Hợp chất của cacbon

I. CACBON MONOOXIT: CO

1. Tính chất vật lí

- CO là chất khí, không màu, không mùi, không vị, tan rất ít trong nước và rất bền với nhiệt.

- CO là khí độc vì nó kết hợp với hemoglobin ở trong máu tạo thành hợp chất bền làm cho hemoglobin mất tác dụng vận chuyển khí O₂.

2. Tính chất hóa học

Phân tử CO có liên kết ba bền vững $\left( C\equiv O \right)$ nên ở nhiệt độ thường C rất trơ, chỉ hoạt động trong điều kiện nhiệt độ cao

a. CO là oxit trung tính

CO không có khả năng tạo muối → không tác dụng với dung dịch bazơ và dung dịch axit ở nhiệt độ thường.

b. CO là chất khử mạnh

+ Tác dụng với các phi kim:

$2\overset{+2}{\mathop{C}}\,O + {{O}_{2}}\xrightarrow{{{t}^{0}}}~2\overset{+4}{\mathop{C}}\,{{O}_{2}}$

$\overset{+2}{\mathop{C}}\,O + C{{l}_{2}}\xrightarrow{{{t}^{0}},xt}~\overset{+4}{\mathop{C}}\,OC{{l}_{2}}$ (photgen)

+ CO khử oxit của các kim loại đứng sau Al trong dãy hoạt động hóa học của kim loại (phản ứng xảy ra ở nhiệt độ cao).

$3\overset{+2}{\mathop{C}}\,O + F{{e}_{2}}{{O}_{3}}\xrightarrow{{{t}^{0}}}~3\overset{+4}{\mathop{C}}\,{{O}_{2}}+2Fe$

$\overset{+2}{\mathop{C}}\,O + CuO\xrightarrow{{{t}^{0}}}~\overset{+4}{\mathop{C}}\,{{O}_{2}}+Fe$

3. Điều chế

a. Trong công nghiệp

$\overset{0}{\mathop{C}}\,\,\,+\,{{H}_{2}}O~\,\underset{{}}{\overset{\approx {{1050}^{0}}C}{\longleftrightarrow}}\,\,\overset{+2}{\mathop{C}}\,O+{{H}_{2}}$(khí than ướt)

$\overset{0}{\mathop{C}}\,\,\,+\,\overset{+4}{\mathop{C}}\,{{O}_{2}}\,\xrightarrow{{{t}^{0}}}\,\,2\overset{+2}{\mathop{C}}\,O$(khí than khô)

b. Trong phòng thí nghiệm

$HCOOH~\xrightarrow{{{H}_{2}}S{{O}_{4}}{{~}_{c}}, {{t}^{0}}}~CO + {{H}_{2}}O$

4. Nhận biết: 5CO + I₂O₅ → 5CO₂ + I₂

II. CACBON ĐIOXIT - CO₂

1. Tính chất vật lí

- Là khí không màu, vị hơi chua. Tan ít trong nước. CO₂ khi bị làm lạnh đột ngột là thành phần chính của nước đá khô. Nước đá khô không nóng chảy mà thăng hoa nên được dùng để làm môi trường lạnh và khô, rất tiện lợi để bảo quản thực phẩm.

2. Tính chất hóa học

a. CO₂là oxit axit

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

CO₂ + H₂O $\underset{{}}{\overset{{}}{\longleftrightarrow}}$ H₂CO₃

- CO₂ tác dụng với oxit bazơ → muối: CaO + CO₂ $\xrightarrow{{{t}^{0}}}$ CaCO₃

- CO₂ tác dụng với dung dịch bazơ → muối + (H₂O)

NaOH + CO₂ → NaHCO₃

2NaOH + CO₂ → Na₂CO₃ + H₂O

Phản ứng của CO₂ với dung dịch kiềm tạo thành muối nào tuỳ thuộc vào tỉ lệ số mol của 2 chất tham gia phản ứng.

b. CO₂bền, ở nhiệt độ cao bị nhiệt phân một phần và tác dụng được với các chất khử mạnh

2CO₂ $\xrightarrow{{{t}^{0}}}$ 2CO + O₂

CO₂ + 2Mg$\xrightarrow{{{t}^{0}}}$ 2MgO + C (không dùng CO₂ để dập tắt đám cháy Mg vì xảy ra phản ứng này)

CO₂ + C $\xrightarrow{{{t}^{0}}}$ 2CO

c. CO₂còn được dùng để sản xuất ure

CO₂ + 2NH₃ $\xrightarrow{{{t}^{0}},P}$ H₂O + (NH₂)₂CO (ure)

3. Điều chế

a. Trong công nghiệp

C + O₂ $\xrightarrow{{{t}^{0}}}$ CO₂

CaCO₃ $\xrightarrow{{{t}^{0}}}$ CaO + CO₂

b. Trong phòng thí nghiệm

CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + CO₂ + H₂O

4. Nhận biết

Tạo kết tủa trắng với dung dịch nước vôi trong dư: CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃ + H₂O

III. MUỐI CACBONAT

- Là muối của axit cacbonic (gồm muối CO₃^2- và HCO₃^-).

1. Tính tan

Các muối cacbonat trung hoà của kim loại kiềm (trừ Li₂CO₃), amoniac và các muối hidrocacbonat dễ tan trong nước (trừ NaHCO₃ ít tan). Các muối cacbonat trung hoà của những kim loại khác không tan hoặc ít tan trong nước.

2. Tính chất hóa học

a. Tác dụng với axit → muối mới + CO₂ + H₂O

NaHCO₃ + HCl → NaCl + H₂O + CO₂

Chú ý: Nếu cho H⁺ từ từ vào muối tan thì CO₃^2- → HCO₃^- → H₂O + CO₂.

Nếu cho H⁺ vào muối không tan thì CO₃^2- → CO₂ + H₂O.

b. Sự thủy phân

Muối cacbonat của kim loại kiềm bị thủy phân mạnh tạo môi trường kiềm

CO₃^2- + H₂O ↔ HCO₃^- + OH^‑

2AlCl₃ + 3Na₂CO₃ + 3H₂O → 2Al(OH)₃ + 6NaCl + 3CO₂

Chú ý: Muối (NH₄)₂CO₃ có môi trường trung tính.

c. Sự nhiệt phân

+ Muối cacbonat tan không bị nhiệt phân (trừ muối amoni), muối cacbonat không tan bị nhiệt phân: