CHUYÊN đề 6 NHÓM CACBON

Chun đề NHĨM CACBON A LÍ THUYẾT CƠ BẢN VÀ NÂNG CAO I KHÁI QUÁT VỀ NHÓM 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, nguyên 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 RO 2, R có số oxi hoá tương ứng +2 +4 CO2 SiO2 oxit axit, oxit GeO 2, SnO2, PbO2 hiđroxit tương ứng chúng hợp chất lưỡng tính • Ngồi khả tạo liên kết cộng hoá trị với nguyên tử ngun 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 khơng màu, suốt, khơng 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, nguyên 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, ngun tử cacbon liên kết theo kiểu cộng hoá trị với ba nguyên tử Trang cacbon lân cận nằm đỉnh tam giác Độ dài liên kết C  C 0,142 nm Khoảng cách 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 vô 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  O � CO H  393,5 KJ.mol1 Ở nhiệt độ cao, cacbon lại khử CO2 theo phản ứng : C  CO2 � 2CO H  172,5KJ.mol1 • Tác dụng với hợp chất Ở nhiệt độ cao, cacbon khử nhiều oxit, phản ứng với nhiều hợp chất có tính oxi hoá - Tác dụng với oxit: o t ZnO  C �� � Zn  CO o t SiO  2C �� �Si  2CO o t Fe O3  3C �� � 2Fe  3CO Nếu dư C ta thu hợp chất cacbua o t 3Fe  C �� � Fe3C (xementic) o t Si  C �� �SiC (silic cacbua) Với Al 2O3 , CaO C khử nhiệt độ cao (lò điện): o 2000 C CaO  3C ��� � 2000�C � CaC2  CO 2000 C 2Al2 O3  9C ��� � Al4 C3  6CO - Tác dụng với hợp chất oxi hóa mạnh o t C + 2H 2SO (đặc) �� � CO  2SO + H O t C  4HNO (đặc) �� � CO  4NO  2H O o o t C  4KNO3 �� � 2K O  CO  4NO o 3C  2KClO3 �t� � 3CO  2KCl - Ở nhiệt độ cao, C tác dụng với H2O theo phản ứng: o 1000 C C  H 2O ��� � CO  H b) Tính oxi hóa cacbon - Tác dụng với hidro o 500 C C  2H ��� � CH Ni - Tác dụng với kim loại Ở nhiệt độ cao, cacbon phản ứng với số kim loại tạo thành cacbua kim loại o t 4Al  3C �� � Al 4C3 Trang Điều chế ứng dụng 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 o t CH �� � C  2H • 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 CaCO 3),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: o 700 C 2CO  O ��� � 2CO H  567 kJ.mol 1 •CO có khả khử oxit kim loại từ Zn sau dãy điện hóa: o t ZnO  CO �� � Zn  CO o t CuO  CO �� � Cu  CO o Fe O3  3CO �t� � 2Fe  3CO2 Trang  Fe O o o o CO,t CO,t CO,t ��� � Fe3O4 ��� � FeO ��� � Fe) • Định lượng CO phản ứng: 5CO  I O5 � 5CO  I • 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 o CaO,t 5CO  Fe ��� � Fe(CO)5 cacbonyl sắt • CO oxit khơng tạo muối (khơng 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: o 1050 C C  H 2O ��� � CO  H 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 2SO đặc vào axit fomic (HCOOH) đun nóng: H2SO4 ,�� c � CO  H2O 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 CO liên kết cộng hóa trị có cực, cấu tạo thẳng, nên phân tử CO 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 khơ), tan khơng nhiều nước, khơng trì cháy Khí CO2 sản phẩm hơ hấp người động vật, khơng 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) CO  H 2O � H CO3 • CO2 oxit axit tác dụng với oxit bazơ bazơ Trang CaO  CO � CaCO3 CO  Ca(OH)2 � CaCO3 � H O CaCO3  CO du  H 2O � Ca  HCO3  • 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  CO � 2CO CO  H � CO  H O • Ở điều kiện thường khí CO2 khơ kết hợp với khí NH3 khơ tạo thành amoni cacbonat: CO  2NH � H NCOONH Muối khơng bền đun nóng khí phân hủy thành CO 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  CO  H 2O o c) Điều chế •Trong phịng thí nghiệm, khí CO2 điều chế theo phản ứng CaCO3  2HCl � CaCl2  CO � H O • Trong cơng nghiệp, khí CO2 sản xuất cách nung đá vơi 900 - 1000°C lị nung vôi công nghiệp: CaCO3 (r) � CaO(r)  CO (k) Hoặc đốt cháy hồn tồn than cốc khơng khí: C  O � CO 2  Axit cacbonic (H2CO3) muối cacbonat ( CO3 ), hiđrocacbonat ( HCO3 ) a) H2CO3 điaxit yếu tồn dung dịch nước H CO3 � HCO3  H  K1  4,5.10 7 HCO3 � CO32  H  K  4,8.10 11 2  b) Muối CO3 HCO3 • Tính tan: Muối cacbonat trung hòa kim loại kiềm (trừ Li CO3 ), amoni hiđrocacbonat dễ tan nước (trừ NaHCO3 tan) Các muối cacbonat trung hịa kim loại khác không tan it tan nước • Tác dụng với axit giải phóng CO2 : NaHCO3  HCl � NaCl  CO � H O Na CO3  2HCl � 2NaCl  CO2 � H O • Tác dụng với dung dịch kiềm: NaHCO3  NaOH � Na CO3  H 2O • Cacbonat kim loại kiềm thổ khơng tan, tan nước chứa CO2 CaCO3  CO  H O � Ca  HCO  • Muối cacbonat kim loại hóa trị không tồn dung dịch bị thủy phân hoàn toàn: Fe2  CO3   3H O � 2Fe(OH)3 �3CO � Al2  CO3   3H O � 2Al(OH)3 �3CO � Trang Do đó: 2FeCl3  3Na CO3  3H O � 2Fe(OH)3 �3CO �6NaCl 2AlCl3  3Na CO3  3H O � 2Al(OH)3 �3CO �6NaCl • Nhiệt phân: Cacbonat trung hịa kim loại kiềm bền với nhiệt, chúng nóng chảy mà không bị phân hủy Các muối cacbonat kim loại khác, muối hidrocacbonat, dễ bị phân hủy đun nóng: 2NaHCO3 � Na 2CO3  CO  H O CaCO3 o t �� � CaO  CO Chú ý: - Nhiệt phân FeCO3 có khả năng: • Nung chân khơng o t FeCO3 �� � FeO  CO • Nung khơng khí o t 4FeCO3  O �� � 2Fe2O3  4CO - Nhiệt phân đến Ba  HCO3  Ca  HCO3  thu oxit t Ba  HCO3  �� � BaCO3  CO  H O o o t BaCO3 �� � BaO  CO - Ag O HgO bền với nhiệt nên nhiệt phân muối Ag CO3 HgCO3 thu kim loại tương ứng o 2Ag CO3 �t� � 4Ag  2CO  O o 2HgCO3 �t� � 2Hg  2CO  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 CO3 khan (cịn gọi số đa khan) chất bột màu trắng tan nhiều nước Khi kết tỉnh tách dạng tinh thể Na CO3 10H O Sô đa dùng công nghiệp thủy tinh, đồ gốm, bột giặt, • NaHCO3 chất tinh thể màu trắng, có ứng dụng y học cơng nghiệp thực phẩm, điều chế từ phản ứng: CO  H O  Na CO3 � 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, cịn đun nóng tác dụng với phi kim khác Si  2F2 � SiF4 silic tetraflorua, chất khí Ở 400 � 600 C Trang Si  2Cl � SiCl4 silic tetraclorua, chất lỏng Si  2Br2 � SiBr4 silic tetrabrotrưa, chất lỏng Si  2I � SiI silic tetrantua, chất rắn Khác với hợp chất cacbon halogenua: SiCl4  3H O � H 2SiO3  4HCl Ở nhiệt độ cao: Si  C � SiC Si  O � SiO 3Si  2N � Si3 N - Tác dụng với hợp chất: Si  2NaOH  H O � Na 2SiO3  2H � o t 3Si  2Fe 2O3 �� � 4HF  3SiO 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  SiO � 2MgO  Si • Trong cơng nghiệp: Dùng than cốc khử SiO2 lò điện nhiệt độ cao: SiO  2C � Si  2CO Hợp chất silic a) Silic đioxit, SiO2 o o • SiO2 chất dạng tinh thể nguyên tử, không tan nước, t nc = 1713°C t s = 2590°C • SiO2 tan chậm dung dịch kiềm dễ tan kiềm nóng chảy SiO  2NaOH � Na 2SiO3  H O SiO  Na CO3 � Na 2SiO3  CO2 � SiO  CaO � CaSiO3 • SiO2 tan dung dịch HF SiO  4HF � SiF4  2H 2O Phản ứng dùng để khắc thủy tinh b) Axit silicic, H2SiO3 • H2SiO3 axit không bền, yểu (yếu H CO3 ) tác dụng với dung dịch kiềm mạnh: o H 2SiO3 �t� � SiO  H O H 2SiO3  2NaOH � Na 2SiO3  2H 2O Na 2SiO3  CO2  H O � H 2SiO3  Na CO3 • H2SiO3 khơng tan nước, nên điều chế cách gián tiếp: Trang Na 2SiO3  2HCl � 2NaCl  H 2SiO3 � SiCl  3H O � 4HCl  H 2SiO3 � 2 c) Muối silicat SiO3 • Chỉ có silicat kim loại kiềm tan nước, cho môi trường kiềm : Na 2SiO3  2H O � 2Na   2OH   H 2SiO3 � • Dung dịch đặc Na 2SiO3 K 2SiO gọi thủy tinh lỏng Công nghệ điều chế thủy tinh lỏng cách nấu chảy cát trắng với Na CO3 K CO3 o SiO  Na 2CO3 �t� � Na 2SiO3  CO o SiO  K CO3 �t� � K 2SiO3  CO 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) �� � CO �� �� � Ca  HCO3  �� �� � NaHCO3 �� � Na CO3 �� � CO a) CaCO3 �� � � � (2) (4) (7) (11) (9) (10) ��� �� � C ��� CO ��� CO (12) Giải o t a) (1) CaCO3 �� � CaO  CO (2) CO  Ca(OH) (dư) � CaCO3 � H 2O (3) CO  CaCO3  H 2O � Ca  HCO3  (4) Ca  HCO3   Ca(OH) � 2CaCO3 �2H O (5) (6) Na CO3  CO  H O � 2NaHCO3 (7) NaHCO3  NaOH � Na CO3  H O (8) NaHCO3  HCl � NaCl  CO � H O (9) CO  2Mg � 2MgO  C o t (10) PbO  C �� � Pb  CO (11) 2CO  O � 2CO o t (12) CO  C �� � 2CO b) o t (1) Si  O �� � SiO o t (2) SiO  2Mg �� � 2MgO  Si t (3) SiO  2NaOH (đặc) �� � Na 2SiO3  H O o (4) Na 2SiO3  CO  H 2O � Na 2CO3  H 2SiO3 o t (5) H 2SiO3 �� � SiO  H O (6) SiO  4HF � SiF4  2H 2O Ví dụ 2: Hồn thành chuyển hố sau : Trang o FeCO3  O �t� �A  B B  CaO � C C  HCl � D  B  E DE �FG H HF�IE BF�CE BCE �Q QF�CE Giải o t 4FeCO3  O �� � 2Fe 2O3  4CO (A) (B) CO  CaO � CaCO3 (C) CaCO3  2HCl � CaCl2  CO �H 2O (D) (E) CaCl  2H 2O ��� � Ca(OH)  H � Cl � dpdd (F) (G) Ca(OH)  Cl � CaOCl2  H 2O (H) (I) CO  Ca(OH) � CaCO3 � H O CO  CaCO3  H O � Ca  HCO3  (Q) Ca  HCO3   Ca(OH) � 2CaCO3 �2H 2O Ví dụ 3: Viết phương trình hố học phản ứng theo sơ đồ chuyển hoá sau:  CO  H2O  dd HCl  dd HCl  CO2 T CO ��� � X ���� Y ���� Z ��� � T ��� � Y �� �X 1:1 1:1 Các chất: X, Y, Z, T chất vô Giải Phương trình hố học phản ứng theo sơ đồ: Na O  CO � Na CO3 (X) Na CO3  HCl � NaHCO3  NaCl (Y) NaHCO3  HCl � NaCl  CO  H 2O (Z) 2NaCl  2H O ��� � 2NaOH  H � Cl � dpdd (T) NaOH  CO (dư) � NaHCO3 NaHCO3  NaOH � Na CO3  H O Ví dụ 4: Viết phương trình hố học phản ứng theo sơ đồ chuyển hoá sau: Trang Giải Các phương trình hố học theo sơ đồ: o t (1) 2Ca  O �� � 2CaO (A1) to (2) 2CO  O �� � 2CO (X1) to (3) CaO  CO �� � CaCO3 (X) (4) CaO  H O � Ca(OH) (A2) (5) CO2 dư + NaOH � NaHCO3 (X2) (6) Ca(OH)  2NaHCO3 � CaCO3 � Na 2CO  2H 2O (X) (7) Ca(OH)  2HCl � CaCl  2H 2O (A3) (8) NaHCO3  NaOH � Na CO3  H O (X3) (9) CaCl  Na CO3 � CaCO �2NaCl (X) Ví dụ 5: Kim loại A phản ứng với phi kim B tạo hợp chất C Cho 0,15 mol C phản ứng với CO (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 2SO 1M, giải phóng 3,36 lít khí CO (đktc) Hãy xác định A, B, C, D viết phương trình hố học phản ứng xảy Biết C chứa 29,09% B theo khối lượng ; hợp chất D không bị phân tích nóng chảy Giải n  n CO2  0,15(mol); n H2SO4  0.15(mol) � n H  0,3(mol) � H  n CO2 � D muối cacbonat kim loại D không bị phân tích nóng chảy � D muối cacbonat kim loại kiềm C  CO � D  B � C peroxit, superoxit, � B oxi A x O y CO2 H 2SO4 2A x O y ��� � x A CO3 ��� � xCO2 Đặt cơng thức hố học C A x O y CO2 H 2SO4 2A x O y ��� � x A CO3 ��� � xCO2 � n CO2  0, 075x  0,15 � x  nco, = 0,075x = 0,15 >>X2 Trang 10 CO, CO2 H2 Cho toàn X phản ứng hết với CuO dư, đun nóng thu hỗn hợp chất rắn Y Hòa tan hết Y dung dịch HNO3 lỗng, dư thu 0,4 mol khí NO (sản phẩm khử nhất) Tính tỉ khối X So với H2 Giải o t C  H 2O �� � CO  H x x to C  H 2O �� � CO  2H y y � n X  2x  3y  0,8 2 (1) 4 C � C  2e N 5  3e � N 2 x � 2x 1,2 � y H � 2H 1  2e � 2(x + 2y) (x + 2y) � 4x  4y  1.2 � x  y  0.3 (2) �x  0,1mol Giải hệ (1), (2) ta được: � �y  0, mol � m X  28.0,1  44.0,  2.(0,1  2.0, 2)  12, gam 12, 15, 75  15, 75gam / mol � d  X / H    7,875 0,8 Ví dụ 2: Đốt cháy hồn tồn 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) 1M NaOH 0,5M, sau phản ứng thu 29,55 gam kết tủa a) Viết phương trình phản ứng xảy b) Tính m thể tích khí oxi (đktc) dùng Giải a) Phương trình phản ứng � MX  o t C  O �� � CO o t 2C  O �� � 2CO (1) (2) CO  Ba(OH) � BaCO3  H O (3) Có thể có: CO2  2NaOH � Na CO3  H 2O (4) CO  Na 2CO3  H O � 2NaHCO3 (5) CO  BaCO3  H O � Ba  HCO3  (6) b) Tính m VO2 : 11,  0,5 mol; n Ba (OH)2  0, 2.1  0, mol 22, 29,55 n NaOH  0, 2.0,5  0,1mol; n BaCO3   0,15 mol 197 A gồm khí Xảy trường hợp: • Trường hợp 1: A chứa CO, CO2 (theo phản ứng (1) (2) ta có: 100 n C  n CO  n CO2  0,5 mol � m  0,5.12 �  6, 25gam 96 nA  Trang 15 Mặt khác, n BaCO3  n Ba (OH)2 � Khi sục A vào dung dịch ( Ba(OH)2 + NaOH) có hai khả : Khả 1: Có phản ứng (3), khơng có phản ứng (4), (5), (6) Theo (3): � n CO2  n BaCO3 = 0,15 mol � n CO[A]  0,5  0,15  0,35 mol Theo (1), (2): n O2 (phản ứng) = n CO2  n CO = 0,15 + 3.0,35 = 0,325 mol � VO2 = 0,325.22,4 = 7,28 lít Khả 2: Có (3), (4), (5), (6) CO  Ba(OH) � BaCO3  H O 0,2 � 0,2 � 0,2 CO  2NaOH � Na CO3  H 2O 0,05 � 0,1 � 0,05 (3) (4) CO  Na CO3  H O � 2NaHCO3 (5) 0,05 � 0,05 CO  BaCO3  H 2O � Ba  HCO3  (6) 0,05 � (0,2 – 0,15) � n CO2 = 0,2 + 0,05 + 0,05 + 0,05 = 0.35 mol � n CO[A] = 0,5 - 0,35 = 0,15 mol 0,15 � � � VO1 (phản ứng) = � 0,35  22, = 9,52 lít � � � • Trường hợp 2: A chứa CO2, O2 dư (có phản ứng (1), khơng có (2)) Ta có: n O2 (đã dùng) = n CO2  n O2 (dư) = 0,5mol � VO2  0,5.22, =11,2 lít Tương tự với trường hợp 1, ta tính số mol CO2 tương ứng với hai khả năng: 100  1,875gam Khả : n CO2  0,15mol � m  0,15.12 96 100 Khả 2: n CO2  0,35mol � m  0,35.12 �  4,375gam 96 Ví dụ 3: Dung dịch X gồm KOH 0,1M Ba(OH) 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 CO 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 Giải Cả hai thí nghiệm, dung dịch thu có khả phản ứng với NaOH nên dung dịch thu phải  chứa ion HCO3 •Thí nghiệm 1: n OH (X)  0,3x  0, 6y Ba 2  CO32  � BaCO3 � 0,05 � 0,05 CO  2OH  � CO32  H O 0,05 � 0,1 � 0,05 CO  OH  � HCO3 Trang 16 0,05 � 0,05 � 0,3x + 0,6y = 0,15 (1) • Thí nghiệm 2: n OH  (Y)  0,3y  0, 6x Ba 2  CO32  � BaCO3 � 0,02 � 0,02 CO  2OH  � CO32  H O 0,02 � 0,04 � 0,02 CO  OH � HCO3 0,08 � 0,08 � 0,6x + 0,3y = 0,12 (2) Giải hệ (1), (2) � x = 0,1 mol y= 0,2 mol Ví dụ 4: Hỗn hợp khí X gồm CO CO 2, 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, Fe O3 , Al2 O3 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 Giải Gọi x, y số mol ban đầu CO CO2 Ta có hệ: �x  y  0, 25 x  0,15mo1 � �� � 28x  44y  8,6 �y  0,1mo1 � o t CuO  CO �� � Cu  CO o t 3Fe2 O3  CO �� � 2Fe3O  CO o t Fe3O  CO �� � 3FeO  CO o t FeO  CO �� � Fe  CO Gọi a số mol CO phản ứng � n CO = (0,15 - a) mol; n CO2  0,1  a � n Y  n X  0, 25 mol � mY  28(0,15  a)  44(0,1  a)  20, 4.2.0, 25 � a  0,1mol � m Z  22,1  16.0,1  20,5 gam Ví dụ 5: Cho 13,75 gam hỗn hợp X gồm kim loại kiềm M Ca tác dụng hết với H 2O 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 N CO2 qua dung dịch Y Sau phản ứng kết thúc thu 7,5 gam kết tủa Tính phần trăm thể tích A Giải a) Ta có: M  H O � MOH  H � � � 0,5a a a Ca  H 2O � Ca(OH)  H � �b B � b 5, 04 � n H2  0,5a  b   0, 225 (1) 22, � a  0, 45 Mặt khác: Trang 17 Ma  40b  13, 75 (2) 4, 75  0, 45 � M  30,55 Từ (1),(2) a  M  20 M  HCl � MCl  H � 5,85 5,85 � M 2M 5,85 1,568 � n H2   � M  41, 78 (**) 2M 22, (*) (**) � 30,55 < M < 41,78 Do M kim loại kiềm nên M = 39 (K) Vậy kim loại M kali b) Ta có hệ: � 0,5a  b  0, 225 a  0, 25 mol � �� � 39a  40b  13, 75 � b  0,1 mol � (*) � Dung dịch Y chứa: 0,25 mol KOH 0,1 mol Ca(OH)2 � n OH (Y)  n KOH  2n Ca(OH)2  0, 45mol 7,5  0,075mol  n Ca(OH)2 � có 0,025 mol Ca 2 tồn dung dịch dạng 100 Ca(OH)2 Ca(HCO3)2 • Trường hợp 1: Ca(OH)2 dư CO  2OH  � CO32  H O � 0,075 0,075 Y  A : n CaCO3  Ca 2  CO32 � CaCO3 � 0,075 � 0,075 0, 075.22, 4.100% � %VCO2   16,8%; %VN2  100%  16,8%  83, 2% 10 • Trường hợp 2: KOH Ca(OH)2 hết CO  2OH  � CO32  H 2O 0,075 � 0,15 � 0,075 Ca 2  CO32 � CaCO3 � 0,075 � 0,075 CO  OH  � HCO3 0,3 � (0,45 -0,15) 0,375.22, 4.100% � o o VCO2   84%;%VN2  100%  84%  16% 10 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 2O n  nCO  M �I A  o Ví dụ : o t 2NaHCO3 �� � Na 2CO3  CO � H 2O t Ca  HCO3  �� � CaCO3 �CO � H 2O o Trang 18 Nếu nhiệt phân đến Ca  HCO3  chất rắn thu CaO o t CaCO3 �� � CaO  CO � Riêng FeCO3 nung khơng khí tạo oxit sắt (III) o t 4FeCO3  O �� � 2Fe2O  4CO b) Phản ứng với dung dịch axit (H+ H2SO4) 2 • Nếu cho nhỏ từ từ dung dịch H+ vào dung dịch CO3 chưa có sủi bọt khí có phản ứng H   CO32  � HCO3 (1) 2 Nếu hết CO mà tiếp tục cho H+ vào có sủi bọt khí theo phản ứng sau: HCO3  H  � CO � H O (2) 2 • Nếu cho nhỏ từ từ dung dịch CO3 vào dung dịch H+ ban đầu H+ dư nên có sủi bọt khí ngay: 2H   CO32 � CO � H 2O (3) 2  Chú ý: Các phản ứng CO3 với HSO tương tự với H+ 2  • Anion CO3 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 CO3 1M NaHCO3 1,5M, kết thúc phản ứng thu V lít CO2 (đktc) Tính giá trị V n HCO  0,15 mol; n CO 2  0,1mol; n H  3 Giải  0, 25 mol Phản ứng xảy theo thứ tự: CO32  H  � HCO3 0,1 � 0,1 � 0,1 HCO3  H  � CO � H O 0,15 � 0,15 � 0,15 � V = 0,15.22,4 = 3,36 lít Ví dụ 2: Hồ tan muối cacbonat kim loại A lượng vừa đủ dung dịch H 2SO 9,8% (loãng) 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 Giải a) Để đơn giản ta cho mol muối cacbonat phản ứng với axit A  CO3  n  nH 2SO4 � A  SO4  n  nCO2 � nH O �n � � n 1 � mdd muối sunfat  (2A  60n)  1000n  44n  (2A  1016n) gam  Trang 19 2A  96n 11,54  � A  12n � n  2 và A  24(Mg) 2A  1016n 100 � Công thức muối cacbonat: MgCO3 0, 42  0, 005 mol; n K 2CO3  0,01.1  0, 01mol b) n MgCO3  84 n KOH  0, 011.1  0.011mol � C % A (SO4 )n  o t MgCO3 �� � MgO  CO 0, 005 � 0, 005 Khi X CO3 CO  2OH  � CO32  H O 0, 005 � 0, 01 � 0, 005 � n OH = 0,011 – 0,01 = 0,001 mol � Σn CO32 = 0,01 + 0,005 = 0,015 mol  3 2 2  Thành phần giới hạn dung dịch Y: OH :10 M;CO3 :1,5.10 M; K : 0, 031M Dung dịch có mơi trường kiềm nên bỏ qua phân li nước KW 1014 2   CO  H O � HCO  OH K    103.67 (1) 3 b1 10.33 K a 10   (2) HCO3  H O � H CO3  OH K b2  K W 1014   107.65 K al 106.35 Do  K bl ? K b2 nên coi (1) cân chủ yếu dung dịch CO32  H 2O � HCO3 1,5 � 102 2 [ ]  1,5.10  x  x C  OH  K b1  103.67 103  10 3  x Theo định luật tác dụng khối lượng ta có: x  103  x  2 1,5 � 10  x  103,67 � x  1, 284.103 M 3 3 3 OH  � Vậy: � � � 10  1, 284.10  2, 284.10 M � pH  14  pOH  14  lg 2, 284.10 3  11,36 3 2 � HCO3 � CO 32  � � � 1, 284.10 M; � � � 1,371.10 M 107.65.1, 284.10 3 H CO   5, 62.10 8.65 M  3 3 2, 284.10 Ví dụ 3: A dung dịch Na CO3 0,1M; B dung dịch hỗn hợp Na CO3 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) 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 Giải a) Cho từ từ giọt đến hết 50ml dung dịch HCl 0,1M vào 100ml dung dịch Na CO3 0,1M Trang 20 CO32  H  � HCO3 Ban đầu: 0,01 0,005 Phản ứng: 0,005 0,005 Còn: 0,005 2 Do CO3 dư nên khơng có giai đoạn tạo CO2, VCO2 = Cho hết 100ml dung dịch Na CO3 0,1M KHCO3 0,1M vào 200ml dung dịch HCl 0,1M: CO32  2H  � H 2O  CO (1) HCO3  H  � H O  CO2 (2) Vì 2n CO32  n HCO3  n H nên H+ phản ứng hết Giả sử (1) xảy trước ta có n   0, 01 mol � VCO2  0,224 lít Giả sử (2) xảy trước từ (1) (2) ta có H  0, 015 mol � VCO2 = 0,336 lít n CO2  n CO2 Thực tế (1) (2) đồng thời xảy nên: 0,224 lít < VCO2 < 0,336 lít b) Thêm 100ml dung dịch Ba(OH)2 0,1M vào 150ml dung dịch KHCO3 0,1M HCO3  OH  � CO 32  H 2O Ban đầu: Phản ứng: Còn: 0,015 0,015 Ba 2  0,02 0,015 0,005 0,015 CO32 � BaCO3 � Ban đầu: 0,01 0,015 Phản ứng: 0,01 0,01 Còn: 0,005 Dung dịch 0,005 mol KOH 0,005 mol K CO3 c) Dung dịch A có cân bằng: CO32  H O � HCO3  OH  K b1  103,67 HCO3  H O � H 2O  CO  OH  K b2  107,65 H O � H   OH  K W  10 14 Vì K b1 ? K b ? K W nên cân (1) chủ yếu: 1  pK b1  pC   14  (3, 67  1)  11, 67 2 Dung dịch C dung dịch lưỡng tính nên: 1 pH   pK1  pK   (6,35  10,33)  8,34 2 d) Trích mẫu thử, thêm BaCl dư vào mẫu thử thấy xuất kết tủa trắng (tan axit), mẫu pH  14  2 thử có CO3 Ba 2  CO32 � BaCO3 � Lọc tách kết tủa, thêm HCl vào dung dịch nước lọc thấy sủi bọt khí khơng màu (làm đục nước vơi trong),  dung dịch có HCO3 HCO3  H  � H O  CO � C BÀI TẬP Trang 21 Viết phương trình phản ứng sau cho biết ứng dụng phản ứng: a) PdCl  H O  CO � b) Si  KOH  H O � c) N H  O � d) Zn P2  H O � So sánh giải thích: a) Nhiệt độ sôi photphin amoniac b) Nhiệt độ sôi 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 2SO , Na 2SO3 , Na CO  và Na PO 4 Chỉ dùng chất thị phienolphtalein, hay phân biệt dung dịch NaHSO 4, Na CO3 , AlCl3 , Fe  NO3  NaCl,Ca  NO3  Các phản ứng minh họa viết dạng ion thu gọn Một khoảng chất có chứa 20,93 % nhơm: 21,7% silic, lại oxi hidro (về khối lượng) THãy xác định cơng thức khống 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 AlCl 3, sau thêm HCl vào dung dịch thu dến dư b) Thêm dung dịch K CO3 vào dung dịch Fe  NO3  Có chất bột màu trăng đựng bình riêng biệt bị nhãn