Picture of the author
Picture of the author
SGK Hóa Học 9»Phi Kim. Sơ Lược Về Bảng Tuần Hoàn Các N...»Bài 27: Cacbon

Bài 27: Cacbon

Lý thuyết bài Cacbon môn hóa 9 bộ sách giáo khoa. Cùng nhau tìm hiểu lý thuyết và bài tập minh họa một cách đầy đủ, dễ hiểu.

Xem thêm
  • Kí hiệu hoá học của Cacbon: C
  • Nguyên tử khối của Cacbon: 12

I. Các dạng thù hình của cacbon

1. Dạng thù hình là gì?

Dạng thù hình của một nguyên tố hoá học là những đơn chất khác nhau do nguyên tố đó tạo nên.

Ví dụ

bai-27-cacbon-hinh-1
Hình 1: Khí oxi (O2)
bai-27-cacbon-hinh-2
Hình 2: Ozon (O3)

Khí oxi (O2) và ozon (O3) được tạo nên từ nguyên tố oxi, nên khí oxi và ozon được gọi là 2 dạng thù hình của nguyên tố oxi.

2. Cacbon có những dạng thù hình nào?

bai-27-cacbon-hinh-4
Hình 3: Kim cương
bai-27-cacbon-hinh-5
Hình 4: Than chì
bai-27-cacbon-hinh-6
Hình 5: Cacbon vô định hình

Các dạng thù hình của C gồm:

  • Kim cương: cứng, trong suốt, không dẫn điệ
  • Than chì: mềm, dẫn điện.
  • Cacbon vô định hình: xốp, không dẫn điện.

Trong các dạng thù hình của cacbon, cacbon vô định hình hoạt động hoá học nhất.

II. Tính chất của cacbon

1. Tính chất hấp phụ của cacbon

Thí nghiệm : cho mực (màu xanh) chảy qua lớp bột than gỗ, thu nước lọc bằng cốc thuỷ tinh.

Hiện tượng: nước lọc trong cốc thuỷ tinh không màu.

Nhận xét: than gỗ có tính hấp phụ chất màu tan trong dung dịch.

  • Từ thực nghiệm, người ta nhận thấy: 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 gỗ, than xương…. mới điều chế có tính hấp phụ cao được gọi là than hoạt tính.

Video thí nghiệm về tính hấp phụ của than hoạt tính


bai-27-cacbon-hinh-7
Hình 6: Các hình ảnh trong video

2. Tính chất hoá học của cacbon

a. Cacbon tác dụng với oxi

  • Thí nghiệm: đốt cháy mẩu than trong bình chứa khí oxi.
  • Hiện tượng: mẩu than cháy sáng và toả nhiều nhiệt.
  • PTHH: C(rắn) + O2 (khí) CO2(khí)

Vì phản ứng toả nhiều nhiệt nên cacbon được sử dụng làm nhiên liệu trong đời sống và sản xuất.

bai-27-cacbon-hinh-8
Hình 7: Than cháy trong không khí

b. Cacbon tác dụng với oxit kim loại

Thí nghiệm: Đốt nóng hỗn hợp (màu đen) bột CuO và bột C trong ống nghiệm khô. Khí thoát ra dẫn vào dung dịch nước vôi trong.

Hiện tượng: màu đen của hỗn hợp chuyển sang màu đỏ. Nước vôi trong bị vẩn đục.

PTHH:

CuO(rắn – đen) + C(rắn – đen) Cu(rắn – đỏ) + CO2

Cacbon khử CuO thành kim loại đồng

Ở nhiệt độ cao, cacbon khử được một số oxit kim loại (ZnO, PbO, các oxit sắt, …) theo PTHH sau:

Oxit kim loại + C  CO2 + kim loại

Nhận xét: Cacbon có những tính chất hoá học của phi kim, tuy nhiên phản ứng của cacbon với kim loại và hiđro là rất khó khăn. Cacbon là phi kim hoạt động hoá học yếu.

III. Ứng dụng của cacbon

Tuỳ thuộc vào từng dạng thù hình, cacbon được sử dụng trong đời sống, sản xuất và kĩ thuật.

Than chì: làm điện cực, ruột bút chì, chất bôi trơn….

Kim cương: làm đồ trang sức, mũi khoan, dao cắt kính,…

Cacbon vô định hình:

  • Than hoạt tính dùng làm mặt nạ phòng độc, chất khử màu, khử mùi…
  • Than đá, than gỗ dùng làm nguyên liệu (chất đốt), làm chất khử để điều chế một số kim loại.

IV. Bài tập luyện tập về cacbon của trường Nguyễn Khuyến

Bài tập trắc nghiệm

Câu 1: Phát biểu nào sau đây đúng?

  1. Các dạng thù hình của một nguyên tố hoá học là các hợp chẩt khác nhau do nhiều nguyên tố hoá học tạo nên.
  2. Các dạng thù hình của một nguyên tố hoá học là những đơn chất khác nhau do nguyên tố hoá học đó tạo nên.
  3. Các dạng thù hình của một nguyên tố hoá học là những đơn chất khác nhau do nhiều nguyên tố hoá học tạo nên.
  4. Các dạng thù hình của một nguyên tố hoá học là những hợp chất khác nhau do nguyên tố hoá học đó tạo nên.
ĐÁP ÁN

B 

Câu 2: Cacbon tác dụng được với

  1. Một số oxit kim loại ở nhiệt độ cao.
  2. Dung dịch HCl loãng.
  3. Dung dịch NaOH.
  4. Khí hiđro ở điều kiện thường.
ĐÁP ÁN

A 

Câu 3: Hiện tượng quan sát được khi nung nóng hỗn hợp bột CuO và C là

  1. Hỗn hợp bột màu xám chuyển sang màu đỏ.
  2. Hỗn hợp bột màu đen chuyển sang màu đỏ.
  3. Hỗn hợp bột màu đen chuyển sang màu vàng.
  4. Hỗn hợp bột màu xám chuyển sang màu đen.
ĐÁP ÁN

C

Câu 4: Phương trình hoá học nào sau đây cacbon không phải là chất khử?

A. 4Al + 3C Al4C3

B. C + CO2   2CO

C. C + PbO   Pb + CO2

D. 3C + 2Fe2O3  4Fe + 3CO2

ĐÁP ÁN

A

Câu 5: Khử hoàn toàn a (gam) Fe3O4 bằng C ở nhiệt độ cao rồi dẫn toàn bộ lượng khí thoát ra vào nước vôi trong dư thu được 10 gam kết tủa trắng. Giá trị của a là

  1. 23,2 gam
  2. 17,4 gam
  3. 11,6 gam
  4. 5,8 gam
ĐÁP ÁN

C  

Hướng dẫn:

- Viết 2 phương trình hoá học.

- Tính số mol kết tủa CaCO3 dựa vào công thức n = m: M, đưa số mol vào 2 phương trình để tìm số mol Fe3O4.

Đáp số: 5,8 gam

Bài tập tự luận

Câu 1: (Bài 27.4 trang 33 sách bài tập hoá 9)

a) C CO2 CaCO3 CaO   

Ca(OH)2 Ca(HCO3)2

b) Fe2O3    Fe    FeCl3    Fe(OH)3

 Fe2O3    FeCl2 Fe(OH)2

Học sinh tự làm

Câu 2: Viết các phương trình hoá học xảy ra và ghi rõ điều kiện (nếu có) cho các thí nghiệm sau:

  1. Đốt cháy than trong không khí.
  2. Khử sắt (II) oxit bằng cacbon.

Học sinh tự làm

Câu 3: Dùng cacbon khử hoàn toàn 13,4 (gam) hỗn hợp chứa CuO và FeO (ở nhiệt độ cao) thành kim loại. Hoà tan lượng kim loại này vào 100ml dung dịch axit HCl 2M (lấy dư) thu được dung dịch X, chất rắn không tan Y và thoát ra 1,68 lít khí (đktc).

  1. Viết các phương trình hoá học.
  2. Tính phần trăm khối lượng mỗi oxit trong hỗn hợp ban đầu.
  3. Tính nồng độ mol các chất trong dung dịch X (giả sử thể tích dung dịch không đổi sau phản ứng).
ĐÁP ÁN

a. Viết 3 phương trình hoá học (vì Cu không tác dụng với dung dịch HCl, chất rắn không tan Y là Cu).

b. Tính số mol khí H2 dựa vào công thức n = V: 22,4

Dựa vào phương trình tìm được số mol FeO;

Tính khối lượng FeO dựa vào công thức m = n.M;

%mFeO =

%mCuO = 100 - %mFeO

Đáp án: 40,3% và 59,7%

c. Vì dung dịch HCl dư nên dung dịch X chứa 2 chất tan là FeCl2 và HCl dư

Thể tích dung dịch sau phản ứng không đổi = VddHCl = 100 ml = 0,1 (lit)

Dựa vào phương trình tìm được số mol của FeCl2 và số mol HCl phản ứng.

Tính số mol HCl ban đầu dựa vào công thức n = CM . V, và tìm số mol HCl dư

(n = nban đầu - nphản ứng)

Tính nồng độ dung dịch FeCl2 và HCl dư theo công thức CM = n : V

Đáp án: 0,75M và 0,5M

Câu 4: Khử 1 oxit sắt bằng cacbon thu được 11,2 gam sắt. Lượng khí thoát ra dẫn  hết vào dung dịch Ca(OH)2 thu được 30 gam kết tủa.

  1. Viết các phương trình hoá học
  2. Xác định công thức oxit sắt.
ĐÁP ÁN

a. Viết 2 phương trình hoá học với công thức oxit sắt cần tìm có dạng FexOy,

b. Tính số mol sắt và số mol kết tủa CaCO3 dựa vào công thức n = m: M

Dựa vào phương trình:FexOy + yCO  xFe + yCO2

Lập tỉ lệ:


Chọn x = 2 và y = 3

Đáp án: Fe2O3

Câu 5: (Bài 27.3 trang 33 sách bài tập) Trong quá trình luyện quặng sắt thành gang, người ta dùng CO làm chất khử. Hãy tính thể tích CO (đktc) có thể thu được từ 1 tấn than chứa 90% cacbon, nếu hiện suất của cả quá trình phản ứng là 85%.

ĐÁP ÁN

Viết phương trình hoá học;

Tính khối lượng C có trong 1 tấn than:

mC = tấn = 900 kg = 9.105 gam

PTHH: 2C + O2   2CO2

Tỉ lệ mol: 2 : 1 : 2

→ 2*12 g :  1*22,4 (lit) : 2*22,4 (lit)

Theo phương trình:

Cứ 24 gam cacbon tham gia phản ứng thì tạo ra 44,8 lít khí CO (đktc)

Vậy 9.105 gam cacbon tham gia phản ứng thì thu được: VCO =  = 16,8.105 (lít)

Vì hiệu suất phản ứng là 85% nên thể tích khí CO thực thế thu được là

VCO thu đươc = = 14,28.105 (lít)



Giáo viên soạn: Nguyễn Thuỵ Bảo Ngân

Đơn vị: Trường THCS và THPT Nguyễn Khuyến (Bình Dương)

Tác giả: Trường THCS - THPT Nguyễn Khuyến - Tổ Hóa

Bài 25: Tính Chất Của Phi Kim
Bài 28: Các Oxit Của Cacbon