Lý thuyết chung về hợp chất của cacbon

HỢP CHẤT CỦA CACBON

1. CACBON MONOOXIT (CO)

      - Khí không màu, không mùi, nhẹ hơn không khí, ít tan trong nước, rất độc.

      - CO kém hoạt động ở nhiệt độ thường, hoạt động hơn khi đun nóng.

      - CO là oxit trung tính (oxit không tạo muối ).

a. Tính chất hóa học

      Tính chất quan trọng là tính khử ở nhiệt độ cao.

● Với oxi : CO cháy trong oxi với ngọn lửa lam nhạt :

      \[2CO+{{O}_{2}}\] $\xrightarrow{{{t}^{o}}}$  \[2C{{O}_{2}}\]  

● Với oxit kim loại : chỉ với kim loại trung bình và yếu :

\[F{{e}_{2}}{{O}_{3}}+3CO\] $\xrightarrow{{{t}^{o}}}$ \[2Fe+3C{{O}_{2}}\]               

\[CuO+CO\]    $\xrightarrow{{{t}^{o}}}$  \[Cu+C{{O}_{2}}\]

● Lưu ý : CO chỉ khử được oxit của các kim loại từ kẽm trở về cuối dãy hoạt động hóa học của các kim loại.

b. Điều chế:

●  Trong phòng thí nghiệm :  \[HCOOH\]   $\xrightarrow{{{H}_{2}}S{{O}_{4}},\,\,{{t}^{o}}}$ \[CO+{{H}_{2}}O\]

●  Trong công nghiệp :

      + Cho hơi nước qua than nóng đỏ ở \[{{1000}^{o}}C\]  :

\[C+{{H}_{2}}O\]  $\xrightarrow{{{t}^{o}}}$ \[CO+{{H}_{2}}\]    

\[C+2{{H}_{2}}O\] $\xrightarrow{{{t}^{o}}}$ \[C{{O}_{2}}+2{{H}_{2}}\]

      Hỗn hợp khí thu được gọi là khí than ướt : 44% CO, còn lại là CO₂, N₂, H₂.

     +  Đốt không hoàn toàn than đá trong không khí khô : 

            \[C+{{O}_{2}}\]   $\xrightarrow{{{t}^{o}}}$ \[C{{O}_{2}}\]

\[C{{O}_{2}}+C\] $\xrightarrow{{{t}^{o}}}$ \[2CO\]

      Hỗn hợp khí thu được gọi là khí than khô (khí lò ga): 25% CO, còn lại là \[C{{O}_{2}},{{N}_{2}}\] .

2. CACBON ĐIOXIT (CO₂)

         Khí không màu, không mùi, nặng hơn không khí, dễ hóa lỏng, không duy trì sự cháy và sự sống nên người ta thường dùng bình chứa $C{{O}_{2}}$ để dập tắt đám cháy.  Ở trạng thái rắn, \[C{{O}_{2}}\]  gọi là nước đá khô.

a. Tính chất hóa học

● CO₂ là một oxit axit

      + Tác dụng với nước tạo thành dung dịch axit yếu: \[C{{O}_{2}}+{{H}_{2}}O\] $\rightleftarrows $ \[{{H}_{2}}C{{O}_{3}}\]

      + Tác dụng với oxit bazơ, bazơ tạo thành muối.

      \[C{{O}_{2}}+NaOH\to NaHC{{O}_{3}}\]

     \[C{{O}_{2}}+2NaOH\to N{{a}_{2}}C{{O}_{3}}+{{H}_{2}}O\]

c. Điều chế:

●   Trong phòng thí nghiệm

      \[CaC{{O}_{3}}+2HCl\to CaC{{l}_{2}}+C{{O}_{2}}+{{H}_{2}}O\]

●  Trong công nghiệp: nung đá vôi

            \[CaC{{O}_{3}}\] $\xrightarrow{{{t}^{o}}}$ \[CaO+C{{O}_{2}}\]

IV. AXIT CACBONIC VÀ MUỐI CACBONAT

1. Axit cacbonic

Là axit rất yếu và kém bền: \[{{H}_{2}}C{{O}_{3}}\]   $\rightleftarrows $ \[C{{O}_{2}}+{{H}_{2}}O\]

Trong nước, điện li yếu :

  $ {{H}_{2}}C{{O}_{3}}\rightleftarrows HC{{O}_{3}}^{-}+{{H}^{+}}~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ $

 $ HC{{O}_{3}}^{-}\rightleftarrows C{{O}_{3}}^{2-}+{{H}^{+}} $

Tác dụng với bazơ mạnh (tương tự \[C{{O}_{2}})\]  tạo ra hai loại muối:  cacbonat chứa ion $C{{O}_{3}}^{2-}$ và hiđrocacbonat chứa ion $HC{{O}_{3}}^{-}$  

2.  Muối cacbonat

a. Tính tan 

      - Muối axit đa số dễ tan (trừ \[NaHC{{O}_{3}}\] ít tan)

      - Muối trung hoà không tan trong nước (trừ cacbonat của kim loại kiềm và amoni).

b. Tính chất hóa học     

● Tác dụng với axit         

            $NaHC{{O}_{3}}+HCl\to NaCl+{{H}_{2}}O+C{{O}_{2}}$

            \[CaC{{O}_{3}}+2HCl\to CaC{{l}_{2}}+C{{O}_{2}}+{{H}_{2}}O\]

Chú ý : CaCO₃ tan được trong nước có CO₂.

            \[CaC{{O}_{3}}+C{{O}_{2}}+{{H}_{2}}O\to Ca{{\left( HC{{O}_{3}} \right)}_{2}}\]

● Tác dụng với dung dịch kiềm :  

\[NaHC{{O}_{3}}+NaOH\to N{{a}_{2}}C{{O}_{3}}+{{H}_{2}}O\]

$HC{{O}_{3}}^{-}+O{{H}^{-}}\to C{{O}_{3}}^{2-}+{{H}_{2}}O$

● Phản ứng nhiệt phân :

- Muối axit dễ bị nhiệt phân tạo muối trung hòa.

        \[2NaHC{{O}_{3}}\xrightarrow{{{t}^{o}}}N{{a}_{2}}C{{O}_{3}}+C{{O}_{2}}+{{H}_{2}}O\]

            \[Ca{{\left( HC{{O}_{3}} \right)}_{2}}\xrightarrow{{{t}^{o}}}CaC{{O}_{3}}+C{{O}_{2}}+{{H}_{2}}O\]

      - Muối trung hoà dễ bị nhiệt phân trừ cacbonat kim loại kiềm.

            \[CaC{{O}_{3}}\xrightarrow{{{t}^{o}}}CaO+C{{O}_{2}}_{{}}\]