Giải bài taaph hóa lớp 11 bài 15

Chương 3. CACBON - SILIC Bài 15 : Cacbon Cacbon (C) là nguyên tố ở phân nhóm chính nhóm IV (rvA). Cacbon có 6 electron; Cấu hình electron: c: Is2 2s2 2p2 Vậy c có 4e lớp ngoài cùng tạo tối đa 4 liên kết cộng hóa tri Cacbon có thể có các số oxi hóa: - 4; 0; +2; +4 Các dạng thù hình: Dạng kim cương. Dạng than chì Fuleren gồm các phân tử Gcb Cto,... Fuleren Go có hình cẩu rỗng, có 32 mặt, 60 đỉnh là 60 nguyên tử cacbon. c có tính khử và tính oxi hóa ° 44 Tính khử: c + o2 ——■> CO2 co2 + c —í—> 2CO c + 4HNƠ3 (đ) -> co2f + 4NO2T + 2H2O Tínhoxihóa: c +2H2—to> CH4 ° to 4A1 + 3C —ĩ—» A14C3 Nhôm cacbua ★ BÀI TẬP: Tại sao hầu hết các hợp chất của cacbon lại là hợp chất cộng hóa trị? Tính oxi hóa cùa cacbon thể hiện ở phản ứng nào trong các phàn ứng sau? c + 02 > CO2 c + 2CuO > 2Cu + co2

3. 3C + 4A1 > AI4C3
4. c + H2O > CO + H2 Tính khử cùa cacbon thể hiện ờ phản ứng nào trong các phản ứng sau?
5. 2C + Ca —> CaC2
6. c + 2H2 — —> CH4
7. c + co2 — —> 2CO
8. 3C + 4A1 -

   AI4C3 Lập phương trình hóa học của các phản ứng sau đây: t° H2SO4 (dặc) + c —-—> so2 + co2 + ? HNO3 (dặc) + c 10 > NO2 + CO2 + ? t° CaO + c —-—> CaC2 + co t° SiO2 + c —-—> Si + CO Đốt một mẫu than đá (chứa tạp chất không cháy) có khối lượng 0.600 kg trong oxi dư, thu được 1,06 m3 (đktc) khí cacbonic. Tính thành phần phần trăm khối lượng cúa cacbon trong mẫu than đá trên. HƯỚNG DẲN GIẢI: Hầu hết các hợp chất của cacbon là hợp chẩt cộng hóa trị vì c có 4 electron riêng lẻ ở lớp ngoài cùng tạo tối đa-4 liên kết cộng hóa trị T ính oxi hóa của c thể hiện ở trong phản ứng: 3C + 4A1 > AI4C3 Chọn c. Tính khử của c thể hiện phản ứng: c + co2 > 2CO Ơ!ỌM c. Phương trình hóa học 2H2SO4 (đ) + c —» 2SO2 + co2t + 2H2O 4HNO3 (đ) + c —> 4NO2 + CO2T + 2H2O. CaO + 3C - 200Q°C > CaC2 + co S1O2 + 2C —2CO + Si Phương trình phản ứng: c + o2 ■ t0 ) co2 12kg 22,4 m5 xkg 1,06 m3 x=l|12É = 0,5678(kg) 22,4 5 Thành phần phẩn trăm theo khối lượng của c là: 0,5678.100 _ '— = 94,64% 0,600 Phương pháp giải bài tập Hóa 11 bài 15: Cacbon rất hay giúp các em nắm vững kiến thức và giải bài tập SGK hoàn chỉnh

BÀI 15. CACBON

1. LÝ THUYẾT TRỌNG TÂM

1. Vị trí

– Trong bảng tuần hoàn cacbon ở ô thứ 6, nhóm IVA, chu kì 2.

– Cấu hình electron : 1s22s22p2

2. Tính chất vật lí

Cacbon tạo thành một số dạng thù hình: kim cương, than chì, fuleren, cacbon vô định hình. Các dạng này khác nhau về tính chất vật lí do khác nhau về cấu trúc tinh thể và khả năng liên kết nên ứng dụng cũng khác nhau.

– Kim cương

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

+Thuộc tinh thể nguyên tử, có cấu trúc tứ diện.

– Than chì

+Là chất tinh thể màu xám đen.

+Có cấu trúc lớp.

– Fuleren

+Gồm các phân tử C60, C70,…

+ C60 có cấu trúc hình cầu rỗng, gồm 32 mặt, 60 đỉnh.

3. Tính chất hóa học

– Tính khử:

+ Tác dụng với oxi:

C + O2 →to→to CO2

+ Tác dụng với hợp chất:

C + 2H2SO4 (đặc) →to→toCO2 + 2SO2 + 2H2O

– Tính oxi hóa:

+ Tác dụng với hidro:

C + 2H2→to→toCH4

+ Tác dụng với kim loại:

Ca + 2C →to→to CaC2

4Al + 3C →to→to Al4C3

4. Ứng dụng

– Kim cương được dùng để đồ trang sức, chế tạo mũi khoan, dao cắt thủy tinh, bột mài,…

– Than chỉ được dùng làm các điện cực, làm nồi để nấu chảy các hợp kim chịu nhiệt, chế tạo chất bôi trơn, bút chì đen,…

– Than cốc được dùng làm chất khử trong luyện kim. Than gỗ dùng để chế tạo thuốc nổ đen, thuốc pháo,…

– Than hoạt tính có khả năng hấp phụ mạnh được dùng làm mặt nạ phòng độc và công nghiệp hóa chất,…

5. Trạng thái tự nhiên

– Kim cương, than chì tồn tại ở dạng tự do gần như tinh khiết.

– Cacbon có trong khoáng vật như canxit, magiezit, thành phần chính của than mỏ, dầu mỏ, khí thiên nhiên.

6. Điều chế

-Kim cương nhân tạo được điều chế bằng cách nung than chì ở khoảng 2000oC, dưới áp suất 50 đến 100 nghìn atmotphe với chất xúc tác là sắt, crom hay niken.

-Than chì nhân tạo được điều chế bằng cách nung than cốc ở 2500 – 3000oC trong lò điện, không có mặt không khí.

-Than cốc được điều chế bằng cách nung than mỡ khoảng 1000oC trong lò cốc, không có không khí.

-Than mỏ được khai thác trực tiếp từ các vỉa than nằm ở các độ sâu khác nhau dưới mặt đất.

-Than gỗ được tạo nên khi đốt gỗ trong điều kiện thiếu không khí.

-Than muội được tạo nên khi nhiệt phân metan có chất xúc tác: CH4 →to→to C + 2H2

2. PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP

Phương pháp giải bài tập tính theo phương trình phản ứng

+ Bước 1: Tính mol chất đề bài cung cấp.

+ Bước 2: Viết phương trình phản ứng xảy ra.

+ Bước 3: Dựa vào mol chất đề bài cung cấp, sử dụng cách tính theo phương trình phản ứng để tính lượng chất đề bài yêu cầu.

3. GIẢI BÀI TẬP SÁCH GIÁO KHOA

Bài 1 (trang 70 SGK Hóa học 11):

Tại sao hầu hết các hợp chất của cacbon lại là hợp chất cộng hóa trị?

Hướng dẫn giải:

Cấu hình e của C: 1s22s22p2

C có 4e lớp ngoài, để bền vững các nguyên tố cần có 8e lớp ngoài cùng. Độ âm điện của C là 2,55 ( độ âm điện trung bình) nên C khó cho hoặc nhận e một cách hoàn toàn vì vậy mà chủ yếu C hình thành liên kết với các nguyên tố khác bằng việc dùng chung các e (liên kết cộng hoá trị).

Bài 2 (trang 70 SGK Hóa học 11):

Tính oxi hóa của cacbon thể hiện ở phản ứng nào trong các phản ứng sau?

1. C + O2 → CO2

2. C + 2CuO → 2Cu + CO2

3. 3C + 4 Al → Al4C3

4. C + H2O → CO + H2

Hướng dẫn giải:

Chọn C.

Bài 3 (trang 70 SGK Hóa học 11):

Tính khử của cacbon thể hiện ở phản ứng nào trong các phản ứng sau?

1. 2C + Ca → CaC2

2. C + 2H2 → CH4

3. C + CO2 → 2CO

4. 3C + 4Al → Al4C3

Hướng dẫn giải:

Chọn C.

Bài 4 (trang 70 SGK Hóa học 11):

Lập phương trình hóa học của các phản ứng sau đây:

1. H2SO4(đặc) + C →to→to SO2 + CO2 + ?

2. HNO3(đặc) + C →to→toNO2 + CO2 + ?

3. CaO + C→to→toCaC2 + CO

4. SiO2+ C →to→toSi + CO

Hướng dẫn giải:

1. 2H2SO4(đặc) + C →to→to2SO2 + CO2 + 2H2O

2. 4HNO3(đặc) + C →to→to4NO2 + CO2 + 2H2O

3. CaO + 3C→to→toCaC2 + CO

4. SiO2+ 2C →to→toSi + 2CO

Bài 5 (trang 70 SGK Hóa học 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.