Bài giảng Hóa học lớp 11 - Bài 20+21: Cacbon - Hợp chất Cacbon

Nội dung text: Bài giảng Hóa học lớp 11 - Bài 20+21: Cacbon - Hợp chất Cacbon

1. Thực hiện: Tổ 2
2. Hãy quan sát một số mẫu vật sau, và cho biết thành phần chính tạo nên chúng là những nguyên tố nào? Bút chì Than gỗ Kim cương
3. Cacbon được con người phát hiện từ rất sớm Khi con người biết cách làm ra lửa và giữ lửa thì Cacbon luôn là bạn đồng hành Cacbon cũng là nguyên tố đặc biệt trong bảng tuần hoàn. Có khả năng tạo rất nhiều hợp chất, đa dạng về thành phần, tính chất.
4. Chương 3: Bài 20-21: CACBON - CACBON – HỢP SILIC CHẤT CỦA CACBON Thực hiện: Tổ 2
5. A/ CACBON
6. A/ CACBON I TÍNH CHẤT VẬT LÍ II TÍNH CHẤT HÓA HỌC III ỨNG DỤNG IV TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN V ĐIỀU CHẾ
7. I/ Tính chất vật lí • Cacbon đơn chất có nhiều dạng hình thù khác nhau. + Kim cương + Than chì (graphit) + Fuleren + Cacbon vô định hình • Mỗi dạng hình thù có tính chất vật lí khác nhau.
8. Kim cương Than chì Fuleren
9. Trình bày cấu trúc, tính chất vật lí của các dạng thù hình của cacbon. Hình dạng Cấu trúc Tính chất vật lí - Không màu. - Không dẫn điện. Kim cương Tứ diện đều - Dẫn nhiệt kém. - Rất cứng. - Xám đen - Cấu trúc lớp. Có ánh kim, Dẫn điện tốt Than chì - Các lớp liên kết yếu (kém KL) với nhau - Khá mềm - Các lớp dễ tách ra khỏi nhau Cực kỳ bền vững và chịu Fuleren Hình cầu rỗng được áp suất, nhiệt độ rất cao.
10. Tại sao kim cương cứng, than chì lại mềm dù cấu tạo từ cùng một nguyên tố? • Trong kim cương mỗi nguyên tử cacbon được gắn liền với 4 nguyên tử cacbon khác ở dạng tứ diện, liên kết hóa trị mạnh mẽ đem đến độ bền và độ cứng cho kim cương và chính cấu trúc này khiến kim cương trở thành một trong những vật liệu cứng nhất trong tự nhiên. • Than chì với sự sắp xếp hình học hoàn toàn khác so với kim cương. Các nguyên tử cacbon xếp thành các lớp, mỗi nguyên tử cacbon sẽ liên kết với ba nguyên tử cacbon khác để hình thành nên hình sáu cạnh trong một chuỗi dài vô hạn. Dù liên kết nguyên tử trong mỗi lớp là các liên kết cộng hóa trị và khá mạnh (tương đương kim cương) nhưng liên kết giữa các lớp với nhau lại rất yếu kết quả của sự sắp xếp này là các lớp trượt lên nhau và có thể tách khỏi nhau dễ dàng. Bên cạnh mềm và trơn, than chì cũng có mật độ thấp hơn nhiều so với kim cương.
11. Than cốc Than gỗ Than muội • Cacbon vô định hình: cacbon được điều chế nhân tạo gồm các tinh thể rất nhỏ có cấu trúc vô trật tự. • Ví dụ: Than cốc, than gỗ, than xương, than muội, • Cấu tạo xốp, có khả năng hấp thụ mạnh các chất khí và chất tan trong dung dịch.
12. II/ Tính chất hóa học TrongCho các cácchất dạngsau tồn: Al tại4C của3, CH cacbon,4, C, CO, cacbonCO2, vôCF định4 hình hoạt động- Hãy hơnxác cả vềđịnh mặtsố hóaoxi học.hóa củaTuy Cnhiên,trong ởcác nhiệthợp độchất thườngtrên. cacbon- Cho khábiết trơ,các cònsố oxikhi hoáđuncó nóngthể nócó phảncủa cacbon ứng đượctrong vớihợp nhiềuchất . chấtTừ đó dự đoán tính chất hoá học của cacbon? - 4 0 +2 + 4 CH4 Al4C3 C CO CO2
13. II/ Tính chất hóa học Vậy nên sử dụng 1. Tính khử bếp than như thế a. Tác dụng với oxi nào thì giảm thiểu 0 sự sinh ra khí 0 to +4 -2 C + O2 → CO2 CO? Ở nhiệt độ cao: C + CO2 → 2CO Chú ý: cacbon không tác dụng trực tiếp với clo, brom và iot. Tại sao khi sử dụng bếp than, ta cảm thấy khó thở, đau đầu, chóng mặt? Trả lời: Vì có sinh ra khí CO – một khí rất độc → Nên sử dụng bếp than ở nơi thoáng khí (dư O2) để hạn chế khí CO tạo ra và không nên đốt trong phòng kín.
14. II/ Tính chất hóa học 1. Tính khử b. Tác dụng với hợp chất Ở nhiệt độ cao, • Cacbon có thể khử được nhiều oxit 0 +2 +4 0 to C + 2 ZnO → CO2 + 2 Zn • Phản ứng với nhiều chất oxi hoá khác như HNO3, H2SO4 đặc, KClO3, 0 +5 +4 +4 to C + 4HNO3 ® → CO2 + 4NO2 + 2 H2O 0 to +4 3C + 2KClO3 → 2 KCl + 3CO2 +4 +4 0 +6 to C + 2 H2SO4 (đặc) → CO2 + 2 SO2 + 2 H2O
15. II/ Tính chất hóa học 2. Tính oxi hóa a. Tác dụng với hiđro Ở nhiệt độ cao và có chất xúc tác, C tác dụng với khí H tạo 0 0 -4 2 to thành khí metan CH4: C + 2 H2 →xt CH4 b. Tác dụng với hiđro C tác dụng với một số kim loại ở nhiệt độ cao tạo thành 0 0 +3 -4 to cacbua kim loại: 3C + 4 Al → Al4C3 (Nhôm cacbua) 0 0 +2 -1 to 2C + Ca → CaC2 (Canxi cacbua)
16. III/ Ứng dụng Một số ứng dụng của kim cương. Đồ trang sức Mũi khoan kim cương Dao cắt kính Bột đá mài
17. III/ Ứng dụng Một số ứng dụng của than chì Pin Bút chì đen Điện cực chất bôi trơn
18. III/ Ứng dụng Một số ứng dụng của Fuleren Vi mạch điện tử bằng Áo giáp chống đạn sợi cacbonNano Mµng nano C60 bÒn h¬n thÐp Là vật liệu Có khả dẫn nhiệt tốt năng mang điện lớn Bộ phận tản nhiệt Thiết bị chống sét
19. III/ Ứng dụng Một số ứng dụng của than muội Chất độn cao su Xi đánh giày Mực máy in
20. III/ Ứng dụng Một số ứng dụng của than gỗ Thuốc nổ Thuốc pháo Thuốc nổ đen
21. III/ Ứng dụng Một số ứng dụng của than cốc Làm chất khử trong luyện kim Luyện kim loại từ quặng
22. III/ Ứng dụng Một số ứng dụng của than hoạt tính Khẩu trang than hoạt tính Mặt lạ phòng độc Máy lọc nước Lót khử mùi
23. IV. Trạng thái tự nhiên Dạng tự do Kim cương Than chì Dạng hợp chất - Khoáng vật Đolomit Canxit (CaCO3) Magiezit (MgCO3) (CaCO3.MgCO3) - Than mỏ, dầu mỏ Than antraxit Than đá Dầu mỏ -Tế bào Tế bào Màng tế bào
24. V. Điều chế  Kim cương nhân tạo: kim cương xt: Fe/ Cr/ Ni 20000C, 50000 -100000 atm,  Than chì nhân tạo: than chì 2500 - 30000C  Than cốc: than cốc 10000C than mỡ  Than mỏ: Khai thác trực tiếp từ mỏ  Than gỗ: Đốt gỗ trong điều kiện thiếu không khí to  Than muội: CH4 →xt C + 2H2
25. Cacbon Monooxit ( CO ) Hợp chất của Cabon Cacbon Đioxit (CO2) Axit cacbonic và muối cacbonat
26. I – Cacbon monooxit. 1. Cấu tạo phân tử Giữa hai nguyên tử C và O có 2 liên kết cộng hóa trị và 1 liên kết cho nhận C O Số oxi hóa của C Trong phân tử CO Là +2
27. 2. Tính chất vật lí CO là chất khi không màu, không mùi, không vị, hơi nhẹ hơn không khí, rất ít tan trong nước, hóa lỏng ở -191,5 oC, hóa rắn ở - 205,2oC, rất bền với nhiệt và rất độc
28. 3. Tính chất hóa học • Phân tử CO có liên kết ba giống phân tử N2 nên có tính chất tương tự, rất kém hoạt động ở nhiệt độ thường và trở nên hoạt động hơn khi nung. CO là oxit trung tính • CO là chất khử mạnh: - CO cháy trong không khí cho ngon lửa màu lam nhạt và tỏa nhiều nhiệt: to 2CO + O2 CO2 - Có than hoạt tính xúc tác, CO kết hợp với Cl2: xt CO + Cl2 COCl2 (photgen) -Khử oxit kim loại: +2 +4 to CO + CuO Cu + CO2 Lưu ý: Oxit của kim loại từ Al trở về trước trong dãy hoạt động hóa học không bị khử bởi khí CO
29. 4. Điều chế: * Trong công nghiệp •Cho hơi nước đi qua than nung đỏ (~1050 oC): C + H O CO + H 2 2 44% khí CO Hỗn hợp khí tạo thành: Khí than ướt Khí khác: CO2; H2; N2 • Sản xuất trong lò gas: to CO2 + C 2CO Hỗn hợp khí tạo thành: 25% khí CO Khí than khô (khí lò gas) N2 , CO2 Khí khác
30. 4. Điều chế: * Trong phòng thí nghiệm Cho H2SO4 đặc vào axit fomic và đun nóng: o H2SO4 đ, t HCOOH CO + H2O
31. II- Cacbon đioxit 1.Cấu tạo phân tử Công thức cấu tạo của CO2: Các liên kết C O trong phân tử CO2 là liên kết cộng hóa trị có cực, nhưng do cấu tạo mặt thẳng nên CO2 là phân tử không có cực
32. 2. Tính chất vật lý • CO2 là chất khí không màu, nặng gấp 1.5 lần không khí, tan không nhiều trong nước • Ở nhiệt độ thường khi được nén ở áp suất 60atm, CO2 hóa lỏng. Khi o làm lạnh đột ngột ở -76 c, CO2 hóa thành khối ,trắng gọi là đá khô. • CO2 là chất gây hiệu ứng nhà kính, làm Trái Đất nóng lên
33. 2. Tính chất Sinh lý • Khí CO2 không duy trì sự cháy, sự hô hấp nhưng không độc. Tuy nhiên CO2 có tác dụng gây ngạt, tỉ lệ trong không khí cao vượt giới hạn nào đó thì ảnh hưởng đến sức khỏe. • Chất nguồn chủ yếu tạo ra chất hữu cơ ở thực vật
34. 4. Tính chất hóa học •CO2 không cháy và không duy trì sự cháy của nhiều chất. Tuy nhiên, kim loại có tính khử mạnh có thể cháy trong CO2: +4 0 +2 0 to CO2 +2Mg 2MgO +C •CO2 là oxit axit, tác dụng với oxit bazo và bazo: CO2 + 2NaOH Na2CO3 + H2O CO2 + K2O K2CO3 • Khi tan trong nước, CO2 tạo thành dung dịch axit cacbonic CO2 + H2O H2CO3
35. 5. Điều chế • Trong phòng thí nghiệm: Khí CO2 được điều chế bằng cách cho dd HCl tác dụng với đá vôi CaCO3 + 2HCl CaCl2 + CO2 + H2O •Trong công nghiệp - Đốt cháy hoàn toàn than: t0 C + O2 CO2 -Thu hồi từ quá trình chuyển hóa khí thiên nhiên , các sản phẩm dầu mỏ - Quá trình nung vôi t0 CaCO3 CaO + CO2 -Lên men rượu từ glucozo Men rượu C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2
36. III- Axit cacbonic và muối cacbonat Axit cacbonic là axit yếu và kém bền, chỉ tồn tại trong dung dịch loãng, dễ bị phân hủy H2CO3 H2O + CO2 Trong dung dịch, là axit phân li theo hai nấc + - -7 H2CO3 H + HCO3 ;K1 =4,5.10 - + 2- -11 HCO3 H + CO3 ;K2=4,8.10 2- Axit cacbonic tạo hai muối: muối cacbonat chứa gốc CO3 và muối - hidrocacbonat chứa gốc HCO3
37. 1. Tính chất của muối cacbonat a. Tính tan b. Tác dụng với axit NaHCO3 + HCl NaCl + CO2 + H2O - + HCO3 + H CO2 + H2O Na2CO3 + 2HCl NaCl + CO2 + H2O 2- + CO3 + 2H CO2 + H2O
38. b. Tác dụng với dung dịch kiềm NaHCO3 + NaOH Na2CO3 + H2O - - - HCO3 + OH CO3 + H2O c.Phản ứng nhiệt phân t0 MgCO3 MgO + CO2 t0 2NaHCO3 Na2CO3 + CO2 + H2O t0 Ca(HCO3)2 CaCO3 + CO2 + H2O
39. 2. 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.
40. 2. Ứng dụng của một số muối cacbonat Natri cacbonat (Na2CO3) khan, còn gọi là sođa khan, là chất bột màu trắng, tan nhiều trong nước. Khi kết tinh từ dd tách ra ở dạng tinh thể Na2CO3.10H2O. Sođa được dùng trong công nghiệp thủy tinh, đồ gốm, bột giặt .
41. 2. Ứng dụng của một số muối cacbonat Natri hidrocacbonat (NaHCO3) là chất tinh thể màu trắng, hơi ít tan trong nước, được dùng trong công nghiệp thực phẩm. Trong y học, natri hidrocacbonat được dùng làm thuốc để giảm đau dạ dày do thừa axit.
42. XIN CẢM ƠN THẦY VÀ CÁC BẠN ĐÃ LẮNG NGHE THANKS FOR LISTENING