Axit cacbonic (H2CO3): Định nghĩa, tính chất, và ứng dụng

Axit cacbonic thường được tìm thấy trong nước của đại dương, biển, hồ, sông và nước mưa, và cực kỳ phổ biến trong khí quyển. Vậy axit cacbonic là gì? Hãy cùng tìm hiểu về định nghĩa, tính chất và ứng dụng của hợp chất này nhé.

Định nghĩa axit cacbonic là gì?

Axit cacbonic là một hợp chất vô cơ có công thức hóa học H2CO3. Đôi khi nó còn được gọi là dung dịch carbon dioxide trong nước vì nó chứa một lượng nhỏ H2CO3. Axit cacbonic tạo thành hai loại muối: cacbonat và bicarbonate.

Công thức hóa học của axit cacbonic là: H2C03

Khối lượng phân tử: 62,03 g/mol

Axit cacbonic lần đầu tiên được các nhà khoa học biết đến trong nước khoáng vì có vị chua. Năm 1597, Andreas Libavius ​​công bố luận án về axit cacbonic. Johan Baptista van Helmont đã trình bày chi tiết về quá trình lên men và tác dụng của axit khoáng đối với đá cacbonat.

Axit cacbonic được hình thành bởi carbon dioxide và nước. Axit cacbonic chỉ xảy ra thông qua muối (cacbonat), muối axit (hydro cacbonat), amin (axit carbamic) và clorua axit (cacbonyl clorua) (MeSH, 1991).

Trạng thái tự nhiên và tính chất vật lý của axit cacbonic

Axit cacbonic có ở đá và hang động, trong than đá, thiên thạch, núi lửa, mưa axit, nước ngầm, đại dương, biển, hồ, sông và thực vật. H2CO3 cũng được tìm thấy trong cơ thể con người. Khí CO2 trong máu kết hợp với nước tạo thành axit cacbonic, sau đó được phổi thở ra dưới dạng khí. Ngày nay, axit cacbonic cũng được sử dụng trong nhiều loại đồ uống, chẳng hạn như cola.

Khi thực hiện phản ứng hòa tan khí CO2 vào một lượng nước vừa đủ theo công thức V(CO2)/ V(H2O) = 9/100, người ta quan sát thấy hiện tượng: Khi trời mưa, nước sinh ra sẽ tự động phản ứng. Được sử dụng với không khí có sẵn và hòa tan để tạo ra khí CO2. Thêm một lượng nước nhất định để trung hòa một lượng khí CO2 nhất định với tỷ lệ nước/khí là 10/9. Thống kê từ các thí nghiệm này cho thấy cứ mỗi cm khối khí sẽ tạo ra một ml dung dịch H2CO3. Quá trình này được tăng tốc khi chúng ta làm nóng dung dịch trong quá trình phản ứng.

Như vậy, có thể kết luận rằng: Khi trời mưa sẽ tạo ra một lượng H2CO3 hòa lẫn vào không khí.

• Khí CO2 hòa tan trong nước mưa và nước tự nhiên: Khoảng 1000 cm3 CO2 hòa tan trong 90 cm3 CO2.
• Một phần khí CO2 phản ứng với nước tạo thành axit cacbonic, phần lớn khí CO2 còn lại vẫn tồn tại trong khí quyển.
• Axit cacbonic chỉ tồn tại trong dung dịch nước, không phân lập được các hợp chất tinh khiết.

Tính chất hóa học của axit cacbonic

Axit cacbonic (H2CO3) có tính chất của axit nhưng ở dạng rất yếu làm quỳ tím chuyển sang màu đỏ nhạt.

H2CO3 là axit không ổn định, khó tồn tại trong không khí. Trong điều kiện bình thường, axit cacbonic tạo thành trong phản ứng hóa học ngay lập tức bị phân hủy thành CO2 và nước theo phương trình: H2CO3 → CO2 + H2O

Là một axit lưỡng cực, axit cacbonic có thể tạo thành hai muối là cacbonat và bicarbonate. Việc bổ sung bazơ dư vào axit cacbonic dư sẽ tạo ra muối bicarbonate, trong khi việc bổ sung bazơ dư vào axit cacbonic sẽ tạo ra muối cacbonat (Trung tâm Thông tin Công nghệ sinh học Quốc gia, 2017).

Axit cacbonic là một chất không được coi là độc hại hoặc nguy hiểm. Tuy nhiên, tiếp xúc với nồng độ cao có thể gây kích ứng mắt và hô hấp.

Làm thế nào để điều chế axit cacbonic?

Axit cacbonic là axit rất yếu và khó tồn tại lâu.

Người ta điều chế axit cacbonic bằng cách cho CO2 phản ứng với nước theo phương trình sau:

H2O + CO2 → H2CO3

Xem thêm:

Ứng dụng của axit cacbonic trong tự nhiên và đời sống

Với những tính chất lý hóa của nó, axit cacbonic được ứng dụng như thế nào trong tự nhiên và đời sống?

• Trong tự nhiên, H2CO3 có khả năng hòa tan đá vôi dẫn đến tạo thành canxi bicarbonate Ca(HCO3)2. Đây là lý do tạo nên nhiều đặc điểm của đá vôi như măng đá, nhũ đá.
• Trong cuộc sống, axit cacbonic (H2CO3) còn được sử dụng trong nhiều loại đồ uống có ga như cola.
• Axit carbonic cũng được tìm thấy trong thực phẩm lên men dưới dạng chất thải do vi khuẩn ăn thực phẩm tạo ra (Theo Michelle McGuire trong Khoa học Dinh dưỡng). Ví dụ về các loại thực phẩm lên men thường được ăn là nước tương, súp miso, dưa cải bắp, kim chi và sữa chua. Những thực phẩm này chứa vi khuẩn có lợi có thể kiểm soát các vi sinh vật có khả năng gây bệnh và cải thiện việc sản xuất vitamin B12 và K.
• Axit cacbonic đóng vai trò tạo ra độ axit cao của soda, nhưng hàm lượng đường tinh luyện và axit photphoric là nguyên nhân chính gây ra độ axit nói trên.
• Ngoài ra, H2CO3 còn được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác như dược phẩm, mỹ phẩm, phân bón, chế biến thực phẩm, gây mê,…

Bài tập về axit cacbonic SGK Hóa học lớp 9 có dung dịch

Như vậy, chúng ta đã nắm rõ những kiến ​​thức cơ bản về axit cacbonic. Hãy vận dụng những kiến ​​thức đã học ở trên để thực hành bài tập sau:

Bài tập về axit cacbonic (trang 91 SGK Hóa học lớp 9)

Ví dụ: Hãy chứng minh H2CO3 là axit yếu hơn HCl và là axit không ổn định.

Giải pháp:

Axit HCl tác dụng với muối cacbonat tạo thành axit cacbonic.

Xem thêm : Phương pháp giúp nuôi dạy trẻ 2 tuổi tự lập như người Nhật mà ba mẹ nào cũng nên biết

2HCl + Na2CO3 → 2NaCl + H2CO3

H2CO3 là axit không ổn định, phân hủy ngay thành CO2 và H2O nên phương trình được viết là:

2HCl + Na2CO3 → 2NaCl + CO2 ↑ + H2O.

Bài tập về Axit Carbonic theo nhịp độ

Ngoài các bài tập trong sách giáo khoa, dưới đây là một số bài tập liên quan để học sinh vận dụng lý thuyết và thực hành cùng nhau:

Câu 1: Dãy chất nào sau đây là muối axit?

A. NaHCO3, BaCO3, Na2CO3.

B. Ba(HCO3)2, NaHCO3, Ca(HCO3)2.

C. Ca(HCO3)2, Ba(HCO3)2, MgCO3.

D. Mg(HCO3)2, Ba(HCO3)2, CaCO3.

Đáp án: B

Câu 2: Dãy muối tan nhiều nhất trong nước là

A. CaCO3, MgCO3, Mg(HCO3)2, K2CO3.

B. CaCO3, NaHCO3, Mg(HCO3)2, Na2CO3.

C. CaCO3, Na2CO3, NaHCO3, MgCO3.

D. Na2CO3, Ca(HCO3)2, Ba(HCO3)2, K2CO3.

Trả lời: D

Câu 3: Dãy chất bị nhiệt phân hủy là

A. Na2CO3, Mg(OH)2, Ca(HCO3)2, BaCO3.

B. MgCO3, BaCO3, Ca(HCO3)2, NaHCO3.

C. K2CO3, KOH, MgCO3, Ca(HCO3)2.

D. NaHCO3, KHCO3, Na2CO3, K2CO3.

Đáp án: B

Câu 4: Dãy chất gồm các chất đều phản ứng được với dung dịch HCl ở điều kiện thường

A. Na2CO3, CaCO3.

B. K2SO4, Na2CO3.

C. Na2SO4, Mg(NO3)2.

D. Na2SO3, KNO3.

Trả lời: A

Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + CO2 ↑ + H2O

CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2 ↑ + H2O

Câu 5: Cặp chất nào sau đây có thể cùng tồn tại trong dung dịch?

A. HCl và KHCO3.

Xem thêm : Bài tập đạo hàm vận tốc giúp học sinh hiểu rõ ứng dụng đạo hàm trong vật lý

B. Ca(OH)2 và Ca(HCO3)2.

C. K2CO3 và CaCl2.

D. K2CO3 và Na2SO4.

Trả lời: D

Dung dịch K2CO3 không phản ứng được với dung dịch Na2SO4.

Câu 6: Cho 4 gam CaCO3 vào một lượng vừa đủ dung dịch HCl 2M. Thể tích dung dịch HCl đã dùng là:

A. 0,05 lít.

B. 0,04 lít.

C. 0,75 lít.

D. 0,15 lít.

Đáp án: B

Câu 7: Cho phương trình hóa học sau: X + NaOH → Na2CO3 + H2O. X là

AC

B. NaHCO3.

C.CO.

D. KHCO3.

Đáp án: B

NaHCO3 + NaOH → Na2CO3 + H2O

Câu 8: Khối lượng kết tủa tạo thành khi cho 10,6 gam Na2CO3 phản ứng với dung dịch Ca(OH)2 là

A. 5 gam.

B. 10 gam.

C. 15 gam.

D. 20 gam.

Đáp án: B

Câu 9: Có 2 dung dịch K2SO4 và K2CO3, thuốc thử nào sau đây có thể nhận biết được 2 dung dịch trên?

A. Dung dịch BaCl2.

B. Dung dịch HCl.

C. Dung dịch NaOH.

D. Dung dịch Pb(NO3)2.

Đáp án: B

Câu 10: Đun nóng hoàn toàn hỗn hợp hai muối CaCO3 và MgCO3 thu được 76 gam hai oxit và 33,6 lít CO2 (điều kiện tiêu chuẩn). Khối lượng ban đầu của hỗn hợp muối là

A. 142 gam.

B. 124 gam.

C. 141 gam.

D. 140 gam.

Trả lời: A

Bài viết trên đã cung cấp cho các bạn những kiến ​​thức quan trọng như định nghĩa, tính chất và ứng dụng của axit cacbonic (H2CO3) – một hợp chất vô cơ cực kỳ phổ biến trong cuộc sống. Hy vọng những kiến ​​thức này sẽ hữu ích cho quá trình học tập của các bạn. Hãy chia sẻ nếu thấy bài viết hữu ích và đừng quên truy cập website của timhieulichsuquancaugiay.edu.vn mỗi ngày để xem thêm những thông tin thú vị về Hóa học nhé.

Nguồn: https://timhieulichsuquancaugiay.edu.vn
Danh mục: Giáo dục