Phản ứng C + H2SO4 đặc tạo ra CO2 và SO2 thuộc loại phản ứng oxi hóa khử đã được cân bằng chính xác và chi tiết nhất. Bên cạnh đó là một số bài tập có liên quan về C có lời giải, mời các bạn đón xem:
C + 2H2SO4 đặc → 2SO2↑ + CO2↑ + 2H2O
1. Phương trình hóa học của phản ứng C tác dụng với H2SO4 đặc
C + 2H2SO4 → 2SO2 + CO2 + 2H2O
2. Cách lập phương trình hóa học của phản ứng C tác dụng với H2SO4 đặc
Bước 1: Xác định các nguyên tử có sự thay đổi số oxi hóa, từ đó xác định chất oxi hóa – khử:
C0+H2S+6O4→S+4O2+C+4O2+H2O
Chất khử: C; chất oxi hóa: H2SO4
Bước 2: Biểu diễn quá trình oxi hóa, quá trình khử
– Quá trình oxi hóa: C0→C+4+4e
– Quá trình khử: S+6+2e→S+4
Bước 3: Tìm hệ số thích hợp cho chất khử và chất oxi hóa
1×2×C0→C+4+4eS+6+2e→S+4
Bước 4: Điền hệ số của các chất có mặt trong phương trình hóa học. Kiểm tra sự cân bằng số nguyên tử của các nguyên tố ở hai vế.
C + 2H2SO4 → 2SO2 + CO2 + 2H2O
3. Điều kiện để C tác dụng với H2SO4 đặc
Phản ứng xảy ra thuận lợi khi đun nóng.
4. Cách tiến hành thí nghiệm
Nhỏ từ từ H2SO4 đặc vào ống nghiệm chứa bột than (C), đun nóng.
5. Hiện tượng phản ứng
– Sủi bọt khí làm trào bột than ra ngoài cốc.
6. Mở rộng kiến thức về carbon
6.1. Vị trí và cấu hình electron nguyên tử
– Cacbon ở ô thứ 6, chu kỳ 2, nhóm IVA của bảng tuần hoàn.
– Cấu hình e: 1s22s22p2 ⇒ C có 4 electron lớp ngoài cùng. Vì vậy C có thể tạo được tối đa 4 liên kết cộng hóa trị với các nguyên tử khác.
– Các số oxi hóa của C là: -4, 0, +2 và +4.
6.2. Tính chất vật lý
– C có ba dạng thù hình chính: Kim cương, than chì và fuleren.
+ Kim cương là chất tinh thể trong suốt, không màu, không dẫn điện, dẫn nhiệt kém. Kim cương có cấu trúc tinh thể nguyên tử và cứng nhất trong tất cả các chất.
+ Than chì là tinh thể màu xám đen, dẫn điện tốt nhưng kém kim loại. Tinh thể than chì có cấu trúc lớp.
+ Fuleren gồm các phân tử C60, C70, … Phân tử C60 có cấu trúc rỗng, gồm 32 mặt, với 60 đỉnh là 60 nguyên tử C.
– Ngoài ra, các than được điều chế nhân tạo (than gỗ, than xương,…) được gọi là cacbon vô định hình.
6.3. Tính chất hóa học
– Trong các dạng tồn tại của cacbon, cacbon vô định hình hoạt động hơn cả về mặt hóa học. Tuy nhiên, ở nhiệt độ thường cacbon khá trơ.
– Trong các phản ứng hóa học, cacbon thể hiện hai tính chất: Tính oxi hóa và tính khử. Tuy nhiên tính khử vẫn là chủ yếu của cacbon.
*Tính khử
a) Tác dụng với oxi
C0 + O2→toC+4O2
Ở nhiệt độ cao, cacbon lại khử CO2 theo phản ứng:
C0 +C+4O2→to2C+2O
b) Tác dụng với oxit kim loại
– C khử được oxit của các kim loại đứng sau Al trong dãy hoạt động hóa học của kim loại:
CuO + C →to Cu + CO
Fe2O3 + 3C →to 2Fe + 3CO
– Với CaO và Al2O3:
CaO + 3C → CaC2 + CO (trong lò điện)
2Al2O3 + 9C →2000ºC Al4C3 + 6CO
c) Tác dụng với các chất oxi hóa mạnh
– Cacbon tác dụng được với H2SO4 đặc, HNO3, KClO3, K2Cr2O7, … trong các phản ứng này, C bị oxi hóa đến mức +4 (CO2).
C + 2H2SO4 đặc →to CO2 + 2SO2 + 2H2O
C + 4HNO3 đặc →to CO2 + 4NO2 + 2H2O
d) Khi nhiệt độ cao, C tác dụng được với hơi nước:
C + H2O ⇄~1050CoCO + H2
* Tính oxi hóa
a) Tác dụng với hiđro
C 0 +2H2→to, xt C−4H4
b) Tác dụng với kim loại
3C0+4Al→to Al4C−43 (nhôm cacbua)
6.4. Trạng thái tự nhiên
– Kim cương và than chì là cacbon ở dạng tự do gần như tinh khiết.
– Cacbon còn có trong các khoáng vật như canxit (đá vôi, đá hoa, đá phấn đều chứa CaCO3), magiezit (MgCO3), đolomit (CaCO3.MgCO3).
– Dầu mỏ, khí thiên nhiên là hỗn hợp của các chất khác nhau chứa cacbon.
– Cơ thể động thực vật cũng chứa nhiều hợp chất của cacbon.
6.5. Ứng dụng và điều chế
a. Ứng dụng
– Kim cương được dùng làm đồ trang sức. Trong kĩ thuật, kim cương được dùng làm mũi khoan, dao cắt thuỷ tinh, bột mài.
– Than chì được dùng làm điện cực; làm nồi, chén để nấu chảy các hợp kim chịu nhiệt; chế tạo chất bôi trơn; làm bút chì đen.
– Than cốc được dùng làm chất khử trong luyện kim để luyện kim loại từ quặng.
– Than gỗ được dùng để chế thuốc nổ đen, thuốc pháo,…
– Than hoạt tính là than có tính hấp phụ mạnh, được dùng trong mặt nạ phòng độc và công nghiệp hóa chất.
– Than muội được dùng làm chất độn khi lưu hoá cao su, để sản xuất mực in, xi đánh giày.
b. Điều chế
– Kim cương nhân tạo được điều chế bằng cách nung than chì ở 2000oC, áp suất từ 50 đến 100 nghìn atm, xúc tác là Fe, Cr, Ni.
– Than chì nhân tạo được điều chế bằng cách nung than cốc ở 2500 – 3000oC trong lò điện, không có không khí.
– Than cốc được điều chế bằng cách nung than mỡ khoảng 1000oC trong lò cốc, không có không khí.
– Than gỗ được tạo nên khi đốt cháy gỗ trong điều kiện thiếu không khí.
– Than mỏ được khai thác trực tiếp từ các vỉa than nằm sâu dưới mặt đất.
– Than muội được tạo nên khi nhiệt phân methane có chất xúc tác:
CH4 →to, xt C + 2H2↑
7. Bài tập vận dụng liên quan
Câu 1: Tính oxi hóa của cacbon thể hiện ở phản ứng nào trong các phản ứng sau?
A. C + O2 →to CO2
B. C + 2CuO →to 2Cu + CO2
C. 3C + 4Al →to Al4C3
D. C + H2O →to CO + H2
Hướng dẫn giải:
Đáp án C
Tính oxi hóa của C thể hiện khi tác dụng với hiđro và kim loại.
3C0+4Al→toAl4C−43
Câu 2: Tính khử của cacbon thể hiện ở phản ứng nào trong các phản ứng sau?
A. 2C + Ca →to CaC2.
B. C + 2H2 →to CH4.
C. C + CO2 →to 2CO.
D. 3C + 4Al →to Al4C3.
Hướng dẫn giải:
Đáp án C
Tính khử của C thể hiện khi tác dụng với oxi, CO2, oxit kim loại và các chất oxi hóa mạnh như HNO3, H2SO4 đặc, KClO3,…
C0+CO2→to2C+2O
Câu 3: Cho m gam than tác dụng với dung dịch HNO3 đặc nóng dư, thu được 11,2 lít hỗn hợp 2 khí (đktc). Giá trị của m là:A. 1,2.B. 6.C. 2,5.D. 3.
