Chuyên đề và bài tập Hóa đại cương và vô cơ 11 C3 Nhóm Cacbon, Silic là tài liệu môn Hóa Học trong chương trình Lớp 11 được cungthi.vn tổng hợp và biên soạn. Tạo nguồn tài liệu giúp các bạn trong việc ôn tập
Những địa chỉ uy tín để bạn mua sách
Nội dung tóm tắt
CHUYÊN ĐỀ 3 : NHÓM CACBON
A. LÝ THUYẾT
I. KHÁI QUÁT VỀ NHÓM CACBON (NHÓM IVA)
- Gồm : Cacbon (C), silic (Si), gemani (Ge), thiếc (Sn), chì (Pb).
- Cấu hình electron lớp ngoài cùng: ns2np2.
- Số oxi hoá có thể có trong chất vô cơ : -4, 0, +2, +4.
- Hợp chất với hiđro: RH4 ; hợp chất với oxi : RO và RO2
(Chú ý : CO2, SO2 là oxit axit ; GeO2, SnO2, PbO2 và hiđroxit tương ứng là hợp chất lưỡng tính).
II. CACBON:
1.Tính chất vật lý
Cacbon ở thể rắn, không tan trong nước, có 4 dạng thù hình : Kim cương (cứng, tinh thể trong suốt); than chì (xám, mềm, dẫn điện); Fuleren (phân tử C60, C70) ; than vô định hình (có tính hấp phụ).
2. Tính chất hóa học
a. Tính khử : Cacbon không tác dụng trực tiếp với halogen.
● Với oxi :
C + O2 CO2 (cháy hoàn toàn)
2C + O2 2CO (cháy không hoàn toàn)
Ở nhiệt độ cao, cacbon lại khử được CO2 thành CO
C + CO2 2CO
● Với hợp chất oxi hoá : như oxit kim loại, HNO3, H2SO4 đ, KClO3...
C + 2H2SO4 (đặc) CO2 + 2SO2 + 2H2O
C + 4HNO3 (đặc) CO2 + 4NO2 + 2H2O
b. Tính oxi hoá
● Với hiđro :
C + 2H2 CH4
● Với kim loại :
Ca + 2C CaC2 : Canxi cacbua
4Al + 3C Al4C3 : Nhôm cacbua
3. Điều chế
a. Kim cương nhân tạo
Điều chế từ than chì ở 2000oC, áp suất từ 50 đến 100.000 atmotphe, xúc tác sắt, crom hay niken.
b. Than chì nhân tạo
Nung than cốc ở 2500 – 3000oC trong lò điện không có không có không khí.
c. Than cốc
Nung than mỡ khoảng 1000oC, trong lò cốc, không có không khí.
d. Than mỏ
Khai thác trực tiếp từ các vỉa than.
e. Than gỗ
Đốt gỗ trong điều kiện thiếu không khí.
f. Than muội
Nhiệt phân metan : CH4 C + 2H2
III. HỢP CHẤT CỦA CACBON
1. Cacbon monooxit
- CTPT : CO (M = 28) ; CTCT:
- Khí không màu, không mùi, nhẹ hơn không khí, ít tan trong nước, rất độc.
- CO kém hoạt động ở nhiệt độ thường, hoạt động hơn khi đun nóng.
- CO là oxit trung tính (oxit không tạo muối ).
a. Tính chất hóa học
Hoá tính quan trọng là tính khử ở nhiệt độ cao.
● Với oxi : CO cháy trong oxi với ngọn lửa lam nhạt :
2CO + O2 2CO2
● Với Clo : có xúc tác than hoạt tính :
CO + Cl2 COCl2
(photgen)
● Với oxit kim loại : chỉ với kim loại trung bình và yếu :
Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2
CuO + CO Cu + CO2
● Lưu ý : CO chỉ khử được oxit của các kim loại từ kẽm trở về cuối dãy hoạt động hóa học của các kim loại.
b. Điều chế:
● Trong phòng thí nghiệm :
HCOOH CO + H2O
● Trong công nghiệp :
+ Đốt không hoàn toàn than đá trong không khí khô :
2C + O2 2CO
C + O2 CO2
CO2 + C 2CO)
Hỗn hợp khí thu được gọi là khí than khô (khí lò ga): 25% CO, còn lại là CO2, N2.
+ Cho hơi nước qua than nóng đỏ ở 1000oC :
C + H2O CO + H2
C + 2H2O CO2 + 2H2
Hỗn hợp khí thu được gọi là khí than ướt : 44% CO, còn lại là CO2, N2, H2.
2. CACBON ĐIOXIT
- CTPT : CO2 = 44 ; CTCT : O = C = O
- Khí không màu, không mùi, nặng hơn không khí, dễ hóa lỏng, không duy trì sự cháy và sự sống. Ở trạng thái rắn, CO2 gọi là nước đá khô.
a. Tính chất hóa học
● CO2 là một oxit axit
+ Tác dụng với nước tạo thành dung dịch axit yếu.
CO2 + H2O H2CO3
+ Tác dụng với oxit bazơ, bazơ tạo thành muối.
CO2 + NaOH NaHCO3
CO2 + 2NaOH Na2CO3 + H2O
● Tác dụng với chất khử mạnh như (tính oxi hóa)
2Mg + CO2 2MgO + C
2H2 + CO2 C + 2H2O
c. Điều chế:
● Trong phòng thí nghiệm
CaCO3 + 2HCl CaCl2 + CO2 + H2O
● Trong công nghiệp
CaCO3 CaO + CO2
IV. AXIT CACBONIC VÀ MUỐI CACBONAT
1. Axit cacbonic
Là axit rất yếu và kém bền.
H2CO3 CO2 + H2O
Trong nước, điện li yếu :
H2CO3 HCO3- + H+
HCO3- CO32- + H+
Tác dụng với bazơ mạnh (tương tự CO2) tạo muối cacbonat.
2. Muối cacbonat
a. Tính tan
- Muối axit đa số dễ tan (trừ NaHCO3 hơi ít tan)
- Muối trung hoà không tan trong nước (trừ cacbonat của kim loại kiềm và amoni).
b. Tính chất hóa học
● Tác dụng với axit
CaCO3 + 2HCl CaCl2 + CO2 + H2O
Chú ý : CaCO3 tan được trong nước có CO2.
CaCO3 + CO2 + H2O Ca(HCO3)2
● Tác dụng với dung dịch kiềm :
NaHCO3 + NaOH Na2CO3 + H2O
● Thủy phân trong nước tạo môi trường kiềm :
- Đối với muối cacbonat
Na2CO3 2Na+ + CO32-
CO32- + H2O HCO3- + OH-
HCO3- + H2O H2CO3 + OH-
- Đối với muối cacbonat
NaHCO3 Na+ + HCO3-
HCO3- + H2O H2CO3 + OH-
● Phản ứng nhiệt phân :
- Muối axit dễ bị nhiệt phân tạo muối trung tính.
2NaHCO3 Na2CO3 + CO2 + H2O
Ca(HCO3)2 CaCO3 + CO2 + H2O
- Muối trung hoà dễ bị nhiệt phân trừ cacbonat kim loại kiềm.
CaCO3 CaO + CO2
V. SILIC VÀ HỢP CHẤT CỦA SILIC
I. Silic
- Silic ở thể rắn, có 2 dạng thù hình : Si vô định hình (bột màu nâu) ; Si tinh thể (cấu trúc tương tự kim cương, độ cứng = 7/10 kim cương, màu xám, giòn, d = 2,4, có vẻ sáng kim loại, dẫn nhiệt).
