Tính chất hóa học của cacbon và các dạng bài tập liên quan chuẩn 100%

Cacbon là một phi kim khá quen thuộc và có nhiều ứng dụng quan trong trong đời sống, sản xuất. Cacbon là nguyên tố phổ biến trong hầu hết các sự sống hữu cơ. Vậy bạn đã hiểu gì về nguyên tố này. Hãy cùng chúng tôi tìm hiểu những tính chất hóa học của cacbon cũng như ứng dụng của nó. Bên cạnh đó là những dạng thù hình của cacbon các bạn nhé!

Tham khảo thêm:

Nội Dung

Cacbon là gì?

Cacbon là nguyên tố hóa học bắt nguồn từ tiếng Pháp carbone, ký hiệu hóa học là C, số nguyên tử bằng 6, nguyên tử khối bằng 12. Đây là nguyên tố phi kim có hóa trị IV phổ biến. Nguyên tố này cũng có nhiều dạng hình thù khác nhau

Cacbon ở ô thứ 6, chu kỳ 2, nhóm IVA của bảng tuần hoàn
Cấu hình e: 1s²2s²2p². C có 4 electron lớp ngoài cùng.
Các số oxi hóa của C là: -4, 0, +2, +4.

Cacbon tồn tại chủ yếu trong mọi sự sống hữu cơ, là nền tảng của hóa học hữu cơ. Đây là loại phi kim đặc biệt, có khả năng tự liên kết với chính nó và liên kết với một loạt những nguyên tố khác, kết quả tạo ra gần 10 triệu hợp chất đã biết.

Tính chất hóa học của cacbon

+) Trong các dạng tồn tại của C, C vô định hình hoạt động hơn cả về mặt hóa học.

+)Trong các phản ứng hóa học C thể hiện hai tính chất: Tính oxi hóa và tính khử. Tuy nhiên tính khử vẫn là chủ yếu của C.

Tính khử của cacbon

+) Tác dụng với oxi

Ở nhiệt độ cao C lại khử CO₂ theo phản ứng:

+) Tác dụng với oxit kim loại:

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

CuO + C → Cu + CO (tº)

Fe₂O₃ + 3C → 2Fe + 3CO (tº)

+) Tác dụng với CaO và Al₂O₃:

CaO + 3C → CaC₂ + CO (trong lò điện)

2Al₂O₃ + 9C → Al₄C₃ + 6CO (2000ºC)

+) Tác dụng với các chất oxi hóa mạnh thường gặp H₂SO₄ đặc, HNO₃, KNO₃, KClO₃, K₂Cr₂O₇, … trong các phản ứng này, C bị oxi hóa đến mức +4 (CO₂).

C + 2H₂SO₄ đặc → CO₂ + 2SO₂ + 2H₂O (tº)

C + 4HNO₃ đặc → CO₂ + 4NO₂ + 2H₂O (tº)

C + 4KNO₃ → 2K₂O + CO₂ + 4NO₂ (tº)

+) Khi nhiệt độ cao, C tác dụng được với hơi nước:

C + H₂O → CO + H₂ (1000ºC)

C + 2H₂O → CO₂ + 2H₂

Tính oxi hóa của cacbon

+) Tác dụng với hidro

+) Tác dụng với kim loại

Các dạng bài tập áp dụng tính chất hóa học của cacbon thường gặp

Bài 1: Sục 4,48l khí CO₂ (đktc) vào 500ml dd NaOH 0,1M và Ba(OH)₂ 0,2M. Tính m kết tủa thu được?

Giải:

n_CO2 = 0,2 mol, n_OH^– = 0,25 mol, n_Ba²⁺ = 0,1 mol

CO₂ + 2OH^– → CO₃^2- + H₂O

0,125 0,25 → 0,125

CO₂ + CO₃^2- + H₂O → 2HCO₃^–

0,075 →0,075 → 1,5

nCO₃^2- = 0,05mol

Ba²⁺ + CO₃^2- → BaCO₃

0,05 0,05

⇒ m↓ = 0,05 . 197 = 9,85g

Bài 2: Cho các chất: O₂ (1),CO₂ (2), H₂ (3), Fe₂O₃ (4), SiO₂ (5), HCl (6), CaO (7), H₂SO₄ đặc (8), HNO₃ (9), H₂O (10), KMnO₄ (11). Cacbon phản ứng trực tiếp được với bao nhiêu chất?

Giải:

(1) C + O₂ → CO₂

(2) C + CO₂ → 2CO

(3) C + 2H₂ −^tº→ CH₄

(4) Fe₂O₃ + 3C −^tº→ 2Fe + 3CO

(5) 2C + SiO₂ −^tº→ Si + 2 CO

(7) CaO + 3C → CaC₂ + CO (trong lò điện)

(8) C + 2H₂SO₄ đặc −^tº→ CO₂ + 2SO₂ + 2H₂O

(9) C + 4HNO₃ đặc −^tº→ CO₂ + 4NO₂ + 2H₂O

(10) C + 2H₂O → CO₂ + 2H₂

Bài 3: Sục 3,36 lít khí CO₂ (đktc) vào 300ml dd Ca(OH)₂ 0,2M và NaOH 0,3 M thu được m (g) kết tủa và dd Y. Cô cạn dd Y thu được m’( g) chất rắn khan. Tìm m và m’ ?

Giải:

n_CO2 = 0,15 mol, n_OH^– = 0,21 mol, n_Ca²⁺ = 0,06 mol

CO₂ + 2OH^– → CO₃^2- + H₂O

0,105 0,21 → 0,105

CO₂ + CO₃^2- + H₂O → 2HCO₃^–

0,045 → 0,045 → 0,09

n_CO3^2- = 0,06mol

Ca²⁺ + CO₃^2- → CaCO₃

0,06 0,06 0,06

⇒ m↓ = 6g

Dd ⇒ m_crắn = 0,09 . 84 = 7,56g

Bài 4: Khử 16g hỗn hợp các oxit kim loại: FeO, Fe₂O₃, Fe₃O₄, CuO, PbO bằng khí CO ở nhiệt độ cao, khối lượng chất rắn thu được là 11,2 g. Tính thể tích khi CO đã tham gia phản ứng (đktc)

Giải:

Áp dụng ĐLBT khối lượng

n_CO2 = n_CO = x mol

m_oxit + m_CO = m_CR + m_CO2

16 + 28x = 11,2 + 44x ⇒ x=0,3

⇒ V_CO = 6,72 lit

Bài 5: Dẫn một luồng khí CO dư qua ống sứ đựng Fe₃O₄ và CuO nung nóng đến khi phản ứng hoàn toàn thu được 2,32 gam hỗn hợp kim loại. Khí thoát ra khỏi bình được dẫn qua dung dịch nước vôi trong dư thu được 5 gam kết tủa. Tính tổng khối lượng 2 oxit trong hỗn hợp đầu.

Giải:

Phương trình phản ứng:

4CO + Fe₃O₄ → 4CO₂↑ + 3Fe

CO + CuO → CO₂↑ + Cu

CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃↓ + H₂O

n_CO2 = n_CaCO3 = 5/100 = 0,05 mol

Áp dụng định luật bảo toàn nguên tố C ta có: n_CO = n_CO2 = 0,05 mol

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: m_{oxit kl} + m_CO = m_kl + m_CO2

⇒ m_{oxit kl} = 2,32 + 0,05.44 – 0,05,28 = 3,12 gam

Bài 6: Khử hoàn toàn 32,20 gam hỗn hợp gồm CuO, Fe₂O₃ và ZnO bằng CO ở nhiệt độ cao thu được 25,00 gam hỗn hợp X gồm 3 kim loại. Cho X tác dụng vừa đủ với dung dịch HNO₃ thì thu được V lít khí NO duy nhất (đktc) và dung dịch chứa m gam muối (không chứa NH₄NO₃). Tính thể tích khí NO thoát ra và m gam muối thu được

Giải: