Hợp chất của cacbon

Hợp chất của cacbon được Khoahoc biên soạn là toàn bộ lý thuyết hóa Hợp chất của cacbon bài 16 hóa 11. 

A. Cacbon monooxit

I. Tính chất vật lí

Cacbon monooxit (CO) là chất khí, không màu, không mùi, không vị, hơi nhẹ hơn không khí, tan rất ít trong nước.

Hóa lỏng ở - 191,5^oC, hóa rắn ở: - 205,2^oC

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

II. Tính chất hoá học

1. Cacbon monooxit là oxit không tạo muối (oxit trung tính)

Không tác dụng với nước, axit và dung dịch kiềm ở điều kiện thường.

2. Tính khử

Khí CO cháy với ngọn lửa màu lam nhạt và toả nhiều nhiệt.

2C⁺²O + O₂ 2C⁺⁴O₂

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)
3C⁺²O + Fe₂O₃ 3C⁺⁴O₂ + 2Fe.

III. Điều Chế

1. Trong phòng thí nghiệm

Khí CO được điều chế bằng cách đun nóng axit fomic 

HCOOH CO + H₂O 

2. Trong công nghiệp

Khí CO thường được sản xuất bằng cách cho hơi nước đi qua than nung đỏ:

Phương pháp khí than ướt: Cho hơi H₂O qua than nóng đỏ.

C + H₂O CO + H₂

Phương pháp khí lò gas: CO₂ bị khử thành CO

CO₂ + C 2CO.

B. Cacbon đioxit (CO₂)

I. Tính chất vật lí

Cacbon đi oxit là chất khí không màu, nặng gấp 1,5 lần không khí, tan ít trong nước CO₂ là chất gây lên hiệu ứng nhà kính, làm cho Trái Đất bị nóng lên.

Ở trạng thái rắn, CO₂ tạo thành một khối trắng, gọi là ''nước đá khô". Nước đá khô không nóng chảy mà thăng hoa, được dùng để tạo môi trường lạnh không có hơi ẩm. 

II. Tính chất hoá học

CO₂ không cháy, không duy trì sự cháy của nhiều chất => dùng để dập tắt đám cháy

CO₂ là oxit axit tác dụng với nước tạo axit 2 nấc rất yếu và kém bền.

CO₂ + H₂O H₂CO₃

CO₂ tác dụng với oxit bazo → muối:

CaO + CO₂ CaCO₃ 

CO₂ tác dụng với dung dịch Bazơ → Muối + H₂O

NaOH + CO₂ → NaHCO₃ 

2NaOH + CO₂ → Na₂CO₃ + H₂O.

Ngoài ra CO₂ bền, ở nhiệt độ cao bị nhiệt phân 1 phần và tác dụng được với các chất khử mạnh

2CO₂ 2CO + O₂ 

CO₂ + 2Mg  2MgO + C 

(Do đó không dùng CO₂ để dập tắt đám cháy Mg vì xảy ra phản ứng)

CO₂ + C 2CO.

III. Điều Chế

1. Trong phòng thí nghiệm

CO₂ được điều chế bằng cách cho dung dịch HCl tác dụng với đá vôi

CaCO₃ + HCl → CO₂↑ + CaCl₂ + H₂O

2. Trong công nghiệp

Đốt cháy hoàn toàn than, dầu mỏ, khí thiên nhiên trong O₂ hoặc không khí
Từ quá trình nung vôi, lên men, nguồn tự nhiên.

CaCO₃ CaO + CO₂.

C. Axit cacbonic và muối Cacbonat 

I. Axit cacbonic (H₂CO₃) 

Là một axit yếu, kém bền, chỉ tồn tại trong dung dịch loãng, dễ bị thủy phân thành CO₂ và nước.

H₂CO₃   H+ + HCO₃^- 

HCO₃- H⁺ + CO₃^2- 

⇒ Axit cacbonat tạo ra 2 muối: muối hiđro cacbonat (HCO₃-) và muối cacbonat (CO₃^2-).

II. Muối Cacbonat 

1. Tính chất

1.1. Tính tan

Muối của kim loại kiềm, amoni và đa số các muối hiđrocaconat dễ tan trong nước. Còn lại không tan

1.2. Tác dụng với axit tạo khí CO₂

Thí dụ

NaHCO₃ + HCl → CO₂↑ + H₂O + NaCl

HCO₃- + H⁺ → CO₂↑ + H₂O

1.3. Muối hidro cacbonat tác dụng với dung dịch kiềm

Thí dụ

NaHCO₃ + NaOH → Na₂CO₃ + H₂O

HCO₃^- + OH^- → H₂O

1.4. Phản ứng nhiệt phân.

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

Thí dụ:

CaCO₃ CaO + CO₂↑

Muối hidrocacbonat đều bị nhiệt phân

NaHCO₃ Na₂CO₃ + CO₂↑ + H₂O

Ca(HCO₃)₂ CaCO₃ + H₂O + CO₂

2. Ứng dụng

CaCO₃: là chất bột màu trắng, nhẹ, được dùng làm sản xuất vôi, chất độn

Na₂CO₃: Dùng công nghiệp thuỷ tinh, đồ gốm, bột giặt

NaHCO₃: Công nghiệp thực phẩm, dược phẩm NaHCO₃ còn được làm thuốc giảm đau dạ dày do thừa axit.