Vậy Các bon oxit (CO), cac bon dioxit (CO2) muối các bon nát có những tính chất hoá học nào quan trọng, làm sao để điều chế và ứng dụng được các oxit cacbon và muối cacbonat, chúng ta hãy cùng tìm hiểu qua bài viết này.
I. Cacbon oxit (các bon oxit) – CO
1. Cấu tạo phân tử và tính chất vật lý của cacbon oxit – CO
– Cấu tạo của CO là C≡O (trong đó có 1 liên kết thuộc kiểu cho – nhận).
– CO là chất khí, không màu, không mùi, không vị, tan rất ít trong nước và rất bền với nhiệt.
– CO là khí độc vì nó kết hợp với hemoglobin ở trong máu tạo thành hợp chất bền làm cho hemoglobin mất tác dụng vận chuyển khí O2.
2. Tính chất hoá học của cacbon oxit – CO
– Phân tử CO có liên kết ba bền vững nên ở nhiệt độ thường C rất trơ, chỉ hoạt động trong điều kiện nhiệt độ cao.
– CO là oxit trung tính không có khả năng tạo muối → không tác dụng với dung dịch bazơ và dung dịch axit ở nhiệt độ thường.
* Cacbon oxit là chất khử mạnh.
a) CO tác dụng với các phi kim:
2CO + O2 2CO2
CO + Cl2 → COCl2 (photgen)
b) CO khử oxit của các kim loại
– CO khử oxit của các kim loại đứng sau Al trong dãy hoạt động hóa học của kim loại (phản ứng xảy ra ở nhiệt độ cao).
3CO + Fe2O3 3CO2↑ + 2Fe↓
CO + CuO CO2↑ + Cu↓
3. Điều chế cacbon oxit
– Trong công nghiệp:
C + H2O CO + H2 (10500C)
CO2 + C 2CO
– Trong phòng thí nghiệm:
HCOOH CO + H2O (H2SO4 đặc, t0)
4. Nhận biết cacbon oxit
5CO + I2O5 → 5CO2 + I2
II. Cacbon đioxit (các bon dioxit) – CO2
1. Cấu tạo phân tử và tính chất vật lí của cacbon đioxit
– Cấu tạo của CO2 là O=C=O.
– Là khí không màu, vị hơi chua. Tan ít trong nước. CO2 khi bị làm lạnh đột ngột là thành phần chính của nước đá khô. Nước đá khô không nóng chảy mà thăng hoa nên được dùng để làm môi trường lạnh và khô, rất tiện lợi để bảo quản thực phẩm.
2. Tính chất hóa học của cacbon đioxit CO2
a) CO2 là oxit axit
– CO2 tan trong nước tạo thành axit cacbonic (là một điaxit rất yếu):
CO2 + H2O H2CO3
– CO2 tác dụng với oxit bazơ → muối:
CaO + CO2 CaCO3
– CO2 tác dụng với dung dịch bazơ → muối + (H2O)
NaOH + CO2 → NaHCO3
2NaOH + CO2 → Na2CO3 + H2O
* Phản ứng của CO2 với dung dịch kiềm tạo thành muối nào tuỳ thuộc vào tỉ lệ số mol của 2 chất tham gia phản ứng.
b) CO2 bền, ở nhiệt độ cao bị nhiệt phân một phần và tác dụng được với các chất khử mạnh
2CO2 2CO + O2 (t0)
CO2 + 2Mg → 2MgO + C
CO2 + C → 2CO
c) CO2 còn được dùng để sản xuất ure
CO2 + 2NH3 → NH4O – CO – NH2 (amoni cacbamat)
NH4O – CO – NH2 H2O + (NH2)2CO
3. Điều chế cacbon dioxit
– Quá trình hô hấp của người và động vật:
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O
– Quá trình lên men bia rượu:
C6H12O6 → 2CO2 + 2C2H5OH
– Quá trình đốt cháy nhiên liệu:
CxHy + (x + y/4)O2 → xCO2 + y/2H2O
– Trong công nghiệp, đốt cháy hoàn toàn than cốc trong không khí hoặc nhiệt phân đá vôi:
C + O2 → CO2
CaCO3 CaO + CO2
– Trong phòng thí nghiệm:
CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2 + H2O
4. Nhận biết cacbon dioxit
– Tạo kết tủa trắng với dung dịch nước vôi trong dư.
CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O
III. Muối cacbonat (cac bon nát)
– Là muối của axit cacbonic (gồm muối CO32- và HCO3-).
1. Tính tan
– Các muối cacbonat trung hoà của kim loại kiềm (trừ Li2CO3), amoniac và các muối hidrocacbonat dễ tan trong nước (trừ NaHCO3 ít tan). Các muối cacbonat trung hoà của những kim loại khác không tan hoặc ít tan trong nước.
2. Tính chất hóa học của muối cacbonat
* Sự thủy phân:
+ Muối cacbonat của kim loại kiềm bị thủy phân mạnh tạo môi trường kiềm:
Na2CO3 → 2Na+ + CO32-
CO32- + H2O HCO3- + OH‑
– Trong một số phản ứng trao đổi Na2CO3 đóng vai trò như 1 bazơ:
2AlCl3 + 3Na2CO3 + 3H2O → 2Al(OH)3 + 6NaCl + 3CO2
– Muối (NH4)2CO3 có môi trường trung tính.
* Sự nhiệt phân:
+ Muối cacbonat tan không bị nhiệt phân (trừ muối amoni), muối cacbonat không tan bị nhiệt phân:
MgCO3 MgO + CO2
+ Tất cả các muối hiđrocacbonat đều bị nhiệt phân:
2NaHCO3 Na2CO3 + CO2 + H2O
Ca(HCO3)2 CaCO3 + H2O + CO2
* Tính chất hóa học chung của muối:
+ Tác dụng với axit → muối mới + CO2 + H2O
NaHCO3 + HCl → NaCl + H2O + CO2
– Lưu ý: Nếu cho H+ vào muối tan thì CO32- → HCO3- → H2O + CO2.
Nếu cho H+ vào muối không tan thì CO32- → CO2 + H2O.
+ Tác dụng với dung dịch bazơ → muối mới + bazơ mới
NaHCO3 + NaOH → Na2CO3 + H2O
+ Tác dụng với muối → 2 muối mới
Na2CO3 + CaCl2 → CaCO3 + 2NaCl
+ Tác dụng với kim loại đứng trước kim loại tạo muối → muối mới + kim loại mới
Cu(HCO3)2 + Mg → Mg(HCO3)2 + Cu
3. Nhận biết muối cacbonat
– Cho tác dụng với axit → CO2
CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2 + H2O
IV. Bài tập về các-bon-oxit CO, các-bon-dioxit CO2 và muối các-bon-nát
* Bài 1 trang 75 SGK Hóa 11: Làm thế nào để loại hơi nước và khí CO2 có lẫn trong khí CO? Viết các phương trình hóa học?
>> Giải bài 1 trang 75 SGK Hóa 11
* Bài 2 trang 75 SGK Hóa 11: Có ba chất gồm CO, HCl và SO2 đựng trong ba bình riêng biệt. Trình bày phương pháp hóa học để nhận biết từng chất khí. Viết các phương trình hóa học.
>> Giải bài 2 trang 75 SGK Hóa 11
* Bài 3 trang 75 SGK Hóa 11: Điều nào sau đây không đúng cho phản ứng của khí CO và O2?
A. Phản ứng thu nhiệt.
B. Phản ứng tỏa nhiệt.
C. Phản ứng kèm theo sự giảm thể tích.
D. Phản ứng không xảy ra ở điều kiện thường.
>> Giải bài 3 trang 75 SGK Hóa 11
* Bài 4 trang 75 SGK Hóa 11: a) Khi đun nóng dung dịch canxi hidrocacbonat thì có kết tủa xuất hiện. Tổng các hệ số tỉ lượng trong phương trình hóa học của phản ứng là:
A. 4 ; B. 5 ; C. 6 ; D. 7
b) Khi cho dư khí CO2 vào dung dịch chứa kết tủa canxi cacbonat, thì kết tủa sẽ tan. Tổng các hệ số tỉ lượng trong phương trình hóa học của phản ứng là:
A. 4 ; B. 5 ; C. 6 ; D. 7
>> Giải bài 4 trang 75 SGK Hóa 11
* Bài 5 trang 75 SGK Hóa 11: Cho 224,0 ml CO2 (đktc) hấp thụ hết trong 100,0ml dung dịch kali hidroxit 0,200 M. Tính khối lượng của những chất có trong dung dịch tạo thành.
>> Giải bài 5 trang 75 SGK Hóa 11
* Bài 6 trang 75 SGK Hóa 11: Nung 52,65 g CaCO3 ở 100oC và cho toàn bộ lượng khí thoát ra hấp thụ hết vào 500,0 ml dung dịch NaOH 1,800M. Hỏi thu được những muối nào? Khối lượng là bao nhiêu? Biết rằng hiệu suất phản ứng nhiệt phân CaCO3 là 95%.
>> Giải bài 6 trang 75 SGK Hóa 11
