Tóm tắt lý thuyết luyện thi đại học Chương 8 Cacbon Silic

Tóm tắt lý thuyết luyện thi đại học Chương 8 Cacbon Silic. Tóm tắt lý thuyết luyện thi đại học Chương 8 Cacbon Silic. Tóm tắt lý thuyết luyện thi đại học Chương 8 Cacbon Silic. Tóm tắt lý thuyết luyện thi đại học Chương 8 Cacbon Silic

CHƯƠNG VIII CACBON SILIC Cacbon, silic thuộc phân nhóm nhóm IV Nguyên tử nguyên tố có electron lớp cùng, chúng phi kim I Cacbon Cấu tạo nguyên tử  Cacbon thiên nhiên hỗn hợp hai đồng vị bền: NTK = 12,0115  Cấu hình e ứng với trạng thái bản: (98,982%) (0,108%) Do cacbon có hố trị II (liên kết cộng hố trị)  Ở trạng thái kích thích, có 1e phân lớp 2s nhảy lên phân lớp 2p tạo thành 4e độc thân đồng nhất, cacbon có hố trị IV hầu hết hợp chất  Ở trạng thái rắn, nguyên tử cacbon liên kết với theo kiểu kim cương graphit Các dạng thù hình tính chất vật lý Cacbon có dạng thù hình: kim cương, than chì (graphit) cacbon vơ định hình a) Kim cương Kim cương có cấu trúc mạng tinh thể nguyên tử, nguyên tử C liên kết cộng hoá trị bền vững với nguyên tử C xung quanh, tạo hình tứ diện Sự đồng bền vững liên kết khiến kim cương có tính cứng, khơng bay trơ với nhiều chất hố học b) Than chì Tinh thể than chì (graphit) có cấu trúc lớp Trên lớp, nguyên tử C liên kết với nguyên tử C khác liên kết cộng hoá trị Liên kết nguyên tử C lớp bền vững, liên kết lớp yếu, lớp tinh thể trượt lên Cấu trúc làm than chì mềm, trơn, dùng làm bút chì, bơi trơn ổ bi c) Cacbon vơ định hình Cacbon vơ định hình (than cốc, than gỗ, bồ hóng,…) gồm tinh thể nhỏ, có cấu trúc khơng trật tự Tính chất cacbon vơ định hình tuỳ thuộc vào nguyên liệu phương pháp điều chế chúng Than gỗ than xương có cấu tạo xốp nên chúng có khả hấp thụ mạnh chất khí chất tan dd Tính chất hố học Các dạng thù hình cacbon có tính chất vật lý khác tính chất hố học chúng giống nhau: cháy oxi, kim cương than chì tạo thành khí CO2 a) Phản ứng với oxi Khi cháy oxi, phản ứng toả nhiều nhiệt: Vì cacbon dùng chủ yế để làm nhiên liệu đêi sống, công nghiệp b) Phản ứng với oxit kim loại Cacbon khử nhiều oxit kim loại Ví dụ: c) Phản ứng với oxit phi kim Cacbon phản ứng với oxit số phi kim tạo thành cacbon có liên kết cộng hố trị rắn Ví dụ: Đốt nóng cacbon khí CO2, tạo CO d) Phản ứng với nước Cacbon tác dụng với nước nhiệt độ cao tạo khí (một hỗn hợp gồm CO H2) Khí than nhiên liệu quan trọng công nghiệp e) Hợp chất với halogen Cacbon tạo nhiều hợp chất với halogen: CF 4, CCl4, CF2Cl2,… Trong CCl4 dùng làm dung môi, CF2Cl2 (freon) chất làm lạnh máy lạnh chất gây "thủng" tầng ozon f) Trong hợp chất với hiđro kim loại, cacbon có số oxi hố âm Ví dụ: Các hợp chất quan trọng cacbon a) Cacbon monooxit CO  Công thức cấu tạo: C  O  CO khí khơng màu, khơng mùi, độc (gây chết người), CO hoá lỏng -191,5 oC hoá rắn -205oC  Ở to thường, CO trơ to cao, CO bị cháy thành CO2 cho lửa màu xanh:  Với clo tạo thành photgen chất độc hố học:  CO có tính khử mạnh, khử oxit kim loại hoạt động vừa yếu Ví dụ: CO dùng làm chất khử công nghiệp luyện kim b) Cacbon đioxit CO2  Công thức cấu tạo: O = C = O Phân tử đối xứng, nguyên tử C hai nguyên tử O nằm đường thẳng, phân tử khơng phân cực  CO2 khí khơng màu, khơng mùi, nặng khơng khí 1,5 lần CO2 