: n Si = 2x: y: z = (%mNa)/23 = (%mCa)/40= (%mSi)/28 = 2: 1: 6

⇒ x: y: z = 1: 1: 6

⇒ Đáp án đúng là: C

Ví dụ 3: Nung nóng hỗn hợp gồm 3 gam Mg và 3g SiO2, sau đó cho hỗn hợp sau phản ứng tác dụng với NaOH đặc, giả sử hiệu suất đạt 100%. Thể tích khí (đktc) thu được là:

A. 1,12 lít

B. 2,24 lít

C. 2,8 lít

D. 0,56 lít

Bài giải:

nMg = 0,125 mol; nSiO2 = 0,05 mol

2Mg + SiO2 → 2MgO + Si

0,1 ← 0,05 → 0,05 (mol)

⇒ Mg dư

Si + 2NaOH+ H2O → Na2SiO3 + 2H2

0,05 → 0,1 (mol)

Vkhí = 0,1.22,4 = 2,24 lít

⇒ Đáp án đúng là: B