Chuyên đề Hóa Học lớp 11 Trang 1 I CACBON 1 Vị trí Cấu hình electron nguyên tử a Vị trí Cacbon ở ô thứ 6, chu kỳ 2, nhóm IVA của bảng tuần hoàn b Cấu hình electron nguyên tử 1s22s22p2 C có 4 electro[.]
3 Chuyên đề NHÓM CACBON - SILIC VẤN ĐỀ 1: LÝ THUYẾT I CACBON Vị trí - Cấu hình electron ngun tử a Vị trí - Cacbon ô thứ 6, chu kỳ 2, nhóm IVA bảng tuần hồn b Cấu hình electron ngun tử 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 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 +4 t C + O2 → C O2 Ở nhiệt độ cao C lại khử CO2 theo phản ứng +4 +2 t C + C O → 2C O * Tác dụng với hợp chất +4 t → C O2 + 4NO2 + 2H O C + 4HNO3 b Tính oxi hóa * Tác dụng với hidro -4 t , xt C+ 2H → C H4 * Tác dụng với kim loại -4 t 3C+ 4Al → Al4 C3 (nhôm cacbua) II CACBON MONOXIT Tính chất hóa học - Tính chất hóa học đặc trưng CO tính khử +2 +4 t C O + O → C O2 +2 +4 t 3C O + Fe O3 → 3C O + 2Fe Điều chế a Trong phịng thí nghiệm H SO (đặc), t HCOOH CO + H2 O b Trong cơng nghiệp: Khí CO điều chế theo hai phương pháp * Khí than ướt 1050 C → C + H2 O CO + H2 ← 0 Chuyên đề Hóa Học lớp 11 Trang * Khí lị gas C + CO2 + O2 C t → t → CO2 2CO III CACBON ĐIOXIT Tính chất a Tính chất vật lý - Là chất khí khơng màu, nặng gấp 1,5 lần khơng khí - CO2 (rắn) khối màu trắng, gọi “nước đá khô” Nước đá khô khơng nóng chãy mà thăng hoa, dùng tạo mơi trường lạnh khơng có ẩm b Tính chất hóa học - Khí CO2 khơng cháy, khơng trì cháy nhiều chất - CO2 oxit axit, tan nước cho axit cacbonic → H2CO3 (dd) CO2 (k) + H2O (l) ← - Tác dụng với dung dịch kiềm CO2 + NaOH → NaHCO3 CO2 + 2NaOH → Na2CO3 + H2 O Tùy vào tỉ lệ phản ứng mà cho sản phẩm muối khác Điều chế a Trong phòng thí nghiệm CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2↑ + H2 O b Trong cơng nghiệp - Khí CO2 thu hồi từ q trình đốt cháy hồn tồn than IV AXIT CACBONIC - MUỐI CACBONAT Axit cacbonic - Là axit bền, tồn dung dịch loãng, dễ bị phân hủy thành CO2 H2O - Là axit hai nấc, dung dịch phân li hai nấc → H + + HCO-3 H CO3 ← → H + + CO32HCO-3 ← Muối cacbonat - Muối cacbonat kim loại kiềm, amoni đa số muối hiđrocacbonat tan Muối cacbonat kim loại khác khơng tan - Tác dụng với dd axit NaHCO3 + HCl → NaCl + CO2↑ + H2O + + H → CO2↑ + H2O HCO3 Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + CO2↑ + H2O 2+ + 2H → CO2↑ + H2O CO3 - Tác dụng với dd kiềm NaHCO3 + NaOH → Na2CO3 + H2 O 2+ OH → + H O CO3 HCO3 - Phản ứng nhiệt phân t MgCO3(r) MgO(r) + CO2(k) → t Na2CO3(r) + CO2(k) + H2O(k) 2NaHCO3(r) → V SILIC Tính chất vật lý - Silic có hai dạng thù hình: silic tinh thể silic vơ định hình 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 0 Chun đề Hóa Học lớp 11 Trang a Tính khử +4 Si+ 2F2 → Si F4 +4 t Si+ O → Si O +4 Si+ 2NaOH + H O → Na Si O3 + 2H ↑ b Tính oxi hóa 0 -4 t 2Mg + Si → Mg Si Điều chế - Khử SiO2 nhiệt độ cao t SiO2 + 2Mg Si + MgO → VI HỢP CHẤT CỦA SILIC Silic đioxit - SiO2 chất dạng tinh thể - Tan chậm dung dịch kiềm đặc nóng, tan dể kiềm nóng chãy t SiO2 + 2NaOH Na2SiO3 + H2O → - Tan axit HF SiO2 + 4HF → SiF4 + 2H2O - Dựa vào tính chất này, người ta dùng dung dịch HF để khắc chử 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 sẻ khó cháy, ngồi thủy tinh lỏng dùng để chế tạo keo dán thủy tinh sứ 0 Chuyên đề Hóa Học lớp 11 Trang VẤN ĐỀ 2: CÁC DẠNG BÀI TẬP DẠNG 1: VIẾT PHƯƠNG TRÌNH HÓA HỌC NHÓM CACBON - SILIC Phương pháp giải: Cần nắm kiến thức tính chất hố học, phương pháp điều chế chất nhóm cacbon – silic Cần nhớ: Mỗi mũi tên sơ đồ thiết biểu diễn phản ứng Ví dụ: Ví dụ 1: Hồn thành sơ đồ phản ứng sau: CO2 → C → CO → CO2 → CaCO3 → Ca(HCO3)2 → CO2 Hướng dẫn giải (1) CO2 + 2H2 → C + 2H2O (2) 2C + O2 → 2CO (3) CO + ½ O2 → CO2 (4) CO2 + CaO → CaCO3 (5) CaCO3 + CO2 + H2O → Ca(HCO3)2 (6) Ca(HCO3)2 CaCO → + CO2 + H2O Ví dụ 2: Hoàn thành sơ đồ phản ứng sau: ( 2) (1) ( 3) ( 4) Si → Mg2Si → SiH4 → SiO2 → Si Hướng dẫn giải (1) Si + 2Mg → Mg Si (2) Mg Si + HCl → MgCl + SiH (3) SiH + 2O2 → SiO2 + H O (4) SiO2 + 2Mg → MgO + Si DẠNG 2: NHẬN BIẾT NHÓM CÁCBON - SILIC Phương pháp giải: Lựa chọn phản ứng có dấu hiệu đặc trưng (sự biến đổi màu, mùi, kết tủa, sủi bọt khí…) để nhận biết STT Chất Chất (NB) Hiện tượng PTHH Nước vôi Làm đục CO2 +Ca(OH)2 → CaCO3 +H2O CO2 Quỳ tím ẩm Hóa hồng Khơng trì cháy Dd PdCl2 đỏ, bọt khí CO2 CO+PdCl2+H2O → Pd+2HCl+CO2 C CO CuO (t C Màu đen đỏ CO+CuO (đen) t→ Cu (đỏ) +CO2 222+ CO3 BaCl2 trắng CO3 +Ba → BaCO3 (tt HCl) 2+ HCl Sủi bọt khí CO3 + H → CO2 +H2O 2t 24 HCO3 Đun nóng Sủi bọt khí 2HCO3 → CO2+CO32- +H2O SiO32HCl keo SiO32- +2H+ → H2SiO3 0 Chuyên đề Hóa Học lớp 11 Trang Ví dụ: Ví dụ 1: Bằng phương pháp hóa học nhận biết chất khí sau: SO2, CO2, NH3 N2 Hướng dẫn giải Dùng quỳ tím ẩm vào chất khí - Qùy tím hóa xanh: NH3 - Qùy tím khơng màu: cịn lại Dùng dung dịch Ca(OH)2 vào chất khí lại - Xuất kết tủa trắng: CO2 CO2 +Ca(OH)2 → CaCO3 +H2O - Khơng tượng: cịn lại Dùng dung dịch Brom - Dung dịch brom màu: SO2 SO2 + Br2 + H2O → 2HBr + H2SO4 DẠNG 3: CO2 TÁC DỤNG VỚI DUNG DỊCH KIEÀM Phương pháp giải: CO2 tác dụng với NaOH KOH - Khi cho CO2 tác dụng với dung dịch NaOH, KOH xảy khả tạo muối: CO2 + 2NaOH → Na2CO3 + H2O (1) CO2 + NaOH → NaHCO3 (2) f= n n NaOH (hoặc f= KOH nCO2 nCO2 ) Hoặc f= nOH − nCO2 o f ≥ : tạo muối Na2CO3 o f ≤ : tạo muối NaHCO3 o < f < : tạo muối NaHCO3 Na2CO3 * Có tốn khơng thể tính f Khi phải dựa vào kiện phụ để tìm khả tạo muối - Hấp thụ CO2 vào NaOH dư ( KOH dư )chỉ tạo muối trung hòa Na2CO3 (K2CO3) - Hấp thụ CO2 vào NaOH tạo muối Na2CO3, Sau thêm BaCl2 vào thấy kết tủa Thêm tiếp Ba(OH)2 dư vào thấy xuất thêm kết tủa Tạo muối Na2CO3 NaHCO3 - Chất hấp thụ vào bình NaOH tăng : m bình tăng = m dd tăng = m chất hấp thụ ( CO2 + H2O có ) Trong trường hợp khơng có kiện chia trường hợp để giải CO2 tác dụng với Ca(OH)2 Ba(OH)2 Do ta sản phẩm thu muối nên phải tính tỉ lệ f: Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3↓ + H2O (1) Ca(OH)2 + 2CO2 → Ca(HCO3)2 (2) f= nCa (OH ) nCO2 o f≥1 : tạo muối CaCO3 o f ≤ 0,5 : tạo muối Ca(HCO3)2 o 0,5 < f < 1: tạo muối CaCO3 Ca(HCO3)2 * Khi tốn khơng thể tính f Ta dựa vào kiện phụ để tìm khả tạo muối - Hấp thụ CO2 vào nước vôi dư tạo muối CaCO3 - Hấp thụ CO2 vào nước vơi thấy có kết tủa, thêm NaOH dư vào thấy có kết tủa suy có tạo CaCO3 Ca(HCO3)2 - Hấp thụ CO2 vào nước vơi thấy có kết tủa, lọc bỏ kết tủa đun nóng nước lọc lại thấy Chuyên đề Hóa Học lớp 11 Trang kết tủa suy có tạo CaCO3 Ca(HCO3)2 - Sự tăng giảm khối lượng dung dịch : Khi cho sàn phẩm cháy vào bình Ca(OH)2 hay Ba(OH)2 m bình tăng = m hấp thụ m dd tăng = m hấp thụ - m kết tủa m dd giảm = m kết tủa – m hấp thụ - Nếu kiện ta phải chia trường hợp để giải Các dạng toán: ♣ Dạng a mol CO2 tác dụng với dung dịch kiềm b mol ( NaOH hay Ca(OH)2 hay Ba(OH)2 ) Yêu cầu Tính Khối lượng kết tủa CaCO3 hay BaCO3 tạo , Cách làm đơn giản: • Nếu thấy a < b => ĐS: nCaCO3 = nCO2 = a mol = nOH − − nCO2 = 2b – a • Nếu thấy a > b => ĐS: nCaCO Khối lượng muối thu ( muối HCO3- muối CO32- ) Cách làm đơn giản: • Trước tiên: lấy nOH − nCO2 = f , Nếu thấy giá trị 1