Bài 27: Cacbon Học theo Sách giáo khoa
I. CÁC DẠNG THÙ HÌNH CỦA CACBON
1. Dạng thù hình của một nguyên tố là những đơn chất khác nhau do cùng một nguyên tố tạo nên.
Thí dụ: oxi O2, ozon O3 là hai dạng thù hình của nguyên tố oxi.
2. Dạng thù hình của cacbon gồm đơn chất nào? Có tính chất cơ bản gì?
Nguyên tố cacbon có 3 dạng thù hình là:
- Kim cương: cứng, trong suốt, không dẫn điện.
- Than chì: mềm, dẫn điện.
- Cacbon vô định hình (than đá, than gỗ, than xương): xốp, không dẫn điện.
Dạng thù hình của cacbon hoạt động hóa học nhất là: cacbon vô định hình.
II. TÍNH CHẤT CỦA CACBON 1. Tính chất hấp phụ
- Than gỗ có khả năng giữ trên bề mặt của nó các chất khí, chất hơi, chất tan trong dung dịch. Than gỗ có tính hấp phụ
- Than hoạt tính có tính hấp phụ cao được dùng để làm trắng đường, chế tạo mặt nạ, phòng độc...
2. Tính chất hóa học
a) Tác dụng với oxi tạo thành cacbon đioxit CO2 (C là chất khử) Phương trình hóa học: C + O2
to
CO2
Phản ứng tỏa nhiều nhiệt, do đó C được dùng làm nhiên liệu sản xuất và đời sống b) Tác dụng với oxit kim loại tạo thành CO2 và kim loại
Phương trình hóa học: C + 2CuO to 2Cu + CO2↑
Ở nhiệt độ cao, C khử được một số oxit kim loại như PbO, ZnO,... thành Pb, Zn... . Trong luyện kim người ta sử dụng tính chất này của cacbon để điều chế kim loại.
III. ỨNG DỤNG CỦA CACBON
Tùy thuộc vào tính chất của mỗi dạng thù hình, người ta sử dụng cacbon trong đời sống, sản xuất và trong kĩ thuật.
Thí dụ: than chì được dùng làm điện cực, chất bôi trơn, ruột bút chì; kim cương được dùng làm đồ trang sức quý hiếm, mũi khoan, dao cắt kính...
Bài tập
Bài 1 trang 80 VBT Hóa học 9: Dạng thù hình của nguyên tố là gì? Cho hai thí dụ.
Lời giải:
Dạng thù hình của nguyên tố là những đơn chất khác nhau do cùng một nguyên tố hóa học tạo nên.
Thí dụ: Cacbon có 3 dạng thù hình: kim cương, than chì, cacbon vô định hình. Phopho có 2 dạng thù hình là: photpho trắng, photpho đỏ.
Các dạng thù hình của cacbon
Hai dạng thù hình của photpho
Bài 2 trang 80 VBT Hóa học 9: Viết phương trình hoá học của cacbon với các oxit sau:
a) CuO; b) PbO; c) CO2; d) FeO.
Hãy cho biết loại phản ứng; vai trò của C trong các phản ứng; ứng dụng của các phản ứng đó trong sản xuất.
Lời giải:
Phương trình hóa học Ứng dụng tương ứng a) C + 2CuO to 2Cu + CO2↑
Loại phản ứng: oxi hóa – khử Vai trò của C: chất khử
1. Dùng để điều chế kim loại.
b) C + 2PbO to 2Pb + CO2↑
Loại phản ứng: oxi hóa – khử 2. Dùng để điều chế kim loại.
Vai trò của C: chất khử c) C + CO2
to
2CO↑
Loại phản ứng: oxi hóa – khử Vai trò của C: chất khử
3. Xảy ra trong quá trình luyện gang, luyện thép.
d) C + 2FeO to 2Fe + CO2↑ Loại phản ứng: oxi hóa – khử Vai trò của C: chất khử
4. Xảy ra trong quá trình luyện gang, luyện thép.
Bài 3 trang 81 VBT Hóa học 9: Hãy xác định công thức hoá học thích hợp của A, B, C, D trong thí nghiệm ở hình vẽ 3.10. Nêu hiện tượng thí nghiệm và viết phương trình hoá học.
Lời giải:
A là CuO, B là C (cacbon) , C là khí CO2, D là dung dịch Ca(OH)2
Hiện tượng: Màu đen của hỗn hợp trong ống nghiệm chuyển dần sang đỏ, nước vôi trong vẩn đục.
Phương trình hóa học:
C + 2CuO to 2Cu + CO2↑ CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3↓ + H2O
Bài 4 trang 81 VBT Hóa học 9: Tại sao sử dụng than để đun nấu, nung gạch ngói, nung vôi lại gây ô nhiễm môi trường. Hãy nêu biện pháp chống ô nhiễm môi trường và giải thích.
