CHUYÊN ĐỀ: CARBON - SILICON
PHẦN A: LÍ THUYẾT
I. CARBON VÀ HỢP CHẤT CỦA CARBON
1. CARBON
1.1. VỊ TRÍ – CẤU HÌNH ELECTRON
* Vị trí: Ô thứ 6, nhóm IVA, chu kì 2 của bảng tuần hoàn.
* Cấu hình electron: 1s22s22p2.
* Hóa trị: IV (hoặc II trong 1 số hợp chất).
* Các số oxi hoá thường gặp của C: -4, 0, +2 và +4.
1.2. Tính chất vật lí
Nguyên tố carbon có ba dạng thù hình chính là kim cương, than chì và fuleren
Kim cương
Than chì
Carbon vô định hình
Kim cương là chất tinh thể trong suốt, không màu, không dẫn điện, dẫn nhiệt kém.
Than chì là chất tinh thể màu xám đen, dẫn điện tốt.
Than gỗ, than xương, than muội,... được gọi chung là carbon vô định hình.
Cấu trúc tứ diện đều
Cấu trúc lớp
Cấu tạo xốp
- Do cấu trúc này mà kim cương rất cứng, là chất cứng nhất trong tất cả các chất.
- Do cấu trúc này mà than chì mềm, khi vạch trên giấy nó để lại vạch đen gồm nhiều lớp tinh thể.
- Có khả năng hấp phụ mạnh các chất khí và chất tan trong dung dịch.
1.3. Ứng dụng
Kim cương
Than chì
Carbon vô định hình
- Dùng làm đồ trang sức, chế tạo mũi khoan, dao cắt thuỷ tinh, làm bột mài.
- Dùng làm điện cực, làm nồi để nấu chảy các hợp kim chịu nhiệt, chế 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 súng đen, thuốc pháo.
- Than muội được dùng làm chất độn trong cao su, để sản xuất mực in, xi đánh giầy,...
- Than hoạt tính được dùng trong mặt nạ phòng độc và trong công nghiệp hoá chất.
1.4. Trạng thái tự nhiên
* Trong tự nhiên, kim cương và than chì là carbon tự do gần như tinh khiết.
* Carbon còn có trong các khoáng vật như canxit (đá vôi, đá phấn, đá hoa, đều chứa CaCO3), magnesit (MgCO3), dolomite (CaCO3.MgCO3),...
* Là thành phần chính của các loại than mỏ (than antraxit, than mỡ, than nâu, than bùn, chúng khác nhau về tuổi địa chất và hàm lượng carbon), dầu mỏ, khí thiên nhiên.
* Hợp chất của carbon là thành phần cơ sở của các tế bào động vật và thực vật, nên carbon có vai trò rất lớn đối với sự sống.
1.5. Tính chất hóa học
Trong các phản ứng oxi hoá - khử, đơn chất carbon có thể tăng hoặc giảm số oxi hoá, nên nó thể hiện tính khử hoặc tính oxi hoá. Tuy nhiên, tính khử vẫn là tính chất đặc trưng của carbon.
Tính oxi hóa
Tính khử
* Tác dụng với H2
* Tác dụng với kim loại
(aluminium carbide)
* Tác dụng với O2
* Tác dụng với hợp chất
2. HỢP CHẤT CỦA CARBON
2.1. OXIT CỦA CARBON
CARBON MONOXIDE (CO)
CARBON DIOXIDE (CO2)
Tính chất vật lí
- Carbon monoxide là chất khí không màu, không mùi, không vị, hơi nhẹ hơn không khí, rất ít tan trong nước, rất bền với nhiệt.
- Khí CO rất độc.
- CO2 là chất khí không màu, nặng gấp 1,5 lần không khí, tan không nhiều trong nước.
- Ở trạng thái rắn, CO2 tạo thành một khối trắng, gọi là “nước đá khô”. Nước đá khô thăng hoa ở - 78,5 oC, được dùng để tạo môi trường lạnh không có hơi ẩm.
Tính chất hóa học
1. Carbon monoxide là oxide không tạo muối
- CO không tác dụng với nước, acid và dung dịch kiềm ở điều kiện thường.
2. Tính khử
Lưu ý: CO khử được nhiều oxide kim loại (sau Al trong dãy HĐHH).
- Khí CO2 không cháy và không duy trì sự cháy của nhiều chất, nên người ta thường dùng những bình tạo khí CO2 để dập tắt các đám cháy.
- CO2 là oxide acid
+ Tác dụng với nước
+ Tác dụng với dung dịch kiềm
Điều chế
1. Trong phòng thí nghiệm
2. Trong công nghiệp
* Khí than ướt
* Khí lò gas
1. Trong phòng thí nghiệm
2. Trong công nghiệp
Khí CO2 được sản xuất bằng cách nung đá vôi ở 900 - 1000oC trong lò nung vôi:
2.2. carbonic acid
Carbonic acid rất kém bền, chỉ tồn tại trong dung dịch loãng, dễ bị phân huỷ thành CO2 và H2O.


2.3. muối carbonate
2.3.1. Khái niệm – Tính chất vật lí
- Muối carbonate là muối của carbonic acid.
+ Muối carbonate trung hòa: Na2CO3; CaCO3;…
+ Muối hydrogen carbonate: NaHCO3; Ca(HCO3)2;…
- Muối carbonate của kim loại kiềm, ammonium và đa số các muối hydrogen carbonate dễ tan trong nước. Các muối carbonate của kim loại khác không tan trong nước.
2.3.2. Tính chất hóa học
a. Tác dụng với acid
b. Tác dụng với base
lưỡng tính.
c. Phản ứng nhiệt phân
Các muối carbonate kim loại kiềm đều bền với nhiệt. Các muối carbonate của kim loại khác, cũng như muối hydrogen carbonate dễ bị nhiệt phân huỷ. Thí dụ:
2.3.3. Ứng dụng
- Calcium carbonate (CaCO3) tinh khiết là chất bột màu trắng, nhẹ, được dùng làm chất độn trong một số ngành công nghiệp.
- Sodium carbonate khan (Na2CO3, còn gọi là soda khan) được dùng trong công nghiệp thuỷ tinh, đồ gốm, bột giặt,...
- Sodium hydrogen carbonate (NaHCO3) được dùng trong công nghiệp thực phẩm. NaHCO3 còn được dùng làm thuốc chữa bệnh đau dạ dày (thuốc muối nabica).
II. SILICON VÀ HỢP CHẤT CỦA SILICON
1. SILICON
1.1. VỊ TRÍ – CẤU HÌNH ELECTRON
* Vị trí: Ô thứ 14, nhóm IVA, chu kì 2 của bảng tuần hoàn.
* Cấu hình electron: 1s22s22p63s23p2.
1.2. tính chất vật lí
* Silicon có hai dạng thù hình: silicon tinh thể và silicon vô định hình.
- Silicon tinh thể có cấu trúc giống kim cương, có tính bán dẫn,…
- Silicon vô định hình là chất bột màu nâu.
1.3. tính chất hóa học
Silicon có các số oxi hoá -4, 0, +2 và +4. Trong các phản ứng oxi hoá - khử, silicon thể hiện tính khử và tính oxi hoá.
Tính oxi hóa
Tính khử
- Ở nhiệt độ cao silicon tác dụng với các kim loại như Calcium, magnesium, iron, tạo thành silixua kim loại.
Thí dụ:
(magie silixua)
a) Tác dụng với phi kim
b) Tác dụng với hợp chất
1.4. TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN - ỨNG DỤNG
1.4.1. Trạng thái tự nhiên
* Silicon là nguyên tố phổ biến thứ hai, sau oxi, chiếm gần 29,5% khối lượng vỏ Trái Đất.
* Trong tự nhiên không có silicon ở trạng thái tự do, mà chỉ gặp ở dạng hợp chất: chủ yếu là silicon dioxide; các khoáng vật siliconat và aluminosilicate.
1.4.2. Ứng dụng
* Silicon siêu tinh khiết là chất bán dẫn, được dùng trong kĩ thuật vô tuyến và điện tử, để chế tạo tế bào quang điện, bộ khuếch đại, bộ chỉnh lưu, pin mặt trời, …
* Trong luyện kim, silicon được dùng để tách oxi khỏi kim loại nóng chảy. Ferosilicon là hợp kim được dùng để chế tạo thép chịu acid.
1.5. ĐIỀU CHẾ
Silicon được điều chế bằng cách dùng chất khử mạnh như Mg, Al, C khử silicon dioxide ở nhiệt độ cao.
Thí dụ:
2. HỢP CHẤT CỦA SILICON
2.1. silicon dioxide
* Tính chất vật lí: Silicon dioxide (SiO2) là chất ở dạng tinh thể, không tan trong nước.
* Tính chất hóa học


Dựa vào tính chất này, người ta dùng dung dịch HF để khắc chữ và hình trên thuỷ tinh.
* Trạng thái tự nhiên - Ứng dụng
- Trong thiên nhiên silicon dioxide tồn tại dưới dạng cát và thạch anh.
- Silicon dioxide là nguyên liệu quan trọng để sản xuất thuỷ tinh, đồ gốm,...
