Khóa học LTðH môn Hóa học – Thầy Ngọc
Lý thuyết và bài tập về cacbon và h
ợp chất

Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt
Tổng ñài tư vấn: 1900 58-58-12
- Trang | 1
-

LÝ THUYẾT VÀ BÀI TẬP VỀ CACBON VÀ HỢP CHẤT
TÀI LIỆU BÀI GIẢNG
(Tài liệu dùng chung cho bài 9, 10, 11)

I. KHÁI QUÁT VỀ CÁC NGUYÊN TỐ NHÓM IVA
1. Giới thiệu các nguyên tố nhóm IVA

Cacbon Silic Gecmani Thiếc Chì
Số hiệu nguyên tử 6 14 32 50 82
Nguyên tử khối 12,01 28,09 72,64 118,69 207,20
Cấu hình electron lớp ngoài cùng 2s
2
2p
2
3s
2
3p
2
4s
2
4p

trống của phân lớp np
.ns
2
np
3
ns
1
np
3
Do ñó, nguyên tử của các nguyên tố nhóm cacbon có thể có 4 electron ñộc thân
→
trong các hợp chất
chúng có thể tạo thành 4 liên kết cộng hoá trị.
- Trong các hợp chất các nguyên tố có thể có các số oxi hoá +4, +2, -4 tuỳ thuộc vào ñộ âm ñiện của
các nguyên tố liên kết với chúng.
b. Sự biến thiên tính chất
- Từ cacbon ñến chì nên tính phi kim giảm dần, tính kim loại tăng dần vì ñộ âm ñiện tăng dần và bán kính
nguyên tử tăng dần.
- Các hợp chất
+ Hợp chất với hiñro: có dạng AH
4
như CH
4
; SiH
4
ðộ bền nhiệt của các hiñrua giảm nhanh từ CH
4

và Pb(OH)
2
của chúng là các
hợp chất lưỡng tính.
+ Sự biến thiên của các hợp chất từ cacbon ñến chì là tính axit giảm dần, tính bazơ tăng dần.
II. CACBON VÀ HỢP CHẤT CỦA CACBON
A. CACBON
1. Các dạng thù hình - Tính chất vật lí
a. Kim cương
- Là chất tinh thể không màu, trong suốt, không dẫn ñiện, dẫn nhiệt kém, có khối lượng riêng là 3,51
g/cm
3
.
- Tinh thể kim cương thuộc loại tinh thể nguyên tử ñiển hình, nên kim cương là chất cứng nhất trong tất cả
các chất.
b. Than chì
- Là tinh thể màu xám ñen, có ánh kim, dẫn ñiện tốt nhưng kém kim loại.
- Tinh thể than chì có cấu trúc lớp. Các lớp liên kết với nhau bằng lực Van-ñe-van yếu, nên các lớp dễ tách
khỏi nhau. Khi vạch than chì trên giấy, nó ñể lại vạch ñen gồm nhiều lớp tinh thể than chì.

Khóa học LTðH môn Hóa học – Thầy Ngọc
Lý thuyết và bài tập về cacbon và h
ợp chất

Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt
Tổng ñài tư vấn: 1900 58-58-12
- Trang | 2
-

c.Fuleren

t
2
C + CO 2CO
→

Do ñó sản phẩm khi ñốt cacbon trong không khí, ngoài khí CO
2
còn có một ít khí CO.
- Tác dụng với hợp chất: ở nhiệt ñộ cao, cacbon có thể khử ñược oxit kim loại sau Al, phản ứng với
nhiều chất oxi hóa khác như HNO
3
, KClO
3
, H
2
SO
4
ñặc, …
0 2
2 3
Fe O 3 C 2Fe 3CO
+
+ → +

0 2
3 2 2 2
C 4HNO (®Æc) CO 4NO 2H O
+
+ → + +


4. Trạng thái tự nhiên. ðiều chế
a. Trạng thái tự nhiên
- Trong tự nhiên kim cương và than chì là cacbon tự do gần như tinh khiết.
- Ngoài ra, cacbon còn có trong các khoáng vật như canxit (ñá vôi, ñá phấn, ñá hoa, chúng ñều chứa CaCO
3
),
magiezit (MgCO
3
), ñolomit (CaCO
3
. MgCO
3
), và là thành phần chính của các loại than mỏ (than antraxit,
than mỡ, than nâu, than bùn, , chúng khác nhau về tuổi ñịa chất và hàm lượng cacbon).
- Dầu mỏ, khí ñốt thiên nhiên là hỗn hợp của các chất khác nhau chứa cacbon, chủ yếu là hiñrocacbon. Các
cơ thể thực vật và ñộng vật chứa nhiều chất, chủ yếu do cacbon tạo thành.

Khóa học LTðH môn Hóa học – Thầy Ngọc
Lý thuyết và bài tập về cacbon và h
ợp chất

Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt
Tổng ñài tư vấn: 1900 58-58-12
- Trang | 3
-

b. ðiều chế
+
Kim cương nhân tạo: nung than chì ở 3000
0

b. Tính chất vật lí
- Là chất khí không màu, không mùi, hơi nhẹ hơn không khi, ít tan trong nước.
- Hoá lỏng -191,5
0
C, hoá rắn ở - 205,2
0
C.
- Rất bền với nhiệt .
- Rất ñộc.
c. Tính chất hoá học
Trong phân tử CO có liên kết ba giống N
2
nên CO rất kém hoạt ñộng ở ñiều kiện thường, nó chỉ trở nên
hoạt ñộng hơn khi ñun nóng.
- Theo phản ứng trao ñổi: CO là oxit không tạo muối (không thể hiện tính chất hoá học).
- Theo phản ứng oxi hoá khử: CO là chất khử mạnh: Tác dụng với các chất oxi hoá.
Thí dụ:
+
Tác dụng với O
2
: CO cháy ñược trong không khí tạo thành CO
2
, cho ngọn lửa màu lam nhạt và tỏa nhiều
nhiệt. Vì vậy, CO ñược dùng làm nhiên liệu khí.

2CO (k) + O
2
(k)
→
2CO

1050 C
→
←
CO + H
2.

Hỗn hợp khí tạo thành là khí than ướt chứa 44% CO, 45% H
2
, 5% H
2
O, 6% N
2
.
+
Cách 2: Thổi không khí qua than nung ñỏ trong lò ga.
C + O
2

→
CO
2.

CO
2
+ C
→
2CO.
Hỗn hợp khí thu ñược là khí lò ga (khí than khô) chứa trung bình 25% CO, 70% N
2
, 4% CO

Lý thuyết và bài tập về cacbon và h
ợp chất

Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt
Tổng ñài tư vấn: 1900 58-58-12
- Trang | 4
-

- CO
2
là chất khí không màu, nặng gấp 1,5 lần không khí, tan không nhiều trong nước : ở ñiều kiện thường
1 lít nước hoà tan 1 lít khí CO
2
.
- Ở nhiệt ñộ thường khi ñược nén dưới áp suất 60 atm, khí CO
2
sẽ hoá lỏng. Khi làm lạnh ñột ngột ở -
76
0
C, khí CO
2
hoá thành khối rắn, trắng, gọi là "nước ñá khô". Nước ñá khô không nóng chảy mà thăng
hoa, nên ñược dùng ñể tạo môi trường lạnh và khô, rất tiện lợi cho việc bảo quản thực phẩm.
c. Tính chất hoá học
- Theo phản ứng trao ñổi:
Mang tính chất của oxit axit: Tác dụng với oxit bazơ hoặc bazơ và tan trong nước thành dung dịch axit
cacbonic.
Thí dụ:
CO
2

2
ñể dập tắt các ñám cháy Mg , Al.
*ðặc biệt: Tác dụng với NH
3
tạo thành ure
CO
2
+ 2NH
3

o
t
→

(NH
2
)
2
CO + H
2
O
d. ðiều chế
- Trong phòng thí nghiệm, khí CO
2
ñược ñiều chế bằng cách cho dung dịch axit clohiñric tác dụng với ñá
vôi:
CaCO
3
+ 2HCl → CaCl
2



-
3
HCO
+ H
+
K = 4,5.10
-7
-
3
HCO



2-
3
CO
+ H
+
K = 4,8.10
-11
Axit cacbonic tạo ra hai muối: muối cacbonat chứa ion
2-
3
CO
, ví dụ Na
2
CO
3

3
), amoni, các muối hiñro cacbonat
(trừ NaHCO
3
hơi ít tan) ñều tan.
- Các muối cacbonat trung hoà của các kim loại khác không tan hoặc ít tan trong nước.
b. Tính chất hoá học
Với các dung dịch muối: Mang ñủ các tính chất của muối tan.
- Tác dụng với dung dịch axit: giải phóng khí CO
2

Thí dụ:
NaHCO
3
+ HCl
→
NaCl + CO
2
↑ + H
2
O
-
3
HCO
+ H
+

→
CO
2

→
CO
2
↑ + H
2
O
- Tác dụng với dung dịch kiềm: các muối hiñrocacbonat dễ tác dụng với dung dịch kiềm.
Thí dụ:
NaHCO
3
+ NaOH
→
Na
2
CO
3
+ H
2
O
-
3
HCO
+ OH
-

→

2
3
CO

Na
2
CO
3
+ CO
2
+ H
2
O
Ca(HCO
3
)
2

o
t
→
CaCO
3
+ CO
2
+ H
2
O
c. Ứng dụng của một số muối cacbonat
- Canxi cacbonat (CaCO
3
) tinh khiết là chất bột nhẹ, màu trắng, ñược dùng làm chất ñộn trong cao su và
một số ngành công nghiệp.
- Natri cacbonat khan (Na