de thi chuyen de Trang 1 Chuyên đề NHÓM CACBON A LÍ THUYẾT CƠ BẢN VÀ NÂNG CAO I KHÁI QUÁT VỀ NHÓM CACBON 1 Vị trí của nhóm cacbon trong bảng tuần hoàn Nhóm cacbon bao gồm các nguyên tố cacboni (C), si[.]
Chun đề NHĨM CACBON A LÍ THUYẾT CƠ BẢN VÀ NÂNG CAO I KHÁI QT VỀ NHĨM CACBON 1.Vị trí nhóm cacbon bảng tuần hồn Nhóm cacbon bao gồm nguyên tố cacboni (C), silic (Si), germani (Ge), thiếc (Sn) chì (Pb) Chúng thuộc nguyên tố p Tính chất chung nguyên tố nhóm cacbon a) Cấu hình electron Lớp ngồi nguyên tử ( ns np ) có electron: Ở trạng thái bản, nguyên tử nguyên tố nhóm cacbon có hai electron độc thân, chúng tạo thành hai liên kết cộng hố trị Khi kích thích, electron cặp electron phân lớp ns chuyển sang obitan p cịn trống phân lớp np Khi đó, ngun tử nguyên tố nhóm cacbon có electron độc thân, chúng tạo thành liên kết cộng hố trị Trong hợp chất chúng có số oxi hoá + 4, + - tuỳ thuộc vào độ âm diện nguyên tố liên kết với chúng b) Sự biến đổi tính chất đơn chất • Từ cacbon đến chì tính phi kim giảm dần, tính kim loại tăng dần, Cacbon silic nguyên tố phi kim, gemani vừa có tính kim loại vừa có tính phi kim, cịn thiếc kim loại • Trong chu kì, khả kết hợp electron cacbon nitơ silic photpho, nên cacbon silic phi kim hoạt động nitơ photpho Sự biến đổi tính chất đơn chất • Tất ngun tố nhóm cacbon tạo hợp chất với hiđro có cơng thức chung RH Độ bền nhiệt hợp chất hiđrua giảm nhanh từ CH4 đến РbН4 • Các nguyên tố nhóm cacbon tạo với oxi hai loại oxit RO RO2, R có số oxi hoá tương ứng +2 +4 CO2 SiO2 oxit axit, oxit GeO2, SnO2, PbO2 hiđroxit tương ứng chúng hợp chất lưỡng tính • Ngồi khả tạo liên kết cộng hoá trị với nguyên tử nguyên tố khác, ngun tử cacbon cịn liên kết với tạo thành mạch Mạch cacbon gồm hàng chục, hàng trăm nguyên tử cacbon II CACBON Tính chất vật lí Cacbon tạo thành số dạng thù hình, khác tính chất vật lí Sau số dạng thu hình cacbon • Kim cương: Là chất tinh thể không màu, suốt, không dẫn điện, dẫn nhiệt kém, có khối lượng riêng 3,51 gam/cm3 Tinh thề kim cương thuộc loại tinh thể ngun tử điển hình, ngun tử cacbon tạo bốn liên kết cộng hoá trị bền với bốn nguyên tử cacbon lân cận nằm đỉnh hình tứ diện Mỗi nguyên tử cacbon đỉnh lại liên kết với bốn nguyên tử cacbon khác Độ dài liên kết C C 0,154 nm Do cấu trúc nên kim cương chất cứng tất chất • Than chì: Là tinh thể màu xám đen, có ánh kim, dẫn điện tốt kim loại Tinh thể than chì có cấu trúc lớp Trong lớp, nguyên tử cacbon liên kết theo kiểu cộng hoá trị với ba nguyên tử cacbon lân cận nằm đỉnh tam giác Độ dài liên kết C C 0,142 nm Khoảng cách Trang hai lớp lân cận 0,34 nm Các lớp liên kết với lực tương tác yếu, nên lớp dễ tách khỏi • Fuleren: Một dạng thù hình C60, C70 phát 1985 Than điều chế nhân tạo than cốc, than gỗ, than xương, than muội, gọi chung than vơ định hình Than gỗ, than xương có cấu trúc xốp, nên chúng có khả hấp phụ mạnh chất khí chất tan dung dịch Tính chất hố học Trong phản ứng cacbon thể tính khử tính oxi hố Tuy nhiên, tính khử tính chất chủ yếu cacbon a) Tính khử • Tác dụng với oxi C O2 CO2 H 393,5KJ.mol1 Ở nhiệt độ cao, cacbon lại khử CO2 theo phản ứng : C CO2 2CO H 172,5KJ.mol1 • Tác dụng với hợp chất Ở nhiệt độ cao, cacbon khử nhiều oxit, phản ứng với nhiều hợp chất có tính oxi hố - Tác dụng với oxit: t ZnO C Zn CO o t SiO 2C Si 2CO o t Fe2 O3 3C 2Fe 3CO o Nếu dư C ta thu hợp chất cacbua t 3Fe C Fe3C (xementic) o t Si C SiC (silic cacbua) o Với Al2O3 , CaO C khử nhiệt độ cao (lò điện): 2000 C CaO 3C 2000 C CaC CO o 2000 C 2Al2 O3 9C Al4 C3 6CO - Tác dụng với hợp chất oxi hóa mạnh t C + 2H2SO4 (đặc) CO2 2SO2 + H O o t C 4HNO3 (đặc) CO2 4NO2 2H2O o t C 4KNO3 2K 2O CO2 4NO2 o 3C 2KClO3 t 3CO2 2KCl o - Ở nhiệt độ cao, C tác dụng với H2O theo phản ứng: 1000 C C H2O CO H2 o b) Tính oxi hóa cacbon - Tác dụng với hidro 500 C C 2H CH Ni o - Tác dụng với kim loại Ở nhiệt độ cao, cacbon phản ứng với số kim loại tạo thành cacbua kim loại t 4Al 3C Al4C3 o Điều chế ứng dụng Trang a) Điều chế • Kim cương nhân tạo điều chế từ than chì đun nóng lâu than chì 3000o C áp suất 700.000 - 100.000 atm thời gian dài • Than chi nhân tạo điều chế cách nung than cốc 2500 C 3000 C lị điện, khơng có khơng khí • Than cốc điều chế cách nung than đá 1000 - 1250°C lị điện, khơng có khơng khí • Than gỗ tạo nên đốt cháy gỗ điều kiện thiếu khơng khí • Thanh muội tạo nên nhiệt phân metan có chất xúc tác t CH4 C 2H2 o • Than mỏ khai thác trực tiếp từ vỉa than nằm độ sâu khác mặt đất b) Ứng dụng • Kim cương làm đồ trang sức Trong kĩ thuật, kim cương dùng làm mũi khoan, dao cắt thủy tinh bột mài • Than chi dùng làm điện cực, làm chén để nấu chảy hợp kim chịu nhiệt, chế chất bơi trơn, làm bút chì đen • Than dùng làm chất khử luyện kim để luyện kim loại tử quặng • Than gỗ dùng để chế thuốc súng đen, thuốc pháo, chất hấp phụ, • Tham muội dùng làm chất độn lưu hóa cao su, để sản xuất mực in, xi đánh giấy, Trạng thái tự nhiên Trong tự nhiên, kim cương than chì cacbon tự gần tinh khiết Ngồi ra, cacbon cịn có khống vật canxit (đá vôi, đá phần, đá hoa, chúng chứa CaCO3),magiezit (MgCO3), dolomit (CaCO3.MgCO3), thành phần loại than mơ (than antraxit, than mỡ, than nâu, than bùn, , chủng khác tuổi địa chất làu lượng cacbon) Dầu mỏ, khí đốt thiên nhiên hỗn hợp chất khác chứa cacbon, chủ yếu hidrocacbon III HỢP CHẤT CỦA CACBON Cacbon monoxit, CO a) Cấu tạo phân tử tính chất vật lí • CO chất khí khơng màu, khơng mùi, khó hóa lỏng, khó hóa rắn, tan nước phân tử phân cực yếu ( CO = 0,118 D) •CO khí độc kết hợp với hemoglobin máu tạo phức chất cacboxihemoglobin làm cho hemoglobin khả vận chuyển O2 đến tế bào b) Tính chất hóa học • Thể tính khử mạnh nhiệt độ cao: 700 C 2CO O2 2CO2 o H 567 kJ.mol1 •CO có khả khử oxit kim loại từ Zn sau dãy điện hóa: t ZnO CO Zn CO o t CuO CO Cu CO o Fe O3 3CO t 2Fe 3CO o Fe O CO,t CO,t CO,t Fe3O FeO Fe) o o o Trang • Định lượng CO phản ứng: 5CO I2O5 5CO2 I2 • Nhận biết CO phản ứng với dung dịch PdCl2 CO H O Pd 2HCl CO vàng •CO tham gia nhiều phản ứng kết hợp: hy CO Cl2 COCl2 photgen: độc CaO,t 5CO Fe Fe(CO)5 o cacbonyl sắt • CO oxit khơng tạo muối (không tác dụng với axit bazơ nhiệt độ thường) 200°C 15 atm: NaOH CO HCOONa natrifomiat c) Điều chế • Trong cơng nghiệp - Khí CO thường sản xuất cách cho nước qua than nung đó: 1050 C C H2O CO H2 o Hỗn hợp tạo thành gọi khí than ướt Khí than ướt chứa 44% CO, 45% H2, 5% H2O 6% N2 - Khí CO cịn sản xuất lị ga cách thổi khơng khí qua than nung đỏ C O CO CO C 2CO Hỗn hợp khí thu gọi khí lị ga (chứa trung bình 25%CO, 70% N2, 1% khí khác) • Trong phịng thí nghiệm: Có điều chế cách cho axit H 2SO4 c vo axit fomic (HCOOH) v un núng: H2SO4 ,Đặc CO H O HC HCOOH Cacbon đioxit (anhidrit cacbonic), CO2 a) Cấu tạo tinh chất vật lí Cơng thức electron Cơng thức cấu tạo Cơng thức phân tử CO2 • Các liên kết C - O CO2 liên kết cộng hóa trị có cực, cấu tạo thẳng, nên phân tử CO2 phân tử không phân cực ( = 0) •CO2 chất khí khơng màu, vị chua (khí tạo cho nước giải khát), dẻ hóa lỏng, dễ hóa rắn (khi làm lạnh 76°C khí CO2 hóa thành khối rắn gọi nước đá khô), tan không nhiều nước, khơng trì cháy Khí CO2 sản phẩm hô hấp người động vật, không trì sống cho động vật có vai trị quan trọng cho sống động vật b) Tính chất hóa học • CO2 tan vừa nước thành axit cacbonic (đa axit yếu) CO2 H 2O H 2CO3 • CO2 oxit axit tác dụng với oxit bazơ bazơ Trang CaO CO2 CaCO3 CO2 Ca(OH) CaCO3 H 2O CaCO3 CO2du H 2O Ca HCO3 2 • CO2 bền, nhiệt độ cao bị nhiệt phân phần, tác dụng chất khử mạnh: 2CO 2CO O 2Mg CO 2MgO C (không dùng CO2 để dập tắt đám cháy Al,Mg,K, Zn) C CO2 2CO CO2 H CO H 2O • Ở điều kiện thường khí CO2 khơ kết hợp với khí NH3 khơ tạo thành amoni cacbonat: CO2 2NH3 H NCOONH Muối không bền đun nóng khí phân hủy thành CO2 NH3 Khi đun nóng đến 180°C áp suất 200 atm, amoni cacbonat nước tạo thành urê (phương pháp điều chế urê): ,p H NCOONH t NH 2 CO H 2O o c) Điều chế •Trong phịng thí nghiệm, khí CO2 điều chế theo phản ứng CaCO3 2HCl CaCl2 CO2 H2O • Trong cơng nghiệp, khí CO2 sản xuất cách nung đá vơi 900 - 1000°C lị nung vơi cơng nghiệp: CaCO3 (r) CaO(r) CO2 (k) Hoặc đốt cháy hồn tồn than cốc khơng khí: C O2 CO2 Axit cacbonic (H2CO3) muối cacbonat ( CO32 ), hiđrocacbonat ( HCO3 ) a) H2CO3 điaxit yếu tồn dung dịch nước H CO3 HCO3 H K1 4,5.107 HCO3 CO32 H K 4,8.1011 b) Muối CO32 HCO3 • Tính tan: Muối cacbonat trung hịa kim loại kiềm (trừ Li 2CO3 ), amoni hiđrocacbonat dễ tan nước (trừ NaHCO3 tan) Các muối cacbonat trung hịa kim loại khác khơng tan it tan nước • Tác dụng với axit giải phóng CO2 : NaHCO3 HCl NaCl CO2 H O Na CO3 2HCl 2NaCl CO2 H O • Tác dụng với dung dịch kiềm: NaHCO3 NaOH Na 2CO3 H 2O • Cacbonat kim loại kiềm thổ không tan, tan nước chứa CO2 CaCO3 CO2 H 2O Ca HCO3 2 • Muối cacbonat kim loại hóa trị không tồn dung dịch bị thủy phân hoàn toàn: Fe2 CO3 3 3H O 2Fe(OH)3 3CO Al2 CO3 3 3H O 2Al(OH)3 3CO Trang Do đó: 2FeCl3 3Na 2CO3 3H 2O 2Fe(OH)3 3CO 6NaCl 2AlCl3 3Na 2CO3 3H 2O 2Al(OH)3 3CO 6NaCl • Nhiệt phân: Cacbonat trung hịa kim loại kiềm bền với nhiệt, chúng nóng chảy mà khơng bị phân hủy Các muối cacbonat kim loại khác, muối hidrocacbonat, dễ bị phân hủy đun nóng: 2NaHCO3 Na CO3 CO H O CaCO3 t CaO CO o Chú ý: - Nhiệt phân FeCO3 có khả năng: • Nung chân không t FeCO3 FeO CO2 o • Nung khơng khí t 4FeCO3 O2 2Fe2O3 4CO2 o - Nhiệt phân đến Ba HCO3 2 Ca HCO3 2 thu oxit t Ba HCO3 2 BaCO3 CO H 2O o t BaCO3 BaO CO o - Ag O HgO bền với nhiệt nên nhiệt phân muối Ag 2CO3 HgCO3 thu kim loại tương ứng 2Ag CO3 t 4Ag 2CO O o 2HgCO3 t 2Hg 2CO O o c) Một số muối cacbonat quan trọng • CaCO3 tinh khiết chất bột nhẹ, màu trắng, dùng làm chất độn lưu hóa cao su số ngành cơng nghiệp • Na 2CO3 khan (còn gọi số đa khan) chất bột màu trắng tan nhiều nước Khi kết tỉnh tách dạng tinh thể Na 2CO3 10H 2O Sô đa dùng công nghiệp thủy tinh, đồ gốm, bột giặt, • NaHCO3 chất tinh thể màu trắng, có ứng dụng y học công nghiệp thực phẩm, điều chế từ phản ứng: CO2 H2O Na 2CO3 2NaHCO3 VI SILIC VÀ CÁC HỢP CHẤT CỦA SILIC Silic a) Tính chất vật lí Silic nguyên tố phổ biến thứ hai vỏ trái đất (sau oxi) Silic có hai dạng thù hình, dạng vơ định hình dạng tinh thể Dạng tinh thể có cấu trúc tương tự kim cương, giịn cứng, có ánh kim dẫn điện dẫn nhiệt b) Tính chất hóa học • Tính khử - Tác dụng với phi kim: Si tác dụng với flo nhiệt độ thường, đun nóng tác dụng với phi kim khác Si 2F2 SiF4 silic tetraflorua, chất khí Ở 400 600 C Trang Si 2Cl2 SiCl4 silic tetraclorua, chất lỏng Si 2Br2 SiBr4 silic tetrabrotrưa, chất lỏng Si 2I2 SiI4 silic tetrantua, chất rắn Khác với hợp chất cacbon halogenua: SiCl4 3H2O H2SiO3 4HCl Ở nhiệt độ cao: Si C SiC Si O SiO 3Si 2N Si3 N - Tác dụng với hợp chất: Si 2NaOH H 2O Na 2SiO3 2H t 3Si 2Fe 2O3 4HF 3SiO o Si 4HF SiF4 2H • Tính oxi hóa Chỉ thể tác dụng với số kim loại hoạt động Zn, Mg, tạo hợp chất silicua kim loại: 2Mg Si Mg 2Si c) Điều chế • Trong phịng thí nghiệm: Nung bột Mg cát mịn 900°C 2Mg SiO2 2MgO Si • Trong cơng nghiệp: Dùng than cốc khử SiO2 lò điện nhiệt độ cao: SiO2 2C Si 2CO Hợp chất silic a) Silic đioxit, SiO2 • SiO2 chất dạng tinh thể nguyên tử, không tan nước, t onc = 1713°C t so = 2590°C • SiO2 tan chậm dung dịch kiềm dễ tan kiềm nóng chảy SiO 2NaOH Na 2SiO3 H 2O SiO Na 2CO3 Na 2SiO3 CO SiO CaO CaSiO3 • SiO2 tan dung dịch HF SiO2 4HF SiF4 2H 2O Phản ứng dùng để khắc thủy tinh b) Axit silicic, H2SiO3 • H2SiO3 axit khơng bền, yểu (yếu H CO3 ) tác dụng với dung dịch kiềm mạnh: H 2SiO3 t SiO2 H 2O o H 2SiO3 2NaOH Na 2SiO3 2H 2O Na 2SiO3 CO2 H 2O H 2SiO3 Na 2CO3 • H2SiO3 khơng tan nước, nên điều chế cách gián tiếp: Trang Na 2SiO3 2HCl 2NaCl H 2SiO3 SiCl4 3H O 4HCl H 2SiO3 c) Muối silicat SiO32 • Chỉ có silicat kim loại kiềm tan nước, cho môi trường kiềm : Na 2SiO3 2H2O 2Na 2OH H2SiO3 • Dung dịch đặc Na 2SiO3 K 2SiO3 gọi thủy tinh lỏng Công nghệ điều chế thủy tinh lỏng cách nấu chảy cát trắng với Na 2CO3 K CO3 SiO Na CO3 t Na 2SiO3 CO o SiO K CO3 t K 2SiO3 CO o B PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH CÁC DẠNG BÀI TẬP DẠNG 1: VIỆT PHƯƠNG TRÌNH HỎA HỌC THEO SƠ ĐỒ CHUYỂN HĨA Phương pháp : Nắm vững cấu tạo, tính chất, điều chế cacbon, silic hợp chất chúng Ví dụ 1: Viết phương trình hóa học theo sơ đồ sau đây: (1) (3) (6) (5) (8) CO2 Ca HCO3 NaHCO3 a) CaCO3 Na 2CO3 CO2 (2) (4) (7) (11) (9) (10) C CO CO2 (12) Ví dụ 2: Hồn thành chuyển hoá sau : FeCO3 O t A B o B CaO C C HCl D B E DE FG H HFIE BF CE BCE Q QFCE Ví dụ 3: Viết phương trình hố học phản ứng theo sơ đồ chuyển hoá sau: CO2 H2O CO2 dd HCl dd HCl T CO2 X Y Z T Y X 1:1 1:1 Các chất: X, Y, Z, T chất vơ Ví dụ 4: Viết phương trình hố học phản ứng theo sơ đồ chuyển hố sau: Ví dụ 5: Kim loại A phản ứng với phi kim B tạo hợp chất C Cho 0,15 mol C phản ứng với CO2 (dư) tạo thành hợp chất D 2,4 gam B Hoà tan hoàn toàn D vào nước, dung dịch D phản ứng vừa hết với 150ml dung dịch H 2SO4 1M, giải phóng 3,36 lít khí CO2 (đktc) Hãy xác định A, B, C, D viết phương trình hoá học phản ứng xảy Biết C chứa 29,09% B theo khối lượng ; hợp chất D khơng bị phân tích nóng chảy Ví dụ 6: Dung dịch chứa muối X làm quỳ tím hóa xanh Dung dịch chứa muối Y tạo kết tủa với dung dịch NH3 Trộn hai dung dịch với thấy có kết tủa khí Vậy hai muối X, Y A Na 2CO3 FeCl3 B Na 2CO3 BaCl2 Trang C Na 2S CuSO4 D NaHCO3 AlCl3 DẠNG 2: NHẬN BIẾT - TÁCH CHẤT Phương pháp : Bảng thuốc thử cho số khí ion nhóm cacbon Chất cần Thuốc thử Hiện tượng Phương trình hóa học nhận biết CO dd PdCl2 Pd màu CO PdCl2 H 2O CO2 Pd 2HCl vàng to Hóa đỏ Cu CuO (đen), t o CuO CO Cu CO CO2 Nước vôi SO2 Dung dịch thuốc Nhạt màu tím Nước brom (nâu) Nhạt màu CO32 HCO3 SiO32 SO32 HSO3 SO24 Dung dịch H+ (HCl) Dung dịch H+ (HCl) Dung dịch H+ (HCl) Dung dịch H+ (HCl) Dung dịch H+ (HCl) Dung dịch BaCl2 Vẩn đục CO2 Ca(OH)2 CaCO3 H2O 5SO2 2KMnO4 2H 2O 2H 2SO4 2MnSO4 K 2SO4 SO2 Br2 2H 2O H 2SO4 2HBr không mùi CO32 2H CO2 H2O không mùi HCO3 H CO2 H2O keo trắng 2H SiO32 H2SiO2 mùi xốc SO32 2H SO2 H2O mùi xốc HSO3 H SO2 H2O trắng Ba 2 SO24 BaSO4 Ví dụ 1: Trình bày phương pháp hoá học để phân biệt lọ nhãn, lọ dựng khí sau: CO2 , CO,SO2 , N H2 Ví dụ 2: Khí CO2 có lẫn tạp chất HCl nước Tìm cách loại bỏ tạp chất phương pháp hoá học Ví dụ 3: Trong phịng thí nghiệm giả sử có: khí CO2 bình tam giác có vạch chia, dung dịch NaOH, pipet, đèn cồn, giá đỡ Trình bày hai phương pháp điều chế Na CO3 Ví dụ 4: Khơng dùng thêm thuốc thử, trình bày cách phân biệt dung dịch sau: NaCl, NaOH, NaHSO4 , Ba(OH) , Na 2CO3 Ví dụ 5: Có chất rắn đựng riêng biệt lọ nhãn: Na 2CO3 , BaCO3 , Na 2SO4 , BaSO4 Chỉ dùng dung dịch HCl làm thuốc thử khơng phép đun nóng, phân biệt chất Viết phương trình hóa học phản ứng xảy DẠNG 2: BÀI TẬP VỀ CACBON, CACBONMONO OXIT VÀ CACBONIC Phương pháp: Phản ứng cháy cacbon • Nếu thiếu O : C O2 CO2 C (dư) CO2 2CO Hỗn hợp khí A thu sau phản ứng gồm CO, CO2 Trang • Nếu O2: C O2 CO2 Hỗn hợp khí A thu sau phản ứng gồm CO2 O2 dư Khi cho nước qua than nung đỏ, xảy đồng thời hai phản ứng C H O CO H C 2H 2O CO 2H Hỗn hợp khí B thu sau phản ứng gồm CO, CO2, H2 • Nếu đốt cháy hỗn hợp khí B CO H2 chảy theo phản ứng: 2CO O 2CO 2H O 2H O • Nếu đưa hỗn hợp khí B qua ống sử dụng oxit kim loại đứng sau Al CO H2 tham gia phản ứng khử M 2On nCO M 2On 2M nCO2 nH M On 2M nH 2O • Nếu Fe2 O3 tác dụng với CO H2 số oxi hóa sắt giảm dần từ Fe3 đến Fe theo phản ứng: 3Fe2 O3 CO 2Fe3O CO Fe3O4 CO 3FeO CO FeO CO Fe CO 3Fe 2O3 H 2Fe3O H 2O Hoặc Fe3O4 H 3FeO H 2O FeO H Fe H 2O Nhận xét: Gọi X hỗn hợp chất rắn ban đầu, Y hỗn hợp chất rắn thu sau phản ứng Ta ln có: m mY n CO2 n CO phản ứng X 16 m mY Hoặc: n H2O n H2 phản ứng X 16 • Nếu tốn cho khử hồn tồn Fe2 O3 CO H2 viết phản ứng: Fe2 O3 3CO 2Fe 3CO2 Fe2 O3 3H 2Fe 3H O • Nếu cho hỗn hợp khí A B phản ứng với dung dịch kiềm có CO2 phản ứng: CO2 OH HCO3 CO2 2OH CO32 H O Để xác định sản phẩm gồm muối trường hợp toán cho dung dịch kiểm lấy dư CO2 dư, trường hợp khác phải xét tỉ lệ mol CO2 kiểm ta viết phương trình phản ứng Ví dụ 1: Cho nước qua than nóng đỏ thu 0,8 mol hỗn hợp khí X gồm CO, CO2 H2 Cho tồn X phản ứng hết với CuO dư, đun nóng thu hỗn hợp chất rắn Y Hòa tan hết Y dung dịch HNO3 loãng, dư thu 0,4 mol khí NO (sản phẩm khử nhất) Tính tỉ khối X So với H2 Ví dụ 2: Đốt cháy hoàn toàn m gam mẫu cacbon chửa 4% tạp chất trơ oxi thu 11,2 lít hỗn hợp A gồm khí (đktc) Sục từ từ A vào 200ml dung dịch hỗn hợp Ba(OH)2 1M NaOH 0,5M, sau phản ứng thu 29,55 gam kết tủa a) Viết phương trình phản ứng xảy Trang 10 b) Tính m thể tích khí oxi (đktc) dùng Ví dụ 3: Dung dịch X gồm KOH 0,1M Ba(OH)2 0,2M Hấp thụ hết x mol CO2 vào 300ml dung dịch X, sau kết thúc thu 9,85 gam kết tủa Nếu hấp thụ hết 0,1 mol CO2 vào 300ml dung dịch Y thu 3,94 gam kết tủa Tính giá trị x y Biết hai thí nghiệm, dung dịch thu có khả phản ứng với NaOH Ví dụ 4: Hỗn hợp khí X gồm CO CO2, có tỉ khối so với He 8,6 Dẫn 0,25 mol X qua ống đựng 22,1 gam hỗn hợp chất rắn gồm CuO, Fe2O3 , Al2O3 MgO nung nóng, thu hỗn hợp khí Y có tỉ khối so với H2 20,4 m gam chất rắn Z Tính giá trị m Ví dụ 5: Cho 13,75 gam hỗn hợp X gồm kim loại kiềm M Ca tác dụng hết với H2O thu dung dịch Y 5,04 lít H2 (đktc) Mặt khác, cho 5,85 gam M phản ứng hết với lượng dư dung dịch HCl thể tích khí H2 vượt q 1,568 lít (đktc) a) Xác định tên kim loại M b) Cho 10 lít (đktc) hỗn hợp khí A gồm N2 CO2 qua dung dịch Y Sau phản ứng kết thúc thu 7,5 gam kết tủa Tính phần trăm thể tích A DẠNG 4: BÀI TẬP VỀ MUỐI CACBONAT a) Nhiệt phân muối cacbonat t 2M HCO3 n M CO3 n nCO nH 2O o M CO3 n t M On nCO2 M I A o Ví dụ : t 2NaHCO3 Na 2CO3 CO2 H2O o t Ca HCO3 2 CaCO3 CO H 2O o Nếu nhiệt phân đến Ca HCO3 2 chất rắn thu CaO t CaCO3 CaO CO2 o Riêng FeCO3 nung khơng khí tạo oxit sắt (III) t 4FeCO3 O2 2Fe2O3 4CO2 o b) Phản ứng với dung dịch axit (H+ H2SO4) • Nếu cho nhỏ từ từ dung dịch H+ vào dung dịch CO32 chưa có sủi bọt khí có phản ứng H CO32 HCO3 (1) Nếu hết CO32 mà tiếp tục cho H+ vào có sủi bọt khí theo phản ứng sau: HCO3 H CO2 H2O (2) • Nếu cho nhỏ từ từ dung dịch CO32 vào dung dịch H+ ban đầu H+ dư nên có sủi bọt khí ngay: 2H CO32 CO2 H2O (3) Chú ý: Các phản ứng CO32 với HSO4 tương tự với H+ • Anion CO32 theo thuyết Bron-tet có vai trị bazơ, cịn HCO3 có tính lưỡng tính HCO3 H CO H O HCO3 OH CO32 H O Ví dụ 1: Cho từ từ giọt đến hết 250ml dung dịch HCl 1M vào bình chứa 100ml dung dịch chứa Na 2CO3 1M NaHCO3 1,5M, kết thúc phản ứng thu V lít CO2 (đktc) Tính giá trị V Trang 11 Ví dụ 2: Hồ tan muối cacbonat kim loại A lượng vừa đủ dung dịch H 2SO4 9,8% (lỗng) thu dung dịch muối sunfat có nồng độ 11,54% a) Xác định công thức muối cacbonat b) Nung 0,42 gam muối cacbonat kim loại A bình kín khơng chứa khơng khí đền phản ứng hồn tồn, thu khí X Hấp thụ hết lượng khí vào lít dung dịch chứa K CO3 0,01M KOH 0,011M Sau kết thúc phản ứng thu lít dung dịch Y Tính pH cân dung dịch Y, Biết H CO3 có pK al = 6,35 pK a = 10,33 Ví dụ 3: A dung dịch Na 2CO3 0,1M; B dung dịch hỗn hợp Na 2CO3 0,1M KHCO3 0,1M C dung dịch KHCO3 0,1M a) Tính thể tích khí CO2 (đktc) cho từ từ giọt đến hết 50ml dung dịch HCl 0,1M vào 100ml dung dịch A cho hết 100ml dung dịch B vào 200ml dung dịch HCH 0,1M b) Xác định số mol chất có dung dịch thu thêm 100ml dung dịch Ba(OH)2 0,1M vào 150ml dung dịch C c) Tính pH dung dịch A C, biết axit cacbonic có pK1 = 6,35 pK 10,33 d) Đề nghị phương pháp nhận biết anion có dung dịch B C BÀI TẬP Viết phương trình phản ứng sau cho biết ứng dụng phản ứng: a) PdCl2 H 2O CO b) Si KOH H 2O c) N H O2 d) Zn 3P2 H2O So sánh giải thích: a) Nhiệt độ sôi photphin amoniac b) Nhiệt độ sơi silan metan c) Nhiệt độ nóng chảy silic dioxit cacbon đioxit Trình bày phương pháp hố học nhận biết anion có dung dịch hỗn hợp NaNO3 , Na 2SO4 , Na 2SO3 , Na 2CO3 Na 3PO4 Chỉ dùng chất thị phienolphtalein, hay phân biệt dung dịch NaHSO4, Na 2CO3 , AlCl3 , Fe NO3 3 NaCl,Ca NO3 2 Các phản ứng minh họa viết dạng ion thu gọn Một khoảng chất có chứa 20,93 % nhơm: 21,7% silic, cịn lại oxi hidro (về khối lượng) THãy xác định công thức khoáng chất Nêu tượng xảy viết phương trình phản ứng minh họa trường hợp sau: a) Hòa tan từ từ dư dung dịch NaOH vào dung dịch AlCl3, sau thêm HCl vào dung dịch thu dến dư b) Thêm dung dịch K CO3 vào dung dịch Fe NO3 3 Có chất bột màu trăng đựng bình riêng biệt bị nhãn hiệu là: NaCl, Na 2CO3 ,Na 2SO4 , BaCO3 BaSO4 Chỉ dược dùng thêm nước CO2 trình bày cách phân biệt chất Có dung dịch không màu: NaCl, K 2CO3 , Na 2SO4 , HCl, Ba NO3 2 đựng lọ riêng biệt Khơng dùng thêm hóa chất bên ngồi phân biệt tối đa dung dịch số dung dịch ? Cho dung dịch muối A, B, C, D chứa gốc axit khác Các muối B,C đốt lửa vô sắc phát ánh sáng màu vàng A tác dụng với B thu dung dịch muối tan, kết tủa trắng E khơng tan nước axit mạnh, giải phóng khí F khơng màu, khơng mùi, nặng khơng khí Tỉ khối F so với H2 22 C tác dụng với B cho dung dịch muối tan khơng màu khí G khơng màu, mùi hắc, Trang 12 gây ngạt, nặng khơng khí, làm nhạt màu dung dịch nước brom D tác dụng với thu kết tủa trắng F Mặt khác D tác dụng với dung dịch AgNO3 tạo kết tủa trắng Hãy tìm A, B, C, D, E, F, G viết phương trình phản ứng xảy 10 Ilỗn hợp X gồm chất khí sau: CO2 ,SO3 ,SO2 H2 Trình bày phương pháp hố học nhận có mặt khí hỗn hợp X Viết phương trình phản ứng xảy 11 Hồ tan hồn toàn 1,24 gam Na 2CO3 vào nước thu dung dịch A Cho từ từ giọt 20,00 gam dung dịch HCl nồng độ 9,125% vào A khuấy mạnh Tiếp theo cho thêm vào dung dịch chứa 0,02 mol Ca(OH)2 a) Tính khối lượng chất dung dịch thu b) Nếu cho từ từ giọt dung dịch A vào 20,00 gam dung dịch HCl nồng độ 9,125% khuấy mạnh, sau cho thêm dung dịch chứa 0,02 mol Ca(OH)2 vào dung dịch Hãy giải thích tượng xảy tính khối lượng chất tạo thành sau phản ứng Giả thiết phản ứng xảy hoàn toàn 12 Cho hỗn hợp A gồm oxit sắt ( Fe2O3 , Fe3O4 FeO) với số mol Lấy m1 gam A cho vào ống sứ chịu nhiệt, nung nóng cho luồng khí CO qua ống CO phản ứng hết, tồn khí CO2 khỏi ống hấp thụ hết vào bình đựng lượng dư dung dịch Ba(OH)2, thu m2 gam kết tủa trắng Chất rắn lại ống sử sau phản ứng có khối lượng 19,20 gam gồm Fe, FeO Fe3O , cho hỗn hợp vào tác dụng hết với dung dịch HNO3, đun nóng 2,24 lít khí NO (đktc) | a) Viết phương trình phản ứng xảy b) Tính khối lượng m1, m2 số mol HNO3 phản ứng 13 Hấp thụ hết 0,15 mol CO2 vào dung dịch chứa 0.025 mol NaOH 0,1 mol Ba(OH)2, kết thúc phản ứng thu m gam kết tủa Tính giá trị m 14 Dẫn luồng khí CO qua hỗn hợp gồm CuO, Fe2O3 , Al2O3 ZnO đun nóng, sau thời gian thu chất rắn X hỗn hợp khí Y Cho Y lội chậm qua bình đựng dung dịch Ba(OH)2 dư, kết thúc phản ứng thu 49,25 gam kết tủa Cho toàn X phản ứng với lượng dư dung dịch H 2SO4 đặc nóng, kết thúc phản ứng thu V lít khí SO2 (sản phẩm khử nhất, đktc) Tính giá trị V 15 A hỗn hợp gồm M 2CO3 , MHCO3 , MCl (M kim loại hóa trị hợp chất) Cho 43,71 gam hỗn hợp A tác dụng hết với V ml dung dịch HCl 10,52% (D = 1,05 g/ml) lấy dư thu dung dịch B 17,6 gam khí C Chia dụng dịch B thành phần Phần 1: Phản ứng vừa đủ với 125 ml dung dịch KOH 0,8M Cô cạn dung dịch thu m gam muối khan Phần 2: Tác dụng hoàn toàn với dung dịch AgNO3 dư thu 68,88 gam kết tủa trắng a) Xác định tên kim loại M phần trăm khối lượng chất A b) Tìm m V Trang 13