Tính chất hoá học của Cacbon (C), bài tập về cacbon - hoá 11 bài 15

Ngoài ra, Cacbon (C) còn có dạng đơn chất như Kim cương, than chì và Fuleren. Trong bài viết này chúng ta cùng tìm hiểu về tính chất hoá học của Cacbon, ứng dụng của Cacbon và vận dụng giải các bài tập về cacbon.

* Sơ lược về nguyên tử cacbon

• Ký hiệu hoá học: C
• Khối lượng nguyên tử: 12
• Vị trí trong bảng HTTT: ô thứ 6 nhóm IVA chu kỳ 2
• Cấu hình electron: 1s²2s²2p²

I. Tính chất vật lý của Cacbon - C

- C có nhiều dạng thù hình: kim cương, than chì và C vô định hình, fuleren.

- Cấu trúc của tinh thể kim cương, tinh thể than chì và fuleren như hình sau:

1. Kim cương

- Là chất tinh thể trong suốt, không màu, không dẫn điện, dẫn nhiệt kém.

- Có cấu trúc tinh thể nguyên tử và cứng nhất trong tất cả các chất.

2. Than chì

- Là chất tinh thể màu xám đen.

- Tinh thể than chì có cấu trúc lớp nên mềm.

3. Fuleren

- Fuleren gồm các phân tử C60, C70, ... Phân tử C60 có cấu trúc hình cầu rỗng, gồm 32 mặt, với 60 đỉnh là 60 nguyên tử cacbon..

4. Cacbon vô định hình

- Điều chế nhân tạo như than gỗ, than xương, than muội, ... có cấu tạo xốp nên hấp phụ mạnh các chất khí và chất tan trong dung dịch.

II. Tính chất hoá học của Cacbon - C

- C có thể tồn tại với nhiều mức oxi hóa khác nhau nhưng thường gặp là: -4; 0; +2; +4.

- C có cả tính khử và tính oxi hoá nhưng tính khử vẫn là chủ yếu.

1. Cacbon là chất khử

a) Cacbon tác dụng với các phi kim:               

C + O₂ → CO₂

C + CO₂  2CO

b) Cacbon tác dụng với oxit kim loại:

+ Cacbon khử được oxit của các kim loại đứng sau Al trong dãy hoạt động hóa học của kim loại:

CuO + C  Cu + CO

Fe₂O₃ + 3C  2Fe + 3CO

c) Cacbon tác dụng với CaO và Al₂O₃:

CaO + 3C → CaC₂ + CO (trong lò điện)

2Al₂O₃ + 9C → Al₄C₃ + 6CO (2000⁰C)

d) Cacbon tác dụng với các chất oxi hóa mạnh

- Thường gặp là H₂SO₄ đặc, HNO₃, KNO₃, KClO₃, K₂Cr₂O₇... trong các phản ứng này, C bị oxi hóa đến mức +4 (CO₂).

C + 2H₂SO_4 đặc  CO₂ + 2SO₂↑ + 2H₂O

C + 4HNO_3 đặc  CO₂ + 4NO₂↑ + 2H₂O

C + 4KNO₃  2K₂O + CO₂↑ + 4NO₂

e) Cacbon tác dụng với hơi nước (khi nhiệt độ cao)

C + H₂O  CO + H₂↑

C + 2H₂O → CO₂ + 2H₂↑

2. Cacbon là chất oxi hóa

a) Cacbon tác dụng với H₂    

C + 2H₂  CH₄

b) Cacbon tác dụng với kim loại → muối cacbua:

4Al + 3C  Al₄C₃

III. Ứng dụng của Cacbon - C

- Kim cương được dùng làm đồ trang sức. Trong kĩ thuật, kim cương được dùng làm mũi khoan, dao cắt thuỷ tinh, bột mài.

- Than chì được dùng làm điện cực; làm nồi, chén để nấu chảy các hợp kim chịu nhiệt; chế tạo chất bôi trơn; làm bút chì đen.

- Than cốc được dùng làm chất khử trong luyện kim để luyện kim loại từ quặng.

- Than gỗ được dùng để chế thuốc nổ đen, thuốc pháo, chất hấp phụ.

- Than muội được dùng làm chất độn khi lưu hoá cao su, để sản xuất mực in, xi đánh giày.

IV.Bài tập Cacbon - C

* Bài 1 trang 70 SGK Hóa 11: Tại sao hầu hết các hợp chất của cacbon lại là hợp chất cộng hóa trị?

>> Giải bài 1 trang 70 SGK Hóa 11

* Bài 2 trang 70 SGK Hóa 11: Tính oxi hóa của cacbon thể hiện ở phản ứng nào trong các phản ứng sau?

A. C + O₂ → CO₂

B. C + 2CuO → 2Cu + CO₂

C. 3C + 4 Al → Al₄C₃

D. C + H₂O → CO + H₂

>> Giải bài 2 trang 70 SGK Hóa 11

* Bài 3 trang 70 SGK Hóa 11: Tính khử của cacbon thể hiện ở phản ứng nào trong các phản ứng sau?

A. 2C + Ca → CaC₂

B. C + 2H₂ → CH₄

C. C + CO₂ → 2CO

D. 3C + 4Al → Al₄C₃

>> Giải bài 3 trang 70 SGK Hóa 11

* Bài 4 trang 70 SGK Hóa 11: Lập phương trình hóa học của các phản ứng sau đây:

a) H₂SO_{4 đặc} + C  SO₂ + CO₂ + ?

b) HNO_3 đặc + C  NO₂ + CO₂ + ?

C) CaO + C  CaC₂ + CO

d) SiO₂ + C  Si + CO

>> Giải bài 4 trang 70 SGK Hóa 11

* Bài 5 trang 70 SGK Hóa 11: Đốt một mẫu than đá (chứa tạp chất không cháy) có khối lượng 0,600kg trong oxi dư, thu được 1,06 m³ (đktc) khí cacbonic. Tính thành phần phần trăm khối lượng của cacbon trong mẫu than đá trên.

>> Giải bài 5 trang 70 SGK Hóa 11