Chủ đề 07 : Bài tập về cac bon và các o xit của cac bon

 Ngày soạn 05 tháng 12 năm 2015 
CHỦ ĐỀ 07 : BÀI TẬP VỀ CAC BON VÀ CÁC O XIT CỦA CAC BON
I.MỤC TIÊU
1.Kiến thức: 
a. Cacbon
1. Vị trí và cấu hình electron nguyên tử: Cacbon ở ô thứ 6, chu kỳ 2, nhóm IVA của bảng tuần hoàn. Cấu hình electron nguyên tử: 1s² 2s² 2p².
2. Tính chất vật lý: C có ba dạng thù hình chính: Kim cương, than chì và fuleren.
3. Tính chất hóa học:
Trong các dạng tồn tại của C, C vô định hình hoạt động hơn cả về mặt hóa học.
Trong các phản ứng hóa học C thể hiện hai tính chất: Tính oxi hóa và tính khử. Tuy nhiên tính khử vẫn là chủ yếu của C.
a. Tính khử
* Tác dụng với oxi: C + O2 → CO2. Ở nhiệt độ cao C lại khử CO2 theo phản ứng: C + CO2 → 2CO.
* Tác dụng với hợp chất: C + 4HNO3 → CO2 + 4NO2 + 2H2O.
b. Tính oxi hóa
* Tác dụng với kim loại: 3C + 4Al → Al4C3 (nhôm cacbua)
b. Cacbon monoxit CO
1. Tính chất hóa học
Tính chất hóa học đặc trưng của CO là tính khử, CO là oxit trung tính.
2. Điều chế
a. Trong phòng thí nghiệm
HCOOH CO + H2O
b. Trong công nghiệp: Khí CO được điều chế theo hai phương pháp: Khí than ướt và khí lò ga.
C + H2O CO + H2.
C + CO2 → 2CO.
c. CACBON ĐIOXIT
1. Tính chất vật lý: là chất khí không màu, nặng gấp 1,5 lần không khí. Khi làm lạnh, CO2 hóa rắn là một khối màu trắng, gọi là “nước đá khô”. Nước đá khô không nóng chảy mà thăng hoa, được dùng tạo môi trường lạnh không có hơi ẩm.
2. Tính chất hóa học: Khí CO2 không cháy, không duy trì sự cháy của nhiều chất. Cacbon đioxit là oxit axit, khi tan trong nước cho axit cacbonic.
	Tác dụng với dung dịch kiềm
CO2 + NaOH → NaHCO3	(1); CO2 + 2NaOH → Na2CO3 + H2O	(2)
	Tùy vào tỉ lệ phản ứng mà có thể cho ra các sản phẩm muối khác nhau.
3. Điều chế
a. Trong phòng thí nghiệm: CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2↑ + H2O.
b. Trong công nghiệp: Khí cacbon đioxit được thu hồi từ quá trình đốt cháy hoàn toàn than.
2.Kỹ năng: -Viết được các phương trình hoá học chứng minh tính khử và tính o xi hoá của cac bon ,giải được các bài toán đốt cháy cac bon ,tính lượng nhiệt tạo thành sau phản ứng 
- Viết được các phương trình hoá học chứng minh tính khử của CO với các chất o xi hoá là đơn chất như O2, Cl2,vv...,với các o xit kim loại ở nhiệt độ cao ( các kim loại đứng sau Al trong dãy điện hoá ) .
- Giải được các bài toán về CO tác dụng với các o xit kim loại bằng phương pháp tăng giảm khối lượng ,bằng phương pháp bảo toàn nguyên tố ,gải nhanh các bài toán trắc nghiệm dạng này .
- Viết được các phương trình phản ứng của CO2 với các dung dịch kiềm dạng phân tử và dạng phương trình ion rút gọn , xác định được loại muối nào được tạo thành trong hai muối cacbonat trung hoà và cacbonat a xit dựa vào tỉ lệ mol OH- và CO2 .Giải được các bài toán CO2 tác dụng với dung dịch kiềm theo phương pháp giới hạn tỉ số và phương pháp bảo toàn nguyên tố .
 - Viết được các phương trình điều chế CO2 
3. Thái độ : Rèn luyện nghị lực học tập, tinh thần sáng tạo ,yêu khoa học .Bảo vệ môi trường , tận dụng được nguồn năng lượng giải phóng ra khi đốt than , trồng cây xanh để làm giảm lượng CO2 dư thừa do sử dụng quá nhiều nhiên liệu hoá thạch .