2.2. Silicic acid
* Tính chất vật lí: Silicic acid (H2SiO3) là chất ở dạng kết tủa keo, không tan trong nước.

Siliconagel có khả năng hấp phụ mạnh, thường được dùng để hút ẩm trong các thùng đựng hàng hoá.
* Tính chất hóa học: Silicic acid là acid rất yếu, yếu hơn cả carbonic acid

2.3. muối siliconat
* Silicic acid dễ tan trong dung dịch kiềm, tạo thành muối silicate.
* Dung dịch đậm đặc của Na2SiO3 và K2SiO3 được gọi là thuỷ tinh lỏng.
* Vải hoặc gỗ tẩm thuỷ tinh lỏng sẽ khó bị cháy.
* Thuỷ tinh lỏng còn được dùng để chế keo dán thuỷ tinh và sứ.
III. MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP
* Khử các oxide kim loại ở nhiệt độ cao
- Ở nhiệt độ cao, CO, H2,… khử các oxide của kim loại sau Al (từ Zn trở đi).
a) Với CO:
Ví dụ: ZnO + COZn + CO2
b) Với H2:
Ví dụ:3H2 + Fe2O3 2Fe + 3H2O
c) Với hỗn hợp CO, H2:
* CO2 tác dụng với OH –,
→
(Khi tính mol kết tủa ta phải so sánh mol )
- Khi cho CO2 vào dung dịch Ca(OH)2 dư thì sản phẩm tạo muối trung hòa
CO2 + Ca(OH)2 (dư) CaCO3↓ + H2O
* Cho từ từ a mol H+ vào dung dịch chứa b mol
→ Phản ứng xảy ra theo thứ tự:
* Cho từ từ dung dịch chứa
* Nhiệt phân muối carbonate
Các muối carbonate kim loại kiềm đều bền với nhiệt. Các muối carbonate của kim loại khác, cũng như muối hydrogen carbonate dễ bị nhiệt phân huỷ. Thí dụ:




Phương pháp: Bảo toàn khối lượng, bảo toàn số mol nguyên tử
* Xác định thành phần của thuỷ tinh khi biết % khối lượng Na2O; CaO và SiO2
Đặt công thức của thủy tinh là:
xNa2O.yCaO.z SiO2 Ta có:
PHẦN B: BÀI TẬP ĐƯỢC PHÂN DẠNG
DẠNG 1: BÀI TẬP LÍ THUYẾT
Câu 1: Viết phương trình hóa học của phản ứng mô tả thuỷ tinh bị acid HF ăn mòn. Biết thành phần chính của thuỷ tinh là Na2SiO3 (Na2O.SiO2) và CaSiO3 (CaO.SiO2).
Hướng dẫn giải
CaSiO3 + 6HFSiF4 + CaF2 + 3H2O
Na2SiO3 + 6HFSiF4 + 2NaF + 3H2O
Câu 2: (trích từ đề 10 chuyên TP HCM 2022-2023)
Cho sơ đồ chuỗi phản ứng sau:
X + 2KHSO4 ® A¯ + B + 2C­ + 2D
BaCl2 + KHSO4 ® A¯ + E + HCl
X + 2KOH ® G¯ + H + 2D
H + 2HCl ® 2E + C­ + D
Xác định các chất X, A, B, C, D, E, G, H. Viết phương trình hóa học các phản ứng theo sơ đồ trên. Biết rằng mỗi chữ cái là một chất vô cơ khác nhau và khí C không làm mất màu dung dịch bromine.
Hướng dẫn giải
Chất X: Ba(HCO3)2, A: BaSO4¯, B: K2SO4, C: CO2­, D: H2O, E: KCl, G: BaCO3¯, H: K2CO3
Ba(HCO3)2 + 2KHSO4 ® BaSO4¯ + K2SO4 + 2CO2­ + 2H2O
BaCl2 + KHSO4 ® BaSO4¯ + KCl + HCl
Ba(HCO3)2 + 2KOH ® BaCO3¯ + K2CO3 + 2H2O
K2CO3 + 2HCl ® 2KCl + CO2­ + H2O
Câu 3: Xác định chất, hoàn thành các phương trình hóa học, ghi rõ điều kiện phản ứng, biết rằng mỗi chữ cái là 1 chất vô cơ khác nhau, A là hợp chất của Ba.
A + NaOH → B↓ + C + D
C + E → F + G↑ + D
A+ H → B + D
F + D → I + K↑ + L↑
Hướng dẫn giải
A là Ba(HCO3)2; B: BaCO3; C: NaHCO3 hoặc Na2CO3; D: H2O; E:HCl; F: NaCl; G: CO2; H: Ba(OH)2; I: NaOH; K: H2; L: Cl2.
PTHH:
(1) Ba(HCO3)2 + 2NaOH → BaCO3 + Na2CO3 + 2H2O
Hoặc: Ba(HCO3)2 + NaOH → BaCO3 + NaHCO3 + H2O
(2) NaHCO3 + HCl → NaCl + CO2 + H2O
Hoặc: Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + CO2 + H2O
(3) Ba(HCO3)2 + Ba(OH)2 → 2BaCO3 + 2H2O
(4) 2NaCl + 2H2O 2 NaCl + H2 + Cl2
Câu 4: (trích từ đề 10 chuyên Thái Bình 2022-2023)
Khi đốt than trong điều kiện thiếu không khí thường tạo ra hỗn hợp 2 khí, trong đó có khí X rất độc.
a) Viết các phương trình phản ứng xảy ra? Nêu biện pháp hạn chế phát sinh khi X khi đốt than?
b) Dẫn khí X qua ống đựng bột oxide kim loại Y đốt nóng, khí thoát ra khỏi ống làm vẩn đục nước vôi trong dư. Oxide Y có thể là những chất nào trong số các chất: MgO, Al2O3, Fe3O4, CuO. Viết phương trình phản ứng minh họa?
Hướng dẫn giải
a) PTHH: C + O2 CO2
2C + O2 2CO
C + CO2 2CO
Khí X là CO, khí CO rất độc, sinh ra do quá trình đốt than xảy ra nơi kém thông thoáng, thiếu không khí. Để hạn chế phát sinh CO, khi đốt than cần chọn nơi thoáng khí để cung cấp đủ O2 cho quá trình cháy.
b) Khí thoát ra làm vẩn đục nước vôi trong dư là CO2.
Các oxide phản ứng được với CO là Fe3O4 và CuO Y có thể là Fe3O4 hoặc CuO
PTHH: Fe3O4 + 4CO 3 Fe + 4CO2
CuO + CO Cu + CO2
Câu 5: (trích từ đề 10 chuyên Lào Cai 2022-2023)
Viết phương trình hóa học của các phản ứng xảy ra khí: (coi các phản ứng xảy ra hoàn toàn)
a. Dẫn một lượng dư khí CO đi qua hỗn hợp rắn CuO và MgO đã được nung nóng, sau đó hoà tan chất rắn thu được trong một lượng dư dung dịch HCl.
b. Nung nóng hỗn hợp rắn gồm Al2O3 và CaCO3 đến khối lượng không đổi. Sau đó hòa tan hoàn toàn lượng chất rắn thu được trong lượng dư nước.
Hướng dẫn giải
Các PTHH:
a. CO + CuO Cu + CO2
MgO + 2HCl → MgCl2 + H2O
b. CaCO3 CaO + CO2
CaO + H2O → Ca(OH)2
Al2O3 + Ca(OH)2 → Ca(AlO2)2 + H2O
Câu 6: Nêu hiện tượng và viết phương trình phản ứng xảy ra (nếu có) ở mỗi thí nghiệm sau
a) Dẫn từ từ đến dư khí CO2 vào dung dịch Ca(OH)2.
b) Cho từ từ dung dịch NaHSO4 đến dư vào dung dịch K2CO3.
c) Cho từ từ dung dịch NaHSO4 đến dư vào dung dịch Ba(HCO3)2
f) Cho hỗn hợp rắn gồm BaCO3 và K2SO4 vào dung dịch HCl dư.
g) Đổ dung dịch NaHCO3 vào dung dịch Ca(OH)2.
Hướng dẫn giải
a) Hiện tượng: Xuất hiện kết tủa trắng, sau đó kết tủa tan tạo dung dịch không màu.
- Phương trình: CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O
CO2 + CaCO3 + H2O → Ca(HCO3)2
b) Hiện tượng: Lúc đầu không có hiện tượng, sau đó xuất hiện khí không màu, không mùi thoát ra. PTHH:
2NaHSO4 + K2CO3 → Na2SO4 + 2KHCO3
2KHCO3 + 2NaHSO4 → Na2SO4 + K2SO4 + 2CO2 + 2H2O
c) dung dịch Ba(HCO3)2. Xuất hiện kết tủa trắng và có khí thoát ra
Ba(HCO3)2 + 2NaHSO4 → Na2SO4 + BaSO4 + 2CO2 + 2H2O
f) Hiện tượng: Xuất hiện bọt khí và kết tủa trắng.
Cho hỗn hợp rắn gồm BaCO3 và K2SO4 vào dung dịch HCl dư.
PTHH: BaCO3 + 2HCl BaCl2 + CO2 + H2O
BaCl2 + K2SO4 BaSO4 + 2KCl
g) Xuất hiện kết tủa vẩn đục
NaHCO3 + Ca(OH)2 → NaOH + CaCO3↓ + H2O
hoặc 2NaHCO3 + Ca(OH)2 → Na2CO3 + CaCO3↓ + 2H2O
Câu 7: Trong chuyến thăm Khu du lịch Tam Cốc - Bích Động, một em học sinh yêu thích Hóa học đã mang về một lọ chất lỏng là nước nhỏ từ nhũ đá trên trần hang động xuống. Về phòng thí nghiệm, học sinh này đã chia dung dịch trong lọ ra 3 phần và thực hiện 3 thí nghiệm sau:
Thí nghiệm 1: Đem đun sôi phần 1
Thí nghiệm 2: Cho phần 2 tác dụng với dung dịch HCl.
Thí nghiệm 3: Cho phần 3 tác dụng với dung dịch KOH.
Hãy nêu hiện tượng và viết phương trình hóa học của các phản ứng có thể xảy ra ở mỗi phần.
Lọ nước bạn học sinh mang về là dung dịch chứa chủ yếu Ca(HCO3)2.
Hướng dẫn giải
+ TN 1: Đun sôi có cặn trắng là khí xuất hiện do phản ứng
Ca(HCO3)2  CaCO3 ↓ + CO2 ↑ + H2O
+ TN 2: Cho tác dụng với dung dịch HCl có khí thoát ra do phản ứng
Ca(HCO3)2 + 2HCl → CaCl2 + CO2 ↑ + 2H2O
+ TN 3: Cho tác dụng với dung dịch KOH có kết tủa trắng do phản ứng
Ca(HCO3)2 + 2KOH → CaCO3 ↓ + K2CO3 + 2H2O
Câu 8: Hãy giải thích và viết phương trình phản ứng xảy ra (nếu có):
a) Không dùng bếp than để sưởi và ủ bếp trong phòng kín.
b) Không thể dùng khí CO2 để dập tắt đám cháy kim loại Mg.
c) Khi dùng nước giếng chứa muối Ca(HCO3)2, sau một thời gian thấy có lớp chất cặn rắn bám ở đáy dụng cụ đun nước.
d) Thuốc chữa đau dạ dày chứa muối NaHCO3 có tác dụng trung hòa bớt lượng acid HCl trong dạ dày.
Hướng dẫn giải
a) Vì trong điều kiện thiếu oxygen, than cháy tạo ra khí CO, khí CO kết hợp với hemoglobin trong máu ngăn không cho máu nhận oxygen và cung cấp oxygen cho các tế bào do đó gây tử vong cho con người.
C + O2 CO2
C + CO2 2CO hay 2C + O2(thiếu) 2CO
b) Vì CO2 phản ứng được với Mg ở nhiệt độ cao dẫn đến đám cháy sẽ cháy mạnh hơn.
CO2 + Mg MgO + C
hoặc CO2 + Mg MgO + CO
C + O2 CO2 hoặc 2CO + O2 2CO2
c) Ca(HCO3)2 CaCO3+ CO2 + H2O
d) NaHCO3 + HCl → NaCl + CO2↑ + H2O
Câu 9: (trích từ đề 10 chuyên Phan Bội Châu Nghệ An 2022-2023)
Hóa học là môn khoa học thực nghiệm, có nhiều ứng dụng trong thực tiễn cuộc sống. Hãy giải thích bằng phương trình hóa học của các phản ứng xảy ra khi:
a) Đám cháy có kim loại mạnh (như có Mg) không dùng khí CO2 để dập tắt.
b) Dụng cụ bằng thủy tinh không dùng để đựng dung dịch HF.
c) Trong tự nhiên có nhiều nguồn sinh ra khí H2S nhưng lại không có sự tích tụ H2S trong không khí.
d) Để loại bỏ muối Fe(II) có trong nước ngầm (thường là Fe(HCO3)2) người ta cho nước ngầm chảy qua các giàn phun mưa, sau đó lọc bỏ chất rắn tạo ra.
Hướng dẫn giải
a) Mg có tác dụng được với CO2 nên đám cháy không bị dập tắt.
2Mg + CO22MgO + C
b) Thành phần chính của thủy tinh là SiO2, HF có khả năng phản ứng với SiO2 làm thủy tinh bị ăn mòn.
4HF + SiO2SiF4 + 2H2O
c) H2S tác dụng với O2 trong không khí. 2H2S + O2 2S + 2H2O
d) Fe(HCO3)2 tác dụng với O2 trong không khí tạo thành Fe(OH)3 và tách ra khỏi nước.
4Fe(HCO3)2 + O2 + 2H2O4Fe(OH)3 + 8CO2
Câu 10: (trích từ đề 10 chuyên Bình Phước 2022-2023)
Có 5 chất bột . Chỉ dùng và CO2 hãy nhận biết các chất trên. Viết phương trình hóa học xảy ra.
Hướng dẫn giải
- Lấy mỗi chất bột một ít làm mẫu thử
- Cho 5 chất bột vào 5 ống nghiệm chứa nước
+ Chất nào tan là KCl, K2CO3, K2SO4 gọi là nhóm 1
+ Chất nào không tan là BaSO4, BaCO3 gọi là nhóm 2
- Dẫn khí CO2 dư lần lượt vào các ống nghiệm của nhóm 2
+ Chất nào tan thì chất đó là BaCO3
+ Chất không tan là BaSO4
BaCO3 + CO2 + H2O Ba(HCO3)2
- Cho Ba(HCO3)2 ở trên vào 3 ống nghiệm của nhóm 1
+ Ống nghiệm nào tạo kết tủa thì chất ban đầu là K2SO4 và K2CO3, kết tủa của 2 ống nghiệm này gọi là nhóm 3.
+ Ống nghiệm không hiện tượng thì chất ban đầu là KCl
- Dẫn khí CO2 dư vào kết tủa của nhóm 3
+ Kết tủa nào tan thì chất ban đầu của ống nghiệm chứa K2CO3
+ Kết tủa không tan thì chất ban đầu của ống nghiệm chứa K2SO4
K2CO3 + Ba(HCO3)2 BaCO3 + 2KHCO3
K2SO4 + Ba(HCO3)2 BaSO4 + 2KHCO3
Câu 11: Có bốn dung dịch không màu đựng trong bốn lọ mất nhãn trong số các chất sau: KHSO4, NaHCO3, Mg(HCO3)2, Ba(HCO3)2. Chỉ dùng thêm cách đun nóng (không dùng hóa chất khác) hãy nhận biết các dung dịch trên.
Hướng dẫn giải
Trích 4 mẫu thử có đánh số. Nhiệt phân 4 mẫu thử mẫu nào không có hiện tượng là KHSO4,
3 mẫu còn lại có khí thoát ra. Ngưng tụ nước cho vào sp 3 mẫu thử trên mẫu thử nào tan ra là Na2CO3 => NaHCO3,
2 mẫu thử không tan. Cho dd KHSO4 vừa tìm được vào 2 mẫu thử còn lại mẫu thử nào ko có kết tủa => Mg(HCO3)2.
Mẫu thử kết tủa => Ba(HCO3)2
Viết PTPƯ minh họa:
2NaHCO3 → Na2CO3 + CO2 + H2O
Mg(HCO3)2 → MgCO3 + CO2 + H2O
Ba(HCO3)2 → BaCO3 + CO2 + H2O
2KHSO4 + Ba(HCO3)2 → BaSO4 + K2SO4 + 2CO2 + 2 H2O
Câu 12: Hình vẽ dưới đây mô tả phương pháp điều chế khí CO2 trong phòng thí nghiệm:
INCLUDEPICTURE http://cdn.hoc24.vn/bk/QJHpJ5egzGxT.png * MERGEFORMATINET
a) Tại sao không dùng dung dịch H2SO4 thay cho dung dịch HCl?
b) Để thu được khí CO2 tinh khiết, phải cho dòng khí thu được lần lượt qua bình (1) và bình (2) đựng hóa chất gì? Giải thích?
Hướng dẫn giải
a) Tạo kết tủa CaSO4, phản ứng xảy ra không hoàn toàn
2HCl
+
CaCO3
CaCl2
+
CO2
+
H2O
H2SO4
+
CaCO3
CaSO4
+
CO2
+
H2O
b) Bình (1) dung dịch NaHCO3 thu khí HCl.
Bình (2) dung dịch H2SO4 đặc thu H2O.
Câu 13: Em hãy cho biết nguyên liệu và phương pháp dùng để sản xuất vôi. Viết các phương trình hóa học chính xảy ra trong lò nung vôi. Cho biết ưu điểm của lò vôi công nghiệp.
Hướng dẫn giải
Nguyên liệu dùng để sản xuất vôi: CaCO3. Ngoài ra còn có chất đốt là than đá, củi, dầu, khí tự nhiên, không khí,…
Các PTHH: C + O2 CO2
CaCO3 CaO + CO2
*Ưu điểm của lò vôi công nghiệp:
- Sản xuất liên tục- sau 1 thời gian nhất định người ta nạp nguyên liệu vào lò; vôi sống được lấy ra qua cửa ở đáy lò;
- Không gây ô nhiễm không khí (Vì khí thải là CO2 được thu lại để sản xuất muối carbonat, nước đá khô,…)
DẠNG 2: BÀI TẬP CARBON, SILICON VÀ CÁC OXIDE CỦA CHÚNG
Câu 1: Một loại thuỷ tinh chứa 13,0% Na2O; 11,7% CaO và 75,3% SiO2 về khối lượng. Xác định thành phần của loại thuỷ tinh này biểu diễn dưới dạng hợp chất của các oxide.
Hướng dẫn giải
Đặt công thức của thủy tinh là:
xNa2O.yCaO.z SiO2 Ta có:
Na2O.CaO.6SiO2
Câu 2: Một loại thuỷ tinh dùng để chế tạo dụng cụ nhà bếp có thành phần khối lượng như sau: SiO2: 75,0%; CaO: 9,00%; Na2O: 16,0%. Trong loại thuỷ tinh này 1 mol CaO kết hợp với bao nhiêu mol Na2O và SiO2.
Hướng dẫn giải
Đặt công thức của thủy tinh là:
xNa2O.yCaO.z SiO2 ta có:
1,6 mol Na2O và 7,8 mol SiO2
Câu 4: Nung nóng một ống chứa 36,1 gam hỗn hợp gồm MgO, CuO, ZnO và Fe2O3 rồi dẫn hỗn hợp khí X gồm CO và H2 dư đi qua đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn,thu được 28,1 gam chất rắn. Tính thể khí X (đktc) đã tham gia phản ứng.
Hướng dẫn giải
Câu 5: Cho luồng khí CO dư đi qua 5,64 gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4 (đun nóng) khí đi ra sau phản ứng được dẫn vào dung dịch Ca(OH)2 dư thấy tạo thành 8 gam kết tủa. Tính khối lượng của Fe thu được.
Hướng dẫn giải
Câu 6: Dẫn 0,55 mol hỗn hợp X (gồm hơi nước và CO2) qua carbon nóng đỏ, thu được 0,95 mol hỗn hợp Y gồm CO, H2, CO2. Cho Y hấp thụ vào dung dịch chứa 0,1 mol Ba(OH)2 sau phản ứng xảy ra hoàn toàn. Tính khối lượng kết tủa thu được.
Hướng dẫn giải
Câu 7: Đốt cháy hết m gam carbon trong oxygen thu được hỗn hợp khí A gồm CO và CO2. Cho hỗn hợp khí A đi từ từ qua ống sứ đựng 23,2 gam Fe3O4 nung nóng đến phản ứng kết thúc thu được chất rắn B chứa 3 chất (Fe, FeO, Fe3O4) và khí D duy nhất. Hấp thụ hoàn toàn khí D bởi dung dịch Ba(OH)2 thu được 19,7 gam kết tủa và dung dịch X. Đun nóng dung dịch X thu thêm 14,775 gam kết tủa nữa thì kết thúc phản ứng. Cho toàn bộ chất rắn B vào dung dịch CuSO4 dư, sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thì lượng CuSO4 đã phản ứng là 0,03 mol; đồng thời thu được 21,84 gam chất rắn E.
a) Viết phương trình hóa học xảy ra.
b) Tính m và tỉ khối của A so với H2.
Hướng dẫn giải
a) Các phương trình hóa học xảy ra:
2C + O2 2CO (1)
C + O2 CO2 (2)
Fe3O4 + CO 3FeO + CO2 (3)
FeO + CO Fe + CO2 (4)
CO2 + Ba(OH)2 → BaCO3 + H2O (5)
2CO2 + Ba(OH)2 → Ba(HCO3)2 (6)
Ba(HCO3)2 BaCO3 + CO2 + H2O (7)
Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu (8)
Chất rắn E chứa: Cu, FeO, Fe3O4
b) Theo các phương trình (1) → (7):

→ m = 0,25.12 = 3 gam
Chất rắn B chứa: Fe, FeO, Fe3O4 có số mol lần lượt là x, y, z.
Theo các phương trình trên và bài ra ta có:
x = 0,03
64x + 72y +232z = 21,84
x + y + 3z =
Suy ra: x = 0,03; y = 0,18; z = 0,03
→ mB = mFe + mFeO + mFe3O4 = 21,6 gam
Theo định luật bảo toàn khối lượng:
mA + mFe3O4 = mB + mCO2
→ mA = 0,25.44 + 21,6 – 23,2 = 9,4 gam
→ Tỉ khối của A so với H2 là:
Câu 8: Sục 4,48 lít khí CO2 (đktc) vào 1 lít dung dịch hỗn hợp Ba(OH)2 0,12M và NaOH 0,06M. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được m gam kết tủa. Xác định Giá trị của m.
Hướng dẫn giải
Câu 9: Hấp thụ hết 5,6 lít khí CO2 ở đktc vào dung dịch gồm 0,15 mol BaCl2; 0,08 mol Ba(OH)2 và 0,29 mol KOH sau phản ứng hoàn toàn thu được dung dịch A và m gam kết tủa. Tính giá trị của m
Hướng dẫn giải
nCO2 = 5,6: 22,4 = 0,25 (mol); nBa2+ = 0,15 + 0,08 = 0,23 (mol); nOH- = 0,08.2 + 0,29 = 0,45 (mol)
Ta có: => tạo 2 muối HCO3- và CO3 2-
OH- + CO2 → HCO3-
2OH-+ CO2→ CO32- + H2O

=> mBaCO3 = 0,2. 197 = 39,4 (g) (tính theo CO32- chứ không theo Ba 2+)
Câu 10: Sục từ từ CO2 vào V lít dung dịch Ba(OH)2 0,5M, kết quả thí nghiệm biểu diễn trên đồ thị sau. Xác định giá trị của V.
Hướng dẫn giải
Lượng kết tủa thu được khi số mol CO2 = 2b không bằng lượng 2 lần lượng kết tủa khi mol CO2 = b.
Suy ra kết tủa tan.
Khi mol CO2 bằng b
CO2 + Ba(OH)2 → BaCO3↓ + H2O (1)
b b = 0,06 (mol)
2b = 0,12 mol
+ Kết tủa hình thành: CO2 + Ba(OH)2 → BaCO3↓ + H2O (1)
0,5V 0,5V 0,5V (mol)
+ Kết tủa tan: BaCO3 + CO2 + H2O → Ba(HCO3)2 (2)
x x (mol)
mol CO2 phản ứng = 0,5V + x = 0,12
mol kết tủa thu được sau phản ứng: 0,5V – x = 0,08
V = 0,2 lít
x = 0,02 mol
DẠNG 3: MUỐI HCO3- VÀ CO32-
Câu 1: (trích từ đề 10 chuyên Hải Phòng 2022-2023)
Hòa tan hoàn toàn 34,7 gam hỗn hợp A gồm CaCO3 và một muối carbonate của kim loại R vào dung dịch HCl 25% vừa đủ, thu được 5,6 lít CO2 và dung dịch B chứa hai chất tan trong đó nồng độ của CaCl2 là 17,218%. Xác định kim loại R. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn.
Hướng dẫn giải
CaCO3 + 2HCl ® CaCl2 + CO2 + H2O (1)
R2(CO3)n + 2nHCl ® 2RCln + nCO2 + nH2O (2)
- = 0,25 mol
- Theo (1), (2):
+ = 2= 0,5 mol
mdd HCl = 0,5.36,5.= 73 gam
- Áp dụng định luật BTKL:
⇒
⇒
2R + 60n = 19,7: = 197n
Câu 2: Cho dung dịch chứa 5,18 gam muối của acid carbonic của kim loại A tác dụng vừa đủ với dung dịch chứa 2,4 gam muối sulfate trung hòa của kim loại B (hóa trị II), sau phản ứng hoàn toàn thu được 4,66 gam kết tủa. Xác định công thức hai muối ban đầu (giả sử sự thủy phân của các muối không đáng kể).
Hướng dẫn giải
Vì muối của carbonic acid của kim loại A nên ta xét hai trường hợp
- Trường hợp 1: muối là muối trung hòa, gọi công thức muối là: A2(CO3)n với
n là hóa trị của A. Phương trình hóa học:
A2(CO3)n + nBSO4A2(SO4)n + nBCO3
Mol: x nx x nx
Do khối lượng mol gốc SO42-> khối lượng mol gốc CO32- và mkết tủa < mmuối carbonate ban đầu nên không có kết tủa là A2(SO4)n. Mặt khác mkết tủa > msulfate ban đầu nên cũng
không có kết tủa là BCO3. Trường hợp này loại.
- Trường hợp 2: muối là muối acid, công thức muối A(HCO3)n
Gọi x là số mol muối A(HCO3)n. Phương trình hóa học:
2A(HCO3)n + nBSO4 A2(SO4)n + nB(HCO3)2
Mol: x
Ta có: x(A+61n) = 5,18; nx/2 (B+96) = 2,4; 0,5x(2A+96n) = 4,66.

onthicaptoc.com Chuyen de 16 Carbon silicon