SGK Hóa Học 11 - Bài 16: Họp chất của cacbon

HỢP CHẤT CỦA CACBON
& Biết tính chất, điều chế, ứng dụng của các oxit cacbon và muối cacbonat.
A - CACBON MONOOXIT
- TÍNH CHẤT VẬT LÍ
Cacbon monooxit (CO) là chất khí không màu, không mùi, không vị, hơi nhẹ hơn không khí, rất ít tan trong nước, hoá lỏng ở -191,5 °C, hoá rắn ở -205,2 °C, rất bền với nhiệt. Khí co rất độc.
- TÍNH CHẤT HOÁ HỌC
Cacbon monooxit là oxit không tạo muối (oxit trung tính)
CO không tác dụng với nước, axit và dung dịch kiềm ở điều kiện thường.
Tính khứ
Khi đốt nóng, khí co cháy trong oxi hoặc trong không khí, cho ngọn lửa màu lam nhạt và toả nhiều nhiệt:
Thí dụ :	Fe2O3 +3 co ——. 2Fe + 3CO2
Tính chất này được dùng trong luyện kim để khử các oxit kim loại.
- ĐIỀU CHÊ
Trong phòng thí nghiệm
Khí CO được điều chế bằng cách đun nóng axit fomic (HCOOH) khi có mặt H2SO4 đặc :
HCOOH H2so4đăc,tũ > co + H^o
Sơ đồ lò gas
Trong công nghiệp
Khí CO thường được sản xuất bằng cách cho hơi nước đi qua than nung đỏ :
~1050°C
c + H2O CO + H2
Hỗn hợp khí tạo thành được gọi là khí than ướt, chứa trung bình khoảng 44% co, còn lại là các khí khác như co2, H2, N2,...
Khí CO còn được sản xuất trong các lò gas (hình 3.3) bằng cách thổi không khí qua than nung đỏ. Ớ phần dưới của lò, cacbon cháy thành cacbon đioxit. Khi đi qua lớp than nung đỏ, co2 bị khử thành khí có :
co2 + c —2CO
Hỗn hợp khí thu được gọi là khí lò gas (khí than khô). Trong khí lò gas, co thường chiếm khoảng 25%, ngoài ra còn có N2, CO2 và một lượng nhỏ các khí khác.
Khí than ướt, khí lò gas đều được dùng làm nhiên liệu khí.
B - CACBON ĐIOXIT
- TÍNH CHẤT VẬT LÍ
Cacbon đioxit (CO,) là chất khí không màu, nặng gấp 1,5 lần không khí, tan không nhiều trong nước : Ở điều kiện thường, 1 lít nước hoà tan được 1 lít khí CO2. ở nhiệt độ thường, dưới áp suất 60 atm, khí co, sẽ hoá thành chất lỏng không màu, linh động. Ở trạng thái rắn, CO2 tạo thành một khối trắng, gọi là “nước đá khô”. Nước đá khô không nóng chảy mà thăng hoa , được dùng để tạo môi trường lạnh không có hơi ẩm.
- TÍNH CHẤT HOÁ HỌC
Khí co2 không cháy và không duy trì sự cháy của nhiều chất, nên người ta thường dùng những bình tạo khí co, để dập tắt các đám cháy.
co2 là oxit axit, khi tan trong nước tạo thành dung dịch axit cacbonic :
co2 (k) + H2O (/)	<=± H2CO3 (dd)
- ĐIỀU CHÊ
Trong phòng thí nghiệm
COọ được điều chế bằng cách cho dung dịch HC1 tác dụng với đá vôi:
CaCO3+ 2HC1 	> co2t+ CaCl2 + H2O
Trong công nghiệp
Khí CO2 được thu hồi từ quá trình đốt cháy hoàn toàn than để cung cấp năng lượng cho các quá trình sản xuất khác. Ngoài ra, khí co2 còn được thu hồi từ quá trình chuyển hoá khí thiên nhiên, các sản phẩm dầu mỏ, ; quá trình nung vôi; quá trình lên men rượu từ đường glocozo.
c - AXIT CACBONIC VÀ MUỐI CACBONAT
- AXIT CACBONIC
Axỉt cacbonic (HọCOị) rất kém bền, chỉ tồn tại trong dung dịch loãng, dễ bị phân huỷ thành CO2 và H,o. Trong dung dịch, axit này phân li hai nấc, chủ yếu thành các ion H+ và HCO3 và chỉ tạo thành một lượng rất nhỏ co3" :
H2CO3 H++ HCO3
HCO3 H++COf~
Axit cacbonic tạo ra hai loại muối: Muối cacbonat chứa ion coj~ (Na2CO3, CaCO3, ...); muối hiđrocacbonat chứa ion HCOJ (NaHCO3, Ca(HCO3)2,...).
- MUỐI CACBONAT
Tính chất
Tính tan
Muối cacbonat của kim loại kiềm, amoni và đa số các muối hiđrocacbonat dễ tan trong nước. Muối cacbonat của kim loại khác không tan trong nước.
b) Tác dụng với axit
Muối cacbonat, cũng như muối hiđrocacbonat, tác dụng dễ dàng với dung dịch axit, cho khí coọ thoát ra.
NaHCO3
hco3
+
+
HC1 -
H+
—>
—>
NaCl + CO2t + H2O
CO2Ĩ
+ H2O
Na2CO3
+
2HC1 -
—>
2NaCl
+ co2t + H2O
cof-
+
2H+ -
—>
co2t
+ h20
Tác dụng với dung dịch kiềm
Các muối hiđrocacbonat tác dụng dễ dàng với dung dịch kiềm.
Thí dụ :	NaHCO3 + NaOH 	> Na2CO3 + H2O
HCO3 + OH- 	> co|- +H2O
Phản ứng nhiệt phân
Muối cacbonat trung hoà của kim loại kiềm bền với nhiệt. Muối cacbonat trung hoà của kim loại khác, cũng như muối hiđrocacbonat, bị nhiệt phân huỷ. Thí dụ :	MgCO3 (r) —-—> MgO (r) + CO2 (k)
2NaHCO3 (r)	* > Na2CO3 (r) + CO2 (k) + H2O (k)
Úng dụng
Canxi cacbonat (CaCO3) tinh khiết là chất bột màu trắng, nhẹ, được dùng làm chất độn trong một số ngành công nghiệp.
Natri cacbonat khan (Na2CO3, còn gọi là sođa khan) được dùng trong công nghiệp thuỷ tinh, đồ gốm, bột giặt, ...
Natri hiđrocacbonat (NaHCO3) được dùng trong công nghiệp thực phẩm. NaHCO3 còn được dùng làm thuốc giảm đau dạ dày do thừa axit.
BÀI TẬP
Làm thế nào để loại hơi nước và khí co2 có lẫn trong khí co ? Viết các phương trình hoá học.
Có ba chất khí gồm co, HCI và so2 đựng trong ba bình riêng biệt. Trình bày phương pháp hoá học để phân biệt từng khí. Viết các phương trình hoá học.
Điều nào sau đây không đúng cho phản ứng của khí co với khí 02 ?
Phản ứng thu nhiệt.
Phản ứng toả nhiệt.
c. Phản ứng kèm theo sự giảm thể tích.
D. Phản ứng không xảy ra ở điều kiện thường.
a) Khi đun nóng dung dịch canxi hiđrocacbonat thì có kết tủa xuất hiện. Tổng các hệ số tỉ lượng trong phương trình hoá học của phản ứng là
A. 4	B. 5	c. 6	D. 7
Khi cho dư khí co2 vào dung dịch chứa kết tủa canxi cacbonat, thì kết tủa sẽ tan. Tổng các hệ số tỉ lượng trong phương trình hoá học của phản ứng là A. 4	B. 5	c. 6	D. 7
Cho 224,0 ml khí co2 (đktc) hấp thụ hết trong 100,0 ml dung dịch kali hiđroxit 0.200M. Tính khối lượng của những chất có trong dung dịch tạo thành.
Nung 52,65 g CaCO3 ở 1000 °C và cho toàn bộ lượng khí thoát ra hấp thụ hết vào 500,0 ml dung dịch NaOH 1.800M. Hỏi thu được những muối nào ? Khối lượng là bao nhiêu ? Biết rằng hiệu suất của phản ứng nhiệt phân CaCOg là 95 %.