Tính chất hoá học của cacbon oxit (CO), cacbon dioxit (CO2) muối cabonnat và bài tập - hoá 11 bài 16

Vậy Các bon oxit (CO), cac bon dioxit (CO₂) muối các bon nát có những tính chất hoá học nào quan trọng, làm sao để điều chế và ứng dụng được các oxit cacbon và muối cacbonat, chúng ta hãy cùng tìm hiểu qua bài viết này.

I. Cacbon oxit (các bon oxit) - CO

1. Cấu tạo phân tử và tính chất vật lý của cacbon oxit - CO

- Cấu tạo của CO là C≡O (trong đó có 1 liên kết thuộc kiểu cho - nhận).

- CO là chất khí, không màu, không mùi, không vị, tan rất ít trong nước và rất bền với nhiệt.

- CO là khí độc vì nó kết hợp với hemoglobin ở trong máu tạo thành hợp chất bền làm cho hemoglobin mất tác dụng vận chuyển khí O₂.

2. Tính chất hoá học của cacbon oxit - CO

- Phân tử CO có liên kết ba bền vững nên ở nhiệt độ thường C rất trơ, chỉ hoạt động trong điều kiện nhiệt độ cao.

- CO là oxit trung tính không có khả năng tạo muối → không tác dụng với dung dịch bazơ và dung dịch axit ở nhiệt độ thường.

* Cacbon oxit là chất khử mạnh.

a) CO tác dụng với các phi kim:               

2CO + O₂  2CO₂

CO + Cl₂ → COCl₂ (photgen)

b) CO khử oxit của các kim loại

- CO khử oxit của các kim loại đứng sau Al trong dãy hoạt động hóa học của kim loại (phản ứng xảy ra ở nhiệt độ cao).                                  

3CO + Fe₂O₃  3CO₂↑ + 2Fe↓

CO + CuO  CO₂↑ + Cu↓

3. Điều chế cacbon oxit

- Trong công nghiệp:              

C + H₂O  CO + H₂ (1050⁰C)

CO₂ + C  2CO

- Trong phòng thí nghiệm:                 

HCOOH  CO + H₂O (H₂SO₄ đặc, t⁰)

4. Nhận biết cacbon oxit

5CO + I₂O₅ → 5CO₂ + I₂

II. Cacbon đioxit (các bon dioxit) - CO₂

1. Cấu tạo phân tử và tính chất vật lí của cacbon đioxit

- Cấu tạo của CO₂ là O=C=O.

- Là khí không màu, vị hơi chua. Tan ít trong nước. CO₂ khi bị làm lạnh đột ngột là thành phần chính của nước đá khô. Nước đá khô không nóng chảy mà thăng hoa nên được dùng để làm môi trường lạnh và khô, rất tiện lợi để bảo quản thực phẩm.

2. Tính chất hóa học của cacbon đioxit CO₂

a) CO₂ là oxit axit

- CO₂ tan trong nước tạo thành axit cacbonic (là một điaxit rất yếu):              

CO₂ + H₂O  H₂CO₃

- CO₂ tác dụng với oxit bazơ → muối:                                                            

CaO + CO₂  CaCO₃

- CO₂ tác dụng với dung dịch bazơ → muối + (H₂O)            

  NaOH + CO₂ → NaHCO₃

  2NaOH + CO₂ → Na₂CO₃ + H₂O

* Phản ứng của CO₂ với dung dịch kiềm tạo thành muối nào tuỳ thuộc vào tỉ lệ số mol của 2 chất tham gia phản ứng.

b) CO₂ bền, ở nhiệt độ cao bị nhiệt phân một phần và tác dụng 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

3. Điều chế cacbon dioxit

- Quá trình hô hấp của người và động vật:                 

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O

- Quá trình lên men bia rượu:                                     

C₆H₁₂O₆ → 2CO₂ + 2C₂H₅OH

- Quá trình đốt cháy nhiên liệu:                                  

C_xH_y + (x + y/4)O₂ → xCO₂ + y/2H₂O

- Trong công nghiệp, đốt cháy hoàn toàn than cốc trong không khí hoặc nhiệt phân đá vôi:       

C + O₂ → CO₂ 

CaCO₃  CaO + CO₂

- Trong phòng thí nghiệm:     

CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + CO₂ + H₂O

4. Nhận biết cacbon dioxit

- Tạo kết tủa trắng với dung dịch nước vôi trong dư.

CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃ + H₂O

III. Muối cacbonat (cac bon nát)

- Là muối của axit cacbonic (gồm muối CO₃^2- và HCO₃^-).

1. Tính tan

- Các muối cacbonat trung hoà của kim loại kiềm (trừ Li₂CO₃), amoniac và các muối hidrocacbonat dễ tan trong nước (trừ NaHCO₃ ít tan). Các muối cacbonat trung hoà của những kim loại khác không tan hoặc ít tan trong nước.

2. Tính chất hóa học của muối cacbonat

* Sự thủy phân:

+ Muối cacbonat của kim loại kiềm bị thủy phân mạnh tạo môi trường kiềm:

Na₂CO₃ → 2Na⁺ + CO₃^2-

CO₃^2- + H₂O  HCO₃^- + OH^‑

- Trong một số phản ứng trao đổi Na₂CO₃ đóng vai trò như 1 bazơ:

2AlCl₃ + 3Na₂CO₃ + 3H₂O → 2Al(OH)₃ + 6NaCl + 3CO₂

- Muối (NH₄)₂CO₃ có môi trường trung tính.

* Sự nhiệt phân:

+ Muối cacbonat tan không bị nhiệt phân (trừ muối amoni), muối cacbonat không tan bị nhiệt phân:

MgCO₃  MgO + CO₂

+ Tất cả các muối hiđrocacbonat đều bị nhiệt phân:

  2NaHCO₃  Na₂CO₃ + CO₂ + H₂O

  Ca(HCO₃)₂  CaCO₃ + H₂O + CO₂

* Tính chất hóa học chung của muối:

+ Tác dụng với axit → muối mới + CO₂ + H₂O

  NaHCO₃ + HCl → NaCl + H₂O + CO₂

- Lưu ý: Nếu cho H⁺ vào muối tan thì CO₃^2- → HCO₃^­- → H₂O + CO₂.

Nếu cho H⁺ vào muối không tan thì CO₃^2- → CO₂ + H₂O.

+ Tác dụng với dung dịch bazơ → muối mới + bazơ mới

  NaHCO₃ + NaOH → Na₂CO₃ + H₂O

+ Tác dụng với muối → 2 muối mới

  Na₂CO₃ + CaCl₂ → CaCO₃ + 2NaCl

+ Tác dụng với kim loại đứng trước kim loại tạo muối → muối mới + kim loại mới

  Cu(HCO₃)₂ + Mg → Mg(HCO₃)₂ + Cu

3. Nhận biết muối cacbonat  

- Cho tác dụng với axit → CO₂

CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + CO₂ + H₂O

IV. Bài tập về các-bon-oxit CO, các-bon-dioxit CO₂ và muối các-bon-nát

* Bài 1 trang 75 SGK Hóa 11: Làm thế nào để loại hơi nước và khí CO₂ có lẫn trong khí CO? Viết các phương trình hóa học?

>> Giải bài 1 trang 75 SGK Hóa 11

* Bài 2 trang 75 SGK Hóa 11: Có ba chất gồm CO, HCl và SO₂ đựng trong ba bình riêng biệt. Trình bày phương pháp hóa học để nhận biết từng chất khí. Viết các phương trình hóa học.

>> Giải bài 2 trang 75 SGK Hóa 11

* Bài 3 trang 75 SGK Hóa 11: Điều nào sau đây không đúng cho phản ứng của khí CO và O₂?

A. Phản ứng thu nhiệt.

B. Phản ứng tỏa nhiệt.

C. Phản ứng kèm theo sự giảm thể tích.

D. Phản ứng không xảy ra ở điều kiện thường.

>> Giải bài 3 trang 75 SGK Hóa 11

* Bài 4 trang 75 SGK Hóa 11: a) Khi đun nóng dung dịch canxi hidrocacbonat thì có kết tủa xuất hiện. Tổng các hệ số tỉ lượng trong phương trình hóa học của phản ứng là:

A. 4 ;    B. 5 ;    C. 6 ;    D. 7

b) Khi cho dư khí CO₂ vào dung dịch chứa kết tủa canxi cacbonat, thì kết tủa sẽ tan. Tổng các hệ số tỉ lượng trong phương trình hóa học của phản ứng là:

A. 4 ;    B. 5 ;    C. 6 ;    D. 7

>> Giải bài 4 trang 75 SGK Hóa 11

* Bài 5 trang 75 SGK Hóa 11: Cho 224,0 ml CO₂ (đktc) hấp thụ hết trong 100,0ml dung dịch kali hidroxit 0,200 M. Tính khối lượng của những chất có trong dung dịch tạo thành.

>> Giải bài 5 trang 75 SGK Hóa 11 

* Bài 6 trang 75 SGK Hóa 11: Nung 52,65 g CaCO₃ ở 100^oC và cho toàn bộ lượng khí thoát ra hấp thụ hết vào 500,0 ml dung dịch NaOH 1,800M. Hỏi thu được những muối nào? Khối lượng là bao nhiêu? Biết rằng hiệu suất phản ứng nhiệt phân CaCO₃ là 95%.

>> Giải bài 6 trang 75 SGK Hóa 11