4. Phát triển năng lực : Phát triển về tư duy hoá học ,năng lực phân tích ,tổng hợp ,năng lực vận dụng giải bài tập . 
II.CHUẨN BỊ: 
1.Giáo viên: Bài giảng phải chuẩn bị chu đáo về lý thuyết các dạng bài tập càn hướng dẫn ,số lượng bài tập phải dồi dào .
2.Học sinh: Ôn tập lại các bài học theo sách giáo khoa ,sách bài tập . Tìm hiểu thêm các tài liệu trên mạng.
III.PHƯƠNG PHÁP: Đàm thoại ôn tập ,làm việc nhóm, phiếu học tập, xây 
dựng bảng ôn tập. Rèn luyện kỹ năng giải bài tập về tính khử của CO , phản ứng của CO2 với dung dịch kiềm.,vận dụng phương trình ion rút gọn để giải bài tập 
IV. TIẾN TRÌNH BÀI DẠY: 
1.Ổn định lớp: ( 2 phút).Kiểm tra sĩ số .
2.Chữa bài tập về nhà : (10 phút).
3. Giảng bài mới : 
Tiết 1: Bài tập về tính chất hoá học của cacbon 
VD1: Ở nhiệt độ cao ,cacbon có thể phản ứng với nhiều đơn chất và hợp chất . Hãy lập các phương trình hoá học sau đây và cho biết phản ứng nào cacbon thể hiện tính khử ,phản ứng nào cacbon thể hiện tính o xi hoá . Ghi rõ số o xi hoá của cacbon trong từng phản ứng .
1. C + S → 2. C + Al → 3. C + Ca → 
4. C + H2O → 5.C + CuO → 6. C + HNO3 đặc →
7. C + H2SO4 đặc → 8. C + KClO3 → 9. C + CO2→
HD: Xác định vai trò của từng chất trong phản ứng , tính số o xi hoá các nguyên tố trước và sau phản ứng , lập công thức phân tử theo quy tắc tổng số o xi hoá trong phân tử bằng không .
1. C0 + S0 → C+4S2-2 số o xi hoá của cacbon tăng từ 0 lên +4 .Vậy cacbon là chất khử . 
2. C + H2O → CO + H2 . cac bon là chất khử vì số o xi hoá cacbon tăng từ 0 lên + 2.
3. 2 C + Ca → CaC2 .Số o xi hoá của cacbon giảm từ 0 xuống – 1 ,lúc này cacbon là chất o xi hoá . 
5. C + CuO → Cu + CO 
 8. C + KClO3 → KCl + CO2 
Lưu ý : Các phản ứng o xi hoá kim loại của cacbon thực hiện ở nhiệt độ rất cao đó là bằng chứng xác nhận cacbon có tính o xi hoá yếu 
VD2: Để xác định hàm lượng phần trăm cacbon trong một mẫu gang trắng ,người ta đốt mẩu gang trong o xi dư . Sau đó ,xác định lượng khí CO2 tạo thành bằng cách dẫn khí qua nước vôi trong dư; lọc lấy kết tủa ,rửa sạch , sấy khô rồi đem cân . Với một mẫu gang khối lượng là 5,00 gam và khối lượng kết tủa thu được là 1,00 gam thì hàm lượng % cacbon trong mẫu gang là bao nhiêu ? 
HD: Khi đốt cacbon trong o xi dư , cacbon cháy và tạo thành CO2 . Dẫn CO2 qua nước vôi trong dư , toàn bộ lượng CO2 chuyển thành CaCO3 . 
Bảo toàn mol nguyên tố cacbon ta có nC = nCaCO3 = 1/100= 0,01mol 
Khối lượng Cacbon = 0,01 . 12 = 0,12 gam .Vậy hàm lượng % cacbon trong mẫu gang là: 0,12. 100%: 5,00 = 2,4%.
Lưu ý : Ở bài toán này ta áp dụng ngay bào toàn nguyên tố để giải thì nhanh hơn 
VD3: Đốt một mẫu than chì chứa tạp chất lưu huỳnh trong o xi . Cho hỗn hợp khí thoát ra tác dụng với lượng dư dung dịch brom , thấy có 0,32 gam brom đã phản ứng . Cho khí thoát ra khỏi dung dịch brom tác dụng với lượng dư nước vôi trong , thu được 10,0 gam kết tủa .
1. Viết các phương trình hoá học của các phản ứng đã xẩy ra . 
2. Xác định thành phần % khối lượng của cacbon trong mẫu than chì .
HD: Trong hai khí tạo thành chỉ có SO2 tác dụng được với dung dịch brom .
Tiết 2: Bài tập CO2 tác dụng với dung dịch kiềm .
Dạng 1: Đã biết lượng CO2 và lượng OH-. Ta tính tỉ số nOH- / nCO2 = T . Dựa vào : 	CO2 + OH- → HCO3- 
 CO2 + 2OH- → CO3 2- + H2O 
Với T = 1 chỉ tạo ra muối a xit , lượng chất tham gia đều hết 
Với T = 2 chỉ tạo ra muối trung hoà , lượng chất tham gia đều hết .
Với 1< T< 2 tạo ra hai loại muối và lượng chất tham gia đều hết .
 Với 0 < T < 1 tạo ra muối a xit và CO2 dư 
Với T > 2 tạo ra muối trung hoà và OH- dư 
Lưu ý : Nếu cho hỗn hợp ba zơ ta tính tổng số mol OH- 
 Nếu cho hỗn hợp CO2 và SO2 ta đặt công thức chung MO2 .
VD4: Cho 5,6 lít CO2 (đkc) đi qua 164ml dung dịch NaOH 20% (d = 1,22g/ml) thu được dung dịch X. Cô cạn dung dịch X thì thu được khối lượng chất rắn là
A. 26,5g	B. 15,5g	C. 46,5g	D. 31g
HD: nNaOH = 164 .1,22. 0,2 : 40 = 1,00 mol 
nCO2 = 5,6 : 22,4 = 0,25mol
T = 1,00 : 0,25 = 4 > 2 . Vậy sinh ra muối cacbonat và OH- dư
nCO32- = nCO2 = 0,25 mol . nOH- dư = 1,00 – 2n CO2 = 1,00 – 0,5 = 0,5 
mX = m Na+ + m CO32- + m OH- dư = 1. 23 + 0,25 . 60 + 0,5 . 17 = 46,5 gam chọn đáp án C 
Dạng 2 : Chưa cho biết tỉ số T 
Khó hơn , cần biện luận chặt chẽ về số mol nguyên tố 
 VD5: Cho V lít khí CO2 (đktc) vào 1,5 lít dung dịch Ba(OH)2 0,1M được 19,7 gam kết tủa. Gía trị lớn nhất của V là
A. 1,12	B. 2,24	C. 4,48	D. 6,72
HD: n Ba(OH)2 = 1,5* 0,1 =0,15 mol suy ra nOH- = 0,15* 2 = 0,30 mol , nBa2+ = 0,15 mol , nBaCO3 = 19,7: 197 = 0,1 mol 
CO2 + Ba(OH)2 → BaCO3 + H2O (1) 
Ta thấy nBa(OH)2 > BaCO3 nếu Ba(OH)2 dư thì lượng CO2 là tối thiểu 
Còn nếu Ba(OH)2 không dư thì có thêm phản ứng sau: 
2CO2 + Ba(OH)2 → Ba (HCO3)2 (2) 
0,1 0,05 mol 
Vậy tổng số mol CO2 = 0,1 + 0,1 = 0,20 do đó VCO2 = 0,20 * 22,4 = 4,48 lit chọn đáp án C 
VD 6: Cho V lít khí CO2 (đktc)vào dd chứa 0,2mol Ca(OH)2 thu được 10g kết tủa.V có giá trị là:
	A.3,36lít/4,48lit	B.2,24lít /4,48lít	C.3,36lít/6,72 lit	D.2,24lít / 6,72lít
HD : CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O 
 0,1 0,1 0,1 mol
Với kiềm dư thì VCO2 = 0,1* 22,4 = 2,24 lit 
Nếu có thêm 2 CO2 + Ca(OH)2 → Ca(HCO3)2 
 0,2 0,1 mol 
VCO2 = 0,3 * 22,4 = 6,72 lit chọn đáp án D
Tiết 3: Bài tập về tính khử của CO đối với các o xit kim loại ở nhiệt độ cao 
Chú ý phản ứng : CO + O → CO2 
 nCO2 = nO = nCO2 ; o xi tách ra từ o xit kim loại phản ứng với CO tạo ra CO2 
VD 7: . Cho 31,9 gam hỗn hợp Al2O3, ZnO, FeO, Cu tác dụng hết với CO dư nung nóng thu được 28,7 gam hỗn hợp Y. Cho Y tác dụng với dung dịch HCl dư thu được V lít H2 (đktc). Thể tích H2 là:
A. 4,48 lít	 	B. 5,6 lít 	C. 6,72 lít	 	D. 11,2 
HD : CO khử ZnO và FeO tạo ra Zn và Fe nO tách ra từ o xit là (31,9 – 28,7 ): 16 = 0,2 mol = tổng số mol Zn và Fe . M + 2HCl → MCl2 + H2 nH2 = nO = 0,2 VH2 = 0,2* 22,4 = 4,48 lít chọn đáp án A
VD8: . Một hỗn hợp X gồm Fe2O3, FeO và Al2O3 có khối lượng là 42,4 gam. Khi cho X tác dụng với CO dư, nung nóng người ta thu được 41,6 gam hỗn hợp rắn Y và hỗn hợp khí gồm CO, CO2, khi cho hỗn hợp khí này qua dung dịch Ba(OH)2 dư thì thu được m gam kết tủa. Khối lượng kết tủa này bằng:
A. 4 gam 	 	B. 16 gam 	 	C. 9,85 gam 	 	D. 32 gam
HD : nO tách ra khỏi o xit kim loại = ( 42,4 – 41,6) : 16 = 0,05 mol 
 CO + O → CO2 suy ra nCO2 = 0,05 Vậy m kết tủa = 0,05* 197 = 9,85 gam chọn đáp án C 
VD9. Thổi CO dư qua ống đựng 217,4 gam hỗn hợp gồm CuO, Fe2O3, FeO, Al2O3 nung nóng được 215 gam chất rắn. Dẫn toán bộ khí thoát ra vào dung dịch nước vôi trong dư thấy có m gam kết tủa. Tính m
A. 15 gam 	B. 20 gam 	C. 25 gam 	D. 30 gam
HD : nO tách ra khỏi o xit = (217,4 -215) : 16 = 0,15 ; nCO = nCO2 = nO = 0,15 vì nước vôi trong dư nên nCaCO3 = nCO2 = 0,15 vì vậy mCaCO3 = 0,15* 100 = 15 gam , chọn đáp án A 
Củng cố toàn bài 
Bài tập về nhà : 
Câu 1. Khử 4,64g hh X gồm FeO và Fe2O3;Fe3O4 bằng khí CO thì thu được chất rắn Y.Khí thoát ra sau phản ứng dược dẫn vào dd Ba(OH)2dư thu được 1,97g kết tủa .Khối lượng chất rắn Y là:	
A.4,48g	B.4,84g	C.4,40g	D.4,68g
Câu 2. Cho CO dư đi qua mg hỗn hợp A gồm MgO và Fe2O3 nung nóng, sau khi phản ứng kết thúc thu dc hh CR B, cho toàn bộ khí thu được hấp thụ vào dung dịch nước vôi dư thấy tạo thành 6 g kết tủa. Mặt khác hòa tan B cần dùng hết 170ml dung dịch HNO3 2M và thu được V lit khí NO duy nhất ở đkc. Giá trị của V và m là?
A. 0,224 lit và 7,48 gam	B. 0,112 lit và 7,48 gam
C. 0,336 lit và 4 gam	D. 0,448 lit và 4 gam	E. D/a #
Câu 3. Dẫn luồng khí CO dư đi qua ống sứ chứa 17,1 gam hỗn hợp X gồm Fe2O3, Al2O3,MgO đến khi phản ứng hoàn toàn được chất rắn Y. Hòa tan Y trong dung dịch NaOH dư thấy khối lượng chất rắn Z thu được bằng 65,306% khối lượng Y. Hòa tan Z bằng lượng dư dd HCl thoát ra 2,24 lít khí (đktc). Khối lượng các chất trong Z lần lượt là
A. 5,6 – 4 gam	B. 2,8 – 8 gam	C. 5,6 – 8 gam	D. 2,8 – 4 gam
Câu 4. Dẫn một luồng khí CO dư qua ống sứ đựng Fe3O4và CuO nung nóng đến khi phản ứng hoàn toàn thu được 2,32 gam hỗn hợp kim loại. Khí thoát ra khỏi bình được dẫn qua dung dịch nước vôitrong dư thu được 5 gam kết tủa. Tổng số gam 2 oxit ban đầu là
A. 6,24. 	B. 5,32. 	C. 4,56. 	D. 3,12.
Câu 5. Hỗn hợp A gồm Fe2O3; Fe3O4; FeO với số mol bằng nhau. Lấy x gam A cho vàomột ống sứ, nung nóng rồi cho 1 luồng khí CO đi qua, toàn bộ khí CO2 sinh ra được hấp thụ hết vàodung dịch Ba(OH)2 dư thu được y gam kết tủa. Chất rắn còn lại trong ống sứ có khối lượng 19,200 gam gồm Fe, FeO và Fe3O4, Fe2O3. Cho hỗn hợp này tác dụng hết với dung dịch HNO3 thu được 2,24 lít khí NO duy nhất (đktc).
a, Giá trị của x và y tương ứng là 
A. 20,880 và 20,685. 	B. 20,880 và 1,970. 	
C. 18,826 và 1,970. 	D. 18,826 và 20,685.
b, Số mol HNO3 đã tham gia phản ứng là	
A. 1,05. 	B. 0,91. 	C. 0,63. 	D. 1,26.
Câu 6. Cho hỗn hợp A gồm 0,1 mol Fe và 0,2 mol Fe2O3 vào trong một bình kín dung tích không đổi 11,2 lít chứa CO (đktc). Nung nóng bình 1 thời gian, sau đó làm lạnh tới 0oC. Hỗn hợp khí trong bình lúc này có tỉ khối so với H2 là 15,6.
a, So với trước thí nghiệm thì sau thí nghiệm áp suất trong bình
A. tăng. 	B. giảm 	C. không đổi. 	D. mới đầu giảm, sau đó tăng. 
b, Số gam chất rắn còn lại trong bình sau khi nung là.
A. 20,4. 	B. 35,5. 	C. 28,0. 	D. 36,0.
c, Nếu phản ứng xảy ra với hiệu suất 100% thì số gam chất rắn sau khi nung là
A. 28,0. 	B. 29,6. 	C. 36,0. 	D. 34,8.
Câu 7: Dung dịch A chứa KOH 1M và Ca(OH)2 0,01M. Sục 2,24 lít khí CO2 vào 400ml dd A, ta thu được kết tủa có khối lượng là:
	A. 10gam 	B. 1,5gam 	C. 4gam 	D. Kết quả khác
Câu 8: Hấp thụ hoàn toàn 4,48 lít khí CO2 (ở đktc) vào 500 ml dung dịch hỗn hợp gồm NaOH 0,1M và Ba(OH)2 0,2M, sinh ra m gam kết tủa. Giá trị của m là 
A. 19,70. 	B. 17,73. 	C. 9,85. 	D. 11,82. 
Câu 9: Đốt 2,6 gam hidrocacbon A rồi hấp thụ sản phẩm vào bình chứa 500ml dung dịch KOH, thêm BaCl2 dư vào, sau phản ứng thấy 19,7 gam kết tủa. Lọc bỏ kết tủa rồi thêm dung dịch Ba(OH)2 dư vào phần nước lọc thấy 19,7 gam kết tủa nữa. Biết 90 <  MA < 110, CTPT của A là
A. C8H10	B. C6H8	C. C6H6	D. C8H8
Câu 10: Cho 0,448 lít khí CO2 (ở đktc) hấp thụ hết vào 100 ml dung dịch chứa hỗn hợp NaOH 0,06M và Ba(OH)2 0,12M, thu được m gam kết tủa. Giá trị của m là .
A. 1,182. 	B. 3,940. 	C. 1,970. 	D. 2,364. 
Câu 11: Sục a mol khí CO2 vào dung dịch Ca(OH)2 thu được 3 gam kết tủa. Đung nóng dung dịch sau phản ứng thấy sinh thêm 2 gam kết tủa nữa. Giá trị của a là
A. 0,05 mol 	B. 0,07 mol 	C. 0,1 mol 	D. 0,08 mol
Câu 12: Sục 2,24 lit khí CO2 vào 500 ml dd gồm NaOH 0,12M và Ca(OH)2 0,09M. khối lượng ¯ là
	A. 4,5g 	B. 5g 	C. 10g 	D. Không có kết tủa
Câu 13: Hấp thụ hoàn toàn 2,688 l CO2 vào 2,5 lit dung dịch Ba(OH)2 nồng độ a mol/l, thu được 15,76 gam kết tủa. Giá trị của a là:
A 0,032 	B. 0,048 	C. 0,06 	D. 0,04
Câu 14: Cho 0,15 mol hỗn hợp NaHCO3 và MgCO3 tác dụng với dung dịch HCl dư. Khí thoát ra được dẫn vào 100ml dung dịch Ca(OH)2 1M thu được b gam kết tủa. Giá trị của b là:
	A. 5 	B. 15 C. 10 	D. 12,5
Câu 15: Cho 7,2 gam hỗn hợp A gồm MgCO3 và CaCO3 tác dụng hết với dung dịch H2SO4 loãng rồi cho toàn bộ khí thoát ra hấp thụ hết vào 450ml dung dịch Ba(OH)2 0,2M thu được 15,76 gam kết tủa. Phần trăm khối lượng của MgCO3 trong hỗn hợp là
A. 41,67%. 	B. 58,33%.	C. 35,00%. 	D.65,00%.