Bài 15. Cacbon

NỘI DUNG
CACBON ( C )
Tính chất hoá học
Tính chất vật lý
Vị trí và cấu hình e
Ứng dụng
Trạng thái tự nhiên
Điều chế
I. VỊ TRÍ VÀ CẤU HÌNH ELECTRON NGUYÊN TỬ ?
. Ô thứ 6, nhóm IVA, chu kì 2 của bảng tuần hoàn
. Cấu hình electron: 1S2 2S22P2
. Các số oxihoá của cacbon: - 4, 0, +2, +4 (ngoài ra còn có số oxi hoá – 1, -2, -3, +1, +2, +3)
Dựa vào bảng tuần hoàn và SGK, nêu vị trí của nguyên tố cacbon trong bảng tuần hoàn. Từ đó viết cấu hình e của nguyên tử cacbon?
Nhận xét cấu hình electron?
Nhận xét: Do có 4 electron ở lớp ngoài cùng, nên trong các hợp chất mỗi nguyên tử cacbon có khả năng tạo được tối đa 4 liên kết cộng hoá trị với các nguyên tử cacbon lân cận và với nguyên tử của các nguyên tố khác
Tìm số oxihoá của nguyên tố cacbon trong các chất sau? CH4, CO2, CO, C tự do. Rút ra kết luận về số oxihoá có thể có của nguyên tố cacbon
II. TÍNH CHẤT VẬT LÍ:
1. Kim cương:
. Kim cương là tinh thể trong suốt không màu, không dẫn điện, dẫn nhiệt kém
Nhờ đâu mà tinh thể kim cương rất cứng?
. Do đặc điểm cấu tạo mà tinh thể kim cương rất cứng (SGK)
- Thế nào là các dạng thù hình? So sánh về đặc điểm cấu tạo, tính chất vật lí và tính chất hoá học của các dạng thù hình?
II. TÍNH CHẤT VẬT LÍ
1. Kim cương
2. Than chì
. Than chì là tinh thể màu xám đen
. Do đặc điểm cấu tạo thành lớp mà than chì mềm, dễ bị tách ra khỏi mạng tinh thể (SGK)
Do đâu mà than chì mềm và dễ bị tách ra khỏi ?
II. TÍNH CHẤT VẬT LÍ
1. Kim cương
2. Than chì
3. Fuleren
Fuleren C60
Fuleren C70
. Fuleren gồm các phân tử C60, C70, … Phân tử C60 là hình cầu rỗng, gồm 32 mặt, với 60 đỉnh là 60 nguyên tử cacbon
4. Cacbon vô định hình
. Là các loại than không có cấu trúc tinh thể như: than gỗ, than xương, muội than,…có cấu tạo xốp nên chúng có khả năng hấp phụ mạnh các chất khí và chất tan trong dung dịch
III. TÍNH CHẤT HOÁ HỌC
. Trong các dạng thù hình thì cacbon vô định hình hoạt động hơn cả
. Ở điều kiện thường cacbon khá trơ về mặt hoá học, khi đun nóng phản ứng với nhiều chất
Từ các số oxihoá có thể có của nguyên tố cacbon, suy ra tính chất hoá học của đơn chất cacbon?
. Đơn chất cacbon khi phản ứng có thể nhường e hoặc nhận e, nên nó thể hiện tính khử và tính oxi hoá. Tính khử vẫn là tính chất đặc trưng
a. Tác dụng với oxy:
1. Tính khử
C + O2
CO2
0
+4
tOC
Ở nhiệt độ cao:
C + CO2
2 CO
tOC
Khi đốt trong không khí C cháy và toả nhiệt
. C + O2 không khí hỗn hợp: CO2 + CO (ít)
Thí nghiệm: Đốt than trong khí O2
0
+4
+2
Đơn chất cacbon thể hiện tính khử khi tác dụng với chất nào? Cho ví dụ
III. TÍNH CHẤT HOÁ HỌC
a. Tác dụng với oxy
1. Tính khử
b. Tác dụng với hợp chất
. Ở nhiệt độ cao, cacbon khử được nhiều oxit, phản ứng được với nhiều chất oxi hoá khác nhau
Thí nghiệm: KClO3 nóng chảy + C
2KClO3 + 3C
tOC
2KCl + 3CO2
0
+4
. Thí nghiệm: C + dd HNO3 đặc
4HNO3đặc + C
tOC
CO2 + 4NO2 + 2H2O
0
+4
2H2SO4 + C
tOC
CO2 + 2SO2 + 2H2O
0
+4
2CuO + C
tOC
2Cu + CO2
0
+4
Nêu hiện tượng thí nghiệm, viết phương trình phản ứng
Nêu hiện tượng thí nghiệm, viết phương trình phản ứng
III. TÍNH CHẤT HOÁ HỌC
1. Tính khử
2. Tính oxi hoá
a. Tác dụng với hiđro (nhiệt độ cao, xt)
C + 2H2
tOC, xt
CH4
0
- 4
b. Tác dụng với kim loại (nhiệt độ cao, cacbon phản ứng với 1 số kim loại)
4Al + 3C
tOC
Al4C3
0
- 4
(nhôm cacbua)
Ca + 2C
tOC
CaC2
0
- 1
(canxi cacbua)
Khi thể hiện tính oxy hoá, nguyên tử cacbon tác dụng với chất nào? Cho ví dụ
IV. ỨNG DỤNG
.Kim cương: Làm đồ trang sức, mũi khoan, dao cắt kính, bột mài
. Than chì: Làm điện cực, làm bút chì, chế tạo chất bôi trơn, …
. Than cốc: Dùng làm chất khử trong luyện kim
. Than gỗ: Dùng chế tạo thuốc nổ đen, pháo sáng,…
. Muội than: Làm chất độn vào cao su, mực in, xi đánh giày
V. TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN
. Trạng thái tự do: Kim cương, than chì
.Trong các khoáng vật: Canxit (chứa CaCO3), mazezit (MgCO3), đolomit ( CaCO3.MgCO3), …
Canxit
Đolomit
Magiezit
Dựa vào hiểu biết của bản thân và SGK, nêu trạng thái tự nhiên của cacbon?
Dựa vào hiểu biết của bản thân và SGK, nêu ứng dụng của các dạng thù hình của cacbon?
. Trong khoáng vật: Các loại than mỏ: than antraxit, than mỡ, than nâu, than bùn. Chúng khác nhau về tuổi địa chất và hàm lượng cacbon
. Hợp chất của cacbon: còn có dầu mỏ, khí thiên nhiên, thành phần cơ bản của tế bào sinh vật
V. TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN
VI. ĐIỀU CHẾ
. Kim cương nhân tạo:
Than chì
2000OC, 50-100atm, Fe(Cr, Ni)
Kim cương
.Than chì nhân tạo:
Than cốc
2500OC-3000OC, lò điện
Than chì
(Không có không khí)
.Than cốc:
Than mỡ
1000OC
(Không có không khí)
Than cốc
. Than mỏ:
Khai thác trực tiếp ở những độ sâu khác nhau, dưới mặt đất
. Than gỗ:
Gỗ
Đốt
(Thiếu không khí)
Than gỗ
. Muội than:
CH4
tOC, xt
C + 2H2
CỦNG CỐ
Câu 1: Lập các phương trình hoá học sau (biết phản ứng xảy ra ở nhiệt độ cao). Nêu vai trò của cacbon trong mỗi phản ứng
C +
S
Al
Ca
H2O
CuO
CaO
SiO2
C + 2S
tOC
CS2
(C là chất khử)
3C + 4 Al
tOC
Al4C3
(C là chất oxi hoá)
2C + Ca
tOC
CaC2
(C là chất oxi hoá)
C + H2O
tOC
CO + H2
(C là chất khử)
C + CuO
tOC
Cu + CO2
(C là chất khử)
3C + CaO
tOC
CaC2 + CO
(C vừa là chất khử, vừa là chất oxi hoá)
2C + SiO2
tOC
Si + 2CO
(C là chất khử)
Bài tập về nhà: 2, 3, 4, 5 (SGK)/trang 70