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.
\[CaC{{O}_{3}}\xrightarrow{{{t}^{o}}}CaO+C{{O}_{2}}_{{}}\]
Hiện tượng phản ứng khi cho $ Ca{{\left( OH \right)}_ 2 } $ vào $ Ca{{\left( HC{ O _ 3 } \right)}_ 2 } $
$ Ca{{\left( OH \right)}_ 2 }+Ca{{\left( HC{ O _ 3 } \right)}_ 2 } $ $ \xrightarrow { } $ $ 2CaC{ O _ 3 }+2{ H _ 2 }O $
xuất hiện kết tủa trắng $ CaC{ O _ 3 } $
Nước đá khô là $ C{{O}_{2}} $ rắn.
Các muối phản ứng được với $ Ba{{\left( HC{ O _ 3 } \right)}_ 2 } $ là $ { K _ 2 }S{ O _ 3 },N{ a _ 2 }C{ O _ 3 },CuS{ O _ 4 } $ .
Tạo kết tủa $ BaS{ O _ 3 },BaC{ O _ 3 },BaS{ O _ 4 } $
Các chất tan trong nước là
$ N{ a _ 2 }C{ O _ 3 },Ca{{\left( HC{ O _ 3 } \right)}_ 2 },Mg{{\left( HC{ O _ 3 } \right)}_ 2 },Ba{{\left( HC{ O _ 3 } \right)}_ 2 } $ .
Điều chế $ C{ O _ 2 } $ trong phòng thí nghiệm cho $ CaC{ O _ 3 } $ tác dụng HCl
$ CaC{ O _ 3 }+2HCl $ $ \xrightarrow { } $ $ CaC{ l _ 2 }+{ H _ 2 }O $
Thành phần chính của quặng đôlômit là: $ CaC{ O _ 3 }.MgC{ O _ 3 } $
Khí CO không khử được các oxit của kim loại kiềm, kiềm thổ, nhôm
(1) Tất cả các muối cacbonat đều kém bền với nhiệt
(2) Natri cacbonat được dùng làm thuốc giảm đau dạ dày
(3) Các muối cacbonat của kim loại kiềm, amoni và đa số các muối hiđrocacbonat đều dễ tan trong nước
(4) Muối amoni hiđrocacbonat được dùng trong công nghiệp thực phẩm để làm xốp bánh
(5) Magie cacbonat được dùng như một chất làm khô, được sử dụng cho các vận động viên cử tạ, thể dục dụng cụ
(6) Các muối cacbonat đều tác dụng được với axit giải phóng khí $ C{{O}_{2}} $
Số phát biểu đúng về muối cacbonat là:
Phát biểu đúng là: (3),(4), (5), (6)
Dãy gồm các chất đều là muối axit là
$ Mg{{\left( HC{ O _ 3 } \right)}_ 2 },NaHC{ O _ 3 },Ca{{\left( HC{ O _ 3 } \right)}_ 2 },Ba{{\left( HC{ O _ 3 } \right)}_ 2 } $
Lưu ý là: Muối này có pH > 7
Khí CO khử được chất sau
$ CO+CuO $ $ \xrightarrow{{ t ^ o }C} $ $ Cu+C{ O _ 2 } $
Dãy phản ứng với NaOH là
$ NaHC{ O _ 3 },Ca{{\left( HC{ O _ 3 } \right)}_ 2 },Mg{{\left( HC{ O _ 3 } \right)}_ 2 },Ba{{\left( HC{ O _ 3 } \right)}_ 2 },Cu{{\left( N{ O _ 3 } \right)}_ 2 } $
tạo sản phẩm $ N{ a _ 2 }C{ O _ 3 },CaC{ O _ 3 },MgC{ O _ 3 },BaC{ O _ 3 },Cu{{\left( OH \right)}_ 2 } $
Dãy gồm các chất đều bị nhiệt phân huỷ giải phóng khí cacbonic và oxit bazơ là
$ CaC{ O _ 3 },MgC{ O _ 3 },BaC{ O _ 3 },Ca{{\left( HC{ O _ 3 } \right)}_ 2 },Mg{{\left( HC{ O _ 3 } \right)}_ 2 } $
Các kim loại mạnh như Mg,Al,.có thể cháy trong khí $ C{{O}_{2}} $
$ 2Mg+C{{O}_{2}}\to 2MgO+C $
Do đó không dùng $ C{{O}_{2}} $ để dập tắt đám cháy do Mg, Al
Phản ứng không xảy ra là
$ N{ a _ 2 }C{ O _ 3 }\xrightarrow{{ t ^ 0 }}N{ a _ 2 }O+C{ O _ 2 } $
Quặng đolomit thành phần chính là $ MgC{ O _ 3 } $ và $ CaC{ O _ 3 } $
Khí làm vẩn đục nước vôi trong nhưng không làm nhạt màu nước brôm là
$ C{ O _ 2 }+Ca{{\left( OH \right)}_ 2 } $ $ \xrightarrow { } $ $ CaC{ O _ 3 }+{ H _ 2 }O $
$ C{ O _ 2 } $ không làm mất màu nước $ B{ r _ 2 } $
Cặp chất tồn tại trong một dung dịch là cặp chất không phản ứng với nhau
→ $ NaHC{ O _ 3 } $ và $ BaC{ l _ 2 } $
Phương trình phản ứng phải xảy ra ở nhiệt độ cao là:
$ CaC{ l _ 2 }+2NaHC{ O _ 3 } $ $ \xrightarrow{{ t ^ o }} $ $ CaC{ O _ 3 }+2NaCl+HCl $
Công thức cấu tạo của $ C{ O _ 2 } $ là: O = C = O.
Xem thêm các bài tiếp theo bên dưới