Chuyên đề Phi kim Cacbon và silic

- Trong các phản ứng hóa học C thể hiện hai tính chất: Tính oxi hóa và tính khử.. Dẫn toàn bộ khí X ở trên vào lượng dư dung dịch CaOH2 thì tạo thành 4 gam kết tủa.. Cho B tác dụng với d

CHUYÊN ĐỀ PHI KIM CACBON – SILIC VÀ HỢP CHẤT

A LÝ THUYẾT:

I CACBON

1 Vị trí - Cấu hình electron nguyên tử

a Vị trí

- Cacbon ở ô thứ 6, chu kỳ 2, nhúm IVA của bảng tuần hoàn

b Cấu hình electron nguyên tử

- Trong các dạng tồn tại của C, C vô định hình hoạt động hơn cả về mặt hóa học

- Trong các phản ứng hóa học C thể hiện hai tính chất:

Tính oxi hóa và tính khử Tuy nhiên tính khử vẫn là chủ yếu của C.

- CO2 (rắn) là một khối màu trắng, gọi là “nước đá khô” Nước đá khô không nóng chảy mà thăng hoa,

được dùng tạo môi trường lạnh không có hơi ẩm

b Tính chất hóa học

- Khí CO2 không cháy, không duy trì sự cháy của nhiều chất

- CO2 là oxit axit, khi tan trong nước cho axit cacbonic

b Trong công nghiệp

- Khí CO2 được thu hồi từ qúa trình đốt cháy hoàn toàn than

IV AXIT CACBONIC - MUỐI CACBONAT

1 Axit cacbonic

- Là axit kém bền, chỉ tồn tại trong dung dịch loãng, dễ bị phân hủy thành CO2 và H2O

- Là axit hai nấc, trong dung dịch phân li hai nấc

- Silic có các số oxi hóa: -4, 0, +2 và +4 (số oxi hóa +2 đặc trưng hơn)

- Trong các phản ứng hóa học, silic vừa thể hiện tính oxi húa vừa thể hiện tính khử

- Khử SiO2 ở nhiệt độ cao

SiO2 + 2Mg →t 0 Si + MgO

VI HỢP CHẤT CỦA SILIC

1 Silic đioxit

- SiO2 là chất ở dạng tinh thể

- Tan chậm trong dung dịch kiềm đặc nóng, tan dễ trong kiềm nóng cháy

SiO2 + 2NaOH →t 0 Na2SiO3 + H2O

- Tan được trong axit HF

SiO2 + 4HF → SiF4 + 2H2O

- Dựa vào tính chất này, người ta dùng dung dịch HF để khắc chữ lên thủy tinh

2 Axit silixic

- H2SiO3 là chất ở dạng keo, khụng tan trong nước Khi mất một phần nước tạo thành vật liệu xốp là

silicagen Dựng để hút hơi ẩm trong các thùng đựng hàng hóa.

- Axit silixic là axit yếu, yếu hơn cả axit cacbinic nên bị axit này đẩy ra khỏi dung dịch muối

Na2SiO3 + CO2 + H2O → Na2CO3 + H2SiO3↓

3 Muối silicat

- Dung dịch đậm đặc của Na2SiO3 và K2SiO3 được gọi là thủy tinh lỏng

- Vải tẩm thủy tinh lỏng sẻ khó cháy, ngoài ra thủy tinh lỏng cũng được dựng để chế tạo keo dán thủytinh và sứ

B CÁC DẠNG BÀI TẬP

Dạng 1: Bài tập về tính khử của CO; C

Chú ý:

Đốt cháy Cacbon bởi oxi: Có 2 trường hợp như sau:

+) Nếu thừa oxi: C + O2 → CO2

Hướng dẫnnCaCO3 = 2/100 = 0,02 mol; nFe = 0,84/56 = 0,015 mol

Phản ứng : FexOy + yCO > xFe + yCO2

Vậy CTPT của oxit là Fe2O3

Bài 2 Khử 16 gam hỗn hợp các oxit kim loại : FeO, Fe2O3, Fe3O4, CuO và PbO bằng khí CO ở nhiệt

độ cao, khối lượng chất rắn thu được là 11,2 gam Tính thể tích khí CO đã tham gia phản ứng (đktc)

Hướng dẫn

Áp dung ĐLBT khối lượng

nCO2 = nCO = x mol

x + y = 0,5 và 30x + 46y = 18 → x = 0,25 mol; y = 0,25mol

A Cu, Fe, ZnO, MgO B Cu, Fe, Zn, Mg

C Cu, Fe, Zn, MgO D Cu, FeO, ZnO, MgO

Câu 2: Cho khí CO (dư) đi vào ống sứ nung nóng đựng hỗn hợp X gồm Al2O3, MgO, Fe3O4, CuO thu được chất rắn Y Cho Y vào dung dịch NaOH (dư), khuấy kĩ, thấy còn lại phần không tan Z Giả sử cácphản ứng xảy ra hoàn toàn Phần không tan Z gồm

A MgO, Fe3O4, Cu B MgO, Fe, Cu C Mg, Fe, Cu D Mg, Al, Fe, Cu

Câu 3: Cho luồng khí CO (dư) đi qua 9,1 gam hỗn hợp gồm CuO và Al2O3 nung nóng đến khi phản ứng hoàn toàn, thu được 8,3 gam chất rắn Khối lượng CuO có trong hỗn hợp ban đầu là

A 0,8 gam B 8,3 gam C 2,0 gam D 4,0 gam

Câu 4: Cho V lít hỗn hợp khí (ở đktc) gồm CO và H2 phản ứng với một lượng dư hỗn hợp rắn gồm CuO và Fe3O4 nung nóng Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, khối lượng hỗn hợp rắn giảm 0,32 gam Giá trị của V là :

A 0,224 lít B 0,560 lít C 0,112 lít D 0,448 lít

Câu 5: Dẫn từ từ V lít khí CO (ở đktc) đi qua một ống sứ đựng lượng dư hỗn hợp rắn gồm CuO,

Fe2O3 (ở nhiệt độ cao) Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được khí X Dẫn toàn bộ khí X ở trên vào lượng dư dung dịch Ca(OH)2 thì tạo thành 4 gam kết tủa Giá trị của V là

A 0,896 lít B 1,120 lít C 0,224 lít D 0,448 lít

Câu 6: Hoà tan hoàn toàn 20,0 gam một oxit kim loại bằng dung dịch H2SO4 loãng thu được 50,0 gam muối Khử hoàn toàn lượng oxit đó thành kim loại ở nhiệt độ cao cần V lít khí CO (đktc) Giá trị của Vlà

Câu 9: Cho khí CO qua ống chứa 15,2g hỗn hợp gồm CuO và FeO nung nóng Sau một thời gian thu

được hỗn hợp khí B và 13,6g chất rắn C Cho B tác dụng với dung dịch Ca(OH)2 dư thu được m gam kết tủa Giá trị của m là :

A 15g B 10g C 20g D 25g

Câu 10: Dẫn một luồng khí CO dư qua ống sứ đựng m (g) Fe3O4 và CuO nung nóng đến khi phản ứng hoàn toàn thu được 2,32 gam hỗn hợp kim loại Khí thoát ra khỏi bình được dẫn qua dung dịch nước vôi trong dư thu được 5 gam kết tủa Giá trị của m là :

A 6,24g B 5,32g C 4,56g D 3,12g

Câu 11: Chia 47,2 gam hỗn hợp gồm CuO, Fe2O3 và Fe3O4 thành 2 phần bằng nhau Phần 1 khử hoàn toàn bằng CO dư ở nhiệt độ cao thu được 17,2 gam 2 kim loại Phần 2 cho tác dụng vừa đủ với dung dịch H2SO4 loãng, thu được m gam muối Giá trị của m là

A 124 g B 49,2 g C 55,6 g D 62 g

Câu 12: Cho 4,48 lít khí CO (ở đktc) từ từ đi qua ống sứ nung nóng đựng 8 gam một oxit sắt đến khi

phản ứng xảy ra hoàn toàn Khí thu được sau phản ứng có tỉ khối so với hiđro bằng 20 Công thức của oxit sắt và phần trăm thể tích của khí CO2 trong hỗn hợp khí sau phản ứng

A Fe2O3; 65% B Fe3O4; 75% C FeO; 75% D Fe2O3; 75%

Câu 13: Dẫn từ từ V lít hỗn hợp khí X (đktc) gồm CO và H2 qua ống sứ chứa 16,8 gam hỗn hợp CuO,

Fe3O4 và Al2O3 nung nóng đến khi X phản ứng hết, thu được hỗn hợp khí và hơi nặng hơn khối lượng của X là 0,32 gam

a) Số gam chất rắn còn lại trong bình sau khi nung là

A 20,4g B 35,5g C 28,0g D 36,0g

b) Nếu phản ứng xảy ra với hiệu suất 100% thì số gam chất rắn sau khi nung là

A 28,0g B 29,6g C 36,0g D 34,8g

Câu 15: Hỗn hợp A gồm CuO và MO theo tỷ lệ mol tương ứng là 1: 2 (M là kim loại hóa trị không

đổi) Cho 1 luồng H2 dư đi qua 2,4 gam A nung nóng thu được hỗn hợp chất rắn B Để hoà tan hết B cần 40 ml dung dịch HNO3 2,5M và thu được V lít khí NO duy nhất (đktc) Hiệu suất các phản ứng đạt100%

a) Giá trị của m là

A 52,90g B 38,95g C 42,42g D 80,80g.b) Giá trị của V là

A 20,16 lít B 60,48 lít C 6,72 lít D 4,48 lít

Câu 17: Chia 48,2 gam hỗn hợp gồm CuO, Fe2O3 và ZnO thành 2 phần bằng nhau Phần 1 cho tác dụng với dung dịch H2SO4 loãng, dư rồi lấy dung dịch thu được cho tác dụng với dung dịch NaOH thì thu được lượng kết tủa lớn nhất là 30,4 gam Phần 2 nung nóng rồi dẫn khí CO đi qua đến khí phản ứng hoàn toàn thu được m gam hỗn hợp 3 kim loại

a) Giá trị của m là

A 18,5g B 12,9g C 42,6g D 24,8g.b) Số lít khí CO (đktc) đã tham gia phản ứng là

A 15,68 lít B 3,92lít C 6,72 lít D 7,84 lít

Câu 18: Khử hoàn toàn 69,6 gam hỗn hợp A gồm FeO, Fe2O3, Fe3O4 và CuO ở nhiệt độ cao thành kim loại cần 24,64 lít khí CO (đktc) và thu được x gam chất rắn Cũng cho 69,6 gam A tác dụng với dung dịch HCl vừa đủ thu được dung dịch B chứa y gam muối Cho B tác dụng với dung dịch NaOH dư thấy tạo thành z gam kết tủa

A Fe2O3 B FeO C ZnO D CuO

Câu 20: Dẫn một luồng khí CO qua ống sứ đựng m gam hỗn hợp CuO, Fe2O3, Fe3O4 và Al2O3 rồi cho khí thoát ra hấp thụ hết vào dung dịch nước vôi trong dư thu được 15 gam kết tủa Chất rắn còn lại trong ống sứ có khối lượng 215,0 gam Giá trị của m là

Dạng 2: Bài tập về phản ứng của CO 2 với các dung dịch kiềm

Bài toán thuận: Cho chất tham gia phản ứng, tìm sản phẩm: Với bài toán loại này ta chỉ cần tính tỉ số

mol gữa OH- và O2 (SO2)

Đặt k= nOH-/nCO2 Khi đó nếu:

+ k≤ 1 sản phẩm thu được là muối axit, tức là chi xảy ra phản ứng:

Bài toán nghịch: Cho sản phẩm, hỏi chất tham gia phản ứng:

VD: Cho x mol CO2 tác dụng với a mol OH- tạo thành b kết tủa ( b mol muối trung hòa) Tìm giá trị x biết a,b

Giải: Với bài toán này thì chúng ta chú ý đến giá trị a, b

- Nếu a=2b thì bài toán rất đơn giản x= b

- Nếu a> 2b thì bài toán có thể có 2 đáp số vì xảy ra 2 trường hợp

+ Trường hợp 1: OH- dư, tức là chỉ xảy ra phản ứng (2) Vậy x= b

+ Trường hợp 2; Xảy cả 2 phản ứng (1),(2): Vậy x= a-b

Câu 2 Thổi V lít khí CO2 (đktc) vào 100ml dd Ca(OH)2 1M thu được 6g kết tủa Lọc kết tủa đun nóng

dd lại thấy có kết tủa nữa Tìm V?

Lời giải

Dd sau phản ứng ↓ => có Ca(HCO3)2 taọ thành

BTNT Ca 0,1 = 0,06 + nCa(HCO3)2 => nCa(HCO3)2 = 0,04 mol

nCO2= nCaCO3 + 2 nCa(HCO3)2 = 0,14 mol

Câu 5 A là hh khí gồm CO2 , SO2 dA/ H2 = 27 Dẫn a mol hh khí A qua bình đựng 1 lít dd NaOH 1,5aM Sau phản ứng cô cạn cẩn thận dd thu được m (g) muối khan Tìm m theo a?

=> m = 0,5a (46 + 22 + 48) + 0,5a (24+22+48) = 105a

Câu 6 Cho 0,448 lít CO2 (đktc) hấp thụ hết vào 100 ml dung dịch chứa hổn hợp NaOH 0,06M và Ba(OH)2 0,12M thu được m gam kết tủa Giá trị của m:

Câu 8 Hấp thụ hoàn toàn 3,36 lít CO2(đktc) vào 125 ml Ba(OH)2 1M thì thu được dung dịch X.( coi thể tích dung dịch không đổi) Tính nồng độ chất tan trong dung dịch X

Ta có : nCO2 = nOH- – n

CO32-=> nBaCO3 = nOH- - nCO2= 0,25 -0,15 = 0,1 mol

Bảo toàn nguyên tố Ba

Ta có : nCO2 = nOH- – n

CO32-=> nBaCO3 = nOH- - nCO2 = 0,25 -0,2 = 0,05 mol

A 0,75 B 1,5 C 2 D 2,5

Lời giải

CO2 + 2OH- → CO32-+ H2O

nCO2 = 0,25 mol => nó tác dụng được với tối đa là 0,5 mol OH

-nKOH = 0,1 mol => nNaOH = 0,4 mol => CM = 2M

nCO2 = 0,03 mol <nOH- =0,05 mol< 2 nCO2 = 0,06 mol

=> dung dịch sau phản ứng có 2 muối

nCO32-= nOH-– nCO2 = 0,05 – 0,03 = 0,02 mol

Lượng kết tủa = 0,02 x100 = 2 gam

Chọn B

Một số bài tập áp dụng

Bài 1 Dung dịch X chứa NaOH 0,2M và Ca(OH)2 0,1M Sục 7,84 lít khí CO2 (đktc) vào 1 lít dung dịch X thì khối lượng kết tủa thu được là

A 15 gam B 5 gam C 10 gam D 20 gam.

Bài 2 Cho V lít (đktc) CO2 tác dụng với 200 ml dung dịch Ca(OH)2 1M thu được 10 gam kết tủa Vậy thể tích V của CO2 là

A 1,080 gam B 2,005 gam C 1,6275 gam D 1,085 gam

Bài 9 Đốt cháy m gam FeS trong khí O2 dư thu được khí X Hấp thụ hoàn toàn khí X vào 200 ml dungdịch gồm NaOH 0,1 M và Ba(OH)2 0,1 M Sau phản ứng thu được dung dịch Y và 4,34 gam kết tủa Khi cho dung dịch NaOH vào dung dịch X thì lại thấy có kết tủa Giá trị của m là:

A 2,53 gam B 3,52 gam C.3,25 gam D 1,76 gam

Bài 10 Sục hết 1,568 lít khí CO2 (đktc) vào 500 ml dung dịch NaOH 0,16M Sau thí nghiệm được dung dịch A Rót 250 ml dung dịch B gồm BaCl2 0,16M và Ba(OH)2 xM vào dung dịch A được 3,94 gam kết tủa và dung dịch C Nồng độ xM của Ba(OH)2 bằng

A 0,02M B 0,025M C 0,03M D 0,015M

Bài 11 Nung nóng m gam MgCO3 đến khi khối lượng không đổi thì thu được V lít khí CO2 ( ở đktc) Hấp thụ hoàn toàn V lít CO2 vào 400 ml dung dịch Ca(OH)2 0,1 M thì thu được 2,5 gam kết tủa và dung dịch X Cho dung dịch NaOH dư vào X thì thu được a gam kết tủa Giá trị của V và a là:

A 1,232 lít và 1,5 gam B 1,008 lít và 1,8 gam

C 1,12 lít và 1,2 gam D 1,24 lít và 1,35 gam

Bài 12 Cho m gam FeCO3 tác dụng với dung dịch HNO3 đặc nóng (dư) thu được hỗn hợp khí X Hấp thụ hoàn toàn X vào dung dịch Ca(OH)2 0,05 M dư thì thấy có V lít dung dịch Ca(OH)2 phản ứng và thu được 2 gam kết tủa Giá trị m và V là:

Các nguyên tử thuộc nhóm IVA có 4 electron lớp ngoài cùng → cấu hình e lớp ngoài là ns2np2

Câu 2: Trong nhóm IVA, theo chiều tăng của điện tích hạt nhân, nhận định nào sau đây sai

A Độ âm điện giảm dần

B Tính phi kim giảm dần, tính kim loại tăng dần

Câu 3: Kim cương và than chì là các dạng:

A đồng hình của cacbon B đồng vị của cacbon

Hướng dẫn trả lời

Kim cương, than chì, fuleren, đều là các dạng thù hình của cacbon

Câu 4: Chọn câu trả lời đúng, trong phản ứng hoá học cacbon

A Chỉ thể hiện tính khử

B Vừa thể hiện tính khử vừa thể hiện tính oxi hóa

C Chỉ thể hiện tính oxi hoá

D Không thể hiện tính khử và tính oxi hoá

C 3CO + Al2O3→t 2Al + 3CO2 D 2CO+ O2→t 2CO2

Hướng dẫn trả lời

Các chất khử như C, H2, CO chỉ khử được các oxit kim loại từ Zn trở xuống

Câu 6: Sự hình thành thạch nhũ trong các hang động đá vôi là nhờ phản ứng hoá học nào sau đây?

Ca(HCO3)2 →CaCO3 + CO2 + H2O là phương trình tạo thành thạch nhũ

CaCO3 + CO2 + H2O → Ca(HCO3)2 là phương trình hòa tan thạch nhũ

2 phương trình trên tạo thành thạch nhũ có hình thù khác nhau trong hang động đá vôi

Câu 7: CO2 không cháy và không duy trì sự cháy nhiều chất nên được dùng để dập tắt các đám cháy Tuy nhiên, CO2 không dùng để dập tắt đám cháy nào dưới đây?

A đám cháy do xăng, dầu B đám cháy nhà cửa, quần áo

Loại A,D vì CO2 tác dụng với NaOH đặc, dung dịch Na2CO3 bão hòa

Loại C vì không loại bỏ được HCl

Câu 9: Để phòng nhiễm độc CO, là khí không màu, không mùi, rất độc người ta dùng chất hấp phụ là

A Sắt (II) oxit và mangan oxit B đồng(II) oxit và magie oxit

C Magie oxit và than hoạt tính D than hoạt tính.

Hướng dẫn trả lời

CuO loại bỏ CO bằng cách tác dụng trực tiếp CO: CuO + CO →Cu + CO2

Than hoạt tính loại bỏ CO bằng cách hấp phụ mạnh CO

Câu 10: “Nước đá khô” không nóng chảy mà thăng hoa nên được dùng để tạo môi trường lạnh và khô

rất tiện cho việc bảo quản thực phẩm Nước đá khô là

Hướng dẫn trả lời

Đá khô hay còn gọi là đá khói, băng khô, băng khói, đá CO2 là một dạng rắn của cacbon điôxít CO2

Nước đá khô được sản xuất bằng cách nén khí điôxít cacbon thành dạng lỏng, loại bỏ nhiệt gây ra bởi quá trình nén, và sau đó cho điôxít cacbon lỏng giãn nở nhanh Sự giãn nở này làm giảm nhiệt độ và làm cho một phần CO2 bị đóng băng thành "tuyết", sau đó "tuyết" này được nén thành các viên hay khối

Băng khô dưới áp suất thường không nóng chảy thành cacbon điôxít lỏng mà thăng hoa trực tiếp thànhdạng khí ở -78,5oC

Câu 11: Hiệu ứng nhà kính là hiện tượng Trái đất đang ấm dần lên, do các bức xạ có bước sóng dài

trong vùng hồng ngoại bị giữ lại, mà không bức xạ ra ngoài vũ trụ Chất khí nào sau đây là nguyên nhân gây ra hiệu ứng nhà kính ?

Khí CO2 là nguyên nhân gây ra hiệu ứng nhà kính

Câu 12: Xođa là muối

A NaHCO3 B Na2CO3 C NH4HCO3 D (NH4)2CO3

Hướng dẫn trả lời

Sođa là tên gọi thường gọi của muối Na2CO3 99%

Câu 13: Nhận định nào sau đây về muối cacbonat là đúng ? Tất cả muối cacbonat đều

A tan trong nước

B bị nhiệt phân tạo ra oxit kim loại và cacbon dioxit

C không tan trong nước

D bị nhiệt phân trừ muối cacbonat của kim loại kiềm

Hướng dẫn trả lời

A, B sai, chỉ có muối cacbonat của kim loại kiềm, NH4+ mới tan nhiều trong nước

B sai, muối cabonat của NH4+ ((NH4)2CO3) nhiệt phân cho ra NH3, CO2, H2O

Câu 14: Hiện tượng xảy ra khi trộn dung dịch Na2CO3 với dung dịch FeCl3 là

A Xuất hiện kết tủa màu đỏ nâu

B Có bọt khí thoát ra khỏi dung dịch

C Xuất hiện kết tủa màu lục nhạt

D A và B đúng

Hướng dẫn trả lời

3Na2CO3 + 2FeCl3 + 3H2O →2Fe(OH)3 + 3CO2 + 6NaCl

Vậy nên khi trộn dung dịch Na2CO3 với dung dịch FeCl3 thì xuất hiện kết tủa màu đỏ nâu và có bọt khíthoát ra khỏi dung dịch

Câu 15: Có 3 muối dạng bột NaHCO3, Na2CO3 và CaCO3 Chọn hoá chất thích hợp nhất để nhận biết mỗi chất

Hướng dẫn trả lời

Cho các chất bột hòa tan vào nước thì thấy CaCO3 không tan, NaHCO3 và Na2CO3 tan

Sau đó cho BaCl2 vào hai dung dịch cái nào có kết tủa là Na2CO3

Câu 16: Thành phần chính của khí than ướt là