[Hóa 11] CHƯƠNG III. CACBON – SILIC
I. Cacbon
1. Vị trí và cấu hình e: Cacbon ở ô thứ 6, chu kỳ 2, nhóm IVA của bảng tuần hoàn. Cấu hình e: 1s² 2s² 2p². 2. Tính chất vật lý: C có ba dạng thù hình chính: Kim cương, than chì và fuleren. 3. Tính chất hóa học: 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.
a. Tính khử * Tác dụng với oxi: C + O2 → CO2. Ở nhiệt độ cao C lại khử CO2 theo phản ứng: C + CO2 → 2CO. * Tác dụng với hợp chất: C + 4HNO3 → CO2 + 4NO2 + 2H2O.
b. Tính oxi hóa * Tác dụng với kim loại: 3C + 4Al → Al4C3 (nhôm cacbua)
II. Cacbon monoxit CO
1. Tính chất hóa học Tính chất hóa học đặc trưng của CO là tính khử, CO là oxit trung tính. 2. Điều chế a. Trong phòng thí nghiệm HCOOH CO + H2O b. Trong công nghiệp: Khí CO được điều chế theo hai phương pháp: Khí than ướt và khí lò ga. C + H2O CO + H2. C + CO2 → 2CO.
III. CACBON ĐIOXIT 1. Tính chất vật lý: là chất khí không màu, nặng gấp 1,5 lần không khí. Khi làm lạnh, CO2 hóa rắn là một khối màu trắng, gọi là “nước đá khô”. Nước đá khô không nóng chảy mà thăng hoa, được dùng tạo môi trường lạnh không có hơi ẩm. 2. Tính chất hóa học: Khí CO2 không cháy, không duy trì sự cháy của nhiều chất. Cacbon đioxit là oxit axit, khi tan trong nước cho axit cacbonic. Tác dụng với dung dịch kiềm CO2 + NaOH → NaHCO3 (1); CO2 + 2NaOH → Na2CO3 + H2O (2) Tùy vào tỉ lệ phản ứng mà có thể cho ra các sản phẩm muối khác nhau. 3. Điều chế a. Trong phòng thí nghiệm: CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2↑ + H2O. b. Trong công nghiệp: Khí cacbon đioxit được thu hồi từ quá trình đốt cháy hoàn toàn than.
IV. AXIT CACBONIC – MUỐI CACBONAT
1. Axit cacbonic: là axit kém bền, chỉ tồn tại trong dung dịch loãng, dễ bị phân hủy thành CO2 và H2O. 2. Muối cacbonat: Muối cacbonat của các kim loại kiềm, amoni và đa số muối hiđrocacbonat đều tan. Muối cacbonat của kim loại khác thì không tan. Muối hidrocacbonat tan, muối cacbonat không tan có thể bị nhiệt phân.
V. SILIC
1. Tính chất vật lý: Silic có hai dạng thù hình: silic tinh thể và silic vô định hình. 2. Tính chất hóa học: Trong các phản ứng hóa học, silic vừa thể hiện tính oxi hóa vừa thể hiện tính khử. Silic tác dụng được với oxi, flo, một số kim loại. Ngoài ra silic còn tan trong dung dịch kiềm nóng. 3. Điều chế SiO2 + 2Mg → Si + MgO
VI. HỢP CHẤT CỦA SILIC 1. Silic đioxit SiO2 là chất ở dạng tinh thể. Silic đioxit tan chậm trong dung dịch kiềm đặc nóng, tan dể trong kiềm nóng chảy. Silic đioxit tan được trong dung dịch HF: SiO2 + 4HF → SiF4 + 2H2O. Dựa vào tính chất này, người ta dùng dung dịch HF để khắc chữ lên thủy tinh. 2. Axit silixic: H2SiO3 là chất ở dạng keo, không tan trong nước. Khi mất một phần nước tạo thành vật liệu xốp là silicagen. Dùng để hút hơi ẩm trong các thùng đựng hàng hóa. Axit silixic là axit yếu, yếu hơn cả axit cacbinic nên bị axit này đẩy ra khỏi dung dịch muối. Na2SiO3 + CO2 + H2O → Na2CO3 + H2SiO3↓. 3. Muối silicat: Dung dịch đậm đặc của Na2SiO3 và K2SiO3 gọi là thủy tinh lỏng. Vải tẩm thủy tinh lỏng sẽ khó cháy, ngoài ra thủy tinh lỏng còn dùng để chế tạo keo dán thủy tinh và sứ.


Cacbon III - ỨNG DỤNG Kim cương được sử dụng làm đồ trang sức. Trong kĩ thuật, kim cương được dùng để chế tạo mũi khoan, dao cắt thủy tinh và bột mài. Than chì được dùng làm điện cực; làm nồi, chén để nấu chảy các hợp kim chịu nhiệt; chế tạo chất bôi trơn; làm bút chì đen. Than cốc được dùng làm chất khử trong luyện kim để luyện kim loại từ quặng. Than gỗ được dùng để chế thuốc nổ đen, thuốc pháo, chất hấp thụ. Loại than có khả năng hấp thụ mạnh được gọi là than hoạt