Lý Thuyết Về Cacbon Và Hợp Chất

Lý thuyết về cacbon và hợp chất

\[I\]) Cacbon

1) Tính chất vật lý

-C có nhiều dạng thù hình: kim cương, than chì, và cacbon vô định hình, fuleren

+ Kim cương là chất tinh thẻ trong suốt, không màu, không dẫn điện,dẫn nhiệt kém. Kim cương có cấu trúc tinh thể nguyên tử và cứng nhất trong tất cả các chất.

+ Than chì là tinh thể màu xám đen, có ánh kim, dẫn điện tốt nhưng kém hơn kim loại. Tinh thể than chì có cấu trúc lớp.

1) Tính chất hóa học

-C có thể tồn tại ở nhiều mức oxi hóa khác nhau nhưng thường gặp là :-4 ; 0 ; +2; +4

-C có cả tính khử và tính oxi hóa nhưng tính khử vẫn là chủ yếu.

a. C là chất khử

-Tác dụng với các phi kim

C + O_{2\[\xrightarrow{{}}\]} CO₂

C + CO_{2\[\xrightarrow{{}}\]}2CO (400\[^{o}C\])

-Tác dụng với oxit kim loại

+ C khử được các oxit của các kim loại đứng sau Al trong dãy hoạt động hóa học của kim loại:

CuO + C\[\xrightarrow{{{t}^{0}}}\]Cu + CO

Fe₂O₃ + 3C \[\xrightarrow{{{t}^{0}}}\]2Fe + 3CO

+ Với CaO và Al₂O₃

CaO + 3C \[\xrightarrow{{}}\]CaC₂ + CO( trong lò điện)

2Al₂O₃ +9C\[\xrightarrow{{}}\]Al₄C₃ + 6CO (2000\[^{O}C\])

- Tác dụng với các chất oxi hóa mạnh thường gặp là H₂SO_{4 đặc}; HNO₃; KNO₃; KClO₃; K₂Cr₂O₇…Trong các phản ứng này, C bị oxi hóa đến mức +4(CO₂)

C + 2H₂SO_{4\[\xrightarrow{{{t}^{o}}}\]}CO₂ + 2SO₂ + 2H₂O

C + 4HNO_{3\[\xrightarrow{{{t}^{o}}}\]}CO₂ + 4NO₂ + 2H₂O

C + 4KNO_{3\[\xrightarrow{{{t}^{o}}}\]}2K₂O + CO₂ + 4NO₂

- Khi nhiệt độ cao, C tác dụng với hơi nước:

C + H₂O\[\xrightarrow{{{1000}^{o}}C}\]CO + H₂O

C + 2H₂O\[\xrightarrow{{}}\]CO₂ + 2H₂

b. C là chất oxi hóa:

- Tác dụng với H₂

C + 2H_{2\[\xrightarrow{\,{{500}^{0}}C,Ni}\]}CH₄

-Tác dụng với kim loại=> muối cacbua

4Al + 3C\[\xrightarrow{\,{{t}^{0}}}\]Al₄C₃

3. ứng dụng:

- Kim cương được dùng làm đồ trang sức. Trong kĩ thuật, kim cương được dùng làm mũi khoan, dao cắt thuỷ tinh, bột mài.

- Than chì được dùng làm điện cực; làm nồi, chén để nấu chảy các hợp kim chịu nhiệt; chế tạo chất bôi trơn; làm bút chì đen.

- Than cốc được dùng làm chất khử trong luyện kim để luyện kim loại từ quặng.

- Than gỗ được dùng để chế thuốc nổ đen, thuốc pháo, chất hấp phụ.

- Than muội được dùng làm chất độn khi lưu hoá cao su, để sản xuất mực in, xi đánh giày.

4. Trạng thái tự nhiên

- Kim cương và than chì là cacbon ở dạng tự do gần như tinh khiết.

- Cacbon còn có trong các khoáng vật như canxit (đá vôi, đá hoa, đá phấn đều chứa CaCO₃), magiezit (MgCO₃), đolomit (CaCO₃.MgCO₃). Dầu mỏ, khí thiên nhiên là hỗn hợp của các chất khác nhau chứa cacbon. Cơ thể động thực vật cũng chứa nhiều hợp chất của cacbon.

\[II\]) Cacbon monoxit ( CO)

1-Cấu tạo phân tử và tính chất vật lý:

- Cấu tạo của CO là C≡O (trong đó có 1 liên kết thuộc kiểu cho - nhận).

- 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 nên ở nhiệt độ thường C rất trơ, chỉ hoạt động trong điều kiện nhiệt độ cao.

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

- CO là chất khử mạnh.

+ Tác dụng với các phi kim

2CO + O_{2\[\xrightarrow{\,{{700}^{0}}C}\]}2CO₂

CO + Cl_{2\[\xrightarrow{{}}\]}COCl₂ (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).

3CO + Fe₂O_{3\[\xrightarrow{{}}\]}3CO₂ + 2Fe

CO + CuO\[\xrightarrow{{}}\]CO₂ + Cu

3. Điều chế

4,Nhận biết

5CO + I₂O₅ → 5CO₂ + I₂

\[III\]) Cacbon đioxit-CO₂

1.Trạng thái tự nhiên

- Cấu tạo của CO2 là O=C=O.

- 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. CO₂ là oxit axit

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

CO₂ + H₂OH₂CO₃

-CO₂ tác dụng với oxit bazo tạo thành muối

CO₂ + CaO\[\xrightarrow{{{t}^{o}}}\]CaCO₃

-CO₂ tác dụng với dung dịch bazo tạo thành muối ( + nước)

NaOH + CO_{2\[\xrightarrow{{}}\]}NaHCO₃

NaOH + CO_{2\[\xrightarrow{{}}\]}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.CO₂ bền, ở nhiệt độ cao bị nhiệt phân một phần và tác dụng được với các chất khử mạnh.

2CO₂ 2CO + O₂

CO₂ + 2Mg\[\xrightarrow{{}}\]2MgO + C

CO₂ + C\[\xrightarrow{{}}\]2CO

C. CO₂ còn dung để sản xuất ure

CO₂ + 2NH_{3\[\xrightarrow{{}}\]}NH₄O-CO-NH₂( amoni cacbamat)

NH₄O-CO-NH_{2\[\xrightarrow{{{180}^{o}}C,200at}\]}H₂O + (NH₂)₂CO

3.Điều chế

- Quá trình hô hấp của người và động vật:

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ \[\xrightarrow{{}}\] 6CO₂ + 6H₂O

- Quá trình lên men bia rượu:

C₆H₁₂O₆ \[\xrightarrow{{}}\] 2CO₂ + 2C₂H₅OH

- Quá trình đốt cháy nhiên liệu:

C_XH_Y + (x + y/4)O₂ \[\xrightarrow{{}}\]Xco₂ + y/2H₂O

- Trong công nghiệp:

C + O₂ \[\xrightarrow{{}}\] CO₂ (đốt cháy hoàn toàn than cốc trong không khí)

CaCO₃ \[\xrightarrow{{{1000}^{o}}C}\] CaO + CO₂

- Trong phòng thí nghiệm:

CaCO₃ + 2HCl \[\xrightarrow{{}}\] CaCl₂ + CO₂ + H₂O

4.Nhận biết

- Tạo kết tủa trắng với dung dịch nước vôi trong dư.

CO₂ + Ca(OH)₂ \[\xrightarrow{{}}\]CaCO₃ + H₂O

\[IV\]) 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

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

Na₂CO₃ \[\xrightarrow{{}}\] 2Na+ + CO₃^2-

CO₃^2- + H₂O ↔ HCO₃^- + OH^-

→ trong một số phản ứng trao đổi Na₂CO₃ đóng vai trò như 1 bazơ:

2AlCl₃ + 3Na₂CO₃ + 3H₂O \[\xrightarrow{{}}\] 2Al(OH)₃ + 6NaCl + 3CO₂

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

- Sự nhiệt phân:

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

MgCO₃ \[\xrightarrow{{}}\] MgO + CO₂

+ Tất cả các muối hiđrocacbonat đều bị nhiệt phân:

2NaHCO₃ \[\xrightarrow{{}}\] Na₂CO₃ + CO₂ + H₂O

Ca(HCO₃)₂ \[\xrightarrow{{}}\] CaCO₃ + H₂O + CO₂

- Tính chất hóa học chung của muối:

+ Tác dụng với axit \[\xrightarrow{{}}\] muối mới + CO₂ + H₂O

NaHCO₃ + HCl \[\xrightarrow{{}}\]NaCl + H₂O + CO₂

Chú ý: Nếu cho H⁺ vào muối tan thì CO₃^2- \[\xrightarrow{{}}\] HCO₃^{-\[\xrightarrow{{}}\]} H₂O+ CO₂.

Nếu cho H⁺ vào muối không tan thì CO₃^2- \[\xrightarrow{{}}\] CO₂ + H₂O.

+ Tác dụng với dung dịch bazơ \[\xrightarrow{{}}\]muối mới + bazơ mới

NaHCO₃ + NaOH \[\xrightarrow{{}}\] Na₂CO₃ + H₂O

+ Tác dụng với muối \[\xrightarrow{{}}\] 2 muối mới

Na₂CO₃ + CaCl₂ \[\xrightarrow{{}}\] CaCO₃ + 2NaCl

+ Tác dụng với kim loại đứng trước kim loại tạo muối → muối mới + kim loại mới

Cu(HCO₃)₂ + Mg \[\xrightarrow{{}}\] Mg(HCO₃)₂ + Cu

3. Nhận biết

Cho tác dụng với axit \[\xrightarrow{{}}\] CO₂

CaCO₃ + 2HCl \[\xrightarrow{{}}\]CaCl₂+ CO₂ + H₂O

PHẦN II) BÀI TẬP

Câu 1: Hoàn thành các phương trình phản ứng sau

(a) CO + Cl₂ (b) CO +CuO

Câu 2: Trong “khí than ướt” và “khí than khô” đều có chứa

A. CO₂. B. CO C. H₂ D. H₂O

Câu 3: Phản ứng dùng để điều chế CO trong phòng thí nghiệm là.

A. C + H₂O CO +H₂.

B. 2C +O2 \[\xrightarrow{{{t}^{o}}}\]2CO.

C. C + CO₂ \[\xrightarrow{{{t}^{o}}}\]2CO.

D. HCOOH \[\xrightarrow{{{t}^{o}},{{H}_{2}}S{{O}_{4}}}\] CO + 2H₂O

Câu 4: Oxit nào sau đây không bị khử bởi CO

A. Fe₂O₃. B. MgO. C. ZnO. D. CuO.

Câu 5: Cho khí CO đi qua ống sứ nung nóng đựng hỗn hợp gồm Al₂O₃, MgO, Fe₂O₃, CuO thu được chất rắn Y. Thành phần của Y là.

A. Al, Mg, Fe₂O₃, CuO. B. Al₂O₃, MgO, Fe, Cu.

C. Al, MgO, Fe, Cu. D. Al₂O₃, Mg, Fe, Cu.

Câu 6: Ở nhiệt độ cao, CO khử được tất cả oxit trong dãy nào sau đây.

A. CuO, Ag₂O, PbO, Al₂O₃.

B. Fe₂O₃, CuO, ZnO, PbO.

C. CuO, Fe₃O₄, Na₂O, PbO.

D. Al₂O₃, FeO, CuO, NiO.

Câu 7: Những kim loại nào sau đây có thể được điều chế từ oxit bằng phương pháp nhiệt luyện nhờ chất khử CO?

A. Ba, Cu, Ca. B. Fe, Cu, Ni.

C. Pb, Mg, Fe. D. Fe, Ag, Al.

Câu 8: Phản ứng nào sau đây có khả năng xảy ra ở điều kiện thích hợp:

AA. CO + Na₂O\[\xrightarrow{{}}\]2Na + CO₂

BB. CO + MgO\[\xrightarrow{{}}\]Mg + CO₂

CC. 3CO + Fe₂O_{3\[\xrightarrow{{}}\]}2Fe + 3CO₂

DD. CO + K₂CO₃ + 2H₂O\[\xrightarrow{{}}\]2KHCO₃ + H₂

ACâu 9: Hợp chất nào sau đây có tính lưỡng tính:

A A. Na₂CO₃ B. NaHCO₃

C. K₂CO₃ D. H₂CO₃

Câu 10: Cho chuỗi phản ứng sau:

X và Y lần lượt là:

A. CO ; CO₂ B. CO₂; Ca(HCO₃)₂

C. C; CO₂ D. CO₂ ;CO

Câu 11: Na₂CO₃ không phản ứng được với ;

A A. HCl B. HNO₃ C. NaOH D. NaHSO₄

Câu 12: Muối nào không tan trong nước:

A. NaHKCO₃ B. Na₂CO₃ C. CaCO₃ D. (NH₄)₂CO₃

Câu 13: Hoàn thành các phương trình phản ứng sau:

A. KHCO₃ + KOH\[\xrightarrow{{}}\]

B. HCO₃ + HCl\[\xrightarrow{{}}\]

C. Na₂CO₃ + CO₂ +H₂O\[\xrightarrow{{}}\]

D. CaCO₃ + CO₂ + H₂O\[\xrightarrow{{}}\]

Câu 14: Dung dịch muối A có tính bazo, dung dịch muối B có môi trường trung tính, khi trộn hai dung dịch trên có kết tủa. Hai dung dịch A, B có thể là:

A A. NaOH và K₂CO₃

B B. KOH và MgCl₂

C C. K₂CO₃ và Ba(NO₃)₂

D D. K₂CO₃ và NaNO₂

Câu 15: Nhiệt phân hoàn toàn hỗn hợp chứa MgCO₃ và CaCO₃ có cùng số mol, thu được khí X và chất rắn Y. Hòa tan chất rắn Y vào muối dư, lọc bỏ kết tủa thu được dung dịch D. Hấp thụ hoàn toàn khí X vào bình chứa dung dịch D, sau phản ứng trong bình có chứa:

A A. Mg(HCO₃)₂ B. MgCO₃ và Mg(HCO₃)₂

C. CaCO₃ và Ca(HCO₃)₂ D. Ca(HCO₃)₂

ĐÁP ÁN: