Microsoft Word Document4 A CACBON I Vị trí cấu tạo và tính chất vật lý 1 Vị trí Cấu hình electron nguyên tử Cacbon ở ô thứ 6, chu kỳ 2, nhóm IVA của bảng tuần hoàn Cấu hình e 1s22s22p2 C có 4 electron lớp ngoài cùng Các số oxi hóa của C là 4, 0, +2, +4 2 Tính chất vật lý C có ba dạng thù hình chính Kim cương, than chì và fuleren Kim cương là chất tinh thể 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 t.
A CACBON I Vị trí cấu tạo tính chất vật lý Vị trí - Cấu hình electron ngun tử - Cacbon ô thứ 6, chu kỳ 2, nhóm IVA bảng tuần hồn - Cấu hình e: 1s22s22p2 C có electron lớp ngồi - Các số oxi hóa C là: -4, 0, +2, +4 Tính chất vật lý - C có ba dạng thù hình chính: Kim cương, than chì fuleren - Kim cương chất tinh thể suốt, không màu, khơng dẫn điện, dẫn nhiệt Kim cương có cấu trúc tinh thể nguyên tử cứng tất chất - Than chì tinh thể màu xám đen, có ánh kim, dẫn điện tốt kim loại Tinh thể than chì có cấu trúc lớp II 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 Ở nhiệt độ cao C lại khử CO2 theo phản ứng: - Tác dụng với oxit kim loại: + C khử oxit kim loại đứng sau Al dãy hoạt động hóa học kim loại: CuO + C → Cu + CO (tº) Fe2O3 + 3C → 2Fe + 3CO (tº) + Với CaO Al2O3: CaO + 3C → CaC2 + CO (trong lò điện) 2Al2O3 + 9C → Al4C3 + 6CO (2000ºC) - Tác dụng với chất oxi hóa mạnh thường gặp H2SO4 đặc, HNO3, KNO3, KClO3, K2Cr2O7, phản ứng này, C bị oxi hóa đến mức +4 (CO2) C + 2H2SO4 đặc → CO2 + 2SO2 + 2H2O (tº) C + 4HNO3 đặc → CO2 + 4NO2 + 2H2O (tº) C + 4KNO3 → 2K2O + CO2 + 4NO2 (tº) - Khi nhiệt độ cao, C tác dụng với nước: C + H2O → CO + H2 (1000ºC) C + 2H2O → CO2 + 2H2 b Tính oxi hóa - Tác dụng với hidro - Tác dụng với kim loại III Trạng thái tự nhiên - Kim cương than chì cacbon dạng tự gần tinh khiết - Cacbon cịn có khống vật canxit (đá vơi, đá hoa, đá phấn chứa CaCO3), magiezit (MgCO3), đolomit (CaCO3.MgCO3) Dầu mỏ, khí thiên nhiên hỗn hợp chất khác chứa cacbon Cơ thể động thực vật chứa nhiều hợp chất cacbon IV Ứng dụng điều chế Ứng dụng - Kim cương dùng làm đồ trang sức Trong kĩ thuật, kim cương dùng làm mũi khoan, dao cắt thuỷ tinh, bột mài - Than chì dùng làm điện cực; làm nồi, chén để nấu chảy hợp kim chịu nhiệt; chế tạo chất bơi 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 phụ - Than muội dùng làm chất độn lưu hoá cao su, để sản xuất mực in, xi đánh giày Điều chế - Kim cương nhân tạo điều chế cách nung than chì 2000oC, p từ 50 - 100 nghìn atm, xúc tác Fe, Cr, Ni - Than chì nhân tạo điều chế cách nung than cốc 2500 - 3000oC lị điện, khơng có khơng khí - Than cốc điều chế cách nung than mỡ khoảng 1000oC lị cốc, khơng có khơng khí - Than gỗ tạo nên đốt cháy gỗ điều kiện thiếu khơng khí - Than muội tạo nên nhiệt phân metan điều kiện nhiệt độ xúc tác thích hợp - Than mỏ khai thác trực tiếp từ vỉa than nằm sâu mặt đất B: CACBON MONOXIT(CO) I Cấu tạo phân tử tính chất vật lí - Cấu tạo CO C≡O (trong có liên kết thuộc kiểu cho - nhận) - CO chất khí, khơng màu, khơng mùi, khơng vị, tan nước bền với nhiệt - CO khí độc kết hợp với hemoglobin máu tạo thành hợp chất bền làm cho hemoglobin tác dụng vận chuyển khí O2 II Tính chất hóa học - Phân tử CO có liên kết ba bền vững nên nhiệt độ thường C trơ, hoạt động điều kiện nhiệt độ cao - CO oxit trung tính khơng có khả tạo muối → không tác dụng với dung dịch bazơ dung dịch axit nhiệt độ thường - CO chất khử mạnh + Tác dụng với phi kim: 2CO + O2 → 2CO2 (700ºC) CO + Cl2 → COCl2 (photgen) + CO khử oxit kim loại đứng sau Al dãy hoạt động hóa học kim loại (phản ứng xảy nhiệt độ cao) 3CO + Fe2O3 → 3CO2 + 2Fe CO + CuO → CO2 + Cu III Điều chế - Trong cơng nghiệp: Khí CO điều chế theo hai phương pháp: + Khí than ướt + Khí lị gas - Trong phịng thí nghiệm: HCOOH → CO + H2O (H2SO4 đặc, tº) B Cacbon đioxit (CO2) I Cấu tạo phân tử tính chất vật lý Cấu tạo phân tử - Cấu tạo CO2 O=C=O Tính chất vật lý - Là chất khí khơng màu, nặng gấp 1,5 lần khơng khí - Tan nước - CO2 bị làm lạnh đột ngột thành phần nước đá khơ Nước đá khơ khơng nóng chảy mà thăng hoa nên dùng để làm môi trường lạnh khô, tiện lợi để bảo quản thực phẩm II Tính chất hóa học - Khí CO2 khơng cháy, khơng trì cháy nhiều chất CO2 oxit axit - CO2 tan nước tạo thành axit cacbonic (là điaxit yếu): CO2 (k) + H2O (l) ⇋ H2CO3 (dd) - CO2 tác dụng với oxit bazơ → muối: CaO + CO2 → CaCO3 (tº) - CO2 tác dụng với dung dịch kiềm → muối + (H2O) NaOH + CO2 → NaHCO3 2NaOH + CO2 → Na2CO3 + H2O Phản ứng CO2 với dung dịch kiềm tạo thành muối tuỳ thuộc vào tỉ lệ số mol chất tham gia phản ứng CO2 bền, nhiệt độ cao bị nhiệt phân phần tác dụng với chất khử mạnh 2CO2 ⇋ 2CO + O2 (tº) CO2 + 2Mg → 2MgO + C (Đây nguyên nhân không sử dụng CO2 để dập tắt đám cháy kim loại) CO2 + C → 2CO CO2 dùng để sản xuất ure CO2 + 2NH3 → NH4O-CO-NH2 (amoni cacbamat) NH4O-CO-NH2 → H2O + (NH2)2CO (180ºC; 200at) III Điều chế - Q trình hơ hấp người động vật: C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O - Quá trình lên men bia rượu: C6H12O6 → 2CO2 + 2C2H5OH - Quá trình đốt cháy nhiên liệu: CxHy + (x + y/4)O2 → xCO2 + y/2 H2O - Trong công nghiệp: C + O2 → CO2 (đốt cháy hồn tồn than cốc khơng khí) CaCO3 → CaO + CO2 (1000ºC) - Trong phịng thí nghiệm: CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2 + H2O C Axit Cacbonic muối Cacbonat I Axit Cacbonic (H2CO3) - Là axit bền, tồn dung dịch loãng, dễ bị phân hủy thành CO2 H2O - Là axit hai nấc, dung dịch phân li hai nấc H2CO3 ⇋ H+ + HCO3HCO3- ⇋ H+ + CO32II Muối Cabonat Là muối axit cacbonic (gồm muối CO32- HCO3-) Tính tan - Muối cacbonat kim loại kiềm, amoni đa số muối hiđrocacbonat tan Muối cacbonat kim loại khác khơng tan Tính chất hóa học - Tính chất hóa học chung muối: + Tác dụng với axit → muối + CO2 + H2O NaHCO3 + HCl → NaCl + CO2↑ + H2O HCO3- + H+ → CO2↑ + H2O Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + CO2↑ + H2O CO32- + 2H+ → CO2↑ + H2O Chú ý: Nếu cho H+ vào muối tan CO32- → HCO3- → H2O + CO2 Nếu cho H+ vào muối không tan CO32- → CO2 + H2O + Tác dụng với dung dịch kiềm → muối + bazơ NaHCO3 + NaOH → Na2CO3 + H2O + Tác dụng với muối → muối Na2CO3 + CaCl2 → CaCO3 + 2NaCl + Tác dụng với kim loại đứng trước kim loại tạo muối → muối + kim loại Cu(HCO3)2 + Mg → Mg(HCO3)2 + Cu - Phản ứng thủy phân: Muối cacbonat kim loại kiềm bị thủy phân mạnh tạo môi trường kiềm: Na2CO3 → 2Na+ + CO32CO32- + H2O ⇋ HCO3- + OH→ Trong số phản ứng trao đổi Na2CO3 đóng vai trị bazơ: 2AlCl3 + 3Na2CO3 + 3H2O → 2Al(OH)3 + 6NaCl + 3CO2 Chú ý: Muối (NH4)2CO3 có mơi trường trung tính - Phản ứng nhiệt phân: + Muối cacbonat tan không bị nhiệt phân (trừ muối amoni), muối cacbonat không tan bị nhiệt phân: MgCO3 → MgO + CO2 (tº) + Tất muối hiđrocacbonat bị nhiệt phân: 2NaHCO3 → Na2CO3 + CO2 + H2O Ca(HCO3)2 → CaCO3 + H2O + CO2 Nhận biết Cho tác dụng với axit → CO2 CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2 + H2O Tính chất ứng dụng số muối cacbonat - Canxi cacbonat (CaCO3) tinh khiết chất bột nhẹ, màu trắng, dùng làm chất dộn cao su số ngành công nghiệp - Natricacbonat (Na2CO3) khan (sođa khan) chất bột màu trắng, tan nhiều nước Dùng công ngiệp thủy tinh, đồ gốm, bột giặt, … - Natri hidrocacbonat (NaHCO3) chất tinh thể màu trắng, tan nước Dùng công nghiệp thực phẩm, y học dùng làm thuốc giảm đau dày A Silic I Tính chất vật lý - Silic có hai dạng thù hình: silic tinh thể silic vơ định hình II Tính chất hóa học - Silic có số oxi hóa: -4, 0, +2 +4 (số oxi hóa +2 đặc trưng hơn) - Trong phản ứng hóa học, silic vừa thể tính oxi hóa vừa thể tính khử a Tính khử b Tính oxi hóa III Trạng thái tự nhiên - Silic nguyên tố phổ biến thứ hai sau oxi, chiếm gần 29,5% khối lượng vỏ Trái Đất - Trong tự nhiên gặp silic dạng hợp chất, chủ yếu cát (SiO2), khoáng vật silicat aluminosilicat như: cao lanh (Al2O3.2SiO2.2H2O), xecpentin (3MgO.2SiO2.2H2O), - Silic cịn có thể động vật, thực vật với lượng nhỏ có vai trị đáng kể hoạt động giới hữu sinh IV Ứng dụng điều chế Ứng dụng - Silic siêu tinh khiết chất bán dẫn dùng kĩ thuật vô tuyến điện tử Pin mặt trời chế tạo từ silic có khả chuyển lượng mặt trời thành điện năng, cung cấp cho thiết bị tàu vũ trụ - Trong luyện kim, hợp kim ferosilic dùng để chế tạo thép chịu axit Điều chế - Khử SiO2 nhiệt độ cao B Hợp chất Silic I Silic đioxit - SiO2 chất dạng tinh thể - Tan chậm dung dịch kiềm đặc nóng, tan dễ kiềm nóng chảy - Tan axit HF SiO2 + 4HF → SiF4 + 2H2O - Dựa vào tính chất này, người ta dùng dung dịch HF để khắc chữ lên thủy tinh II 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↓ III Muối silicat - Đa số muối silicat khơng tan, có muối silicat kim loại kiềm tan nước - Dung dịch đậm đặc Na2SiO3 K2SiO3 gọi thủy tinh lỏng Lý thuyết Công nghiệp silicat I Thủy tinh Thành phần hóa học tính chất thủy tinh - Thủy tinh loại thông thường dùng làm cửa kính, chai, lọ, hỗn hợp natri silicat, canxi silicat silic đioxit - Sản xuất cách nấu chảy hỗn hợp gồm cát trắng, đá vôi sođa 1400oC: 6SiO2 + CaCO3 + Na2CO3 → Na2O.CaO.6SiO2 + 2CO2 - Nhiệt độ nóng chảy xác định khơng có cấu trúc tinh thể mà chất vơ định hình - Khi đun nóng mềm dần chảy, tạo đồ vật dụng cụ có hình dạng ý muốn Một số loại thủy tinh a Thủy tinh Kali - Khi nấu thủy tinh, thay Na2CO3 K2CO3 thủy tinh kali - Có nhiệt độ hóa mềm nhiệt độ nóng chảy cao - Được dùng làm dụng cụ thí nghiệm, lăng kính, thấu kính, b Thủy tinh pha lê - Là thủy tinh chứa nhiều chì oxit dễ nóng chảy suốt c Thủy tinh thạch anh - Được 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 không bị nứt nóng lạnh đột ngột d Thủy tinh có màu Khi cho thêm oxit kim loại, thủy tinh có màu khác, tạo nên silicat có màu Ví dụ: crom (III) oxit (Cr2O3) cho thủy tinh màu lục, coban oxit (CoO) cho thủy tinh màu xanh nước biển II Đồ gốm - Là 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 khơ nung 900 − 1000oC 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 sản xuất gạch đinat: 93% − 96% SiO2; − 7% CaO đất sét; nhiệt độ nung khoảng 1300 − 1400oC Gạch đinat chịu nhiệt độ khoảng 1690 − 1720oC + Phối liệu để chế tạo gạch samôt: bột samôt trộn với đất sét nước Sau đóng khn sấy khơ, nung 1300 − 1400oC Sành, sứ men a Sành - Sành vật liệu cứng, gõ kêu, có màu nâu xám tạo thành cách nung đất sét nhiệt độ khoảng 1200 − 1300oC - Để có độ bóng lớp bảo vệ khơng thấm nước, người ta tạo lớp men mỏng mặt đồ sành b Sứ - Sứ vật liệu cứng, xốp, có màu trắng, gõ kêu - Phối liệu để sản xuất sứ gồm cao lanh, fenspat, thạch anh số oxit kim loại - Đồ sứ nung hai lần, lần đầu 1000oC, sau tráng men trang trí, lần thứ hai nung nhiệt độ cao hơn, khoảng 1400 − 1450oC - Sứ có nhiều loại: sứ dân dụng, sứ kĩ thuật - Sứ kĩ thuật dùng để chế tạo vật liệu cách điện, tụ điện, buzi đánh lửa, dụng cụ thí nghiệm c Men - Thành phần giống sứ, dễ nóng chảy - Men phủ lên bề mặt sản phẩm, sau nung lên nhiệt độ thích hợp để men biến thành lớp thủy tinh che kín bề mặt sản phẩm III Xi măng Thành phần hóa học Xi măng thuộc loại vật liệu kết dính, dùng xây dựng xi măng Pooclăng loại quan trọng thông dụng - Xi măng Pooclăng chất bột mịn, màu lục xám, thành phần gồm canxi silicat canxi aluminat: Ca3SiO5 (hoặc 3CaO.SiO2), Ca2SiO4 (hoặc 2CaO.SiO2), Ca3(AlO3)2 (hoặc 3CaO.Al2O3) - Xi măng Pooclăng sản xuất cách nghiền nhỏ đá vơi, trộn với đất sét có nhiều SiO2 quặng phương pháp khơ phương pháp ướt, nung hỗn hợp lò quay lò đứng 1400 − 1600oC - Sau nung, thu hỗn hợp màu xám gọi clanhke - Để nguội, nghiền clanhke với số chất phụ gia thành bột mịn, xi măng Q trình đơng cứng xi măng - Trong xây dựng, xi măng trộn với nước thành khối nhão, sau vài bắt đầu đông cứng lại - Q trình đơng cứng xi măng chủ yếu kết hợp hợp chất có xi măng với nước, tạo nên tinh thể hiđrat đan xen vào thành khối cứng bền: 3CaO.SiO2 + 5H2O → Ca2SiO4.4H2O + Ca(OH)2 2CaO.SiO2 + 4H2O → Ca2SiO4.4H2O 3CaO.Al2O3 + 6H2O → Ca3(AlO3)2.6H2O Ngồi ra, cịn có loại xi măng có tính khác xi măng chịu axit, xi măng chịu nước biển, ... (H2SO4 đặc, tº) B Cacbon đioxit (CO2) I Cấu tạo phân tử tính chất vật lý Cấu tạo phân tử - Cấu tạo CO2 O=C=O Tính chất vật lý - Là chất khí khơng màu, nặng gấp 1,5 lần khơng khí - Tan nước - CO2... tan, có muối silicat kim loại kiềm tan nước - Dung dịch đậm đặc Na2SiO3 K2SiO3 gọi thủy tinh lỏng Lý thuyết Công nghiệp silicat I Thủy tinh Thành phần hóa học tính chất thủy tinh - Thủy tinh loại... tan nước Dùng công nghiệp thực phẩm, y học dùng làm thuốc giảm đau dày A Silic I Tính chất vật lý - Silic có hai dạng thù hình: silic tinh thể silic vơ định hình II Tính chất hóa học - Silic