hiệu là: NaCl, Na 2CO3 ,Na 2SO , B aCO3 BaSO4 Chỉ dược dùng thêm nước CO2 trình bày cách phân biệt chất Có dung dịch không màu: NaCl, K CO3 , Na 2SO , HCl, Ba  NO3  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 không 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, 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: CO ,SO3 ,SO H2 Trình bày phương pháp hố học nhận có mặt khí hỗn hợp X Viết phương trình phản ứng xảy 11 Hoà tan hoàn toàn 1,24 gam Na CO3 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) 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 ( Fe O3 , Fe3O 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 cịn lại ống sử sau phản ứng có khối lượng 19,20 gam gồm Fe, FeO Fe3O , Trang 22 cho hỗn hợp vào tác dụng hết với dung dịch HNO 3, 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, Fe O3 , Al 2O 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) dư, kết thúc phản ứng thu 49,25 gam kết tủa Cho toàn X phản ứng với lượng dư dung dịch H 2SO 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 CO3 , 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 D HƯỚNG DẪN GIẢI a) PdCl2  H O  CO � Pd �2HCl  CO Nhờ phản ứng này,người ta phát lượng vết CO hỗn hợp khí: Những hạt nhỏ Pd tách dung dịch làm cho màu dung dịch PdCl trở nên đậm b) Si  2KOH  H 2O � K 2SiO3  2H � Lợi dụng phản ứng silic với dung dịch kiềm, trước đây, người ta dùng hợp kim ferosilic để điều chế nhanh khí hiđro mặt trận c) N H  O2 � N  2H O Phản ứng tỏa nhiệt mạnh nên N H dùng làm nguyên liệu cho tên lửa d) Zn P2  6H O � 3Zn(OH)  2PH PH3 độc nên người ta dùng Zn 3P2 để làm thuốc diệt chuột a) Liên kết P-H liên kết cộng hố trị khơng phân cực, cịn liên kết N-H liên kết cộng hoá trị phân cực mạnh nên phân tử NH3 tạo liên kết hidro, ra, phân tử NH phân cực mạnh phân tử PH3 nên lực hút Van der Waals phân tử NH3 lớn so với phần tử PH3 Do đó, NH3 có nhiệt độ sơi cao PH3 b) Liên kết C-H liên kết Si-H liên kết cộng hố trị khơng phân cực nên tương tác phân tử CH4 SiH4 lực hút Van der Waals Mà SiH4 có khối lượng phân tử lớn CH4 nên SiH4 có nhiệt độ sơi cao CH4 c) Silic đioxit có công thức phân tử giống với cacbon đioxit thực ra, silic đioxit trạng thái rắn không tồn dạng phân tử riêng rẽ mà có cấu trúc polime Tinh thể silic dioxit gồm nhóm tứ diện SiO4 liên kết với qua nguyên tử O chung Q trình nóng chảy silic dioxit liên quan đến việc cắt đứt liên kết hoá học nên nhiệt độ nóng chảy silic dioxit cao Cịn cacbon đioxit trạng thái rắn có cấu trúc tinh thể phân tử Lực hút phần tử lực Van der Waals yếu nên tinh thể cacbon đioxit dễ nóng chảy Vậy silic đioxit có nhiệt độ nóng chảy cao cacbon đioxit Trích mẫu thử Cho dung dịch HCl dư vào mẫu thử, thu dung dịch A dẫn khí qua ống nghiệm mắc nối tiếp: ống nghiệm đựng dung dịch brom, ông nghiệm đựng lượng dư dung dịch brom, ông nghiệm đựng dung dịch nước vôi dự 2 Ở ống nghiệm 1, dung dịch brom bị màu, suy dung dịch ban đầu có ion SO3 Trang 23 2 Ở ống nghiệm 3, nước vôi đục, suy dung dịch ban đầu có ion CO3 SO32  2H  � SO2 � H O CO32  2H  � CO � H O PO34  3H  � H 3PO SO2  Br2  2H O � H 2SO4  2HBr CO  Ca(OH) � CaCO3 � H O Chia dung dịch A thành phần: • Phần 1: Cho dung dịch BaCl2 dư vào, xuất kết tủa trắng, suy dung dịch ban đầu có ion SO 24 Ba 2  SO 42 � BaSO � Lọc bỏ kết tủa, nhỏ dung dịch NaOH vào dung dịch nước lọc đến xuất kết tủa trắng, suy 3 dung dịch ban đầu có ion PO H   OH  � H 2O H 3PO4  3OH  � PO43  3H O 3Ba 2  2PO34 � Ba  PO  � • Phần 2: Cho đồng vào, có khí bay ra, hố nâu khơng khí, suy dung dịch ban đầu có  ion NO3 3Cu  2NO3  8H  � 3Cu 2  2NO �4H O NO  O � NO 2 Trích mẫu thử cho lần thí nghiệm: Cho phenolphtalein vào mẫu thự Mẫu thử có màu hồng dung dịch Na CO3 , mẫu thư cịn lại khơng màu CO32  H O � HCO3  OH  Dùng Na 2CO3 làm thuốc thử vào mẫu thử cịn lại Mẫu thử có sủi bọt khí khơng màu NaHSO4 CO32  2HSO4 � H 2O  CO �2SO 24 Mẫu thử tạo kết tủa trắng keo sủi bọt không màu AlCl3 2Al3  3CO32   3H 2O � 2Al(OH)3 �3CO � Mẫu thử tạo kết tủa dò nấu sủi bọt khí khơng màu Fe  NO3  2Fe3  3CO32  3H O � 2Fe(OH)3 �3CO � Mẫu thử tạo kết tủa trắng Ca  NO3  Mẫu thử không tạo tượng NaCl Gọi công thức khoáng chất Al xSi y O z H t Đặt % m O = a; % m H = b Ta có: a + b = 100 - (20,93 – 21,1)% = 57,37 Theo quy tắc hoá trị ta có: 3x - 4y + t = 2z 20.93 21, b a a 20,93 21, �    �  b   �5.426 27 28 16 Giải hệ phương trình (I) (II) thu được: a = 35,82 b = 1,55 (I) (II) Trang 24 20,93 21, 55,82 1,55 : : :  2: 2:9:4 27 28 16 Công thức khoảng chất: Al 2Si O9 H hay Al2 O3 , 2SiO , 2H O (cao lanh) a) Thêm dung dịch NaOH vào dung dịch AlCl3 thấy xuất kết tủa trắng keo, sau tan lại: Al3  3OH � Al(OH)3 � Al(OH)3  Oh � Al(OH) 4 Mặt khác: x : y : z : t  Thêm HCl vào dung dịch thu lại thấy xuất kết tủa trắng keo, sau tan lại: Al(OH) 4  H  � Al(OH)3  H 2O Al(OH)3  3H  � Al3  3H 2O b) Thêm dung dịch K CO3 vào dung dịch Fe  NO3  thấy xuất kết tủa đỏ nâu sủi bọt không màu: 2Fe3  3CO32  3H O � 2Fe(OH)3 �3CO � Lấy mẫu thử từ chất hoà tan chất vào nước: • Các chất tan tạo dung dịch là: NaCl; Na 2CO3 ;Na 2SO •Các chất khơng tan là: BaCO3, BaSO4 Hồ tan hai chất khơng tan nước vào trước có mặt CO Chất tan dần tạo thành dung dịch BaCO3 BaCO3  CO  H O � Ba  HCO3  Chất khơng tan cịn lại BaSO4 Dùng dung dịch Ba  HCO3  vừa điều chế cho tác dụng với dung dịch NaCl;Na CO3 ; Na 2SO Nhận hai dung dịch có kết tủa trắng xuất Na CO3 ; Na 2SO4 Ba  HCO3   Na CO3 � BaCO3 �2NaHCO Ba  HCO3   Na 2SO � BaSO �2NaHCO Dung dịch khơng có tượng NaCl Lọc lấy kết tủa dem hoà tan nước có CO 2, kết tủa tan BaCO3, dung dịch ban đầu Na CO3 ; Chất lại Na SO Lần lượt lấy dung dịch làm thuốc thử dung dịch cịn lại Nếu có sủi bọt khí hai dung dịch HCl K CO3 K CO3  2HCl � 2KCl  CO2 � H O Cho hai dung dịch vào dung dịch cịn lại Nếu khơng có tượng HCl, có kết tủa trắng xuất K CO3 dung dịch nhỏ vào Ba  NO3  K CO3  Ba  NO3  � BaCO3 �2KNO3 Cho dung dịch Ba  NO3  vào hai dung dịch cịn lại có kết tủa trắng xuất Na 2SO Na 2SO4  Ba  NO3  � BaSO4 �2NaNO3 Còn lại NaCl khơng tượng Theo đề ra, ta tìm được: A: Ba  HCO3  ; B: NaHSO4; C: Na 2SO3 ; D : BaCl2 ;E : BaSO ; F : CO ; G:SO2 Ba  HCO3   2NaHSO � BaSO � Na 2SO4  2CO2 �2H 2O Na 2SO3  2NaHSO4 � Na 2SO4  SO � H O Trang 25 BaCl  2NaHSO � BaSO � Na 2SO  2HCl BaCl  2AgNO3 � Ba  NO3   2AgCl � Lấy mẫu khí X làm thí nghiệm: 10 Lấy mẫu khí X làm thí nghiệm: Bước 1: Dẫn hỗn hợp X qua dung dịch BaCl2 (dư), nhận SO3 loại bỏ SO3 SO3  H 2O  BaCl � BaSO �2HCl (màu trắng) Bước 2: Dần hỗn hợp khí sau khỏi bình dung dịch BaCl vào bình dựng nước brom (dư), nhận loại bỏ SO2 SO  2H 2O  Br2 � H 2SO4  2HBr (màu vàng) ( khơng màu) Bước 3: Dẫn hỗn hợp khí sau khỏi bình đựng nước brom vào nước vôi (dư) nhận loại bỏ CO2 CO  Ca(OH) � CaCO3 � H O (màu trắng) Bước 4: Khi lại dẫn qua CuO nung nóng nhận H o t H  CuO �� � Cu  H O (đen) (đỏ) 4, 24 20.9,125  0, 04 mol; n HC1   0, 05 mol 11 a) n Na 2CO3  106 36,5.100 Khi cho từ từ dung dịch HCl vào dung dịch A thi phản ứng xảy theo thứ tự: Na CO3  HCl � NaHCO3  NaCl 0, 04 � 0, 04 � 0, 04 � 0, 04 � n HCl còn= 0,05 - 0,04 = 0,01 mol NaHCO3  HCl � NaCl  CO � H O � 0, 01 � 0, 01 0, 01 � n NaHCO3 (còn )  0, 04  0, 01  0, 03 mol � n HCO3  0, 03 mol Khi cho tiếp Ca(OH)2 vào: Ca(OH) � Ca 2  2OH  0, 02 0, 02  0, 04  HCO  OH � CO32 0, 03 � 0, 03 � 0, 03 � n OH = 0,04 - 0,03 = 0,01 mol Ca 2  CO32 � CaCO3 � 0, 02 � 0, 02 � 0, 02 � n CO2 = 0,03 - 0,02 = 0,01 mol Vậy dung dịch thu gồm: NaCl 0,05 mol; NaOH 0,01 mol; Na 2CO3 0,01 mol � m NaCl  2.925gam; m NaOH  0, gam; m Na 2CO3  1, 06gam b) Khi cho từ từ dung dịch A vào dung dịch HCl có khí ngay: Trang 26 CO32  2H  � CO � H 2O 0,025 � 0, 05 � n CO2 = 0,04 - 0,025 = 0,015 mol Khi cho tiếp Ca(OH)2 vào: Ca(OH) � Ca 2  2OH  0, 02 0, 02 0, 04 