Ở trạng thái cơ bản, nguyên tử của các nguyên tố nhóm cacbon có 2 electron độc thân, do đó trong một số trường hợp chúng có thể tạo thành hai liên kết cộng hóa trị.. Để đạt được cấu hình
Trang 1Chương 3: NHÓM CACBON
Nhóm cacbon gồm những nguyên tố nào? Vị trí của chúng trong bảng tuần hoàn có liên quan như thê nào với cấu tạo nguyên tử của chúng?
Các đơn chất và hợp chất của cacbon, silic có những tính chất cơ bản nào? Giải thích những tính chất đó như thế nào dựa trên cơ sở lí thuyết đã học
Làm thế nào điều chế được cacbon, silic, và một số hợp chất quan trọng của chúng?
A Khái quát về nhóm cacbon:
I Vị trí của nhóm cacbon trong bảng tuần hoàn
Nhóm cacbon gồm có các nguyên tố cacbon (C), silic (Si), gemani (Ge), thiếc (Sn) và chì (Pb) Chúng đều thuộc nguyên
tố p
II Tính chất chung của các nguyên tố nhóm cacbon
1 Cấu hình electron nguyên tử
Lớp electron ngoài cùng của nguyên tử có 4 electron
Ở trạng thái cơ bản, nguyên tử của các nguyên tố nhóm cacbon có 2 electron độc thân, do đó trong một số trường hợp chúng có thể tạo thành hai liên kết cộng hóa trị Khi được kích thích, một electron trong cặp electron của phân lớp có thể được chuyển sang obitan p còn trống của lớp
Khi đó, nguyên tử của các nguyên tố nhóm cacbon có 4 electron độc thân, chúng có thể tạo thành 4 liên kết cộng hóa trị
Để đạt được cấu hình electron bền của khí hiếm, các nguyên tử nguyên tố nhóm cacbon tạo nên những cặp electron chung với các nguyên tử khác, trong các hợp chất chúng có số oxi hóa là +4,+2, và có thể là -4 tùy thuộc vào độ âm điện của các nguyên tố liên kết với chúng
2 Sự biến đổi tính chất của các đơn chất
Từ cacbon đến chì, tính phi kim giảm dần, tính kim loại tăng dần Cacbon và silic là các nguyên tố phi kim, gemani vừa
có tính kim loại vừa có tính phi kim, còn thiếc và chì là các kim loại
Trong cùng chu kì, khả năng kết hợp electron của cacbon kém hơn nitơ và của silic kém hơn photpho, nên cacbon và silic
là những phi kim kém hoạt động hơn nitơ và photpho
3 Sự biến đổi tính chất của các hợp chất
Tất cả các nguyên tố nhóm cacbon đều tạo được hợp chất với hiđro có công thức chung là Độ bền của các hợp chất hiđrua này giảm nhanh từ
Các nguyên tố nhóm cacbon tạo với oxi 2 loại oxit là , trong đó có số oxi hóa tương ứng là +2 và +4
là các oxit axit, còn các oxit và các hiđroxit tương ứng của chúng là các hợp chất lưỡng tính
Ngoài khả năng tạo liên kết cộng hóa trị với các nguyên tố của nguyên tố khác, các nguyên tử cacbon còn có thể liên kết với nhau tạo thành mạch Mạch cacbon có thể gồm hàng chục, hàng trăm nguyên tử cacbon ( trong hợp chất hữu cơ)
B Cacbon:
I Tính chất vật lí
Cacbon tạo thành một số dạng thù hình khác nhau về tính chất vật lí
+ Kim cương là chất tinh thể không màu, trong suốt, không dẫn điện, dẫn nhiệt kém, có khối lượng riêng là Tinh thể kim cương thuộc loại nguyên tử điển hình, trong đó mỗi nguyên tử cacbon tạo 4 liên kết cộng hóa trị bền với bốn nguyên tử cacbon lân cận nằm trên các đỉnh của hình tứ diện đều Mỗi nguyên tử cacbon ở đỉnh lại liên kết với 4 nguyên
tử cacbon khác Độ dài của liên kết bằng 0,154nm Do cấu trúc này nên kim cương là chất cứng nhất trong tất các chất
+ Than chì là tinh thể màu xám đen, có ánh kim, dẫn điện tốt nhưng kém kim loại Tinh thể than chì có cấu trúc lớp Trong một lớp, mỗi nguyên tử cacbon liên kết theo kiểu cộng hóa trị với 3 nguyên tử cacbon lân cận nằm ở đỉnh của một tam giác đều Độ dài của liên kết bằng 0,142nm Khoảng cách giữa hai nguyên tử cacbon thuộc hai lớp lân cận nhau là 0,34nm Các lớp liên kết với nhau bằng lực tương tác yếu, nên các lớp dễ tách khỏi nhau Khi vạch than chì trên giấy, nó để lại vạch đen gồm nhiều lớp tinh thể than chì
+ Fuleren gồm các phân tử Phân tử có cấu trúc hình rỗng gồm 32 mặt với 60 đỉnh là 60 nguyên tử cacbon Fuleren được phát hiện năm 1985
Than điều chế nhân tạo như than cốc, than gỗ, than xương, than muội, được gọi chung là cacbon vô định hình Than gỗ, than xương có cấu tạo xốp nên chúng có khả năng hấp thụ mạnh các chất khí và chất tan trong dung dịch
II Tính chất hóa học của cacbon
Trong các dạng tồn tại của cacbon, cacbon vô định hình hoạt động hơn cả về mặt hóa học Tuy nhiên, ở nhiệt độ thường cacbon khá trơ, còn khi đun nóng nó phản ứng được với nhiều chất
Trongcác hợp chất của cacbon với những nguyên tố có độ âm điện lớn hơn (O,Cl,F,S ), nguyên tố cacbon có số oxi hóa +2 hoặc +4 Còn trong trường hợp của cacbon với những nguyên tố có độ âm điện nhỏ hơn ( hiđro, kim loại), nguyên tố cacbon có số oxi hóa âm Do đó, trong các phản ứng cacbon thể hiện tính khử và tính oxi hóa Tuy nhiên, tính khử vẫn là tính chất chủ yếu của cacbon
1 Tính khử của cacbon
a Tác dụng với oxi
Khi đốt cacbon trong không khí, phản ứng tỏa nhiều nhiệt:
Trang 2
Ở nhiệt độ cao, cacbon lại khử được theo phản ứng:
Do đó sản phẩm khi đốt cacbon trong không khí, ngoài khí còn có một ít khí
Cacbon không tác dụng trực tiếp với clo, brom và iot
b Tác dụng với hợp chất
Ở nhiệt độ cao, cacbon có thể khử được nhiều oxit, phản ứng với nhiều chất oxi hóa khác như
đặc
2 Tính oxi hóa của cacbon
a Tác dụng với hiđro
Cacbon phản ứng với hiđro ở nhiệt độ cao có chất xúc tác, tạo thành khí metan:
b Tác dụng với kim loại
Ở nhiệt độ cao, cacbon phản ứng với một số kim loại tạo thành cacbua kim loại:
III Ứng dụng
Kim cương được dùng làm đồ trang sức, đựơc dùng để chế tạo mũi khoan, dao cắt thủy tinh và bột mài
Than chì được dùng làm điện cực, làm nồi, chén để nấy chảy các hợp kim chịu nhiệt, chế tạo chất bôi trơn, làm bút chì đen
Than cốc được dùng làm chất khử trong luyện kim để luyện kim loại từ quặng
Than gỗ được dùng để chế thuốc nổ, thuốc pháo, chất hấp thụ Loại than có khả năng hấp thụ mạnh được gọi là than hoạt tính Than này được dùng nhiều trong mặt nạ phòng độc, trong công nghiệp hóa chất và trong y học
Than muội được dùng làm chất độn khi lưu hóa cao su, để sản xuất mực in, xi đánh giầy
IV Điều chế và trạng thái tự nhiên
1 Trạng thái tự nhiên
Trong tự nhiên, kim cương và than chì là cacbon tự do gần như tinh khiết Ngoài ra, cacbon còn có trong các khoáng vật như canxit (đá vôi, đá phấn, đá hoa, chúng đều chứa ), magiezit , đolomit
và là thành phần chính của các kim loại than mỏ (than antraxit, than mỡ, than nâu, than bùn chúng khác nhau về tuổi địa chất và hàm lượng cacbon) Dầu mỏ, khí đốt thiên nhiên là hỗn hợp của các chất khác nhau chứa cacbon, chủ yếu là hiđrocacbon Cơ thể thực vật và động vật chứa nhiều hợp chất của cacbon
Nươc ta có mỏ than antraxit lớn ở Quảng Ninh, một số mỏ than nhỏ ở Thanh Hóa, Nghệ An, Quảng Nam
2 Điều chế
Kim cương nhân tạo được điều chế từ than chì, bằng cách nung than chì ở , dưới áp suất 50-100 nghìn atmotphe với chất xúc tác là sắt, crom, hay niken
Than chì nhân tạo được điều chế bằng cách nung than cốcở trong lò điện, không có không khí
Than cốc được điều chế bằng cách nung than mỡ khoảng trong lò cốc không có không khí
Than gỗ được tạo nên khi đốt cháy gỗ trong điều kiện thiếu không khí
Than muội được tạo nên khi nhiệt phân metan có xúc tác:
Than mỏ được khai thác trực tiếp từ các vỉa than nằm ở độ sâu khác nhau dưới mặt đất
C Hợp chất của cacbon:
I Cacbon monooxit
1 Cấu tạo phân tử
Ở trạng thái cơ bản, nguyên tử cacbon và nguyên tử oxi đều có 2 electron độc thân ở phân lớp 2p Do đó, giữa chúng có thể tạo thành 2 liên kết cộng hóa trị Ngoài ra, giữa hai nguyên tử còn hình thành một liên kết cho - nhận Công thức cấu tạo của phân tử được biểu diễn như sau:
Trong phân tử , cacbon có số oxi hóa là +2
2 Tính chất vật lí
Cacbon monooxit là chất khí không màu, không mùi, không vị, hơi nhẹ hơn không khí, rất ít tan trong nước, hóa lỏng ở
, hóa rắn ở , rất bền với nhiệt và rất độc
3 Tính chất hóa học
a Trong phân tử Cacbon monooxit có liên kết 3 giống nitơ nên tương tự với nitơ, Cacbon monooxit rất kém hoạt động ở
nhiệt độ thường và trở nên hoạt động hơn khi đun nóng Cacbon monooxit là oxit trung tính
Trang 3b Cacbon monooxit là chất khử mạnh
- cháy được trong không khí tạo thành , cho ngọn lửa màu lam nhạt và tỏa nhiều nhiệt Vì vậy, được dùng làm nhiên liệu khí
- Khi có than hoạt tính làm xúc tác, kết hợp với Clo theo phản ứng:
(photgen)
- Khí có thể khử nhiều oxit kim loại ở nhiệt độ cao:
4 Điều chế
a Trong công nghiệp
- Khí được sản xuất bằng cách cho hơi nước đi qua than nung đỏ:
Hỗn hợp khí tạo thành được gọi là khí than ướt, chứa trung bình khoảng gần 44% , còn lại là các khí khác như
- Khí còn được sản xuất trong các lò gas bằng cách thổi không khí qua than nung đỏ Ở phần dưới của lò, cacbon cháy biến thành cacbonđioxit Khi đi qua than nung đỏ, bị khử thành :
Hỗn hợp khí thu được gọi là khí lò gas (khí than khô) Khí này chứa khoảng 25% , ngoài ra còn có và một lượng nhỏ các khí khác
Khí than ướt, khí lò gas đều được dùng làm nhiên liệu khí
b Trong phòng thí nghiệm
Cacbon monooxit được điều chế bằng cách cho đặc vào axit fomic HCOOH và đun nóng:
II Cacbon đioxit
1 Cấu tạo phân tử
Công thưc cấu tạo của
Các liên kết trong phân tử là liên kết cộng hóa trị có cực, nhưng do có cấu tạo thẳng nên là phân tử không có cực
2 Tính chất vật lí
là chất khí không màu, nặng gấp 1,5 lần không khí, tan không nhiều trong nước (ở điều kiện thường, 1 lít nước hòa tan được 1 lít khí )
Ở nhiệt độ thường, khi được nén dưới áp suất 60atm, khí sẽ hóa lỏng
Khi lạnh đột ngột ở , sẽ hóa thành khối rắn, trắng gọi là nước đá khô Nước đá khô không nóng chảy mà thăng hoa, nên được dùng để tạo môi trường lạnh và khô, rất thuận tiện cho việc bảo quản thực phẩm
3 Tính chất hóa học
a Khí không cháy và không duy trì sự cháy của nhiều chất nên người ta dùng nó để dập tắt các đám cháy Tuy nhiên, kim loại có tính khử mạnh, thí dụ Mg,Al có thẻ cháy được trong khí :
Vì vậy người ta không dùng để dập tắt đám cháy magie hoặc nhôm
b Khí là oxit axit, tác dụng được với oxit bazơ và bazơ tạo thành muối cacbonat
Khi tan trong nước, tạo thành dung dịch axit cacbonic:
4 Điều chế
a Trong phòng thí nghiệm
Khí được điều chế bằng cách cho dung dịch axit clohiđric tác dụng với đá vôi:
b Trong công nghiệp
Khí được tạo ra trong quá trình đốt cháy hoàn toàn than để thu năng lượng, ngoài ra còn được thu hồi trong quá trình chuyển hóa từ khí thiên nhiên, các sản phẩm dầu mỏ quá trình nung vôi, quá trình lên men rượu từ glucozơ
III Axit cacbonic và muối cacbonat
Axit cacbonic là axit rất yếu và kém bền, chỉ tồn tại được trong dung dịch loãng, dễ bị phân hủy thành và Trong dung dịch, Axit cacbonic phân li theo 2 nấc với các hằng số phân li axit ở như sau:
Trang 4
Axit cacbonic tạo ra hai muối: muối cacbonat chứa in Thí dụ: và muối hiđrocacbonat chứa ion 1 Tính chất của muối cacbonat a Tính tan Các muối cacbonat trung hòa của kim loại kiềm ( trừ ), amoni và các muối hiđrocacbonat dễ tan trong nước ( trừ hơi ít tan) Các muối cacbonat trung hòa của những kim loại khác không tan hoặc ít tan trong nước b Tác dụng với axit Các muối cacbonat tác dụng với dung dịch axit, giải phóng khí :
c Tác dụng với dung dịch kiềm Các muối hiđrocacbonat dễ tác dụng với dung dịch kiềm:
d Phản ứng nhiệt phân Các muối cacbonat trung hòa của kim loại kiềm đều bền với nhiệt Các muối cacbonat trung hòa của kim loại khác, cũng như muối hiđrocacbonat, bị nhiệt phân hủy:
2 Ứng dụng của một số muối cacbonat Canxi cacbonat tinh khiết là chất bột nhẹ, màu trắng, được dùng làm chất độn trong cao su và một số nghành công nghiệp Natri cacbonat khan, còn gọi là sođa khan, là chất bột trắng, tan nhiều trong nước Khi kết tinh từ dung dịch nó tách ra ở dạng tinh thể Sođa được dùng trong công nghiệp thủy tinh, đồ gốm, bột giặt
Natri hiđrocacbonat là chất tinh thể màu trắng, hơi ít tan trong nước, được dùng trong công nghệip thực phẩm Trong y học, natri hiđrocacbonat được dùng làm thuốc để giảm đau dạ dày do thừa axit D Silic và hợp chất của silic: I Silic 1 Tính chất vật lí Silic có các dạng thù hình: Silic tinh thể và silic vô định hình Silic tinh thể có cấu trúc giống kim cương, màu xám, có ánh kim, nóng chảy ở Silic tinh thể có tính bán dẫn, ở nhiệt độ thường độ dẫn điện thấp nhưng khi tăng nhiệt độ thì độ dẫn điện tăng lên Silic vô định hình là chất bột màu trắng 2 Tính chất hóa học Cũng giống như cacbon, silic có các số oxi hóa -4,0,+2,+4; số oxi hóa +2 ít đặc trưng đối với silic Silic vô định hình có khả năng phản ứng cao hơn silic tinh thể a Tính khử Tác dụng với phi kim: Silic tác dụng với flo ở nhiệt độ thường, còn khi đun nóng có thể tác dụng với phi kim khác: (silic tetraflorua) (silic đioxit) Tác dụng với hợp chất: Silic tác dụng tương đối mạnh với dung dịch kiềm, giải phóng hiđro:
b Tính oxi hóa
Ở nhiệt độ cao, silic tác dụng với các kim loại như tạo thành hợp chất silixua kim loại:
Trang 5(magie silixua)
3 Trạng thái tự nhiên
Silic là nguyên tố phổ biến thứ 2 sau oxi, chiếm gần 29,5% khối lượng vỏ trái đất Trong tự nhiên chỉ gặp silic dưới dạng các hợp chất, chủ yếu là cát , các khoáng vật silicat và aluminosilicat như : cao lanh ; xecpentin ; fenspat Silic còn có trong cơ thể động vật, thực vật với lượng nhỏ và có vai trò đáng kể trong họat động sống của thế giới hữu sinh
4 Ứng dụng và điều chế
Silic siêu tinh khiết là chất bán dẫn được dùng trong kỹ thuật vô tuyến và điện tử Pin mặt trời chế tạo từ silic có khả năng chuyển năng lượng ánh sáng mặt trời thành điện năng, cung cấp cho các thiết bị trên tàu vũ trụ
Trong luyện kim, hợp kim ferosilic được dùng để chế tạo thép chịu nhiệt
Trong phòng thí nghiệm, silic được điều chế bằng cách đốt cháy một hỗn hợp gồm bột magie và cát nghiền mịn:
Trong công nghiệp, silic đựơc sản xuất bằng cách dùng than cốc khử silic đioxit trong lò điện ở nhiệt độ cao:
II Hợp chất của silic
1 Silic đioxit
Silic đioxit là chất ở dạng tinh thể, nóng chảy ở không tan trong nước Tron tự nhiên, tinh thể chủ yếu ở dạng khoáng vật thạch anh Thạch anh chủ yếu tồn tại ở dạng tinh thể lớn, không màu, trong suốt Cát là có chứa nhiều tạp chất
Silic đioxit là oxit axit, tan chậm trong dung dịch kiềm đặc nóng, tan dễ trong kiềm nóng chảy hoặc cacbonat kim loại kiềm nóng chảy, tạo thành silicat
Silic đioxit tan trong axit flohiđric:
Dựa vào phản ứng này người ta dùng dung dịch để khắc chữ và hình trên thủy tinh
2 Axit silixic và muối silicat
a Axit silixic
Axit silixic là chất ở dạng keo, không tan trong nước, khi đun nóng dễ mất nước:
Khi sấy khô, Axit silixic mất một phần nước, tạo thành một vật liệu xốp là silicagen Silicagen đươc dùng để hút ẩm và hấp thụ nhiều chất
Axit silixic là axit rất yếu, yếu hơn cả axit cacbonic nên dễ bị khí đẩy ra khỏi dung dịch muố của nó:
b muối silicat
Axit silixic dễ tan trong dung dịch kiềm, tạo thành muối silicat Chỉ có silicat kim loại kiềm tan được trong nước Dung dịch đậm đặc của và được gọi là thủy tinh lỏng Vải hoặc gỗ tẩm thủy tinh lỏng sẽ khó bị cháy Thủy tinh lỏng còn được dùng để chế tạo keo dán thủy tinh và sứ
Ở trong dung dịch, silicat kim loại kiềm bị phân hủy mạnh tạo ra môi trường kiềm:
E Công nghiệp silicat:
I Thủy tinh
1 Thành phần hóa học và tính chất của thủy tinh
Thủy tinh thông thường được dùng làm cửa kính, chai lọ, là hỗn hợp của natri silicat, canxi silicat và silic đioxit, có thành phần gần đúng viết dưới dạng các oxit là Thủy tinh loại này được sản xuất bằng cách nấu chảy một hỗn hợp gồm cát trắng, đá vôi và sođa ở :
Thủy tinh không có cấu trúc tinh thể mà là chất vô định hình, nên không có nhiệt độ nóng chảy xác định Khi đun nóng nó mềm dần rồi mới chảy, do đó có thể tạo ra những đồ vật và dụng cụ có hình dạng như ý muốn
2 Một số loại thủy tinh
Trang 6Ngoài loại thủy tinh thông thường nêu trên còn có một số loại thủy tinh khác với thành phần hóa học và công dụng khác nhau
- Khi nấu thủy tinh, nếu thay bằng thì được thủy tinh kali có nhiệt độ hóa mềm và nhiệt độ nóng chảy cao hơn Thủy tinh kali được dùng làm dụng cụ thí nghiệm, lăng kính, thấu kính
- Thủy tinh chứa nhiều chì oxit dễ nóng chảy và trong suốt gọi là thủy tinh pha lê
- Thủy tinh thạch anh được sản xuất bằng cách nấu chảy silic đioxit tinh khiết Loại thủy tinh này có nhiệt độ hóa mềm cao, có hệ số nở nhiệt rất nhỏ nên không bị nứt khi nóng lạnh đột ngột
- Khi cho thêm oxit của một số kim loại, thủy tinh sẽ có màu khác nhau, do tạo nên các silicat có màu Thí dụ: crom III oxit cho thủy tinh màu lục, coban oxit cho thủy tinh màu xanh nước biển
II Đồ gốm
Đồ gồm là vật liệu được chế tạo chủ yếu từ đất sét và cao lanh Tùy theo công dụng người ta phân biệt gốm xây dựng, vật liệu chịu lửa, gốm kĩ thuật, và gốm dân dụng
1 Gạch và ngói
Gạch và ngói thuộc loại gốm xây dựng Phối liệu để sản xuất chúng gồm đất sét loại thường và một ít cát được nhào với nước thành khối dẻo, sau đó tạo hình sấy khô và nung ở sẽ được gạch và ngói Sau khi nung, chúng thương có màu đỏ gây nên bởi sắt oxit ở trong đất sét
2 Gạch chịu lửa
Gạch chịu lửa thường được dùng để lót lò cao, lò luyện thép, lò thủy tinh Có 2 loại là: gạch đinat và gạch samôt Phối liệu để chế tạo gạch đinat gồm 93-96% , 4-7% và đất sét; nhiệt độ nung khoảng Gạch đinat chịu được nhiệt độ khoảng
Phối liệu để chế tạo gạch samôt gồm bột samôt chộn với đất sét và nước Sau khi đóng khuôn và sấy khô, vật liệu được nung ở Bột samôt là đất sét được nung ở nhiệt độ rất cao rồi nghiền nhỏ
3 Sành, sứ và men
a Đất sét sau khi đun nóng ở nhiệt độ thì biến thành sành Sành là vật liệu cứng, gõ kêu, có màu nâu hoặc xám Để có độ bóng và lớp bảo vệ không thấm nước, người ta tạo một lớp men mỏng ở mặt ngoài của đồ sành
b Sứ là vật liệu cứng, xốp có màu trắng, gõ kêu Phối liệu để sản xuất sứ gồm cao lanh, fenspat, thạch anh và một số oxit kim loại Đồ sứ được nung hai lần, lần đầu ở , sau đó tráng men và trang trí rồi nung lần 2 ở
Sứ có nhiều loại: sứ dân dụng, sứ kĩ thuật Sứ kĩ thuật được dùng để chế tạo các vật liệu cách điện, tụ điện, buzi đánh lửa, các dụng cụ thí nghiệm
c Men có thành phần chính giống sứ, nhưng dễ nóng chảy hơn Men được phủ lên bề mặt sản phẩm, sau đó nung ở nhiệt
độ thích hợp biến thành một lớp thủy tinh che kín bề mặt sản phẩm
Làng gốm sứ Bát Tràng, các nhà máy sứ Hải Dương, Đồng Nai, là những cơ sở sản xuất đồ gốm sứ nổi tiếng
III Xi măng
1 Thành phần hóa học và phưong pháp sản xuất
a Xi măng thuộc loại vật liệu dính, được dùng trong xây dựng Quan trọng và thông dụng nhất là xi măng Pooclăng Đó
là chất bột min, màu lục xám, thành phần chính gồm canxi silicat và canxi aluminat: hoặc
b Xi măng Pooclăng được sản xuất bằng cách nghiền nhỏ đá vôi, trộn với đất sét có nhiều và một ít quặng sắt bằng phương pháp khô hoặc phương pháp ướt, rồi nung hỗn hợp trong lò quay hoặc lò đứng ở Sau khi nung, thu được một hỗn hợp màu xám gọi là clanhke Để nguội rồi nghiền clanhke với một số chất phụ gia thành bột mịn, sẽ được xi măng
2 Quá trình đông cứng xi măng
Trong xây dựng, xi măng được trộn với nước thành khối nhão, sau vài giờ sẽ bắt đầu đông cứng Quá trình đông cứng của
xi măng chủ yếu dựa vào sự kết hợp của các hợp chất có trong xi măng với nước, tạo nên những tinh thể hiđrat đan xen vào với nhau thành khối cứng và bền
Hiện nay người ta còn sản xuất các loại xi măng có những tính năng khác nhau: xi măng chịu axit, xi măng chịu nước biển
Ở nước ta có nhiều nhà máy xi măng lớn như nhà máy xi măng Hải Phòng, Hoàng Thạch, Bỉm Sơn, Chinfon, Hoàng Mai,
Hà Tiên
F Bài tập:
I- Tự luận:
1- Viết các phương trình phản ứng minh hoạ theo sơ đồ sau
a) NaHCO3 Na CO2 3 b) Ca(HCO )3 2 CaCO3
Trang 7c) CO2 C CO CO2 CaCO3 Ca(HCO )3 2 CO2
d) NH3 NaHCO3 Na CO2 3 NaOH NaHCO3
e)Silic dioxit Natri silicat axit silixic Silic dioxit Silic
2- Trong phòng TN người ta điều chế khí CO2 từ đá vôi và axit HCl.Khí CO2 bay ra luôn lẫn hơi nước và khí HCl Làm thế nào để thu được CO2 nguyên chất?
3- a) Viết 6 phương trình phản ứng khác nhau có thể điều chế khí CO2
b) Tại sao khi sục khí CO2 vào nước vôi trong lại thấy kết tủa trắng(dd trở nên đục),nhưng nếu tiếp tục sục khí CO2 vào
dd thì kết tủa lại tan?(dd trong suốt)
4- Bằng phương pháp hoá học hãy nhận biết các lọ mất nhãn chứa các khí CO,CO2,SO2,N2,NH3
5- Hãy phân biệt các chất sau
a) Bột NaCl,Na2CO3,Na2SO4,BaCO3 (chỉ dùng 1 hoá chất và nước)
b) Dung dịch NaHCO , NaHSO , Na SO , NH HCO , Ba(HCO ) ,Mg(HCO )3 4 2 4 4 3 3 2 3 2(chỉ dùng nhiệt phân và
chính các hoá chất trên)
c) Viết phương trình hoá học(nếu có) dưới dạng phân tử và ion rút gọn khi cho Na2CO3 lần lượt tác dụng dd BaCl2,dd FeCl3,dd AlCl3,dd HNO3
6- Có 5 bình mất nhãn,mỗi bình đựng một trong các dung dịch sau :
NaHSO , KHCO ,Mg(HCO ) , Na SO ,Ba(HCO )4 3 3 2 2 3 3 2
Trình bày cách nhận biết từng dd chỉ dùng thêm cách đun nóng
7- Làm thế nào để nhận biết từng khí CO2,CO,H2,H2S trong hổn hợp của chúng?
8- a) Chỉ dùng một hoá chất phân biệt các dung dịch sau Na2CO3,Na2SO4,Na2SiO3,Na2S
b) Không dùng hoá chất nào khác phân biệt các dd sau NaHCO3,CaCl2,Na2CO3,Ca(HCO3)2
9- Chỉ có nước và khí CO2 có thể phân biệt được 5 chất bột trắng sau đây không? NaCl,Na2SO4,BaCO3,
Na2SO3,BaSO4.Nếu được ,hãy trình bày cách phân biệt
10- Có 4 dd,mỗi dd chỉ chứa một ion dương và một ion âm.Tổng số các loại ion trong cả 4 dd là
2 2 2 2 2
Ba , Cl , Mg , Pb , CO , NO , Na ,SO
Bốn dd đó là 4 dd nào?Nêu cách nhận biết từng dd
11- Khi cho hổn hợp KOHvà KHCO3 tác dụng với dd HCl dư,tạo thành 23,35g chất rắn khan thu được khi cô cạn dd sau phản ứng và 4,48 lít khí(đkc).Xác định % của hổn hợp ban đầu
12- Khi nung một hổn hợp Na2CO3.10H2O và NaHCO3 thu được 2,24 lít CO2(đkc) và 31,8g rắn.Xác định % của mỗi muối ban đầu
13- Hoà tan hoàn toàn 3,5g hổn hợp gồm Na2CO3 và K2CO3 vào nước rồi chia dd thành 2 phần:
Phần 1: cho tác dụng dd HCl 3,65% cho đến khi không còn khí bay ra thì thu được 0,224 lít khí(đkc)
Phần 2: Cho tác dụng với nước vôi trong dư,thu được 2g kết tủa
Tính: a) Khối lượng dd HCl 3,65% đã phản ứng
b) Khối lượng mỗi muối trong hổn hợp đầu
14- Dùng khí CO để khử 16g Fe2O3 người ta thu được sản phẩm khí.Dẫn toàn bộ sản phẩm khí vào 99,12ml dd KOH 20% (D = 1,17g/ml).Hãy tính thể tích khí CO đã dùng(đkc) và khối lượng muối sinh ra
15- Hoà tan a gam hổn hợp Na2CO3 và KHCO3 vào nước được 400ml dd A.Cho từ từ vào dd trên 100ml
HCl 1,5M,thu được dd B và thoát ra 1,008 lít khí(đkc).Cho dd B phản ứng với một lượng dư Ba(OH)2 thu được 29,55g kết tủa.Tính nồng độ mol/lít của các chất trong dd
16- Sục từ từ V lít CO2(đkc) vào 100ml dd Ba(OH)2 1M,sau khi phản ứng hoàn toàn thu được 15,76g kết tủa.Lọc bỏ kết tủa,đun nóng dd nước lọc thu thêm được m gam kết tủa.Tính V và m
17- Dẫn từ từ V lít khí CO qua m gam bột oxit của một kim loại đến phản ứng hoàn toàn thu được 3,2g kim loại và hổn hợp khí.Hổn hợp khí thu được dẫn qua dd Ca(OH)2 dư thấy có 5,0g kết tủa và có 2,24 lít khí thoát ra.Xác định oxit kim loại và %CO đã phản ứng(các khí đo ở đkc)
18- Xác định nồng độ C% của dd NaHCO3,biết rằng khi đun nóng đến khi không còn khí thoát ra thu được dd có nồng độ 5,83%(bỏ qua lượng hơi nước mất đi khi đun nóng dd)
19- Tiến hành nhiệt phân hoàn toàn m gam hổn hợp CaCO3 và MgCO3 thấy khối lượng phần rắn còn lại
bằng nửa khối lượng ban đầu.Xác định % khối lượng của hổn hợp và tính thể tích khí CO2(đkc) có thể hoà tan hoàn toàn 7,04g hổn hợp trên trong nước
20- Dẫn luồng khí oxi qua than nóng đỏ thu được hổn hợp khí A gồm 2 khí có tỉ khối hơi so với H2 là 18
Dẫn hổn hợp khí này từ từ qua ống sứ chứa 20g CuO đun nóng.Khí thoát ra được dẫn vào dd Ca(OH)2 dư thu được 12g kết tủa.Đem hổn hợp trong ống sứ hoà tan trng dd HCl dư thấy có 3,2g rắn không tan
Xác định số mol mỗi khí trong hổn hợp A sau khi làm khô
21- Dẫn hơi nước qua than nóng đỏ thu được hổn hợp khí và hơi nước,làm khô hổn hợp thu được 8,96 lít hổn hợp
A(đkc).Dẫn hổn hợp A qua nước vôi trong dư thấy có 10g kết tủa.Xác định tỉ khối hơi của A so với H2
22- Cho rất từ từ dd chứa x mol HCl vào dd chứa y mol Na2CO3 thu được dd A.Trong dd A chứa những ion gì?bao nhiêu mol?(bỏ qua các phản ứng thuỷ phân)
Trang 823- Cho từ từ dd chứa x mol BaCl2 vào dd chứa y mol Na2CO3 thu được dd A và kết tủa B.Trong dd A chứa những ion gì?bao nhiêu mol ? và pH của dd A là bao nhiêu?
24- Có 2 dd A và B:dd A chứa 0,25mol Na2CO3 và 0,5mol NaHCO3; dd B cứa 0,8mol HCl.Giả sử tiến hành các thí nghiệm sau:
a) Cho rất từ từ đến hết dd A vào dd B b) Cho rất từ từ đến hết dd B vào dd A
c) Trộn nhanh 2 dd A và dd B
Tính thể tích khí CO2 thoát ra trong mỗi trường hợp(xem CO2 tan trong nước không đáng kể)
25- Cho 0,1 mol FeCl3 tác dụng hết với Na2CO3(dd) dư thu được chất khí và kết tủa.Lấy kết tủa đem nung ở nhiệt độ cao đến khối lượng không đổi thu được m gam chất rắn.Xác định m
26 Hòa tan 9,875 gam một muối hiđrocacbonat (muối A) vào nước và cho tác dụng với 1 lượng vừa đủ, rồi đem
cô cạn thì thu được 8,25 gam một muối sunfat trung hòa khan
a) Xác định công thức phân tử và gọi tên muối
b) Trong một bình kín dung dịch 5,6 lít chứa ( ở , 0,5 atm) và m gam muối A (thể tích không đáng kể) Nung nóng bình tới thấy muối A bị phân hủy hết và áp suất trong bình đạt 1,86 atm Tính khối lượng m
27 Cho một thể tích không khí (chứa 20% oxi và 80% nitơ về thể tích) cần thiết đi qua bột than đốt nóng, thu được khí than A chỉ chứa cacbon oxit và nitơ Trộn khí than này với một lượng không khí gấp 2 lần lượng cần thiết để đốt cháy cacbon oxit, ta được hỗn hợp khí B Đốt cháy hỗn hợp khí B, thu được hỗn hợp khí C trong đó nitơ chiếm 79,21% về thể tích
1 Tính hiệu suất phản ứng đốt cháy cacbon oxit
2 Tính nhiệt lượng toả ra khi đốt cháy khí B (đo ở đktc), biết rằng lượng nhiệt toả ra khi đốt cháy hoàn toàn 1 mol cacbon oxit là
3 Tính % thể tích của các khí trong hỗn hợp khí C
4 Tính tỉ khối của hỗn hợp khí C so với khí than A
28 Cho lít hỗn hợp X gồm và (đktc) đi chậm qua 5 lít dung dịch để phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được kết tủa Tính tỉ khối hơi của hỗn hợp X so với hiđro
29 Cho V lít đo ở và hấp thụ hoàn toàn vào dung dịch hỗn hợp và
thu được kết tủa Tìm V lít?
30 Một hỗn hợp cacbua nhôm không tinh khiết và cho vào nước sinh ra thể tích hỗn hợp khí Đốt cháy hoàn toàn thể tích hỗn hợp này cần 1 lượng có cùng thể tích ( cùng đk ) sản phẩm thu được cho td với có dư thu được 10g kết tủa Tính khối lượng cacbua nhôm và ban đầu Biết trong cacbua nhôm có 10% tạp chất
III Trắc nghiệm:
1 Chọn công thức cấu tạo đúng của :
2 Hấp thụ hoàn toàn V lít (dkc) vào dung dịch
chứa 0,2 mol thu được 10 gam kết tủa
Giá trị của V là:
C 6,72 lít D A và C đều đúng
3 Cacbon phản ứng được với nhóm các chất nào sau
đây:
A
B
C
D
4 Có các số liệu thực nghiệm sau:
_ Cho 22,4 lít hỗn hợp A gồm hai khí đi
qua than nóng đỏ (không có mặt không khí) thu được
khí B có thể tích hơn thể tích A là 5,6 lít
_ Dẫn B đi qua dung dịch canxi hidroxit thì thu được dung dịch chứa 20,25g
Các thể tích khí đo được ở điều kiện tiêu chuẩn
Thành phần phần trăm (về thể tích) của mỗi khí trong hỗn hợp A là:
A 25% và 75% B 33,33% và 66,67%
C 50% và 50% D 20% và 80%
5 Có thể tinh chế ra khỏi hỗn hợp
bằng cách:
A Dẫn hỗn hợp qua dung dịch
B Dẫn hỗn hợp qua dung dịch dư
C Dẫn hỗn hợp qua dung dịch
D Dẫn hỗn hợp qua dung dịch
6 Để phòng chống bị nhiễm độc , người ta sử dụng mặt nạ với chất hấp phụ là:
C và than hoạt tính D Than hoạt tính
7 Phương trình nào giải thích sự tạo thành thạch nhũ trong hang động?
Trang 9A B.
8 Khí cacbonic chiếm tỷ lệ 0,03% thể tích trong không
khí Để cung cấp cho phản ứng quang hợp tạo ra
40,5 gam tinh bột (giả sử phản ứng hoàn toàn) thì số
lít không khí (đktc) cần dùng là:
9 Hỗn hợp X gồm 3 ruợu đơn chức A, B, C trong đó B
và C là 2 rượu đồng phân Đốt cháy hoàn toàn 0.08mol
hỗn hợp X thì thu được 3.6gam và 3.136lit
Biết số mol A gấp 3 lần tổng số mol của B và C
CTPT của các rượu trong hỗn hợp X là :
10 Cho khí CO2 vào một bình kín chứa Al(OH)3
A Có phản ứng xảy ra và tạo muối
B Có tạo lúc đầu, sau đó với CO2 có
dư sẽ thu được Al(HCO3)3
C Không có phản ứng xảy ra.
D Lúc đầu tạo Al2(CO3)3, nhưng không bền, nó tự
phân hủy tạo Al(OH)3 và CO2
11 Để sản xuất thép tư gang người ta có thể loại bỏ bớt
C nhờ pư:
Muốn tạo bớt 180 Kg cacbon cần bao nhiêu Kg
12 Khi nhận xét về khí điều khẳng định nào
sau đây là sai ?
A Chất khí không màu, không mùi nặng hơn không
khí
B Chất khí chủ yếu gây ra hiệu ứng nhà kính.
C Chất khí không độc, nhưng không duy trì sự
sống, sự cháy
D Chất khí dùng để chữa cháy, nhất là các đám
cháy kim loại
13 Để xác định hàm lượng C trong 1 mẫu gang người ta
nung 10g mẫu gang đó trong thấy tạo ra 0,672 lít
.Phần trăm C trong mẫu gang đó là
14 Dung dich A chứa NaOH 1M và
A , ta thu được một kết tủa có khối lượng là:
15 Đem nung 1,50 gam một muối cacbonat một kim loại cho đến khối lượng không đổi, thu được 268,8 cm3
cacbon đioxit (đktc) Kim loại trong muối cacbonat trên là:
16 Người ta dẫn dư khí CO đi qua 16g bột oxit sắt Sau
đó dẫn sản phẩm khí đi qua dung dịch nước vôi trong dư ,thu được 30g kết tủa Xác định công thức oxit sắt
17 Hòa tan vào nước 7,14g hỗn hợp muối cacbonat và hidrocacbonat của kim loại cesi Sau đó cho thêm vào dung dịch 1 lượng axit HCl dư người ta thu được 0,672 lít khí (đkc).Xác định thành phần phần trăm theo khối lượng của mỗi muối trong hỗn hợp đầu ?
18 Một loại đá chứa , và ,khối lượng của nhôm axit bằng 1/8 khối lượng các muối cacbonat Đem nung đá ở nhiệt độ cao ( ) ta thu được chất rắn có khối lượng 6/10 khối lượng đá trước khi nung Tính thành phần % của trong đá
19 Cho từ từ dung dịch vào dung dịch
nhận thấy:
A Có khí thoát ra và có
kết tủa tạo thành B Có khí thoát ra
C Có kết tủa tạo thành D Tạo thành dung
dịch đồng nhất
20 Cho các chất ,thạch anh,nước đá khô Những chất tác dụng với dung dịch axit sẽ là những chất nào trong 4 chất đó?
Chất mà không khử được là :
21 Nhiệt phân a gam muối , tạo ra 1.5lit khí Cho toàn bộ lượng trên vào 400ml dd 0.1M tạo ra b gam kết tủa Thêm đến dư vào dd sau phản ứng thì tạo thêm c gam kết tủa Biết rằng tron điều kiện thí nghiệm, không khí có khối lượng riêng là 1.45 gam\lit Tính các giá trị a , b và c
22 Ðiều khẳng định nào sau đây với khí là sai:
A Khí cacbonic có trong khí quyển gây ra mưa axit
( pH của nước mưa < 4)
B Khí cacbonic không duy trì sự sống và sự cháy
C Khí cacbonic tan ít trong nước tạo axit rất yếu
làm cho nước có môi trường axit yếu
Trang 10D Khí cacbonic có tính oxi hoá khi tác dụng với các
chất khử mạnh như cacbon, Mg kim loại…
23 Cho 32g oxit sắt tác dụng hoàn toàn với khí cacbon
oxit thì thu được 22,4 g chất rắn Công thức oxit sắt là:
24 A là một nguyên tố có 6e lớp ngoài, rất phổ biến
trong động vật và thực vật A tạo hai hợp chất với oxi,
trong đó có một hợp chất cháy được, một hợp chất
không cháy được A là nguyên tố nào ?
25 Một loại đá vôi chứa 80% , phần còn lại là
tạp chất trơ Nung m gam đá một thời gian thu được chất
rắn nặng 0,78m gam Hiệu suất phân huỷ bằng
:
26 Dung dịch nước của muối A làm quỳ tím đổi màu
xanh, còn dung dịch nước của muối B không làm đổi
màu quỳ tím Trộn lẫn dung dịch của 2 muối thì lại xuất
hiện kết tủa A và B có thể là:
A NaOH và
27 Trong các loại máy điều hòa trước kia, ta thấy chúng
thường sinh ra một loại khí rất nguy hiểm có khả năng
làm tăng nhanh quá trình thủng tầng ozon Đó là khí
gì ?
28 Khí X khi cho phản ứng với oxi ở nhiệt độ cao, rồi
cho sản phẩm cháy sục qua nước vôi trong thấy có vẩn
đục Nếu sục khí X vào dung dịch thì thấy có
khí bay ra và xuất hiện kết tủa màu đỏ Khí X là
29 Cho 0,53g muối cacbonat (X) của kim loại hoá trị I
tác dụng với dung dịch HCl dư thu được 112ml khí
(đkc) Tìm công thức phân tử của muối (X)
30 Cho 7g hỗn hợp 2 muôí cacbonat của kim loại hoá trị
II tác dụng với dung dịch HCl ,thu được V lít khí
ở đkc và dung dịch (X) Cô cạn dung dịch (X) thu được
9,2g muối khan Hỏi V có giá trị bằng bao nhiêu?
31 Khử 32g bằng khí CO dư đun ở nhiệt độ cao Dẫn sản phẩm sinh ra vào bình đựng nước vôi
trong dư ,thu được a gam kết tủa Hỏi a có giá trị bao nhiêu?
32 Photgen là một loại khí độc được sử dụng làm vũ khí hoá học trong chiến tranh thế giới thứ nhất Photgen
được điều chế từ:
33 một chất có tỉ khối so với là 14.phân tử có 85,7% về khối lượng còn lại là H.Tỉ lệ số nguyên tử C
và H trong phân tử là:
34 Hợp chất A có 42,6% C và 57,4% O về khối lượng tỉ lệ số nguyên tử của O và C trong phân tử chất A là:
35 Muối này có tên gọi là "bột nhẹ", thường được dùng làm phụ gia (cao su, dược phẩm, kem đánh răng ) Tên của muối này là :
A Natri carbonat B Liti carbonat
C Kali carbonat D Canxi carbonat
E Tất cả đều sai
36 Khí gì làm vũ khí hóa học trong cuộc đại chiến tranh, được điều chế từ hai khí khác , gây ngạt thở rất nhanh và suy tim :
E
37 Cho V lít khí (đktc), hấp thụ hoàn toàn bởi 2 lít dung dịch 0,0225M thấy có 2,955g kết tủa Thể tích V có giá trị nào:
A 0,336 lít và 1,68 lít B 0,168 lít hay 0,84 lít
C 0,436 lít hay 1,68 lít D 0,336 lít hay 2,68 lít
38 Khử một oxit sắt bằng CO ở nhiệt độ cao, phản ứng xong người ta thu được 0,84g Fe và 448ml (đo ở đktc) Công thức phân tử oxit sắt là công thức nào sau đây: