§4.CACBON – SILIC (NHÓM IV A)

A. Một số tính chất:

* Dạng thù hình.

- Cacbon có 3 dạng thù hình: Kim cương (rất cứng), than chì (dẫn điện mềm), cacbon vô định hình (than, mồ hóng) có khả năng hấp thụ tốt. Mới phát hiện gần đây $C_{60}$, dạng trái banh (hình cầu).

- Silic có thể ở dạng tinh thể (màu xám, dòn, hoạt tính thấp) hay ở dạng vô định hình (bột nâu, khá hoạt động).

B. HÓA TÍNH CỦA C VÀ Si:

1. Với đơn chất:

* Kim loại (ở nhiệt độ cao > nhiệt độ nóng chảy).

$Ca+2C\overset{t^{0}cao}{\rightarrow}CaC_{2}$ (canxi cacbua)

$2Mg+Si\overset{t^{0}cao}{\rightarrow}Mg_{2}Si$ (Magiê Silixua)

* Hiđro:

$C+2H_{2}\overset{Ni,500^{0}C}{\rightarrow}CH_{4}$ (Mêtan)

$Si+2H_{2}\overset{Ni,500^{0}C}{\rightarrow}SiH_{4}$ (Silan)

* Oxi:

$C+CO_{2}\rightarrow 2CO$

$Si+O_{2}\overset{400-600^{0}C}{\rightarrow}SiO_{2}$

* Với nhau:

$Si+C\overset{2000^{0}C}{\rightarrow}SiC$

2. Với hợp chất:

* Với nước:

$H_{2}O+C\overset{t^{0}cao}{\rightarrow}CO+H_{2}$

Hay: $2H_{2}O+C\rightarrow CO_{2}+2H_{2}$

* Với axit:

$C+2H_{2}SO_{4}$ (đun nóng) $\rightarrow CO_{2}+2SO_{2}+2H_{2}O$

$C+4HNO_{3}$ (đun nóng) $\rightarrow CO_{2}+4NO_{2}+2H_{2}O$

Si không tác dụng với axit ở đk thường.

* Với bazơ: chỉ Si tác dụng.

$Si+2KOH+H_{2}O\overset{t^{0}}{\rightarrow}K_{2}SiO_{3}+2H_{2}$

* C là chất khử tương đối mạnh ở nhiệt độ cao:

$CO_{2}+C\overset{t^{0}}{\rightarrow}2CO$

Hoặc: $CuO+C\overset{t^{0}}{\rightarrow}Cu+CO$

$CaO+3C\overset{t^{0}}{\rightarrow}CaC_{2}+CO$

$C+4KNO_{3}\overset{t^{0}}{\rightarrow}CO_{2}+2K_{2}O+4NO_{2}$

C. HỢP CHẤT OXIT CỦA CACBON

1. Cacbonoxit CO: Khí không màu, không mùi, rất độc.

a. Là chất khử mạnh.

* $CuO+CO\overset{t^{0}}{\rightarrow}Cu+CO_{2}$

* $Fe_{2}O_{3}+3CO\rightarrow 2Fe+3CO_{2}$ (qua 3 giai đoạn)

$Fe_{2}O_{3}\overset{CO,t^{0}}{\rightarrow}Fe_{3}O_{4}\overset{CO,t^{0}}{\rightarrow}FeO\overset{CO,t^{0}}{\rightarrow}Fe$

* $CO+H_{2}O+PdCl_{2}\rightarrow Pd$ + 2HCl + $CO_{2}$ (*)

- Lưu ý:

(*) Dùng để phát hiện CO (dù ít), làm sẫm dung dịch $PdCl_{2}$.

* $2CO+O_{2}$ $2CO_{2}$ + 135Kcal (bốc cháy)

b. Phản ứng kết hợp:

$CO+Cl_{2}\rightarrow COCl_{2}$ (phosgen)

$3CO+Cr\rightarrow Cr(CO)_{3}$ Cacbonyl crôm

$t^{0}$ > 120°C

c. Điều chế khí than:

* Khí than khô:

$\left\{\begin{matrix} C+O_{2}\overset{t^{0}}{\rightarrow}CO_{2}+Q\\ CO_{2}+C\overset{t^{0}}{\rightarrow}2CO-Q \end{matrix}\right.$

* Khí than ướt :

$\left\{\begin{matrix} C+O_{2}\overset{t^{0}}{\rightarrow}CO_{2}+Q\\ C+H_{2}O\overset{t^{0}}{\rightarrow}CO+H_{2}-Q \end{matrix}\right.$

* Đặc biệt: $CO+NaOH\overset{150^{0}-200^{0}C}{\rightarrow}HCOONa$

2. Khí cacbonic $CO_{2}$

* Khí không màu, hóa lỏng khi nén đến 60 atm, làm lạnh tạo tuyết cacbonic (nước đá khô).

* Là oxit axit tác dụng với bazơ và oxit bazơ.

$CaO+CO_{2}\rightarrow CaCO_{3}$

$CO_{2}+Ca(OH)_{2}\rightarrow CaCO_{3}$ + $H_{2}O$

$2CO_{2}+Ca(OH)_{2}\rightarrow Ca(HCO_{3})_{2}$

* Bị nhiệt phân hủy ở $t^{0}$ cao:

* Tác dụng với chất khử mạnh ở $t^{0}$ cao:

$CO_{2}+2Mg\overset{t^{0}}{\rightarrow}2MgO+C$

$CO_{2}+C\overset{t^{0}}{\rightarrow}2CO$

$CO_{2}+H_{2}\overset{t^{0}}{\rightarrow}CO+H_{2}O$

3. Axit cacbonic và muối cacbonat:

a. $H_{2}CO_{3}$ là axit yếu, không bền (chỉ làm quì hơi hồng), chỉ tác dụng với bazơ mạnh.

b. Muối cacbonat (trung tính và axit).

* Muối cacbonat trung hòa của kim loại kiềm đều bền với nhiệt, các muối cacbonat khác bị phân hủy khi đun nóng.

$MgCO_{3}\overset{t^{0}}{\rightarrow}MgO+CO_{2}$

* Muối cacbonat axit dễ bị phân hủy:

$2NaHCO_{3}\overset{t^{0}}{\rightarrow}Na_{2}CO_{3}+CO_{2}+H_{2}O$

* Trung hòa axit:

$2HCl+K_{2}CO_{3}\rightarrow 2KCl+H_{2}O+CO_{2}$

$HCl+KHCO_{3}\rightarrow KCl+H_{2}O+CO_{2}$

* Bị thủy phân tạo dung dịch có tính kiềm.

$Na_{2}CO_{3}+H_{2}O\rightarrow NaHCO_{3}+NaOH$

$NaHCO_{3}+H_{2}O\rightarrow NaOH+CO_{2}$ + $H_{2}O$

* Chú ý: $NaHCO_{3}$ là muối tan, tan ít hơn $Na_{2}CO_{3}$ và kết tủa trong dung dịch $NH_{4}Cl$ bão hòa:

$NaCl+NH_{4}HCO_{3}\rightarrow NaHCO_{3}$ (dung dịch bão hòa) + $NH_{4}Cl$

D. HỢP CHẤT CỦA Si

I. Silic đioxit $SiO_{2}$:

Chất rắn không màu, có trong thạch anh, cát trắng.

* Không tan và không tác dụng với nước, axit (trừ axit flohiđric).

$SiO_{2}+4HF\rightarrow SiF_{4}+2H_{2}O$

* Tác dụng với bazơ ở nhiệt độ cao:

$SiO_{2}+2NaOH\overset{t^{0}}{\rightarrow}Na_{2}SiO_{3}+H_{2}O$

II. Silan $SiH_{4}$

Là khí không bền, tự bốc cháy trong không khí

$SiH_{4}+2O_{2}\rightarrow SiO_{2}+2H_{2}O$

III. Axit silicic $H_{2}SiO_{3}$ và muối silicat

1. $H_{2}SiO_{3}$ là axit rất yếu (< $H_{2}CO_{3}$), tạo kết tủa keo trong nước và bị nhiệt phân:

$H_{2}SiO_{3}\overset{800^{0}C}{\rightarrow}SiO_{2}+H_{2}O$

2. Muối silicat:

* Dung dịch đặc của $Na_{2}SiO_{3}$ hay $K_{2}SiO_{3}$ gọi là “thủy tinh lỏng”, dùng tẩm vào vải, gỗ làm cho chúng không cháy, dùng chế tạo keo dán thủy tinh.

NHẬN BIẾT CÁC CHẤT VÔ CƠ (ANION)