Bài 16: Hợp chất của cacbon

A.CACBON MONOOXI

1.Cấu tạo

- Cacbon monoxit có cấu tạo tương tự như phân tử N₂ : \(C\equiv O\)

2. Tính chất vật lí
- CO là chất khí không màu, không mùi, không vị, hơi nhẹ hơn không khí, rất ít tan trong nước, rất bền với nhiệt và rất độc.
3. Tính chất hóa học
a. CO là oxit trung tính

- CO không tác dụng với nước, với axit và với dung dịch kiềm ở điều kiện thường.

b. Tính khử

- Ở nhiệt độ cao CO khử được nhiều oxit của kim loại về thành kim loại như oxit sắt, oxit đồng…

           CO + CuO → Cu+CO₂↑

4. Điều chế

a. Trong phòng thí nghiệm

- Khi đun nóng axit fomic với xúc tác axit sunfuric đặc thì thu được khí CO.

           HCOOH → CO↑ + H₂O
b. Trong công nghiệp
- Khí CO thường được sản xuất bằng cách cho hơi nước đi qua than nung đỏ (≈1050⁰C):

           C + H₂O ⇌ CO + H₂

- Khí CO còn được sản xuất trong các lò gas bằng cách thổi không khí qua than nung đỏ.

           CO₂ + C → 2CO

B. CACBON ĐIOXIT
1. Cấu tạo phân tử
- Công thức cấu tạo của CO₂ là:  O=C=O
2. Tính chất vật lí
- CO₂ là chất khí không màu, nặng gấp 1,5 lần không khí, tan ít trong nước.
- Khi được nén dưới áp suất 60atm, khí CO₂ sẽ hóa lỏng. Khi làm lạnh đột ngột ở −760⁰C , khí CO₂  hóa thành khối rắn, trắng, gọi là "nước đá khô". Nước đá khô không nóng chảy mà thăng hoa, nên được dùng để tạo môi trường lạnh và khô, rất tiện lợi cho việc bảo quản thực phẩm.
3. Tính chất hóa học
a. Khí CO₂ không duy trì sự cháy

-Khí CO₂ không duy trì sự cháy của nhiều chất, nên người ta dùng nó để dập tắt các đám cháy. Tuy nhiên, khi có đám cháy kim loại mạnh như Mg,Al,.. thì phải sử dụng phương pháp khác để dập lửa.
 

b. CO₂ là một oxit axit

- CO₂ là một oxit axit vì vậy mà sẽ tác dụng với oxit bazo và dung dịch kiềm. Khi tác dụng với dung dịch kiềm, tùy vảo tỉ lệ mol các chất mà có thể tạo muối trung hòa hoặc muối axit.

          CO₂ + NaOH → NaHCO₃

          CO₂ + 2NaOH → Na₂CO₃

4. Điều chế
a. Trong phòng thí nghiệm
- Khí CO₂ được điều chế bằng cách cho dung dịch axit clohiđric tác dụng với đá vôi

            CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + CO₂↑ + H₂O

b. Trong công nghiệp
- Khí CO₂ được tạo ra trong quá trình đốt cháy hoàn toàn than để thu năng lượng ngoài ra khí CO­₂ còn được thu hồi từ quá trình chuyển hóa khí thiên nhiên, các sản phẩm dẫu mỏ,... ; quá trình nung vôi; quá trình lên men rượu từ glucozơ.

C. AXIT CACBONIC VÀ MUỐI CACBONAT
1. Axit cacbonic

- Axit cacbonic là axit rất yếu và kém bền, chỉ tồn tại trong dung dịch loãng, dễ bị phân hủy thành CO₂ và H₂O.
- Axit cacbonic tạo ra hai loại muối: muối cacbonat (CO₃^2-) và muối hiđrocacbonat (HCO₃^-).

2. Muối cacbonat
a. Tính chất

*Tính tan
- Các muối cacbonat kim loại kiềm, amoni và các muối hiđrocacbonat dễ tan trong nước. Các muối cacbonat trung hòa của những kim loại khác không tan hoặc ít tan trong nước.
*Tác dụng với axit
- Các muối cacbonat tác dụng axit thì giải phóng khí CO₂

                  NaHCO₃ + HCl→ NaCl + CO₂↑ + H₂O
                  Na₂CO₃ + 2HCl → 2NaCl + CO₂↑ + H₂O

*Tác dụng với dung dịch kiềm
- Các muối hiđrocacbonat dễ tác dụng với dung dịch kiềm.
                  NaHCO₃ + NaOH → Na₂CO₃ + H₂O

*Phản ứng nhiệt phân
- Các muối cacbonat trung hòa của kim loại kiềm đều bền với nhiệt. Các muối cacbonat trung hòa của kim loại khác, cũng như muối hiđrocacbonat, bị nhiệt phân hủy. 
                  MgCO₃ → MgO + CO₂↑
                  2NaHCO₃ →  Na₂CO₃ +CO₂↑ +H2O

b. Ứng dụng của một số muối cacbonat
- Canxi cacbonat (CaCO₃) tinh khiết là chất bột nhẹ, màu trắng, được dùng làm chất độn trong cao su và một số ngành công nghiệp.
- Natri cacbonat (Na₂CO₃) khan, còn gọi là sođa khan, là chất bột màu trắng, tan nhiều trong nước. Sođa được dùng trong công nghiệp thủy tinh, đồ gốm, bột giặt,...
- Natri hiđrocacbonat (NaHCO₃) là chất tinh thể màu trắng, hơi ít tan trong nước, được dùng trong công nghiệp thực phẩm. Trong y học, natri hiđrocacbonat được dùng làm thuốc để giảm đau dạ dày do thừa axit.