- Viết được các phương trình phản ứng của CO2 với các dung dịch kiềm dạng phân tử và dạng phương trình ion rút gọn , xác định được loại muối nào được tạo thành trong hai muối cacbonat tr[r]
(1)Ngày soạn 05 tháng 12 năm 2015 CHỦ ĐỀ 07 : BÀI TẬP VỀ CAC BON VÀ CÁC O XIT CỦA CAC BON I.MỤC TIÊU 1.Kiến thức: a Cacbon Vị trí và cấu hình electron nguyên tử: Cacbon ô thứ 6, chu kỳ 2, nhóm IVA bảng tuần hoàn Cấu hình electron nguyên tử: 1s² 2s² 2p² Tính chất vật lý: C có ba dạng thù hình chính: Kim cương, than chì và fuleren Tính chất hóa học: Trong các dạng tồn C, C vô định hình hoạt động mặt hóa học Trong các phản ứng hóa học C thể hai tính chất: Tính oxi hóa và tính khử Tuy nhiên tính khử là chủ yếu C a Tính khử * Tác dụng với oxi: C + O2 → CO2 Ở nhiệt độ cao C lại khử CO theo phản ứng: C + CO2 → 2CO * Tác dụng với hợp chất: C + 4HNO3 → CO2 + 4NO2 + 2H2O b Tính oxi hóa * Tác dụng với kim loại: 3C + 4Al → Al4C3 (nhôm cacbua) b Cacbon monoxit CO Tính chất hóa học Tính chất hóa học đặc trưng CO là tính khử, CO là oxit trung tính Điều chế a Trong phòng thí nghiệm H SO ( đ ), t o HCOOH 2 4 CO + H2O b Trong công nghiệp: Khí CO điều chế theo hai phương pháp: Khí than ướt và khí lò ga 1050o C C + H2O CO + H2 C + CO2 → 2CO c CACBON ĐIOXIT Tính chất vật lý: là chất khí không màu, nặng gấp 1,5 lần không khí Khi làm lạnh, CO2 hóa rắn là khối màu trắng, gọi là “nước đá khô” Nước đá khô không nóng chảy mà thăng hoa, dùng tạo môi trường lạnh không có ẩm Tính chất hóa học: Khí CO2 không cháy, không trì cháy nhiều chất Cacbon đioxit là oxit axit, tan nước cho axit cacbonic Tác dụng với dung dịch kiềm CO2 + NaOH → NaHCO3 (1); CO2 + 2NaOH → Na2CO3 + H2O (2) Tùy vào tỉ lệ phản ứng mà có thể cho các sản phẩm muối khác Điều chế a Trong phòng thí nghiệm: CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2↑ + H2O (2) b Trong công nghiệp: Khí cacbon đioxit thu hồi từ quá trình đốt cháy hoàn toàn than 2.Kỹ năng: -Viết các phương trình hoá học chứng minh tính khử và tính o xi hoá cac bon ,giải các bài toán đốt cháy cac bon ,tính lượng nhiệt tạo thành sau phản ứng - Viết các phương trình hoá học chứng minh tính khử CO với các chất o xi hoá là đơn chất O2, Cl2,vv ,với các o xit kim loại nhiệt độ cao ( các kim loại đứng sau Al dãy điện hoá ) - Giải các bài toán CO tác dụng với các o xit kim loại phương pháp tăng giảm khối lượng ,bằng phương pháp bảo toàn nguyên tố ,gải nhanh các bài toán trắc nghiệm dạng này - Viết các phương trình phản ứng CO2 với các dung dịch kiềm dạng phân tử và dạng phương trình ion rút gọn , xác định loại muối nào tạo thành hai muối cacbonat trung hoà và cacbonat a xit dựa vào tỉ lệ mol OH- và CO2 Giải các bài toán CO2 tác dụng với dung dịch kiềm theo phương pháp giới hạn tỉ số và phương pháp bảo toàn nguyên tố - Viết các phương trình điều chế CO2 Thái độ : Rèn luyện nghị lực học tập, tinh thần sáng tạo ,yêu khoa học Bảo vệ môi trường , tận dụng nguồn lượng giải phóng đốt than , trồng cây xanh để làm giảm lượng CO2 dư thừa sử dụng quá nhiều nhiên liệu hoá thạch Phát triển lực : Phát triển tư hoá học ,năng lực phân tích ,tổng hợp ,năng lực vận dụng giải bài tập II.CHUẨN BỊ: 1.Giáo viên: Bài giảng phải chuẩn bị chu đáo lý thuyết các dạng bài tập càn hướng dẫn ,số lượng bài tập phải dồi dào 2.Học sinh: Ôn tập lại các bài học theo sách giáo khoa ,sách bài tập Tìm hiểu thêm các tài liệu trên mạng III.PHƯƠNG PHÁP: Đàm thoại ôn tập ,làm việc nhóm, phiếu học tập, xây dựng bảng ôn tập Rèn luyện kỹ giải bài tập tính khử CO , phản ứng CO2 với dung dịch kiềm.,vận dụng phương trình ion rút gọn để giải bài tập IV TIẾN TRÌNH BÀI DẠY: 1.Ổn định lớp: ( phút).Kiểm tra sĩ số 2.Chữa bài tập nhà : (10 phút) Giảng bài : Tiết 1: Bài tập tính chất hoá học cacbon VD1: Ở nhiệt độ cao ,cacbon có thể phản ứng với nhiều đơn chất và hợp chất Hãy lập các phương trình hoá học sau đây và cho biết phản ứng nào cacbon thể tính khử ,phản ứng nào cacbon thể tính o xi hoá Ghi rõ số o xi hoá cacbon phản ứng C + S → C + Al → C + Ca → C + H2O → 5.C + CuO → C + HNO3 đặc → C + H2SO4 đặc → C + KClO3 → C + CO2→ (3) HD: Xác định vai trò chất phản ứng , tính số o xi hoá các nguyên tố trước và sau phản ứng , lập công thức phân tử theo quy tắc tổng số o xi hoá phân tử không C0 + S0 → C+4S2-2 số o xi hoá cacbon tăng từ lên +4 Vậy cacbon là chất khử C + H2O → CO + H2 cac bon là chất khử vì số o xi hoá cacbon tăng từ lên + C + Ca → CaC2 Số o xi hoá cacbon giảm từ xuống – ,lúc này cacbon là chất o xi hoá C + CuO → Cu + CO C + KClO3 → KCl + CO2 Lưu ý : Các phản ứng o xi hoá kim loại cacbon thực nhiệt độ cao đó là chứng xác nhận cacbon có tính o xi hoá yếu VD2: Để xác định hàm lượng phần trăm cacbon mẫu gang trắng ,người ta đốt mẩu gang o xi dư Sau đó ,xác định lượng khí CO2 tạo thành cách dẫn khí qua nước vôi dư; lọc lấy kết tủa ,rửa , sấy khô đem cân Với mẫu gang khối lượng là 5,00 gam và khối lượng kết tủa thu là 1,00 gam thì hàm lượng % cacbon mẫu gang là bao nhiêu ? HD: Khi đốt cacbon o xi dư , cacbon cháy và tạo thành CO2 Dẫn CO2 qua nước vôi dư , toàn lượng CO2 chuyển thành CaCO3 Bảo toàn mol nguyên tố cacbon ta có nC = nCaCO3 = 1/100= 0,01mol Khối lượng Cacbon = 0,01 12 = 0,12 gam Vậy hàm lượng % cacbon mẫu gang là: 0,12 100%: 5,00 = 2,4% Lưu ý : Ở bài toán này ta áp dụng bào toàn nguyên tố để giải thì nhanh VD3: Đốt mẫu than chì chứa tạp chất lưu huỳnh o xi Cho hỗn hợp khí thoát tác dụng với lượng dư dung dịch brom , thấy có 0,32 gam brom đã phản ứng Cho khí thoát khỏi dung dịch brom tác dụng với lượng dư nước vôi , thu 10,0 gam kết tủa Viết các phương trình hoá học các phản ứng đã xẩy Xác định thành phần % khối lượng cacbon mẫu than chì HD: Trong hai khí tạo thành có SO2 tác dụng với dung dịch brom Tiết 2: Bài tập CO2 tác dụng với dung dịch kiềm Dạng 1: Đã biết lượng CO2 và lượng OH- Ta tính tỉ số nOH- / nCO2 = T Dựa vào : CO2 + OH- → HCO3CO2 + 2OH- → CO3 2- + H2O Với T = tạo muối a xit , lượng chất tham gia hết Với T = tạo muối trung hoà , lượng chất tham gia hết Với 1< T< tạo hai loại muối và lượng chất tham gia hết Với < T < tạo muối a xit và CO2 dư Với T > tạo muối trung hoà và OH- dư Lưu ý : Nếu cho hỗn hợp ba zơ ta tính tổng số mol OHNếu cho hỗn hợp CO2 và SO2 ta đặt công thức chung MO2 VD4: Cho 5,6 lít CO2 (đkc) qua 164ml dung dịch NaOH 20% (d = 1,22g/ml) thu dung dịch X Cô cạn dung dịch X thì thu khối lượng chất rắn là (4) A 26,5g B 15,5g C 46,5g D 31g HD: nNaOH = 164 1,22 0,2 : 40 = 1,00 mol nCO2 = 5,6 : 22,4 = 0,25mol T = 1,00 : 0,25 = > Vậy sinh muối cacbonat và OH- dư nCO32- = nCO2 = 0,25 mol nOH- dư = 1,00 – 2n CO2 = 1,00 – 0,5 = 0,5 mX = m Na+ + m CO32- + m OH- dư = 23 + 0,25 60 + 0,5 17 = 46,5 gam chọn đáp án C Dạng : Chưa cho biết tỉ số T Khó , cần biện luận chặt chẽ số mol nguyên tố VD5: Cho V lít khí CO2 (đktc) vào 1,5 lít dung dịch Ba(OH)2 0,1M 19,7 gam kết tủa Gía trị lớn V là A 1,12 B 2,24 C 4,48 D 6,72 HD: n Ba(OH)2 = 1,5* 0,1 =0,15 mol suy nOH- = 0,15* = 0,30 mol , nBa2+ = 0,15 mol , nBaCO3 = 19,7: 197 = 0,1 mol CO2 + Ba(OH)2 → BaCO3 + H2O (1) Ta thấy nBa(OH)2 > BaCO3 Ba(OH)2 dư thì lượng CO2 là tối thiểu Còn Ba(OH)2 không dư thì có thêm phản ứng sau: 2CO2 + Ba(OH)2 → Ba (HCO3)2 (2) 0,1 0,05 mol Vậy tổng số mol CO2 = 0,1 + 0,1 = 0,20 đó VCO2 = 0,20 * 22,4 = 4,48 lit chọn đáp án C VD 6: Cho V lít khí CO2 (đktc)vào dd chứa 0,2mol Ca(OH)2 thu 10g kết tủa.V có giá trị là: A.3,36lít/4,48lit B.2,24lít /4,48lít C.3,36lít/6,72 lit D.2,24lít / 6,72lít HD : CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O 0,1 0,1 0,1 mol Với kiềm dư thì VCO2 = 0,1* 22,4 = 2,24 lit Nếu có thêm CO2 + Ca(OH)2 → Ca(HCO3)2 0,2 0,1 mol VCO2 = 0,3 * 22,4 = 6,72 lit chọn đáp án D Tiết 3: Bài tập tính khử CO các o xit kim loại nhiệt độ cao Chú ý phản ứng : CO + O → CO2 nCO2 = nO = nCO2 ; o xi tách từ o xit kim loại phản ứng với CO tạo CO2 VD 7: Cho 31,9 gam hỗn hợp Al2O3, ZnO, FeO, Cu tác dụng hết với CO dư nung nóng thu 28,7 gam hỗn hợp Y Cho Y tác dụng với dung dịch HCl dư thu V lít H2 (đktc) Thể tích H2 là: A 4,48 lít B 5,6 lít C 6,72 lít D 11,2 HD : CO khử ZnO và FeO tạo Zn và Fe nO tách từ o xit là (31,9 – 28,7 ): 16 = 0,2 mol = tổng số mol Zn và Fe M + 2HCl → MCl2 + H2 nH2 = nO = 0,2 VH2 = 0,2* 22,4 = 4,48 lít chọn đáp án A VD8: Một hỗn hợp X gồm Fe2O3, FeO và Al2O3 có khối lượng là 42,4 gam Khi cho X tác dụng với CO dư, nung nóng người ta thu 41,6 gam hỗn hợp rắn Y và hỗn hợp khí gồm CO, CO2, cho hỗn hợp khí này qua dung dịch Ba(OH)2 dư thì thu m gam kết tủa Khối lượng kết tủa này bằng: (5) A gam B 16 gam C 9,85 gam D 32 gam HD : nO tách khỏi o xit kim loại = ( 42,4 – 41,6) : 16 = 0,05 mol CO + O → CO2 suy nCO2 = 0,05 Vậy m kết tủa = 0,05* 197 = 9,85 gam chọn đáp án C VD9 Thổi CO dư qua ống đựng 217,4 gam hỗn hợp gồm CuO, Fe 2O3, FeO, Al2O3 nung nóng 215 gam chất rắn Dẫn toán khí thoát vào dung dịch nước vôi dư thấy có m gam kết tủa Tính m A 15 gam B 20 gam C 25 gam D 30 gam HD : nO tách khỏi o xit = (217,4 -215) : 16 = 0,15 ; nCO = nCO2 = nO = 0,15 vì nước vôi dư nên nCaCO3 = nCO2 = 0,15 vì mCaCO3 = 0,15* 100 = 15 gam , chọn đáp án A Củng cố toàn bài (6) Bài tập nhà : Câu Khử 4,64g hh X gồm FeO và Fe2O3;Fe3O4 khí CO thì thu chất rắn Y.Khí thoát sau phản ứng dược dẫn vào dd Ba(OH) 2dư thu 1,97g kết tủa Khối lượng chất rắn Y là: A.4,48g B.4,84g C.4,40g D.4,68g Câu Cho CO dư qua mg hỗn hợp A gồm MgO và Fe 2O3 nung nóng, sau phản ứng kết thúc thu dc hh CR B, cho toàn khí thu hấp thụ vào dung dịch nước vôi dư thấy tạo thành g kết tủa Mặt khác hòa tan B cần dùng hết 170ml dung dịch HNO3 2M và thu V lit khí NO đkc Giá trị V và m là? A 0,224 lit và 7,48 gam B 0,112 lit và 7,48 gam C 0,336 lit và gam D 0,448 lit và gam E D/a # Câu Dẫn luồng khí CO dư qua ống sứ chứa 17,1 gam hỗn hợp X gồm Fe2O3, Al2O3,MgO đến phản ứng hoàn toàn chất rắn Y Hòa tan Y dung dịch NaOH dư thấy khối lượng chất rắn Z thu 65,306% khối lượng Y Hòa tan Z lượng dư dd HCl thoát 2,24 lít khí (đktc) Khối lượng các chất Z là A 5,6 – gam B 2,8 – gam C 5,6 – gam D 2,8 – gam Câu Dẫn luồng khí CO dư qua ống sứ đựng Fe3O4và CuO nung nóng đến phản ứng hoàn toàn thu 2,32 gam hỗn hợp kim loại Khí thoát khỏi bình dẫn qua dung dịch nước vôitrong dư thu gam kết tủa Tổng số gam oxit ban đầu là A 6,24 B 5,32 C 4,56 D 3,12 Câu Hỗn hợp A gồm Fe2O3; Fe3O4; FeO với số mol Lấy x gam A cho vàomột ống sứ, nung nóng cho luồng khí CO qua, toàn khí CO2 sinh hấp thụ hết vàodung dịch Ba(OH)2 dư thu y gam kết tủa Chất rắn còn lại ống sứ có khối lượng 19,200 gam gồm Fe, FeO và Fe 3O4, Fe2O3 Cho hỗn hợp này tác dụng hết với dung dịch HNO thu 2,24 lít khí NO (đktc) a, Giá trị x và y tương ứng là A 20,880 và 20,685 B 20,880 và 1,970 C 18,826 và 1,970 D 18,826 và 20,685 b, Số mol HNO3 đã tham gia phản ứng là A 1,05 B 0,91 C 0,63 D 1,26 Câu Cho hỗn hợp A gồm 0,1 mol Fe và 0,2 mol Fe2O3 vào bình kín dung tích không đổi 11,2 lít chứa CO (đktc) Nung nóng bình thời gian, sau đó làm lạnh tới oC Hỗn hợp khí bình lúc này có tỉ khối so với H2 là 15,6 a, So với trước thí nghiệm thì sau thí nghiệm áp suất bình A tăng B giảm C không đổi D đ ầu giảm, sau đó tăng b, Số gam chất rắn còn lại bình sau nung là A 20,4 B 35,5 C 28,0 D 36,0 c, Nếu phản ứng xảy với hiệu suất 100% thì số gam chất rắn sau nung là A 28,0 B 29,6 C 36,0 D 34,8 (7) Câu 7: Dung dịch A chứa KOH 1M và Ca(OH) 0,01M Sục 2,24 lít khí CO2 vào 400ml dd A, ta thu kết tủa có khối lượng là: A 10gam B 1,5gam C 4gam D Kết khác Câu 8: Hấp thụ hoàn toàn 4,48 lít khí CO2 (ở đktc) vào 500 ml dung dịch hỗn hợp gồm NaOH 0,1M và Ba(OH)2 0,2M, sinh m gam kết tủa Giá trị m là A 19,70 B 17,73 C 9,85 D 11,82 Câu 9: Đốt 2,6 gam hidrocacbon A hấp thụ sản phẩm vào bình chứa 500ml dung dịch KOH, thêm BaCl2 dư vào, sau phản ứng thấy 19,7 gam kết tủa Lọc bỏ kết tủa thêm dung dịch Ba(OH)2 dư vào phần nước lọc thấy 19,7 gam kết tủa Biết 90 < MA < 110, CTPT A là A C8H10 B C6H8 C C6H6 D C8H8 Câu 10: Cho 0,448 lít khí CO2 (ở đktc) hấp thụ hết vào 100 ml dung dịch chứa hỗn hợp NaOH 0,06M và Ba(OH)2 0,12M, thu m gam kết tủa Giá trị m là A 1,182 B 3,940 C 1,970 D 2,364 Câu 11: Sục a mol khí CO2 vào dung dịch Ca(OH)2 thu gam kết tủa Đung nóng dung dịch sau phản ứng thấy sinh thêm gam kết tủa Giá trị a là A 0,05 mol B 0,07 mol C 0,1 mol D 0,08 mol Câu 12: Sục 2,24 lit khí CO2 vào 500 ml dd gồm NaOH 0,12M và Ca(OH) 0,09M khối lượng ¯ là A 4,5g B 5g C 10g D Không có kết tủa Câu 13: Hấp thụ hoàn toàn 2,688 l CO2 vào 2,5 lit dung dịch Ba(OH)2 nồng độ a mol/l, thu 15,76 gam kết tủa Giá trị a là: A 0,032 B 0,048 C 0,06 D 0,04 Câu 14: Cho 0,15 mol hỗn hợp NaHCO3 và MgCO3 tác dụng với dung dịch HCl dư Khí thoát dẫn vào 100ml dung dịch Ca(OH) 1M thu b gam kết tủa Giá trị b là: A B 15 C 10 D 12,5 Câu 15: Cho 7,2 gam hỗn hợp A gồm MgCO và CaCO3 tác dụng hết với dung dịch H2SO4 loãng cho toàn khí thoát hấp thụ hết vào 450ml dung dịch Ba(OH)2 0,2M thu 15,76 gam kết tủa Phần trăm khối lượng MgCO hỗn hợp là A 41,67% B 58,33% C 35,00% D.65,00% (8)