Bài 16: Hợp chất của cacbon

Tóm tắt lý thuyết

1.1. CACBON MONOXIT

1.1.1. Tính chất vật lý

  • Là chất khí không màu, không mùi, không vị
  • Hơi nhẹ hơn không khí, ít tan trong nước
  • Hóa lỏng ở -191,50C, hóa rắn ở -205,50C, rất bền với nhiệt
  • CO là khí rất độc

1.1.2. Tính chất hóa học

CO là oxít không  tạo muối (oxít trung tính)

Ở tO thường, không tác dụng với H2O, axít, kiềm.

Tính khử

CO cháy trong oxi hoặc không khí: 2CO + O2  2CO2

Tác dụng với nhiều oxít  kim loại (đứng sau Al)

3CO + Fe2O 3CO2 + 2Fe

1.1.3. Điều chế

Trong Phòng thí nghiệm

HCOOH CO + H2O

Trong công nghiệp

Sơ đồ lò gas

Hình 1: Sơ đồ lò gas

  • C + H2O    CO + H2 (khí than ướt)
  • CO2 + C    2CO (khí than khô)

1.2. CACBON ĐIOXIT

1.2.1. Tính chất vật lý

  • Chất khí, không màu, nặng gấp 1,5 lần không khí
  • Tan không nhiều trong nước
  • Ở trạng thái rắn, CO2 tạo thành một khối trắng gọi là “nước đá khô”. Nước đá khô không nóng chảy mà thăng hoa, dùng để tạo môi trường lạnh, không có hơi ẩm.

1.2.2. Tính chất hóa học

CO2 là khí không duy trì sự sống và sự cháy.

CO2 là oxít axít

  • Tan trong nước tạo H2CO3.

CO2(k) + H2O(l)  \(\leftrightarrows\)H2CO3 (dd).

  • Tác dụng với dung dịch bazơ:

CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O (Nhận biết CO2)

2CO2 + Ca(OH)2 → Ca(HCO3)2

1.2.3. Điều chế

Trong Phòng thí nghiệm

CaCO3 +2HCl→ CaCl2+CO2+ H2O.

Trong Công nghiệp

CaCO3 CaO + CO2

1.3. AXIT CACBONIC VÀ MUỐI CACBONAT

1.3.1. Axít cacbonic

  • H2CO3 là axít 2 nấc rất yếu, kém bền phân huỷ thành CO2 và H2O.

H2CO3  \(\leftrightarrows\)H+ + HCO3

HCO3 \(\leftrightarrows\) H+ + CO3 2-

  • Tác dụng với dd kiềm → muối
    • Trung hoà: Na2CO3, CaCO3
    • Axít: NaHCO3, Ca(HCO3)2

1.3.2. Muối cacbonat

Tính chất

  • Tính tan
    • Muối cacbonat của kim loại kiềm, amoni và đa số các muối hidrocacbonat đều tan trong nước
    • Muối cacbonat của kim loại khác không tan trong nước
  • Tác dụng với axít (Nhận biết muối cacbonat)

NaHCO3 + HCl → NaCl + CO2 + H2O

HCO3 + H+ →CO2 + H2O

Na2CO3 + 2HCl → NaCl+CO2 + H2O

CO32- + 2H+ → CO2 + H2O

Video 1: Phản ứng giữa NaHCO3 và dung dịch HCl

Tác dụng với dd kiềm

Muối hidrocacbonat tác dụng với dd kiềm.

NaHCO3 + NaOH → Na2CO3 + H2O

HCO3 + OH → CO32- + H2O

  • Phản ứng nhiệt phân
    • Muối cacbonat tan: Không bị nhiệt phân.
    • Muối cacbonat ko tan  oxít kim loại + CO2.

VD: Mg CO3(r)  MgO(r) + CO2(k)

  • Muối hidrocacbonat  CO32- + CO2 + H2O.

VD: 2 NaHCO3(r)  Na2CO3(r) + CO2 + H2O

Video 2: Thí nghiệm nhiệt phân muối Natri hidrocacbonat

1.3.3. Ứng dụng

CaCO3 là chất bột màu trắng, nhẹ, được dùng làm chất độn trong một số ngành công nghiệp.

Bài tập minh họa



Bài 1:

Cho khí CO đi qua ống chứa 0,04 mol X gồm FeO và Fe2O3 đốt nóng, ta nhận được 4,784 gam chất rắn Y (gồm 4 chất), khí đi ra khỏi ống dẫn qua dung dịch Ba(OH)2 dư thì thu được 9,062 gam kết tủa. Phần trăm khối lượng FeO trong hỗn hợp X là:

Hướng dẫn:

\({n_{C{O_2}}} = {n_{BaC{O_3}}} = 0,046{\rm{ }}(mol)\)

Bảo toàn nguyên tố C ta có :  \({n_{CO}} = {n_{C{O_2}}} = 0,046(mol)\)

Bảo toàn khối lượng :

\(\begin{array}{l} {\rm{ }}{m_{hh}} + {m_{CO}} = {m_Y} + {m_{C{O_2}}}\\ \Leftrightarrow {m_{hh}} = {m_Y} + {m_{C{O_2}}} – {m_{CO}}\\ \Leftrightarrow {m_{hh}} = 4,784 + 0,046.44 – 0,046.28 = 5,52(gam) \end{array}\)

Gọi số mol của FeO và Fe2O3 lần lượt là x và y :

\(\left\{ \begin{array}{l} x + y = 0,04\\ 72{\rm{x}} + 160y = 5,52 \end{array} \right. \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l} x = 0,01{\rm{ }}(mol)\\ y = 0,03{\rm{ }}(mol) \end{array} \right.\)

\(\% {m_{FeO}} = \frac{{0,01.72}}{{5,52}}.100 = 13,04\)

Bài 2:

Cho V lít hỗn hợp khí (ở đkc) gồm CO và H2 phản ứng với một lượng dư hỗn hợp rắn gồm CuO và Fe3O4 nung nóng. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, khối lượng hỗn hợp rắn giảm 0,48gam. Giá trị của V là

Hướng dẫn:

m chất rắn giảm = m hỗn hợp khí tăng

CO \(\overset{O^{2-}}{\rightarrow}\)CO2\(\nearrow\)

H2 \(\overset{O^{2-}}{\rightarrow}\) H2O\(\nearrow\)

1 mol hỗn hợp (CO, H2) phản ứng \(\Rightarrow\) m chất rắng giảm 16g

\(\Rightarrow\) n(CO, H2)phản ứng =\(\frac{16}{16}=1 mol\)

\(nO^{2-}=\frac{0,48}{16}=0,03\)

n(CO + H2)=0,03

V = 0,672 (lít)