CO32  Ca 2 � CaCO3 � 0, 015 � 0, 015 � 0, 015 � n Ca 2 = 0,02 -0,015 = 0,005 mol Các chất tạo thành sau phản ứng kết thúc gồm: NaCl 0,05 mol; CaCO3 0,015 mol; NaOH 0,03 mol � m NaCl  2,925 gam; m NaOH  1, gam; m CaCO3  1,5 gam 12 a) Các phương trình phản ứng: o t 3Fe O3  CO �� � 2Fe3O  CO � o t Fe3O  CO �� � 3FeO  CO � o (1) (2) t FeO  CO �� � Fe  CO � (3) Ba(OH)  CO � BaCO3 � H 2O (4) Chất rắn lại tác dụng với HNO3: 3Fe3O4  28HNO3 � 9Fe  NO3   NO �14H O (5) 3FeO  10HNO3 � 3Fe  NO3   NO �5H O (6) Fe  4HNO3 � Fe  NO3   NO �2H 2O (7) b) Gọi x số mol oxit hỗn hợp A, gọi y số mol CO tham gia ba phản ứng (1), (2), (3) Ta có số mol Fe hỗn hợp A n Fe  2x  3x  x  6x Gọi a, b, c số mol Fe, FeO, Fe3O hỗn hợp rắn Theo phương trình (5), (6), (7), dựa vào số mol NO ra, ta có phương trình: 1 2, 24 a b c   0,1 3 22, Hay: 3a + b + c = 0,3 (8) Dựa vào khối lượng hỗn hợp rắn ta có phương trình: 56a+ 72b + 232c = 19,2 Hay: 7a + + 29c = 2,4 (9) Cộng theo (8) (9): 10a + 10b + 30c = 2,7 � a + b + 3c = 0,27 Theo định luật BTNT ta có số mol Fe hỗn hợp A số mol Fe hỗn hợp rắn : n Fe = a + b + 3c = 6x = 0,27 � x = 0,045 mol Vậy khối lượng hỗn hợp A là: m1 = 160x + 232x +72x = 20,88 gam Theo phương trinh (1), (2) (3): m A  m CO  m CR  m CO2 � 20,88  28y  19,  44y � y = 0,105 mol Vậy khối lượng kết tủa trắng: Trang 27 m  0,105.197  20, 685 gam Tổng số mol Fe  NO3  tạo thành phản ứng (5), (6), (7) n Fe( NO3 )3  2x  3x  x  6x Số mol HNO3 tạo muối Fe  NO3  : n HNO3  3n Fe( NO3 )3  18x  18.0, 045  0,81 mol Số mol IHNO3 tạo 0,1 mol NO 0,1 mol � n HNO3 cần dùng 0.81  0.1  0,91 mol 13 n OH  n NaOH  2n Ba (OH)2  0, 225 mol; n Ba 2  n Ba (OH)  0.1mol CO  2OH � CO32  H 2O 0,1125 � 0, 225 � 0,1125 � n CO2  0,15  0,1125  0, 0375 mol CO  CO32  H O � 2HCO3 0, 0375 � 0,0375 � 0, 075 � n CO2  0,1125  0, 0375  0, 075mol Ba  CO32  � BaCO3 � 0, 075 � 0, 075 � 0, 075 � m kết tủa = 197.0, 075  14, 775 gam 49, 25  0, 25 mol 197 C 2 � C4  2e 0,25 � 0,5 � V  0, 25.22,  5, lít 14 n CO2  n BaCO3  S6  2e � S4 0,5 � 0,25 15 a) Gọi x, y, z số mol M CO3 , MHCO3 , MCl hỗn hợp (x, y, z > 0) Các phương trình phản ứng: M 2CO3  2HCl � 2MCl  CO2 � H O (1) MHCO3  HCl � MCl  CO �H 2O (2) Dung dịch B chứa MCl, HCl dư g dung dịch B + KOH có HCl phản ứng: HCl  KOH � KCl  H O (3) g dung dịch B + dung dịch AgNO3: HCl  AgNO3 � AgCl � HNO MCl  AgNO3 � AgCl � MCl (3) (4) Từ (3) suy ra: n HCl(B)  2n KOH  2.0,125.0,8  0, 2mol Từ (4),(5) suy ra: � �n (HCl MCl B)  2n AgCl  2.68,88  0.96mol 143,5 Trang 28 � n MC1(B)  0,96  0,  0, 76mol Từ (1) (2) ta có: � �n (M 2CO3  MHCO3 )  n CO2  Vậy: n CO2 = x + y = 0,4 17,  0, 4mol 44 (6) n MC1(B)  2x  y  z  0, 76 (7) m A  (2M  60)x  (M  61)y  (M  35,5)z  43, 71 � 0, 76M  60x  61y  35,5z  43, 71 (8) Lấy (7) - (6) ta được: x + z = 0,36 � z = 0,36 – x ; y = 0,4 - x Thể vào (8) dược: 0,76M - 36,5x = 6,53 0, 76M  6,53 �0 x   0,36 � 8,  M  25,88 36,5 Vì M kim loại hóa trị I nên M Na • Tính % khối lượng chất: Giải hệ (6), (7), (8) ta được: x = 0,3 mol; y = 0.1 mol; z = 0,06 mol 0,3.106.100 %Na CO3   72, 75% 43, 71 0,1.84.100  19, 22% 43, 71 %NaCl  100  (72, 75  19, 22)  8, 03% %NaHCO3  (b) • n HC1(B)  2x  y  0,  0,9 mol � V  0,9.36,5.100  297, ml 10,52.1, 05 • n NaCl  0, 76 mol � m NaC1  0, 76.58,5  22, 23 gam Trang 29 ... 60 )x  (M  61 )y  (M  35,5)z  43, 71 � 0, 76M  60 x  61 y  35,5z  43, 71 (8) Lấy (7) - (6) ta được: x + z = 0, 36 � z = 0, 36 – x ; y = 0,4 - x Thể vào (8) dược: 0,76M - 36, 5x = 6, 53 0, 76M... 2 .68 ,88  0.96mol 143,5 Trang 28 � n MC1(B)  0, 96  0,  0, 76mol Từ (1) (2) ta có: � �n (M 2CO3  MHCO3 )  n CO2  Vậy: n CO2 = x + y = 0,4 17,  0, 4mol 44 (6) n MC1(B)  2x  y  z  0, 76. .. 0, 76M  6, 53 �0 x   0, 36 � 8,  M  25,88 36, 5 Vì M kim loại hóa trị I nên M Na • Tính % khối lượng chất: Giải hệ (6) , (7), (8) ta được: x = 0,3 mol; y = 0.1 mol; z = 0, 06 mol 0,3.1 06. 100 %Na