Hướng dẫn giải:
Đáp án B
C + 4HNO3 đặc →to CO2 + 4NO2 + 2H2O
nC=a mol→nCO2=a mol; nNO2=4a mol→a+4a=11,222,4→a=0,5 mol→mC=0,5.12=6 gam
Câu 4: Cacbon phản ứng với tất cả các chất trong dãy nào sau đây?
A. Fe2O3, CO2, H2, HNO3 đặc.
B. CO, Al2O3, HNO3 đặc, H2SO4 đặc.
C. Fe2O3, Al2O3, CO2, HNO3.
D. CO, Al2O3, K2O, Ca.
Hướng dẫn giải:
Đáp án A
3C + 2Fe2O3 →to 3CO2 + 4Fe
C + CO2 →to 2CO
C + 2H2 →to,xt CH4
C + 4HNO3 đặc →to CO2 + 4NO2 + 2H2O
Câu 5: Đốt cháy hết m gam than (C) trong V lít oxi thu được 2,24 lít hỗn hợp X gồm 2 khí. Tỉ khối của X so với oxi bằng 1,25. Các thể tích đo được (đktc). Giá trị của m và V là
A. 1,2 và 1,96.
B. 1,5 và 1,792.
C. 1,2 và 2,016.
D. 1,5 và 2,8.
Hướng dẫn giải:
Đáp án A
C + O2 →to CO2
C + CO2 →to2CO
nCOnCO2=44−32.1,2532.1,25−28=13
nX=0,1 mol→nCO=0,025 mol; nCO2=0,075 mol
Bảo toàn nguyên tố C:
nC=nCO+nCO2=0,1 mol→mC=0,1.12=1,2 gam
Bảo toàn nguyên tố O:
nO2=nCO2+nCO2=0,0875 mol
→VO2=1,96lít
Câu 6: Trong các phản ứng hóa học, cacbon:
A. chỉ thể hiện tính khử.
B. chỉ thể hiện tính oxi hóa.
C. không thể hiện tính khử hay tính oxi hóa.
D. thể hiện cả tính oxi hóa và tính khử.
Hướng dẫn giải:
Đáp án D
Cacbon có các mức oxi hóa có thể có là: -4, 0, +2, +4.
→ Cacbon thể hiện cả tính oxi hóa và tính khử trong các phản ứng hóa học.
Câu 7: Khi đun nấu bằng than tổ ong thường sinh ra khí X không màu, không mùi, bền với nhiệt, hơi nhẹ hơn không khí và dễ gây ngộ độc đường hô hấp. Khí X là
A. N2. B. CO2.
C. CO. D. H2.
Hướng dẫn giải:
Đáp án C
Khi đun nấu than tổ ong sẽ thường sinh ra CO2 và CO. Trong đó, khí CO là không màu, không mùi, bền với nhiệt, hơi nhẹ hơn không khí và dễ gây ngộ độc đường hô hấp.
Câu 8: Cho hơi nước đi qua than nóng đỏ, sau phản ứng thu được V lít (ở đktc) hỗn hợp khí X gồm CO, CO2 và H2. Dẫn toàn bộ hỗn hợp X qua dung dịch Ca(OH)2 thu được 2 gam kết tủa và khối lượng dung dịch sau phản ứng giảm 0,68 gam so với khối lượng dung dịch Ca(OH)2 ban đầu; khí còn lại thoát ra gồm CO và H2 có tỉ khối hơi so với H2 là 3,6. Giá trị của V là
A. 2,688. B. 2,912.
C. 3,360. D. 3,136.
Hướng dẫn giải :
Đáp án B
Ta có: mdd↓=m↓−mCO2
→mCO2=2−0,68=1,32gam→nCO2=1,3244=0,03mol
dhh/H2=3,6→Mhh=3,6.2=7,2
→nH2nCO=28−7,27,2−2=41
Ta có phương trình hóa học:
C + H2O →t0 CO + H2
C + 2H2O →t0 CO2 + 2H2
Gọi số mol của CO là x mol
→nH2=nCO+2nCO2=x+0,03.2=x+0,06 (mol)
→ nH2nCO=x+0,06x=4→x=0,02 mol
→nH2=0,08 mol
→ nkhí = nCO2+nCO+nH2=0,03+0,02+0,08=0,13 mol
→Vx=22,4.0,13=2,912lít.
Câu 9:Cacbon vô định hình được điều chế từ than gỗ hay gáo dừa thường gọi là than hoạt tính. Tính chất nào sau đây của than hoạt tính khiến nó được sử dụng để chế tạo các thiết bị phòng độc, lọc nước?
A. Hấp phụ các chất khí, chất tan trong nước.
B. Khử các chất khí độc, các chất tan trong nước.
C. Đốt cháy than sinh ra khí carbonic.
D. Bám trên bề mặt các chất độc và chất tan ngăn cản độc tính.
Hướng dẫn giải:
Đáp án A
Than hoạt tính có khả năng hấp phụ mạnh các chất khí, chất tan trong nước nên được sử dụng để chế tạo các thiết bị phòng độc, lọc nước.
Câu 10: Kim cương và than chì là các dạng:
A. đồng hình của cacbon.
B. đồng vị của cacbon.
C. thù hình của cacbon.
D. đồng phân của cacbon.
Hướng dẫn giải:
Đáp án C
Kim cương và than chì là các dạng thù hình của cacbon.
Câu 11: Trong những nhận xét dưới đây, nhận xét nào không đúng ?
A. Khi đốt cháy cacbon, phản ứng tỏa nhiều nhiệt, sản phẩm thu được chỉ là khí carbonic.
B. Than chì mềm do có cấu trúc lớp, các lớp lân cận liên kết với nhau bằng lực tương tác yếu.
C. Kim cương là cacbon hoàn toàn tinh khiết, trong suốt, không màu, không dẫn điện.
D. Than gỗ, than xương có khả năng hấp phụ các chất khí và chất tan trong dung dịch.
Hướng dẫn giải:
Đáp án A
Cacbon cháy tỏa nhiều nhiệt, ban đầu tạo CO2. Nếu C dư, C sẽ khử CO2 thành CO
C + O2 →to CO2
C + CO2 →to 2CO
Câu 12: Cacbon chỉ thể hiện tính oxi hóa trong phản ứng hóa học nào sau đây?
A. 2C + O2 →to2CO
B. C + O2 →toCO2
C. 3C + CaO →toCaC2 + CO
D. C + 2H2 →to, xtCH4
Hướng dẫn giải:
Đáp án D
C tác dụng với H2 thì C đóng vai trò là chất oxi hóa. Khi tác dụng với oxi thì đóng vai trò là chất khử, khi tác dụng với CaO thì vừa đóng vai trò là chất khử vừa đóng vai trò chất oxi hóa.
Câu 13: Cho hơi nước đi qua m gam than nung đỏ đến khi phản ứng hết, thu được hỗn hợp khí X gồm CO, CO2, H2. Cho X qua CuO dư, nung nóng thu được hỗn hợp chất rắn Y có khối lượng giảm 1,6 gam so với lượng CuO ban đầu. Giá trị của m là:
A. 0,6.
B. 1,2.
C. 2,4.
D. 0,3.
Hướng dẫn giải:
Đáp án A
Ta có mCuO giảm = mO đã bị C lấy đi = 1,6 gam.
→ nO bị lấy = 0,1 mol → nCO+nH2=0,1 mol
C+2H2O→toCO2 + 2H2 x ← 2x mol
C+H2O→toCO + H2 y → y mol
→ y + (2x + y) = 0,1
→ x + y = 0,05
→ nC = x + y = 0,05mol
→ mC = 0,05.12 = 0,6 gam.
Xem thêm các phương trình hóa học hay khác:
- CO2 + 2KOH → K2CO3 + H2O
- CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3↓ + H2O
- CO2 + Ba(OH)2 → BaCO3↓ + H2O
- C + CO2 →to 2CO
- 2CO + O2 →to 2CO2
- CO2 + H2O ⇄ H2CO3
- CO2 + 2NaOH → Na2CO3 + H2O
- CO2 + NaOH → NaHCO3
