Bạn sẽ ở: trang chủ Chương 3. đội Cacbon - silic Lí thuyết về Cacbon, Silic và hợp hóa học của chúng
Chương 3. Nhóm Cacbon - silic
Lí thuyết về Cacbon, Silic và hợp hóa học của chúng
Chi tiếtChuyên mục: Chương 3. đội Cacbon - silic Được viết ngày chủ nhật, 15 tháng 3 năm ngoái 15:53Viết vày Nguyễn Văn ĐàmA. CACBON VÀ HỢP CHẤT CỦA CACBON
I. Cacbon
1. đặc thù vật lí
C có không ít dạng thù hình: kim cương, than chì cùng C vô định hình, fuleren:
- Kim cưng cửng là chất tinh thể vào suốt, ko màu, không dẫn điện, dẫn sức nóng kém. Kim cương cứng có cấu tạo tinh thể nguyên tử với cứng tốt nhất trong tất cả các chất.
Bạn đang xem: Giải bài tập hóa học 11 sách giáo khoa chương cabon
- Than chì là tinh thể color xám đen, tất cả ánh kim, dẫn điện xuất sắc nhưng kém kim loại. Tinh thể than chì có cấu trúc lớp.
2. đặc thù hoá học
- C có thể tồn tại với tương đối nhiều mức oxi hóa không giống nhau nhưng thường gặp mặt là: -4; 0; +2; +4.
- C tất cả cả tính khử và tính oxi hoá tuy vậy tính khử vẫn luôn là chủ yếu.
a. C là chất khử
- chức năng với những phi kim:
C + O2 → CO2
C + CO2 → 2CO (4000C)
- công dụng với oxit kim loại:
+ C khử được oxit của các kim nhiều loại đứng sau Al vào dãy hoạt động hóa học của kim loại:
CuO + C → Cu + teo (t0)
Fe2O3 + 3C → 2Fe + 3CO (t0)
+ cùng với CaO và Al2O3:
CaO + 3C → CaC2 + co (trong lò điện)
2Al2O3 + 9C → Al4C3 + 6CO (20000C)
- chức năng với những chất oxi hóa to gan lớn mật thường gặp H2SO4 đặc, HNO3, KNO3, KClO3, K2Cr2O7... Trong những phản ứng này, C bị oxi hóa đến hơn cả +4 (CO2).
C + 2H2SO4 đặc → CO2 + 2SO2 + 2H2O (t0)
C + 4HNO3 đặc → CO2 + 4NO2 + 2H2O (t0)
C + 4KNO3 → 2K2O + CO2 + 4NO2 (t0)
- Khi ánh sáng cao, C chức năng được với tương đối nước:
C + H2O → CO + H2 (10000C)
C + 2H2O → CO2 + 2H2
b. C là chất oxi hóa
- tác dụng với H2:
C + 2H2 → CH4 (5000C; Ni)
- tác dụng với kim loại → muối cacbua:
4Al + 3C → Al4C3 (t0)
3. Ứng dụng
- Kim cương được sử dụng làm đồ trang sức. Vào kĩ thuật, kim cương được sử dụng làm mũi khoan, dao cắt thuỷ tinh, bột mài.
- Than chì được dùng làm điện cực; có tác dụng nồi, chén bát để làm bếp chảy các hợp kim chịu nhiệt; chế tạo chất trét trơn; làm cây bút chì đen.
- Than cốc được dùng làm hóa học khử trong luyện kim để luyện sắt kẽm kim loại từ quặng.
- Than mộc được dùng để làm chế thuốc nổ đen, dung dịch pháo, chất hấp phụ.
- Than muội được dùng làm chất độn khi lưu hoá cao su, để cung cấp mực in, xi tấn công giày.
4. Trọng thái từ nhiên
- Kim cương và than chì là cacbon làm việc dạng từ do gần như tinh khiết.
- Cacbon còn có trong các khoáng đồ gia dụng như canxit (đá vôi, đá hoa, đá phấn rất nhiều chứa CaCO3), magiezit (MgCO3), đolomit (CaCO3.MgCO3). Dầu mỏ, khí vạn vật thiên nhiên là hỗn hợp của những chất khác nhau chứa cacbon. Cơ thể động thực trang bị cũng đựng nhiều hợp hóa học của cacbon.
II. Cacbon monooxit - CO
1. Cấu trúc phân tử và tính chất vật lí
- cấu trúc của co là C≡O (trong đó có một liên kết thuộc kiểu cho - nhận).
- co là chất khí, không màu, không mùi, không vị, tan rất ít trong nước và bền theo năm tháng với nhiệt.
- teo là khí độc vày nó kết phù hợp với hemoglobin sống trong máu chế tạo ra thành hợp chất bền tạo nên hemoglobin mất tính năng vận đưa khí O2.
2. đặc điểm hóa học
- Phân tử co có liên kết ba chắc chắn nên ở ánh nắng mặt trời thường C rất trơ, chỉ chuyển động trong đk nhiệt độ cao.
- co là oxit trung tính không có khả năng tạo muối bột → không tính năng với dung dịch bazơ với dung dịch axit ở nhiệt độ thường.
- teo là hóa học khử mạnh.
+ tác dụng với các phi kim:
2CO + O2 → 2CO2 (7000C)
CO + Cl2 → COCl2 (photgen)
+ co khử oxit của những kim loại đứng sau Al trong dãy vận động hóa học tập của sắt kẽm kim loại (phản ứng xẩy ra ở ánh nắng mặt trời cao).
3CO + Fe2O3 → 3CO2 + 2Fe
CO + CuO → CO2 + Cu
3. Điều chế
- trong công nghiệp:
C + H2O ↔ CO + H2 (10500C)
CO2 + C → 2CO (t0)
- Trong phòng thí nghiệm:
HCOOH → CO + H2O (H2SO4 đặc, t0)
4. Nhấn biết
5CO + I2O5 → 5CO2 + I2
III. Cacbon đioxit - CO2
1. Cấu tạo phân tử và tính chất vật lí
- cấu trúc của CO2 là O=C=O.
- Là khí không màu, vị tương đối chua. Tan không nhiều trong nước. CO2 khi bị làm cho lạnh bất ngờ đột ngột là thành phần chủ yếu của nước đá khô. Nước đá thô không lạnh chảy nhưng thăng hoa nên được dùng để gia công môi trường lạnh cùng khô, rất thuận lợi để bảo vệ thực phẩm.
2. đặc điểm hóa học
a. CO2 là oxit axit
- CO2 tan trong nước sản xuất thành axit cacbonic (là một điaxit khôn xiết yếu):
CO2 + H2O ↔ H2CO3
- CO2 tác dụng với oxit bazơ → muối:
CaO + CO2 → CaCO3 (t0)
- CO2 tác dụng với hỗn hợp bazơ → muối + (H2O)
NaOH + CO2 → NaHCO3
2NaOH + CO2 → Na2CO3 + H2O
bội phản ứng của CO2 với dung dịch kiềm tạo nên thành muối nào tuỳ trực thuộc vào tỉ trọng số mol của 2 hóa học tham gia phản nghịch ứng.
b. CO2 bền, ở nhiệt độ cao bị sức nóng phân 1 phần và tính năng được với các chất khử mạnh
2CO2 ↔ 2CO + O2 (t0)
CO2 + 2Mg → 2MgO + C
CO2 + C → 2CO
c. CO2 còn được dùng để sản xuất ure
CO2 + 2NH3 → NH4O - co - NH2 (amoni cacbamat)
NH4O - co - NH2 → H2O + (NH2)2CO (1800C; 200at)
3. Điều chế
- quy trình hô hấp của tín đồ và cồn vật:
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O
- quy trình lên men bia rượu:
C6H12O6 → 2CO2 + 2C2H5OH
- quy trình đốt cháy nhiên liệu:
CxHy + (x + y/4)O2 → xCO2 + y/2H2O
- vào công nghiệp:
C + O2 → CO2 (đốt cháy hoàn toàn than cốc trong không khí)
CaCO3 → CaO + CO2 (10000C)
- Trong chống thí nghiệm:
CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2 + H2O
3. Phân biệt
sản xuất kết tủa trắng với dung dịch nước vôi trong dư.
CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O
IV. Muối bột cacbonat
Là muối bột của axit cacbonic (gồm muối bột CO32- và HCO3-).
1. Tính tan
những muối cacbonat trung hoà của kim loại kiềm (trừ Li2CO3), amoniac và những muối hidrocacbonat dễ dàng tan nội địa (trừ NaHCO3 ít tan). Những muối cacbonat trung hoà của các kim nhiều loại khác không tan hoặc không nhiều tan vào nước.
2. đặc thù hóa học
- Sự thủy phân: Muối cacbonat của sắt kẽm kim loại kiềm bị thủy phân bạo dạn tạo môi trường xung quanh kiềm:
Na2CO3 → 2Na+ + CO32-
CO32- + H2O ↔ HCO3- + OH‑
→ trong một số phản ứng hội đàm Na2CO3 đóng vai trò như 1 bazơ:
2AlCl3 + 3Na2CO3 + 3H2O → 2Al(OH)3 + 6NaCl + 3CO2
Chú ý: Muối (NH4)2CO3 có môi trường xung quanh trung tính.
- Sự nhiệt độ phân:
+ muối bột cacbonat tan không trở nên nhiệt phân (trừ muối bột amoni), muối cacbonat không tan bị sức nóng phân:
MgCO3 → MgO + CO2 (t0)
+ toàn bộ các muối hiđrocacbonat hầu hết bị nhiệt độ phân:
2NaHCO3 → Na2CO3 + CO2 + H2O
Ca(HCO3)2 → CaCO3 + H2O + CO2
- đặc điểm hóa học chung của muối:
+ công dụng với axit → muối bắt đầu + CO2 + H2O
NaHCO3 + HCl → NaCl + H2O + CO2
Chú ý: Nếu đến H+ vào muối tan thì CO32- → HCO3- → H2O + CO2.
Nếu mang lại H+ vào muối ko tan thì CO32- → CO2 + H2O.
+ công dụng với dung dịch bazơ → muối new + bazơ mới
NaHCO3 + NaOH → Na2CO3 + H2O
+ công dụng với muối → 2 muối mới
Na2CO3 + CaCl2 → CaCO3 + 2NaCl
+ chức năng với kim loại đứng trước sắt kẽm kim loại tạo muối → muối bắt đầu + kim loại mới
Cu(HCO3)2 + Mg → Mg(HCO3)2 + Cu
3. Thừa nhận biết
Cho công dụng với axit → CO2
CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2 + H2O
B. SILIC VÀ HỢP CHẤT CỦA SILIC
I. Silic
1. đặc điểm vật lí
Silic có 2 dạng thù hình là silic vô đánh giá và silic tinh thể.
- Silic vô định hình: là chất bột màu nâu, ko tan trong nước cơ mà tan trong kim loại nóng chảy.
- Silic tinh thể: gồm màu xám, có ánh kim, có cấu tạo giống kim cương nên có tính cung cấp dẫn.
2. đặc điểm hóa học
- các mức oxi hóa có thể có của Si: -4; 0; +2; +4 (số oxi hóa +2 ít sệt trưng) nên Si gồm cả tính khử với tính oxi hoá.
- Silic vô định hình có tác dụng phản ứng cao hơn silic tinh thể.
a. Tính khử
- chức năng với phi kim:
Si + 2F2 → SiF4 (phản ứng xẩy ra ở ánh sáng thường)
Si + 2O2 → SiO2 (400 - 6000C)
- tác dụng với hòa hợp chất:
+ yêu thích tan tiện lợi trong hỗn hợp kiềm → H2
Si + 2NaOH + H2O → Na2SiO3 + 2H2
+ Si tác dụng với axit
4HNO3 + 18HF + 3Si → 3H2SiF6 + 4NO + 8H2O
- Trong hồ quang điện, Silic tính năng với H2 tạo thành một lếu láo hợp các silan:
Si + H2 → SiH4 + Si2H6 + Si3H6 + ...
b. Tính oxi hóa
Si chức năng được với nhiều kim loại ở nhiệt độ cao → silixua kim loại.
2Mg + Si → Mg2Si
3. Điều chế
SiO2 + C Than cốc → 2CO + mê mệt (18000C)
SiO2 + 2Mg → 2MgO + yêu thích (có thể nỗ lực Mg bởi Al)
SiCl4 + 2Zn → Si + 2ZnCl2
SiH4 → Si + 2H2 (t0)
SiI4 → Si + 2I2 (t0)
II. Silic đioxit (SiO2)
1. Tính chất vật lí với trạng thái tự nhiên
- Là chất ở dạng tinh thể nguyên tử, không tan trong nước.
- Trong tự nhiên chủ yếu tồn tại ở dạng khoáng vật thạch anh.
2. đặc điểm hoá học
- SiO2 có đặc thù của oxit axit, tan chậm chạp trong dung dịch kiềm với tan dễ trong kiềm lạnh chảy hoặc cacbonat kim loại kiềm lạnh chảy → silicat:
SiO2 + 2NaOH → Na2SiO3 + H2O
SiO2 + Na2CO3 → Na2SiO3 + CO2
- SiO2 tan dễ dàng trong axit HF:
SiO2 + 4HF → SiF4 + 2H2O
Phản ứng này dùng để làm khắc chữ trên chất liệu thủy tinh → không dùng bình chất thủy tinh để đựng axit HF.
III. Axit silicic và muối silicat
1. Axit H2SiO3
- Dạng keo, ko tan trong nước, khi đun nóng dễ dẫn đến mất nước:
H2SiO3 → H2O + SiO2 (t0)
- khi sấy khô, H2SiO3 mất một phần nước tạo ra thành vật tư xốp là silicagen được sử dụng làm chất hút độ ẩm và hấp phụ các chất.
- H2SiO3 chỉ tính năng với dung dịch kiềm mạnh.
H2SiO3 + 2NaOH → Na2SiO3 + 2H2O
- Là axit yếu, yếu hơn axit cacbonic đề xuất điều chế bằng cách dùng axit mạnh bán ra khỏi muối bột hoặc thủy phân một trong những hợp hóa học của Si.
Na2SiO3 + 2HCl → 2NaCl + H2SiO3
Na2SiO3 + CO2 + H2O → H2SiO3 + Na2CO3
SiCl4 + 3H2O → H2SiO3 + 4HCl
2. Muối silicat
Là muối của axit silicic thường không màu, cực nhọc tan (trừ muối sắt kẽm kim loại kiềm rã được).
- hỗn hợp đậm quánh của Na2SiO3 được call là chất liệu thủy tinh lỏng được dùng để sản xuất keo dán chất liệu thủy tinh và sứ, bảo vệ vải và gỗ không bị cháy. Vào dung dịch, silicat của kim loại kiềm bị thủy phân mạnh tạo môi trường bazơ:
Na2SiO3 + 2H2O → 2Na+ + 2OH‑ + H2SiO3
IV. Công nghiệp silicat
1. Thủy tinh
- Là hỗn hợp của natri silicat, canxi silicat với silic đioxit gồm thành phần sấp xỉ được viết dưới dạng các oxit là Na2O.CaO.6SiO2.
- thêm vào thủy tinh bằng cách nấu chảy các thành phần hỗn hợp cát trắng, đá vôi với sôđa ngơi nghỉ 14000C:
6SiO2 + CaCO3 + Na2CO3 → Na2O.CaO.6SiO2 + 2CO2
- chất liệu thủy tinh là chất vô định hình không tồn tại nhiệt độ nóng chảy xác định. Khi đun cho nóng nó mềm ra rồi new chảy.
- một số loại thủy tinh:
+ Thủy tinh thông thường (như trên).
+ thủy tinh trong Kali: cụ Na2CO3 bằng K2CO3.
+ thủy tinh phalê: chứa nhiều chì oxit.
+ chất thủy tinh thạch anh: sản xuất bằng cách nấu chảy SiO2 tinh khiết.
+ Thêm các oxit sắt kẽm kim loại vào sẽ tạo ra những loại thủy tinh có màu sắc khác nhau.
2. Đồ gốm
hầu hết được tạo thành từ đất sét và cao lanh.
- những loại đồ gốm:
+ Gạch với ngói: thuộc một số loại gốm xây dừng được sản xuất bằng cách đem đất sét nung và mèo nhào với nước thành một khối dẻo, chế tác hình rồi sấy khô, nung ngơi nghỉ 900 - 10000C. Gạch với ngói hay có red color là màu của oxit sắt bao gồm trong đất sét.
+ Gạch chịu đựng lửa: tất cả 2 loại chính là gạch đinat và gạch samôt. Gạch ốp đinat có 93 - 96% SiO2; 4 - 7%CaO và đất sét nung ở khoảng tầm 1300 - 14000C. Gạch samôt bao gồm bột samôt trộn với đất sét và nước đem đóng khuôn cùng sấy khô, vật tư được nung sinh sống 1300 - 14000C.
+ Sành: là đất sét sau khoản thời gian nung ở nhiệt độ 1200 - 13000C.
+ Sứ: được thêm vào từ cao lanh, fenspat, thạch anh và một số trong những oxit kim loại. Đồ sứ được nung 2 lần, đầu tiên ở 10000C, tiếp đến tráng men và trang trí rồi nung lần thứ 2 ở nhiệt độ độ khoảng 1400 - 14500C.
+ Men: gồm thành phần chính tương tự sứ tuy thế dễ nóng chảy hơn.
3. Xi măng
- nhân tố hóa học bao gồm của xi măng pooclăng là canxi silicat và canxi aluminat: Ca3SiO5 hoặc (3CaO.SiO2), Ca2SiO4 (hoặc 2CaO.SiO2), Ca3(AlO3)2 (hoặc 3CaO.Al2O3).
Xem thêm: Lý Thuyết Dãy Số Hữu Hạn Là Gì, Dãy Số Là Gì
- bí quyết sản xuất: Nghiền nhỏ đá vôi trộn với đất sét có khá nhiều SiO2 và một ít quặng fe bằng cách thức khô hoặc phương pháp ướt rồi nung hỗn hợp trong lò con quay hoặc lò đứng sinh hoạt 1400 - 16000C → hỗn phù hợp màu xám là clanhke. Để nguội, xay clanke với các chất phụ gia thành bột mịn → xi măng.
- quá trình đông cứng của xi măng: đa phần là sự phối kết hợp của những hợp chất gồm trong xi măng với nước chế tạo ra thành hầu như tinh thể hiđrat xen kẽ nhau chế tạo ra thành khối cứng với bền: