II- TÍNH CHẤT VẬT LÍ Kim cương Than chì Fuleren Cacbon vơ định hình Tính chất vật lí Rất cứng trong suốt khơng màu, khơng dẫn điện Mềm, màu xám đen, dẫn điện Mềm, khơng dẩn điện, cĩ khả
Trang 1Chương 3: CACBON – SILIC
Bài 15: CACBON, C (M = 12 đvC)
****** *******
I- VỊ TRÍ VÀ CẤU HÌNH ELECTRON NGUYÊN TỬ
.C (Z=6):………
=> Chu kì:………… , nhĩm:…………
.Số oxi hố:……… ; cĩ thể tạo… liên kết cộng hố trị với nguyên tố khác.
II- TÍNH CHẤT VẬT LÍ
Kim cương Than chì Fuleren Cacbon vơ định hình Tính
chất vật
lí
Rất cứng trong suốt khơng màu, khơng dẫn điện
Mềm, màu xám đen, dẫn điện
Mềm, khơng dẩn điện, cĩ khả năng hấp phụ mạnh các chất khí,
Cấu trúc Mạng khơng gian Cấu trúc lớp Hình cầurỗng
III- TÍNH CHẤT HỐ HỌC
1 Tính khử
a Tác dụng với oxi
C + O2 t0 CO2 ; (H ≤ 0 ; toả nhiệt)
- Ở nhiệt độ cao: C + CO2 t0 2CO
b Tác dụng với hợp chất
- Với axit: C + 4HNO3 đặc t0
- Với oxit kim loại: C + M2On t0
Zn Cu
.VD: ZnO + C t0
2 Tính oxi hố
a Tác dụng với hiđro
C + 2H2 t ,0xt CH4 (mêtan)
b Tác dụng với kim loại
3C + 4Al t ,0xt Al4C3 (nhơm cacbua)
IV ỨNG DỤNG: (SGK)
Kim cương Than chì Than cốc Than gỗ Than muội
Ứng
dụng
trang sức, dao
cắt thuỷ tinh,
mũi khoan,…
điện cực, bút chì đen,…
luyện kim,… thuốc nổ đen,
thuốc pháo,…
chất độn cao su, sản xuất mực in, xi đánh giầy,…
V- TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN
(+) Dạng tự do: kim cương, than chì
(+) Dạng hợp chất: Các khống vật, than mỏ, dầu mỏ, khí thiên nhiên…
VD: Canxit: CaCO3 ; Magiezit: MgCO3 ; Dolomit: CaCO3.MgCO3
VI- ĐIỀU CHẾ
BÀI TẬP:
1) Bổ túc và cân bằng các phương trình hố học sau đây, cho biết vai trị của cacbon trong các phản ứng:
a) C + O2 t0 b) C + CuO t0
c) C + Al t0 d) C + H2O t0 CO + H2
e) C + Ca t0 f) C + H2 t0
g) C + CO2 t0 h) C + Fe2O3 t0
2) Lập phương trình hố học của các phản ứng sau đây ?
0
1000 C
2500 3000 C0 0 20000C,50 100000 atm
Than
mỡ Than cốc Thanchì
Kim cương
Trang 2a) C + H2SO4 (đặc) t b) C + 4HNO3 đặc t
c) C + CaO t0 d) C + SiO2 t0
3) Đốt một mẫu than đá (chứa tạp chất khơng cháy) cĩ khối lượng 0,60 kg trong oxi dư thu được 1,06 m3
(đktc) khí cacbonic Tính thành phần % khối lượng của cacbon trong mẫu than trên
4) Nung hỗn hợp chứa 5,6g CaO và 5,4g C đến hồn tồn Xác định thành phần % về khối lượng của hỗn
hợp sau nung ?
ĐS: %m CaC2= 78,05% ; %m = 21,95% C
Bài 16: HỢP CHẤT CỦA CACBON
****** *******
A- CACBON MONOOXIT: CO (M = 28 đvC)
I- TÍNH CHẤT VẬT LÍ
Chất khí, khơng màu, khơng mùi, nhẹ hơn khơng khí, bền với nhiệt, rất độc.
II- TÍNH CHẤT HĨA HỌC
1 CO là oxit khơng tạo muối (oxit trung tính)
Khơng tác dụng với nước, axit và dung dịch kiềm ở điều kiện thường
2 Tính khử
- Tác dụng với oxi: 2CO + O2
0
t
- Với oxit kim loại: M2O3 + 3CO t0
Zn Cu
.VD: Fe2O3 + 3CO t0
III- ĐIỀU CHẾ
1 Trong phịng thí nghiệm
HCOOH ,
H SO đặc,t 2 4 0 CO + H2O
2 Trong cơng nghiệp
- Cho hơi nước đi qua than nung nĩng đỏ: C + H2O ~1050 C0 CO + H 2 Hỗn hợp khí tạo thành
được gọi là khí than ước: CO, CO2, H2, N2,…
- Thổi khơng khí qua than nung đỏ trong lị gas: CO2 + C t0
2CO Hỗn hợp khí tạo thành
được gọi là khí than khơ: CO, CO2, N2,…
B- CACBON ĐIOXIT: (CO2)
I- TÍNH CHẤT VẬT LÍ
Chất khí, khơng màu, khơng duy trì sự cháy (làm bình chữa cháy), nặng hơn khơng khí, tan ít trong nước CO2 rắn cịn gọi là nước đá khơ CO2 là chất nguyên nhân chính gây nên hiệu ứng nhà kính
II- TÍNH CHẤT HĨA HỌC
CO2 là oxit axit, khi tan trong nước tạo dung dịch axit cacbonic:
CO2 + H2O H2CO3 (dd)
CO2 + NaOH NaHCO3 (1)
CO2 + 2NaOH Na2CO3 + H2O (2) CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O (1)
2CO2 + Ca(OH)2 Ca(HCO3)2 (2) Xét
2
NaOH CO
n T
n
Cho các trường hợp
* T 1: (1) xảy ra, tạo 1 muối NaHCO3 Dấu
“<” xảy ra khi CO2 dư
* 1 < T < 2: (1)
(2)
xảy ra, tạo 2 muối
Xét 2
2
( )
CO
Ca OH
n T n
Cho các trường hợp
* T 1: (1) xảy ra, tạo 1 muối CaCO3 Dấu “<” xảy ra khi Ca(OH)2 dư
* 1 < T < 2: (1)
(2)
xảy ra, tạo 2 muối
Trang 3NaHCO
Na CO
, không dư (thiết lập hệ phương
trình 2 ẩn số giải)
* T 2: (2) xảy ra, tạo 1 muối Na2CO3 Dấu
“>” xảy ra khi NaOH dư
3
3 2
( )
CaCO
Ca HCO
, không dư (thiết lập hệ phương trình 2 ẩn số giải)
* T 2: (2) xảy ra, tạo 1 muối Ca(HCO3)2 Dấu “>” xảy ra khi CO2 dư
III- ĐIỀU CHẾ
1 Trong phòng thí nghiệm
CaCO3 + 2HCl CaCl2 + CO2 + H2O
2 Trong công nghiệp: (sgk) (đốt than)
C- AXIT CACBONIC VÀ MUỐI CACBONAT
I- AXIT CACBONIC, H 2 CO 3
Axit rất kém bền, trong dung dịch axit này phân li hai nấc:
H2CO3 H+ + HCO3
-HCO3- H+ + CO32
-II- MUỐI CACBONAT
1 Tính chất
a Tính tan: (sgk)
- Hầu hết các muối HCO3- đều tan (lưỡng tính).
- Các muối Na2CO3, K2CO3, (NH4)2CO3 tan; muối CaCO3; MgCO3; BaCO3; SrCO3 không tan; còn lại không xét
b Tác dụng với axit:
.VD1: NaHCO3 + HCl NaCl + CO2 + H2O
Hay: HCO3- + H+ CO2 + H2O
.VD2: Na2CO3 + 2HCl 2NaCl + CO2 + H2O
Hay: CO32 - + 2H+ CO2 + H2O
c Tác dụng với dung dịch kiềm
NaHCO3 + NaOH Na2CO3 + H2O Hay: HCO3- + OH- CO32 - + H2O
d Phản ứng nhiệt phân:
MgCO3
0
t
MgO(r) + CO2 (k)
2NaHCO3 (r)
0
t
Na2CO3 + CO2(k) + H2O(k)
2 Ứng dụng: (sgk): Na2CO3 (sođa khan), dùng trong CN thuỷ tinh; NaHCO3 (nabica), dùng làm thuốc giảm đau dạ dày; NH4HCO3 làm bột nở,…
BÀI TẬP
1) Làm thế nào để loại hơi nước và khí CO2 có lẫn trong khí CO ? Viết các phương trình hoá học ?
2) Có 3 chất khí gồm CO, HCl và CO2 Trình bày phương pháp hoá học phân biệt từng khí Viết các phương trình hoá học
3) Khi đun nóng dung dịch canxi hiđrocacbonat thì có kết tủa xuất hiện Khi cho dư khí CO2 vào dung dịch chứa kết tủa canxi cacbonat, thì kết tủa sẽ tan mất, dung dịch trong suốt Viết các phương trình hoá học xảy ra trong 2 trường hợp trên ?
4) Cho 224 ml khí CO2 (đktc) hấp thụ hết trong 100 ml dung dịch kali hiđroxit 0,2M Tính khối lượng của những chất có trong dung dịch tạo thành
5) Nung 52,65 gam CaCO3 ở 10000C và cho toàn bộ lượng khí thoát ra hấp thụ hết vào 500 ml dung dịch NaOH Hỏi thu được muối nào ? Khối lượng bao nhiêu ? Biết răng hiệu suất phản ứng nhiệt phân CaCO3
là 95%
6) Hỗn hợp hai khí CO và CO2 có tỉ khối so với hiđro là 16 Hỏi khi cho 1,0 lit (đktc) hỗn hợp đó đi qua 56g dung dịch KOH 1% thì thu được muối gì với khối lượng bằng bao nhiêu?
Trang 4ĐS: KHCO3: 1,0g
7) Đốt cháy 6,8g hỗn hợp X gồm hiđro và cacbon monooxit cần 8,96 lít oxi (đo ở đktc) Xác định thành
phần % theo thể tích và theo khối lượng của hỗn hợp X
8) Cho 5,94g hỗn hợp K2CO3 và Na2CO3 tác dụng với dung dịch H2SO4 dư thu được 7,74g hỗn hợp các muối khan K2SO4 và Na2SO4 Xác định thành phần % theo của hỗn hợp ban đầu
Bài 17: SILIC VÀ HỢP CHẤT CỦA SILIC
****** *******
A- SILIC
I- VỊ TRÍ – CẤU HÌNH ELECTRON NGUYÊN TỬ
.Si (Z=14): ………
=> Chu kì:………… , nhĩm:…………
.Số oxi hố:……… ; cĩ thể tạo… liên kết cộng hố trị với nguyên tố khác.
II- TÍNH CHẤT VẬT LÍ
2 dạng thù hình Silic tinh thể Silic vơ định hình
Tính chất Cấu trúc giống kim cương, màu xám, cĩ ánh kim, tính
bán dẫn, nĩng chảy 14200C Chất bột màu nâu.Hoạt động hơn
III-TÍNH CHẤT HỐ HỌC
1 Tính khử
a Tác dụng với phi kim
- Tác dụng với F2 ở điều kiện thường: 0 +4
Si + 2F2 SiF4
silic tetraflorua
- Tác dụng với O2 khi đun nĩng: 0 +4
0
t
SiO2
silic đioxit
b Tác dụng với hợp chất
0 +4
natri silicat
2 Tính oxi hố
Silic tác dụng với kim loại (ở nhiệt độ cao) như Ca, Mg, Fe tạo thành silixua kim loại.
0 -4
2Mg + Si Mg2Si
magie silixua
III- TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN
- Silic là nguyên tố phổ biến thứ hai, sau oxi, chiếm 29,5% khối luợngvỏ trái đất
- Trong tự nhiên khơng cĩ silic ở trạng thái tự do, mà chỉ gặp ở dạng hợp chất: chủ yếu là silic đioxit; các khống vật silicat và aluminosilicat như cao lanh, thạch anh, fenspat, đá xà vân,…
IV- ỨNG DỤNG
- Silic siêu tinh khiết là chất bán dẫn, được dùng trong kĩ thuật vơ tuyến và điện tử, chế tạo tế bào quang điện, bộ khuếch đại, bộ chỉnh lưu, pin mặt trời,…
- Trong luyện kim, silic dùng để tách oxi ra khỏi kim loại nĩng chảy Ferosilic là hợp kim được dùng
để chế tạo thép chịu axit
V- ĐIỀU CHẾ
Dùng Mg, Al, C khử SiO2 ở nhiệt độ cao VD: 2Mg + SiO2
0
t
2MgO + Si
B- HỢP CHẤT SILIC
I- SILIC ĐIOXIT (SiO 2 )
* Silic đioxit là chất ở dạng tinh thể, khơng tan trong nước, nĩng chảy ở 17130C
* Silic đioxit tan chậm trong dung dịch kiềm đặc, nĩng, tan dễ trong kiềm nĩng chảy:
Trang 5SiO2 + 2NaOH t
Na2SiO3 + 2H2O
* Silic đioxit tan được trong axit flohiđric: SiO2 + 4HF SiF4 + 2H2O Dựa vào tính chất này,
người ta dùng dung dịch HF để khắc chữ và hình lên thủy tinh.
* Trong tự nhiên, silic đioxit tồn tại dưới dạng cát và thạch anh Silic đioxit là nguyên liệu quan trọng
để sản xuất thủy tinh, đồ gốm…
II- AXIT SILIXIC (H 2 SiO 3 )
* Chất ở dạng keo, khơng tan trong nước, dễ mất nước khi bị đun nĩng Khi sấy khơ, axit silixic mất
một phần nước tạo thành vật liệu xốp gọi là silicagen Do cĩ tổng diện tích bề mặt rất lớn, silicagen cĩ
khả năng hấp thụ mạnh nên được dùng để hút ẩm trong các thùng đựng hàng hố
* H2SiO3 là axit rất yếu, yếu hơn cả axit cacbonic (H2CO3) nên bị khí CO2 đẩy ra khỏi dung dịch muối silicat
Na2SiO3 + CO2 + H2O Na2CO3 + H2SiO3
III- MUỐI SILICAT
- Đa số muối silicat khơng tan, chỉ cĩ muối silicat của kim loại kiềm tan trong nước.
- Dung dịch đặc Na2SiO3 và K2SiO3 gọi là thủy tinh lỏng -được dùng chế keo dán thủy tinh và sứ.
BÀI TẬP
1) Từ SiO2 và các hố chất cần thiết khác, hãy viết phương trình hố học của các phản ứng điều chế axit silixic ?
2) Nung 24g Mg với 12g SiO2 cho đến khi phản ứng hồn tồn Hỏi thu được chất gì ? Thành phần % khối lượng bằng bao nhiêu ?
ĐS: %m Mg Si2 42, 22%; %mMgO = 44,44%; %mMg = 13,33%
3) Cho hỗn hợp silic và than cĩ khối lượng 20,0g tác dụng với lượng dư dung dịch NaOH đặc, đun nĩng.
Phản ứng giải phĩng ra 13,44 lít khí hiđro (đktc) Xác định thành phần % khối lượng của silic trong hỗn hợp ban đầu, biết rằng phản ứng xảy ra với hiệu suất 100%
4) Cho 14,9g hỗn hợp Si, Zn, Fe tác dụng với lượng dư dung dịch NaOH thu được 6,72 lít (đktc) khí.
Cũng lượng hỗn hợp đĩ khi tác dụng với lượng dư dung dịch HCl sinh ra 4,48 lít khí (đktc) Cho biết khối lượng của mỗi kim loại trong hỗn hợp ?
ĐS: 2,8g Si; 6,5g Zn; 5,6g Fe
Bài 18: CƠNG NGIỆP SILICAT
*************
A- THUỶ TINH
I- THÀNH PHẦN HỐ HỌC VÀ TÍNH CHẤT CỦA THUỶ TINH
- Thuỷ tinh thơng thường (làm của kính, chai, lọ,…) cĩ thành phần: Na 2 O.CaO.6SiO 2
- Tính chất: khơng cĩ nhiệt độ nĩng chảy nhất định Cĩ thể chế tạo hình dạng như ý muốn.
- Sản xuất: Nấu chảy hỗn hợp cát trắng, đá vơi và sođa ở 14000C
II- MỘT SỐ LOẠI THUỶ TINH
- Thuỷ kinh kali: thay sođa bằng K2CO3: chịu nhiệt nên dùng làm dụng cụ thí nghiệm; thấu kính,…
- Thuỷ tinh chứa nhiều chì oxit dễ nĩng chảy và trong suốt, được dùng làm đồ pha lê.
- Thuỷ tinh thạch anh được sản xuất bằng cách nấu chảy SiO2 tinh khiết Loại này cĩ nhiệt độ hố mềm cao, cĩ hệ số nở nhiệt rất nhỏ, nên khơng bị nức khi bị nĩng, bị lạnh đột ngột
Nếu muốn tạo thuỷ tinh cĩ màu khác nhau ta thêm oxit của một số kim loại VD: C2O3 (màu lục); CoO (xanh nước biển)
B- ĐỒ GỐM
Trang 6- Đồ gốm là vật liệu được chế tạo chủ yếu từ đất sét và cao lanh Tuỳ theo loại ta cĩ gốm xây dựng,
gốm kĩ thuật và gốm dân dụng
I- GẠCH, NGĨI
- Thuộc loại gốm xây dựng Phối liệu để sản xuất chúng gồm đất xét và cát, nhào với nước thành khối dẽo, sau đĩ tạo hình, sấy khơ và nung ở 900 – 10000C
II- SÀNH, SỨ
1 Sành
Đất sét 1200 1300 C 0
Sành Sành là vật liệu cứng, gõ kêu, cĩ màu xám hoặc nâu Để cĩ độ bĩng và lớp bảo vệ khơng thắm nước, người ta tạo một lớp men mỏng trên bề mặt
2 Sứ
Vật liệu cứng, xốp, cĩ màu trắng, gõ kêu Phối liệu để sản xuất gồm cao lanh, fenspat, thạch anh và một số oxit kim loại Sứ được nung 2 lần: lần đầu ở 10000C, sau đĩ tráng men và trang trí, rồi nung lần thứ 2 ở nhiệt độ cao hơn (1400 – 15000C)
Cĩ nhiều loại sứ: sứ dân dụng, sư kĩ thuật Sứ kĩ thuật dùng chế tạo vật liệu cách điện, tụ điện, buzi đánh lửa, chén chịu nhiệt, dụng cụ thí nghiệm,…
Làng gốm Bát Tràng (Hà Nội), các nhà máy sứ Hải Dương, Đồng Nai,…là những cơ sở sản xuất đồ gốm, sứ nổi tiếng ở nước ta
C- XI MĂNG
I- THÀNH PHẦN HĨA HỌC
Xi măng thuộc loại vật liệu kết dính, được dùng trong xây dựng Đĩ là chất bột mịn, màu luck xám
Thành phần chính gồm các canxi silicat 3CaO.SiO 2 , 2CaO.SiO 2 và canxialuminat 3CaO.Al 2 O 3
II- PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT
Nghiền nhỏ đá vơi, trộn với đất sét cĩ nhiều SiO2 và 1 ít quặng sắt, rồi nung hỗn hợp trong lị quay hoặc lị đứng ở 1400-16000C Sau khi nung thu được hỗn hợp rắn màu xám gọi là clanhke Nghiền
clanhke này với thạch cao (khoảng 5%) và một số chất phụ gia khác thành bột mịn, sẽ được xi măng
III- QUÁ TRÌNH ĐƠNG CỨNG CỦA XI MĂNG
Chủ yếu là sự kết hợp các hợp chất trong xi măng với nước Tạo nên những tinh thể hiđrat đan xen vào nhau thành khối cứng và bền
Một số nhà máy lớn ở nước ta: Hải phịng, Bỉm Sơn, Hà Tiên
BÀI TẬP
1) Một loại thuỷ tinh thường chứa 13% natri oxit; 11,7% canxi oxit; 75,3% silic đioxit về khối lượng
Xác định cơng thức của loại thuỷ tinh trên
2) Cĩ các chất sau: CO2; C; NaOH; Na2CO3; H2SiO3; Na2SiO3 Hãy lập thành một dãy chuyển hố giữa các chất và viết các phương trình hố học
3) Một loại thuỷ tinh cĩ thành phần hố học được biểu diễn bằng cơng thức K2O.PbO.6SiO2 Tính khối lượng K2CO3, PbCO3 và SiO2 cần dùng để cĩ thể sản xuất được 6,77 tấn thuỷ tinh trên Coi hiệu suất của quá trình là 100%
Chương 4: ĐẠI CƯƠNG VỀ HỐ HỌC HỮU CƠ
Bài 20: MỞ ĐẦU VỀ HỐ HỌC HỮU CƠ
*************
Trang 7I KHÁI NIỆM VỀ HỢP CHẤT HỮU CƠ VÀ HÓA HỌC HỮU CƠ
- Hợp chất hữu cơ là hợp chất của C (trừ CO, CO2, muối cacbonat, cacbua…)
- Hóa học hữu cơ là ngành Hóa học nghiên cứu các hợp chất hữu cơ
II PHÂN LOẠI HỢP CHẤT HỮU CƠ
1 Hiđrocacbon:
2 Dẫn xuất của hiđrocacbon:
III ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA HỢP CHẤT HỮU CƠ
1 Đặc điểm cấu tạo
Liên kết trong phân tử hợp chất hữu cơ chủ yếu là liên kết cộng hóa trị
2 Tính chất vật lí
- Thường tnc, ts thấp (dễ bay hơi)
- Không tan trong nước, tan nhiều trong dung môi hữu cơ
3 Tính chất hóa học
- Kém bền với nhiệt, dễ cháy
- Phản ứng xảy ra chậm, theo nhiều hướng khác nhau Tạo hỗn hợp sản phẩm
IV SƠ LƯỢC VỀ PHÂN TÍCH NGUYÊN TỐ
1 Phân tích định tính
a Mục đích: Xác định các ngtố nào có trong phân tử HCHC
b Nguyên tắc: Chuyển các nguyên tố trong HCHC thành chất vô cơ đơn giản rồi nhận biết bằng phản
ứng đặc trưng
c Phương pháp tiến hành:
- Chuyển C thành CO2 đục nước vôi trong có mặt C
- Chuyển H thành H2O CuSO4 khan từ trắng chuyển xanh có mặt H
- Chuyển N thành NH3 Nhận biết bằng quỳ tím ẩm
2 Phân tích định lượng
a Mục đích: Xác định % về khối lượng các ngtố trong HCHC.
b Nguyên tắc: Xác định % về khối lượng các ngtố trong HCHC.
c Phương pháp tiến hành: Cân một lượng chính xác (a gam) hợp chất hữu cơ chứa các nguyên tố C,
H, O, N Sau đó chuyển các nguyên tố trong hợp chất thành (bằng cách đốt cháy) hơi H2O và khí CO2 và khí N2 Hấp thụ hơi H2O và khí CO2 lần lượt bằng H2SO4 đặc và KOH (hoặc NaOH) Độ tăng khối lượng của mỗi bình chính là khối lượng của H2O và CO2 tương ứng Khí N2 sinh ra được xác định cính xác thể tích và thường được quy về điều kiện tiêu chuẩn
d) Biểu thức tính
44
CO c
m =>
a
x m
C c 100%
%
18
H O H
m =>
a
x m
H H 100%
%
22, 4
N N
V x
m =>
a
x m
N N 100%
%
%O = 100% - (%C + %H + %N)
*Vận dụng: Oxi hóa hoàn toàn 0,600g hợp chất hữu cơ A thu được 0,672 lit CO2 (đktc) và 0,720g H2O Tính thành phần trăm khối lượng của các nguyên tố trong phân tử chất A