CaCO3 dạng bột, một sản phẩm phụ từ ngành công nghiệp giấy được dùng trong quy trình làm sạch SO2 từ khí thải các nhà máy đốt than. Dẫn khí thải qua bột CaCO3 (tạp chất không phản ứng) tạo thành hợp chất (X) và khí (Y) theo sơ đồ phản ứng sau: CaCO3 + SO2 + O2 → (X) + (Y)
a) Xác định chất (X), (Y) và hoàn thành phương trình phản ứng hóa học trên.
b) Tính khối lượng (tấn) bột CaCO3 (chứa 35% tạp chất theo khối lượng) dùng để loại bỏ 1 tấn SO2. Biết phản ứng sử dụng bột CaCO3 trên đạt 90%.
c) Carbonic acid trong nước mưa là kết quả của quá trình hòa tan carbon dioxide (CO2) trong khí quyển vào nước. Biết rằng áp suất riêng phần của CO2 trong không khí bão hòa hơi nước ở 25°C là 3,04.10-4 atm và hằng số Henry đối với CO2 trong nước là 3,40.10-2 mol/L.atm; độ tan của chất khí trong dung dịch tỉ lệ với áp suất riêng phần của chất khí đó cân bằng trong dung dịch theo công thức: C = k.P (k: hằng số Henry, mol/L.atm; P: áp suất riêng phần, atm).
Tính nồng độ (mol/L) carbonic acid trong trong nước mưa (xem CO2 là khí lý tưởng).
d) Một trong những phương pháp được sử dụng để tách CO2 từ không khí là công nghệ thu giữ không khí, được tiến hành theo các bước sau:
• Bước 1: Sục không khí chưa CO2 vào dung dịch base (thường là dung dịch NaOH dư)
• Bước 2: Cho dung dịch thu được ở trên tác dụng với Ca(OH)2, thu được kết tủa trắng (X1).
• Bước 3: Tách kết tủa (X1) đem nung ở nhiệt độ 900 – 1000°C thu được CO2 và chất rắn (X2).
• Bước 4: Cho chất rắn (X2) tác dụng với nước để tái tạo lại Ca(OH)2.
i) Viết các phương trình phản ứng hóa học xảy ra từ bước 1 đến bước 4.
ii) Em hãy đề xuất hai biện pháp để giảm lượng CO2 trong khí quyển.
(a) X là CaSO4; Y là CO2:
2CaCO3 + 2SO2 + O2 —> 2CaSO4 + 2CO2
(b) mCaCO3 phản ứng = 1.100/64 = 1,5625 tấn
m đá vôi cần dùng = 1,5625/(90%.65%) = 2,671 tấn
(c) CM H2CO3 trong nước mưa = C(CO2) = k.P = 3,40.10-2.3,04.10-4 = 1,0336.10-5 (mol/L)
Chú ý: CO2 tan trong nước chỉ có một phần rất nhỏ phản ứng với H2O. Nồng độ H2CO3 trong nước mưa là nồng độ biểu kiến, bao gồm cả H2CO3(aq) và CO2(aq) quy đổi sang.
(d)i) CO2 + 2NaOH —> Na2CO3 + H2O
Na2CO3 + Ca(OH)2 —> CaCO3 + 2NaOH
CaCO3 (900 – 1000°C) —> CaO + CO2
CaO + H2O —> Ca(OH)2
(d) Để giảm lượng CO2 trong khí quyển ta cần giảm nguồn phát thải và tăng quy mô thu hồi CO2:
+ Giảm nguồn phát thải: Tăng cường sử dụng nguồn năng lượng tái tạo, giảm sử dụng nhiên liệu hóa thạch.
+ Tăng quy mô thu hồi CO2: Phủ xanh đất trống, đồi trọc và mở rộng rừng phòng hộ, rừng đặc dụng.