Bài 16. Hợp chất của cacbon

Kiểm tra bài cũ:
Cho biết tính chất hóa học đặc trưng của cacbon.Hoàn thành sơ đồ phản ứng sau:( ghi rõ điều kiện nếu có)
C CO2 NaHCO3 Na2CO3 CaCO3
(1) (2) (3) (4)
HỢP CHẤT CỦA CACBON
BÀI 21
( Tiết 30 )
I- CACBON MONOOXIT
1. Cấu tạo phân tử :
Cho C ( Z = 6 ) :
O ( Z = 8 ) :
1S2 2S2 2P2
1S2 2S2 2P4
Điền e vào obitan
C :
O :
2s 2p 2s 2p
2. Tính chất vật lí :
CO và N2 có phân tử khối bằng nhau và cấu tạo cũng tương tự nhau nên chúng có tính chất vật lí tương tự nhau :Chất khí không màu , không mùi , hơi nhẹ hơn không khí , ít tan trong nước, nhiệt độ sôi và nhiệt độ hóa rắn thấp .
Khác : CO rất độc .
3. Tính chất hóa học :
a)Do CO có cấu tạo tương tự N2 , có liên kết ba rất bền trong phân tử , nên CO có tính chất hóa học tương tự N2 : Tương đối trơ ở nhiệt độ thường và hoạt động hóa học mạnh khi đun nóng .
* Chú ý : CO là một oxit trung tính ( oxit không tạo muối ).
b)CO là chất khử mạnh :
* Khí CO có khả năng khử được một số oxit kim loại ở nhiệt độ cao.
Cu + CO2
3 2Fe + 3CO2
+2 +4
+2 +4
* Trong công nghiệp người ta dùng CO để khử các oxit kim loại ở nhiệt độ cao để điều chế các kim loại như : Fe , Ni , Mn , Cu , Ag . . .
* CO là oxit không tạo muối ( không tác dụng với H2O , dung dịch kiềm ở nhiệt độ thường .Ở nhiệt độ cao CO + H2O CO2 + H2
CO + NaOH HCOONa
4.Điều chế :
a)Trong công nghiệp :
Thổi không khí đi qua than nung đỏ thu được khí than ướt ( khí lò gas ) có 25% CO , còn lại N2 , CO , . . . ►
C +O CO2 ; CO2 + C 2CO
t0 t0
*Khí than ướt và khí lò gas dùng làm nhiên liệu
b)Trong phòng thí nghiệm :
Cho H2SO4 đặc vào axit fomic ( HCOOH ) và đun
nóng thu được sản phẩm CO và H2O
II - CACBON ĐIOXIT
1. Cấu tạo phân tử :
CTCT : O = C = O
Nhận xét :
-Nguyên tử C trong phân tử CO2 ở trạng thái lai hóa sp nên phân tử có cấu tạo thẳng .
-Liên kết trong CO2 là liên kết CHT có cực.
-Các nguyên tử liên kết với nhau bằng liên kết đôi.Vì phân tử có cấu tạo thẳng đối xứng nên phân tử CO2 không phân cực .
2. Tính chất vật lí :
*CO2 là chất khí không màu , nặng gấp 1,5 lần không khí . CO2 ít tan trong nước .Ở nhiệt độ thường khi nén CO2 với áp suất 60 atm thì CO2 hóa lỏng , khi làm lạnh đột ngột lại hóa rắn
( nước đá khô ).
*Khi phun CO2 lỏng trên những tầng mây, mây sẽ bị làm lạnh và tạo ra mưa .Dùng CO2 gây mưa nhân tạo .
*Dù CO2 không độc nhưng CO2 là khí gây ra hiệu ứng nhà kính làm nhiệt độ trái đất tăng .
3.Tính chất hóa học :
a) CO2 không cháy và không duy trì sự cháy, sử dụng CO2 dập tắt đám cháy . Các kim loại mạnh như Mg , Al . . . cháy được trong CO2. Không dùng CO2 dập tắt đám cháy Mg .
+4 0 +2 0
2 2
b) CO2 là oxit axit , tan trong nước tạo axit cacbonic hai nấc yếu và kém bền , tác dụng với oxit bazơ , tác dụng với bazơ tạo muối axit và muối trung hòa.
CO2 + NaOH = NaHCO3
CO2 + 2NaOH = Na2CO3 + H2O
4. Điều chế :
a) Trong phòng thí nghiệm :►
b) Trong công nghiệp :
Khí CO2 được tạo thành trong quá trình đốt cháy hoàn toàn than , hoặc thu được từ quá trình chuyển hóa 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 yếu , hai nấc , kém bền chỉ tồn tại trong dung dịch loãng
Ở 250C :
H2CO3 H+ + HCO3- , K1 = 4,5 . 10-7
HCO3- H+ + CO32- , K2 = 4.8 . 10-11
Axit cacbonic tạo ra hai loại muối : Muối trung hòa cacbonat và muối axit hidrocacbonat .
1. Tính chất của muối cacbonat :
a) Tính tan :
Muối cacbonat trung hòa của kim loại kiềm( trừ Li2CO3 ) , amoni và các muối hidrocacbonat dễ tan trong nước ( trừ NaHCO3 hơi ít tan ). Các muối cacbonat trung hòa của kim loại khác không tan hoặc ít tan trong nước .
b) Tác dụng với axit :
NaCl + CO2 + H2O
HCO3- + H+ CO2 + H2O
2 2NaCl + CO2 + H2O
CO32- + H+ CO2 + H2O
c) Tác dụng với dung dịch kiềm :
Các muối hidrocacbonat dễ tác dụng với dung dịch kiềm
*NaHCO3 có tính chất lưỡng tính
*Các muối cacbonat khi tan trong nước sẽ bị thủy phân tạo dung dịch bazơ.
Na2CO3: CO32- + H2O HCO3- + OH-
pH của dung dịch này ≈ 10 . NaHCO3 bị thủy phân yếu hơn, dung dịch thu được có pH ≈ 8
d) Phản ứng nhiệt phân :
MgCO3
NaHCO3
Ca(HCO3)2
MgO + CO2
2 Na2CO3 + CO2 + H2O
CaCO3 + CO2 + H2O
* Muối cacbonat của kim loại kiềm bền với nhiệt . Các muối cacbonat trung hòa của kim loại khác và muối hidrocacbonat bị nhiệt phân hủy.
2. Ứng dụng của muối cacbonat :
Chất độn trong cao su và một số ngành công nghiệp
Sô đa dùng trong công nghiệp thủy tinh , đồ gốm bột giặt
Dùng trong công nghiệp thực phẩm , dùng làm thuốc giảm đau dạ dày do thừa axit .
Bài tập củng cố
Bài 1 :Làm thế nào để tách riêng CO và CO2 ra khỏi hỗn hợp của chúng
A-Bằng phương pháp vật lí
B-Bằng phương pháp hóa học
Hướng dẫn:
A-Phương pháp vật lí : Nén ở áp suất cao CO2 hóa lỏng và tách ra khỏi CO .
B-Phương pháp hóa học :
+Ca(OH)2 dư
+ HCl dư
Bài 2 :
B-Làm thế nào để loại tạp chất hơi nước và CO2 có trong khí CO ?
A-Hoàn thành phương trình :

NaHCO3 Na2CO3

Ca(HCO3)2 CaCO3
Hướng dẫn :
A-Làm lạnh hỗn hợp khí và hơi nước để hơi nước ngưng tụ sau đó cho qua dung dịch Ca(OH)2 dư để loại CO2
B-Viết phương trình theo sơ đồ

NaHCO3 Na2CO3

Ca(HCO3)2 CaCO3
+ NaOH
+ CO2+H2O

t0
+CO2+H2O