Lời giải:
Khi sử dụng than để đun nấu, nung gạch ngói, nung vôi gây ô nhiễm môi trường vì: đều sinh ra CO2, CO, SO2 … (vì trong than có tạp chất chứa S).
Biện pháp chống ô nhiễm môi trường: xây lò nung vôi, gạch ngói ở nơi xa dân cư, đồng thời trồng nhiều cây xanh.
Sử dụng than gây ô nhiễm môi trường
Bài 5 trang 81 VBT Hóa học 9: Trong công nghiệp, người ta sử dụng cacbon để làm nhiên liệu. Tính nhiệt lượng toả ra khi đốt cháy 5 kg than đá chứa 90% cacbon, biết 1 mol cacbon cháy toả ra 394 kJ.
Lời giải:
Khối lượng C có trong 5 kg than là:
C
m 5.90 4,5kg
100 ;
3 C
4,5.10
n 375 mol
12
Nhiệt tỏa ra khi đốt cháy 5 kg than là: 375. 394 = 147750 kJ Bài tập bổ sung
Bài 1 trang 81 VBT Hóa học 9: Cacbon phản ứng được với tất cả các chất trong dãy sau:
A. CO2, Na2O, H2
B. O2, ZnO, Al2O3
C. CO2, CuO, H2
D. O2, CaO, Fe2O3
Lời giải:
Đáp án đúng: C
C khử được các oxit của kim loại sau nhôm trong dãy hoạt động hóa học của kim loại.
→ Loại A, B, D.
Bài 2 trang 81 VBT Hóa học 9: Khí than ướt là nguyên liệu và nhiên liệu trong công nghiệp, được sản xuất bằng cách dẫn hơi nước qua than nóng đỏ, thu được khí CO và H2.
a) Viết phương trình hóa học.
b) Tính khối lượng than cần thiết để sản xuất 22,400 m3 khí than ướt ở đktc.
Hiệu suất của cả quá trình là 75%.
Lời giải:
a) Phương trình hóa học: C + H2O to CO + H2
b) Khối lượng than cần thiết để sản xuất 22,400 m3 khí than ướt ở đktc:
3 CO
22, 4.10
n 1000 mol
22, 4
Theo phương trình: nC = nCO = 1000 mol
Khối lượng than cần thiết với hiệu suất 75% là:
C
1000.12.100
m 16000gam 16 kg
75
Bài 3 trang 81 VBT Hóa học 9: Dùng cacbon dư khử hoàn toàn hỗn hợp hai oxit CuO và Fe2O3 ở nhiệt độ cao thu được a gam chất rắn A. Cho A phản ứng với dung dịch HCl dư thu được 0,448 lít khí và còn lại chất rắn không tan B. Dùng H2SO4 đặc, nóng hòa tan hoàn toàn B thì thu được 0,224 lít khí không màu, mùi hắc.
a) Viết các phương trình hóa học.
b) Tính thành phần phần trăm của hỗn hợp hai oxit. Các khí đều đo ở đktc.
Lời giải:
a) Các PTHH:
C + 2CuO to 2Cu + CO2↑ (1) 3C + 2Fe2O3
to
4Fe + 3CO2↑ (2) Fe + 2HCl → FeCl2 + H2↑ (3)
Cu + 2H2SO4đặc → CuSO4 + SO2↑ + 2H2O (4) b) Thành phần phần trăm hỗn hợp hai oxit:
2 2
H SO
n 0,02 mol;n 0,01 mol Theo các PTHH ta có:
CuO Cu SO2
n n n 0,01mol
→ mCuO = 0,01.80 = 0,8 gam
2
2 3 2
Fe H
Fe O H
n 2n
n n 0,02 mol
2 2
→ mFe O2 3 0,02.1603, 2gam
→ moxit = 0,8 + 3,2 = 4 gam
2 3
CuO
Fe O
%m 0,8.100 20%
4
%m 100% 20% 80%
Bài 4 trang 81 VBT Hóa học 9: Hãy điền nội dung thích hợp vào ô trống trong bảng sau:
Phương trình hóa học Loại phản
ứng Vai trò của C Ứng dụng a 3C + 2Fe2O3
to
4Fe + 3CO2
b C + O2 to
CO2
c C + H2O to CO + H2
Lời giải:
Phương trình hóa học Loại phản ứng
Vai trò
của C Ứng dụng a 3C + 2Fe2O3
to
4Fe + 3CO2 Oxi hóa – khử
Chất khử
Điều chế kim loại
b C + O2 to
CO2
Oxi hóa – khử
Chất khử
C được dùng làm nhiên liệu trong đời sống và sản xuất.
c C + H2O to CO + H2
Oxi hóa – khử
Chất khử
Điều chế khí than ướt (nguyên liệu và nhiên liệu trong công
nghiệp).