tan nước (ở 20oC, thể tích nước hồ tan 0,88 thể tích CO2) Dưới áp suất thường, -78oC, khí CO2 hố rắn, gọi nước đá khơ  CO2 có tính chất oxit axit có tính oxi hố yếu + Tác dụng với H2O: H2CO3 axit yếu, bền, bị đun nóng phân huỷ cho CO2 bay + Tác dụng với kiềm: + Tác dụng với kim loại: CO2 oxi hố số kim loại có tính khử mạnh nhiệt độ cao: + Tác dụng với NH3 : Tạo thành ure  Điều chế CO2: + Nung đá vơi: + Trong phòng thí nghiệm: - Ứng dụng CO2: Chữa cháy Trong công nghiệp thực phẩm, sản xuất xôđa, ure,… c) Muối cacbonat Tồn loại muối cacbonat - Muối cacbonat trung hoà : Na2CO3, CaCO3, … - Muối hiđrocacbonat (muối axit): Muối cacbonat kim loại kiềm, amoni hiđrocacbonat kim loại kiềm, kiềm thổ (trừ NaHCO3) tan nước, muối cacbonat lại khơng tan - Ở to cao : muối cacbonat kim loại kiềm không bị phân huỷ, cacbonat kim loại khác phân huỷ, tạo oxit kim loại - Muối hiđrocacbonat bền, bị phân huỷ > 100 oC Một vài muối (ví dụ Ca(HCO3)2) tồn dd - Muối cacbonat tác dụng với nhiều axit, giải phóng CO2 : II Silic Cấu tạo nguyên tử:  Silic nguyên tố phổ biến thứ hai tự nhiên sau oxi, gồm ba loại đồng vị :  Cấu hình e lớp ngồi silic : 3s2, 3p2 Tính chất vật lý  Silic chất rắn, màu xám, dẫn điện, dẫn nhiệt Nóng chảy 1423 oC Silic dạng đơn tinh thể chất bán dẫn nên dùng kỹ thuật radio, pin mặt trêi Tính chất hố học  Silic tinh thể trơ, silic vơ định hình hoạt động:  Silic hố hợp với flo to thường :  Ở điều kiện thường, silic không tác dụng với axit, tác dụng với hỗn hợp HNO + HF:  Silic tác dụng với kiềm tạo muối silicat giải phóng H2:  Tính chất hố học đặc biệt silic tạo thành silan kiểu ankan với hiđro halogen : SinH2n+2 ; SinCl2n+2 Ứng dụng điều chế: Silic dùng để  Chế tạo hợp kim đặc biệt có tính cứng chịu axit  Chế tạo chất bán dẫn kỹ thuật vô tuyến điện, pin mặt trêi Trong phòng thí nghiệm, silic vơ định hình điều chế phản ứng: Trong cơng nghiệp: Hợp chất silic a) Silic đioxit SiO2  SiO2 chất rắn, khơng màu, nóng chảy 1700 oC Thạch anh, phalê, ametit SiO2 nguyên chất  SiO2 oxit axit, to cao tác dụng với oxit bazơ, kiềm, cacbonat kim loại kiềm, tạo silicat :  SiO2 có tính chất hố học đặc trưng tan dd axit HF: Vì người ta dùng HF để khắc hình thuỷ tinh  SiO2 dùng rộng rãi xây dựng, sản xuất thuỷ tinh, đá mài b) Axit silicic muối silicat H2SiO3 axit yếu, tan nước Điều chế H2SiO3: Muối axit silicic silicat Na2SiO3 K2SiO3 trông giống thuỷ tinh, tan nước nên gọi thuỷ tinh tan Thuỷ tinh tan dùng chế tạo xi măng, bêtông chịu axit Nguyên liệu để sản xuất thuỷ tinh cát, thạch anh, đá vơi xơđa: Thành phần hố học thuỷ tinh biểu diễn gần công thức oxit: Na2O.CaO.6SiO2  ... xôđa, ure,… c) Muối cacbonat Tồn loại muối cacbonat - Muối cacbonat trung hoà : Na2CO3, CaCO3, … - Muối hiđrocacbonat (muối axit): Muối cacbonat kim loại kiềm, amoni hiđrocacbonat kim loại kiềm,... vật lý  Silic chất rắn, màu xám, dẫn điện, dẫn nhiệt Nóng chảy 1423 oC Silic dạng đơn tinh thể chất bán dẫn nên dùng kỹ thuật radio, pin mặt trêi Tính chất hố học  Silic tinh thể trơ, silic. .. Silic hố hợp với flo to thường :  Ở điều kiện thường, silic không tác dụng với axit, tác dụng với hỗn hợp HNO + HF:  Silic tác dụng với kiềm tạo muối silicat giải phóng H2:  Tính chất hố học