Giáo án Chương III: Cacbon – Silic Môn hóa 1144800

[Hóa 11] CHƯƠNG III CACBON – SILIC I Cacbon Vị trí cấu hình e: Cacbon thứ 6, chu kỳ 2, nhóm IVA bảng tuần hồn Cấu hình e: 1s² 2s² 2p² Tính chất vật lý: C có ba dạng thù hình chính: Kim cương, than chì fuleren Tính chất hóa học: Trong dạng tồn C, C vơ định hình hoạt động mặt hóa học Trong phản ứng hóa học C thể hai tính chất: Tính oxi hóa tính khử Tuy nhiên tính khử chủ yếu C a Tính khử * Tác dụng với oxi: C + O2 → CO2 Ở nhiệt độ cao C lại khử CO2 theo phản ứng: C + CO2 → 2CO * Tác dụng với hợp chất: C + 4HNO3 → CO2 + 4NO2 + 2H2O b Tính oxi hóa * Tác dụng với kim loại: 3C + 4Al → Al4C3 (nhôm cacbua) II Cacbon monoxit CO Tính chất hóa học Tính chất hóa học đặc trưng CO tính khử, CO oxit trung tính Điều chế a Trong phịng thí nghiệm HCOOH CO + H2O b Trong cơng nghiệp: Khí CO điều chế theo hai phương pháp: Khí than ướt khí lị ga C + H2O CO + H2 C + CO2 → 2CO III CACBON ĐIOXIT Tính chất vật lý: chất khí khơng màu, nặng gấp 1,5 lần khơng khí Khi làm lạnh, CO2 hóa rắn khối màu trắng, gọi “nước đá khô” Nước đá khơ khơng nóng chảy mà thăng hoa, dùng tạo mơi trường lạnh khơng có ẩm Tính chất hóa học: Khí CO2 khơng cháy, khơng trì cháy nhiều chất Cacbon đioxit oxit axit, tan nước cho axit cacbonic Tác dụng với dung dịch kiềm CO2 + NaOH → NaHCO3 (1); CO2 + 2NaOH → Na2CO3 + H2O (2) Tùy vào tỉ lệ phản ứng mà cho sản phẩm muối khác Điều chế a Trong phịng thí nghiệm: CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2↑ + H2O b Trong cơng nghiệp: Khí cacbon đioxit thu hồi từ q trình đốt cháy hồn tồn than IV AXIT CACBONIC – MUỐI CACBONAT Axit cacbonic: axit bền, tồn dung dịch loãng, dễ bị phân hủy thành CO2 H2O Muối cacbonat: Muối cacbonat kim loại kiềm, amoni đa số muối hiđrocacbonat tan Muối cacbonat kim loại khác khơng tan Muối hidrocacbonat tan, muối cacbonat khơng tan bị nhiệt phân V SILIC Tính chất vật lý: Silic có hai dạng thù hình: silic tinh thể silic vơ định hình Tính chất hóa học: Trong phản ứng hóa học, silic vừa thể tính oxi hóa vừa thể tính khử Silic tác dụng với oxi, flo, số kim loại Ngồi silic cịn tan dung dịch kiềm nóng Điều chế SiO2 + 2Mg → Si + MgO ThuVienDeThi.com VI HỢP CHẤT CỦA SILIC Silic đioxit SiO2 chất dạng tinh thể Silic đioxit tan chậm dung dịch kiềm đặc nóng, tan dể kiềm nóng chảy Silic đioxit tan dung dịch HF: SiO2 + 4HF → SiF4 + 2H2O Dựa vào tính chất này, người ta dùng dung dịch HF để khắc chữ lên thủy tinh Axit silixic: H2SiO3 chất dạng keo, không tan nước Khi phần nước tạo thành vật liệu xốp silicagen Dùng để hút ẩm thùng đựng hàng hóa Axit silixic axit yếu, yếu axit cacbinic nên bị axit đẩy khỏi dung dịch muối Na2SiO3 + CO2 + H2O → Na2CO3 + H2SiO3↓ Muối silicat: Dung dịch đậm đặc Na2SiO3 K2SiO3 gọi thủy tinh lỏng Vải tẩm thủy tinh lỏng khó cháy, ngồi thủy tinh lỏng dùng để chế tạo keo dán thủy tinh sứ Cacbon III - ỨNG DỤNG Kim cương sử dụng làm đồ trang sức Trong kĩ thuật, kim cương dùng để chế tạo mũi khoan, dao cắt thủy tinh bột mài Than chì dùng làm điện cực; làm nồi, chén để nấu chảy hợp kim chịu nhiệt; chế tạo chất bôi trơn; làm bút chì đen Than cốc dùng làm chất khử luyện kim để luyện kim loại từ quặng Than gỗ dùng để chế thuốc nổ đen, thuốc pháo, chất hấp thụ Loại than có khả hấp thụ mạnh gọi than hoạt tính Than hoạt tính dùng nhiều mặt nạ phịng độc, cơng nghiệp hóa chất y học Than muội dùng làm chất độn lưu hóa cao su, để sản xuất mực in, xi đánh giày, IV - TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN, ĐIỀU CHẾ Trạng thái tự nhiên Trong tự nhiên, kim cương than chì cacbon tự gần tinh khiết Ngồi ra, cacbon cịn có khống vật canxi (đá vơi, đá phấn, đá hoa, chúng chứa CaCO3), magiezit (MgCO3), đolomit (CaCO3.MgCO3) (hình 3.4), thành phần loại than mỏ (than antraxit, than mỡ, than nâu, than bùn, , chúng khác tuổi địa chất hàm lượng cacbon) Dầu mỏ, khí đốt thiên nhiên hỗn hợp chất khác chứa cacbon, chủ yếu hiđrocacbon Cơ thể thực vật động vật chứa nhiều hợp chất cacbon Nước ta có mỏ than antraxit lớn Quảng Ninh, số mỏ than nhỏ Thanh Hóa, Nghệ An, Quảng Nam, Điều chế Kim cương nhân tạo điều chế từ than chì, cách nung than chì 20000C, áp suất 50−100 nghìn atmotphe với chất xúc tác sắt, crom hay niken Than chì nhân tạo điều chế cách nung than cốc 2500−30000C lị điện, khơng có khơng khí Than cốc điều chế cách nung than mỡ khoảng 10000C lò cốc, khơng có khơng khí Than gỗ tạo nên đốt cháy gỗ điều kiện thiếu khơng khí Than muội tạo nên nhiệt phân metan có chất xúc tác: CH4−→−t0,xtC+2H2 Than mỏ khai thác trực tiếp từ vỉa than nằm độ sâu khác mặt đất I - THỦY TINH Thành phần hóa học tính chất thủy tinh Thành phần loại thơng thường dùng làm cửa kính, chai, lọ, hỗn hợp natri silicat, canxi silicat silic đioxit, có thành phần gần viết dạng oxit Na2O.CaO.6SiO2 Thủy tinh loại sản xuất cách nấu chảy hỗn hợp ThuVienDeThi.com gồm cát trắng, đá vôi sođa 14000C: 6SiO2+CaCO3+Na2CO3−→t0Na2O.CaO.6SiO2+2CO2 Thủy tinh khơng có cấu trúc tinh thể mà chất vơ định hình, nên khơng có nhiệt độ nóng chảy xác định Khi đun nóng mềm dần chảy, tạo đồ vật dụng cụ có hình dạng ý muốn Một số loại thủy tinh Ngoài loại thủy tinh thơng thường nêu trên, cịn có số loại thủy tinh khác, với thành phần hóa học cơng dụng khác - Khi nấu thủy tinh, thay Na2CO3 K2CO3 thủy tinh kali, có nhiệt độ hóa mềm nhiệt độ nóng chảy cao Thủy tinh kali dùng làm dụng cụ thí nghiệm, lăng kính, thấu kính, - Thủy tinh chứa nhiều chì oxit dễ nóng chảy suốt, gọi thủy tinh pha lê - Thủy tinh thạch anh sản xuất cách nấu chảy silic đioxit tinh khiết Loại thủy tinh có nhiệt độ hóa mềm cao, có hệ số nở nhiệt nhỏ, nên khơng bị nứt nóng lạnh đột ngột - Khi cho thêm oxit kim loại, thủy tinh có màu khác, tạo nên silicat có màu Thí dụ, crom (III) oxit (Cr2O3) cho thủy tinh màu lục, coban oxit (CoO) cho thủy tinh màu xanh nước biển II - ĐỒ GỐM Đồ gốm vật liệu chế tạo chủ yếu từ đất sét cao lanh Tùy theo công dụng, người ta phân biệt gốm xây dựng, vật liệu chịu lửa, gốm kĩ thuật gốm dân dụng Gạch ngói Gạch ngói thuộc loại gốm xây dựng Phối liệu để sản xuất chúng gồm đất sét loại thường cát, nhào với nước thành khối dẻo, sau tạo hình, sấy khô nung 900−10000C gạch ngói Sau nung, gạch ngói thường có màu đỏ gây nên sắt oxit đất sét Gạch chịu lửa Gạch chịu lửa thường dùng để lót lị cao, lị luyện thép, lị nấu thủy tinh, Có hai loại gạch chịu lửa chính: gạch đinat gạch samôt Phối liệu để chế tạo gạch đinat gồm 93%−96%SiO2, 4−7%CaO đất sét; nhiệt độ nung khoảng 1300−14000C Gạch đinat chịu nhiệt độ khoảng 1690−17200C Phối liệu để chế tạo gạch samôt gồm bột samôt trộn với đất sét nước Sau đóng khn sấy khô, vật liệu nung 1300−14000C Bột samôt đất sét nung nhiệt độ cao nghiền nhỏ BÀI TẬP CƠ BẢN Bài Ở nhiệt độ cao cacbon phản ứng với nhiều đơn chất hợp chất Lập phương trình hóa học sau nêu vai trị cacbon phản ứng to to a C + Al  to b C + Ca  c C + H2O  to to d C + CuO  e C + HNO3 (đặc)  Bài Hoàn thành phương trình phản ứng a CO + O2 → ? to t o ,xt  ? b CO + Cl2  to c CO + CuO  ? + ? to d CO + Fe3O4  FeO + ? e CO + I2O5  ? + ? f NaHCO3 + H2SO4 → g SiO2 + HF → j CO2 + Mg → to to h CO (dư) + Fe3O4  i Si + KOH + H2O  k CO2 + CaO → ℓ CO2 (dư) + Ba(OH)2 → ThuVienDeThi.com m CO2 + H2O → quang hop  C6H12O6 + ? n CO2 + CaCO3 + H2O → o CO2 + H2O  to to p Si + O2 → q Na2CO3 + SiO2  r SiO2 + C  Bài Tại người ta khơng dùng bình cứu hỏa CO2 để chữa đám cháy có mặt kim loại Mg? Giải thích, viết phương trình phản ứng Bài Khí CO2 khơng phải khí độc ảnh hưởng đến mơi trường sống trái đất? Tại hàm lượng CO2 khí hành tinh gần không thay đổi Bài Làm để loại nước khí CO2 có lẫn khí CO? Viết phương trình phản ứng Bài Đốt mẩu than đá (chứa tạp chất khơng cháy) có khối lượng 0,6 gam oxi dư thu 1,06 dm³ (đktc) khí cacbonic Tính phần trăm khối lượng cacbon mẩu than Bài Thể tích khí CO2 (đktc) nhiều bị hấp thụ 150ml dung dịch NaOH 25% (d = 1,28 g/ml) bao nhiêu? Bài Cho 224 ml khí CO2 (đktc) hấp thụ hết 100 ml dung dịch KOH 0,2M Tính khối lượng chất tan dung dịch tạo thành Bài Sục 2,24 lít khí CO2 (đktc) vào 200 ml dung dịch NaOH 1M thu dung dịch D Tính nồng độ mol chất tan dung dịch D Bài 10 Cho 25 gam CO2 vào 300 gam dung dịch KOH thu 1,38 gam K2CO3 muối KHCO3 Nồng độ phần trăm dung dịch KOH dùng Bài 11 Sục 4,48 lít khí CO2 (đktc) vào 400 ml dung dịch NaOH thu dung dịch A Cô cạn dung dịch A thu 19 gam hỗn hợp hai muối a Tính khối lượng muối b Tính nồng độ dung dịch NaOH dùng NÂNG CAO Bài 12 Khử m gam hỗn hợp X gồm CuO, FeO, Fe3O4, Fe2O3 khí CO nhiệt độ cao, thu 40 gam hỗn hợp chất rắn Y 13,2 gam khí CO2 Tìm giá trị m Bài 13 Dẫn luồng khí CO dư qua ống sứ đựng Fe3O4 CuO nung nóng đến phản ứng hồn tồn thu 2,32 gam hỗn hợp kim loại Khí khỏi bình dẫn qua dung dịch nước vơi dư thu gam kết tủa Tính khối lượng hỗn hợp hai oxit ban đầu Bài 14 Cho khí CO qua ống chứa 15,2 gam hỗn hợp gồm CuO FeO nung nóng Sau thời gian thu hỗn hợp khí B 13,6 gam chất rắn C Cho B tác dụng với dung dịch Ca(OH)2 dư thu m gam kết tủa Xác định giá trị m Bài 15 Dẫn luồng khí CO qua ống sứ đựng m gam hỗn hợp CuO, Fe2O3, Fe3O4 Al2O3 cho khí hấp thụ hết vào dung dịch nước vôi dư thu 15 gam kết tủa Chất rắn lại ống sứ có khối lượng 215,0 gam Xác định giá trị m ThuVienDeThi.com Bài 16 Khử 4,64 gam hỗn hợp X gồm oxít MgO, FeO, Fe3O4 Fe2O3 khí CO nhiệt độ cao, thu m gam hỗn hợp chất rắn Y khí Z Khí Z dẫn qua dung dịch Ba(OH)2 dư thu 1,97 gam kết tủa Tìm giá trị m Bài 17 Cho 31,9 gam hỗn hợp Al2O3, ZnO, FeO, CaO tác dụng hết với CO dư nung nóng thu 28,7 gam hỗn hợp Y Cho Y tác dụng với dung dịch HCl dư thu V lít H2 (đktc) Tìm giá trị V Bài 18 Một oxit kim loại khối lượng kim loại chiếm 72,41% Khử hồn tồn oxit khí CO, thu 16,8 gam kim loại M Hịa tan hồn tồn lượng M dung dịch HNO3 đặc nóng dư thu muối x mol NO2 Tìm giá trị x Bài 19 Dẫn luồng oxi qua than nung đỏ thu hỗn hợp khí A gồm hai khí có tỉ khối so với H2 18 Dẫn hỗn hợp khí từ từ qua ống sứ chứa 20 gam CuO nung nóng Khí dẫn vào dung dịch Ca(OH)2 dư thu 12 gam kết tủa Đem hỗn hợp rắn ống sứ hòa tan dung dịch HCl dư thấy có 3,2 gam chất khơng tan Xác định số mol khí có hỗn hợp A Bài 20 Sục từ từ hết 3,36 lít (đktc) khí CO2 qua 0,1 lít dung dịch chứa đồng thời Na2CO3 1M NaOH 1M khơng thấy khí Tính nồng độ chất tan có dung dịch sau phản ứng Bài 21 Cho 1,344 lít khí CO2 (ở đktc) hấp thụ hết vào lít dung dịch X chứa NaOH 0,04M Ca(OH)2 0,02M thu m gam kết tủa Xác định giá trị m TRẮC NGHIỆM Câu Cho 3,8 gam hỗn hợp X gồm Na2CO3 NaHCO3 tác dụng vừa đủ với V ml dung dịch axit HCl 20% (d = 1,1 g/ml), thu 0,896 lít khí Y (đktc) Giá trị V A 99,5 ml B 14,9 ml C 9,95 ml D 6,63 ml Câu Sục khí CO2 vào 150 ml dung dịch Ba(OH)2 1M thu 19,7 gam kết tủa Lọc bỏ kết tủa, đun dung dịch lại thấy xuất thêm m gam kết tủa Thể tích khí CO2 dùng đktc A 2,24 lít B 4,48 lít C 13,44 lít D 6,72 lít Câu Để xác định hàm lượng cacbon mẫu thép, người ta đốt 10 gam mẫu thép oxi dư dẫn toàn sản phẩm qua nước vơi dư thu 0,5 gam kết tủa Hàm lượng cacbon mẫu thép A 0,2% B 0,3% C 0,4% D 0,6% Câu Nhiệt phân hoàn toàn m gam hỗn hợp MgCO3 CaCO3 thu 1,12 lít CO2 (đktc) 2,2 gam chất rắn Giá trị m A 13,2 g B 8,8 g C 4,4 g D 3,2 g Câu Cho gam hỗn hợp hai muối cacbonat kim loại hóa trị (II) tác dụng với dung dịch HCl thấy V lit khí (đktc) Cơ cạn dung dịch thu 9,2g muối khan Giá trị V A 4,48 lít B 3,48 lít C 4,84 lít ThuVienDeThi.com D 3,84 lít Câu Cho 1,84 gam hỗn hợp hai muối gồm XCO3 YCO3 tác dụng hết với dung dịch HCl thu 0,672 lit CO2 (đktc) dung dịch A Khối lượng muối dung dịch A A 1,17g B 2,17g C 3,17g D 4,17g Câu Hấp thụ hoàn toàn 4,48 lít khí CO2 (đktc) vào 500 ml dung dịch hỗn hợp gồm NaOH 0,1M Ba(OH)2 0,2M, sinh m gam kết tủa Giá trị m A 19,7g B 17,73g C 9,85g D 11,82g Câu Cho 0,14 mol CO2 hấp thụ hết vào dung dịch chứa 0,08 mol Ca(OH)2 Lọc bỏ kết tủa CaCO3 tạo khối lượng dung dịch lại tăng A 2,08 g B 1,04 g C 4,16 g D 6,48 g Câu Hấp thụ hết V lít CO2 (đktc) vào 300 ml dung dịch NaOH x mol/l 10,6 gam Na2CO3 8,4 gam NaHCO3 Giá trị V, x A 4,48 lít 1M B 4,48 lít 1,5M C 6,72 lít 1M D 5,6 lít 2M Câu 10 Hấp thụ toàn 0,3 mol CO2 vào dung dịch chứa 0,25 mol Ca(OH)2 Khối lượng dung dịch sau phản ứng tăng hay giảm gam? A Tăng 13,2 gam B Tăng 20 gam C Giảm 16,8 gam D Giảm 6,8 gam Câu 11 Khử m gam hỗn hợp A gồm oxit CuO; Fe3O4; Fe2O3 khí CO nhiệt độ cao, người ta thu 40 gam hỗn hợp chất rắn X 13,2 gam khí CO2 Giá trị m A 44,8 g B 40,8 g C 4,8 g D 48,0 g Câu 12 Khử hoàn toàn 40 gam hỗn hợp gồm CuO; Fe2O3 người ta phải dùng 15,68 lit kkí CO (đktc) Phần trăm oxit hỗn hợp A 20% 80% B 30% 70 % C 50% 50% D 35% 65% Câu 13 Tiến hành hai thí nghiệm Thí nghiệm A: cho từ từ giọt HCl dư vào dung dịch Na2CO3 khuấy Thí nghiệm B: cho từ từ giọt Na2CO3 dư vào dung dịch HCl khuấy Kết luận rút A Thí nghiệm A khơng có khí bay ra, thí nghiệm B có khí bay B Thí nghiệm A lúc đầu chưa có khí sau có khí, thí nghiệm B có khí C Cả hai thí nghiệm khơng có khí D Cả hai thí nghiệm có khí bay từ ban đầu Câu 14 Cho 30 gam hỗn hợp CaCO3 KHCO3 tác dụng hết với HNO3 thu khí Y, dẫn khí Y qua 500ml dung dịch Ba(OH)2 2M thu m gam kết tủa Giá trị m A 59,6 g B 59,5 g C 59,1 g D 59,3 g Câu 15 Hấp thụ hoàn toàn 2a mol CO2 vào dung dịch có chứa a mol Ba(OH)2 thu dung dịch X Dung dịch X phản ứng với tất chất dãy sau đây? A KHSO4, Na2CO3, Ca(OH)2 NaCl B HCl, Na2CO3, NaCl Ca(OH)2 ThuVienDeThi.com C HNO3, KHSO4, Na2CO3 Ca(OH)2 D HNO3, KHSO4, Mg(NO3)2 Ca(OH)2 Câu 16 Đốt cháy hết m gam cacbon V lít khơng khí (chứa 80% N2, lại O2) vừa đủ, thu hỗn hợp khí X Cho khí X qua ống CuO dư, đun nóng, kết thúc phản ứng thu hỗn hợp khí Y Dẫn khí Y lội chậm qua bình đựng dung dịch Ba(OH)2 dư, thấy có 0,4 mol kết tủa xuất 1,2 mol khí khơng bị hấp thụ Thể tích khí đo đktc, phản ứng xảy hoàn toàn Giá trị m V A 2,4 g 16,8 ℓ B 2,4 g 33,6 ℓ C 4,8 g 33,6 ℓ D 4,8 g 16,8 ℓ Câu 17 Hỗn hợp khí A gồm CO H2 Các khí đo điều kiện nhiệt độ, áp suất Hỗn hợp khí B gồm O2 O3 có tỉ khối H2 20 Để đốt cháy hồn tồn 10 lít khí A cần lượng thể tích khí B A 2,0 lít B 6,0 lít C 4,0 lít D 8,0 lít Câu 18 Trộn dung dịch cặp chất sau bình đánh số: (1) Na2CO3 + AlCl3; (2) Na2CO3 + H2SO4; (3) NaHCO3 + Ba(OH)2; (4) Na2S + AlCl3; (5) (NH4)2CO3 + Ba(OH)2; (6) Na2CO3 + CaCl2 Các phản ứng tạo đồng thời kết tủa khí A (2), (3) (5) B (1), (2) (5) C (1), (4) (6) D (1), (4) (5) Câu 19 Cho V lít khí CO2 (ở đktc) hấp thụ hoàn toàn vào 200 ml dung dịch hỗn hợp KOH 1M Ba(OH)2 0,75M thu 27,58 gam kết tủa Giá trị lớn V A 6,272 lít B 8,064 lít C 8,512 lít D 2,688 lít Câu 20 Cho 0,448 lít khí CO2 (ở đktc) hấp thụ hết vào 100 ml dung dịch X chứa hỗn hợp NaOH 0,02M, KOH 0,04M Ba(OH)2 0,12M, thu x gam kết tủa dung dịch Y Đun nóng dd Y đến phản ứng hồn tồn thu y gam kết tủa Giá trị y A 1,970 B 0,394 C 1,182 ThuVienDeThi.com D 2,364 ...VI HỢP CHẤT CỦA SILIC Silic đioxit SiO2 chất dạng tinh thể Silic đioxit tan chậm dung dịch kiềm đặc nóng, tan dể kiềm nóng chảy Silic đioxit tan dung dịch HF: SiO2 + 4HF... nghiệp hóa chất y học Than muội dùng làm chất độn lưu hóa cao su, để sản xuất mực in, xi đánh giày, IV - TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN, ĐIỀU CHẾ Trạng thái tự nhiên Trong tự nhiên, kim cương than chì cacbon. .. khác tuổi địa chất hàm lượng cacbon) Dầu mỏ, khí đốt thiên nhiên hỗn hợp chất khác chứa cacbon, chủ yếu hiđrocacbon Cơ thể thực vật động vật chứa nhiều hợp chất cacbon Nước ta có mỏ than antraxit