Luyện thi Đại học Hóa học: Lý thuyết và bài tập về cacbon và hợp chất (Tài liệu bài giảng) - Vũ Khắc Ngọc

Luyện thi Đại học Hóa học: Lý thuyết và bài tập về cacbon và hợp chất (Tài liệu bài giảng) trình bày khái quát về các nguyên tố nhóm IVA; cacbon và hợp chất của cacbon. Mời các bạn tham khảo tài liệu để bổ sung thêm kiến thức về lĩnh vực này.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Luyện thi Đại học Hóa học: Lý thuyết và bài tập về cacbon và hợp chất (Tài liệu bài giảng) - Vũ Khắc NgọcKhóa học LTðH môn Hóa học – Thầy Ngọc Lý thuyết và bài tập về cacbon và hợp chất LÝ THUYẾT VÀ BÀI TẬP VỀ CACBON VÀ HỢP CHẤT TÀI LIỆU BÀI GIẢNG (Tài liệu dùng chung cho bài 9, 10, 11)I. KHÁI QUÁT VỀ CÁC NGUYÊN TỐ NHÓM IVA1. Giới thiệu các nguyên tố nhóm IVA Cacbon Silic Gecmani Thiếc Chì Số hiệu nguyên tử 6 14 32 50 82 Nguyên tử khối 12,01 28,09 72,64 118,69 207,20 Cấu hình electron lớp ngoài cùng 2s22p2 3s23p2 4s24p2 5s25p2 6s26p2 Bán kính nguyên tử (nm) 0,077 0,117 0,122 0,140 0,146 ðộ âm ñiện 2,55 1,90 2,01 1,96 2,33 Năng lượng ion hoá thứ nhất (kJ/mol) 1086 786 762 709 7162. ðặc ñiểma. Cấu hình electron của nguyên tử- Lớp electron ngoài cùng của nguyên tử (ns2 np2) có 4 electron : ns2 np2- Ở trạng thái cơ bản, nguyên tử của các nguyên tố nhóm cacbon có hai electron ñộc thân, do ñó trong cáchợp chất chúng có thể tạo thành hai liên kết cộng hoá trị.- Khi ñược kích thích, một electron trong cặp electron của phân lớp ns có thể chuyển sang obitan p còntrống của phân lớp np.ns2 np3 ns1 np3Do ñó, nguyên tử của các nguyên tố nhóm cacbon có thể có 4 electron ñộc thân → trong các hợp chấtchúng có thể tạo thành 4 liên kết cộng hoá trị.- Trong các hợp chất các nguyên tố có thể có các số oxi hoá +4, +2, -4 tuỳ thuộc vào ñộ âm ñiện củacác nguyên tố liên kết với chúng.b. Sự biến thiên tính chất- Từ cacbon ñến chì nên tính phi kim giảm dần, tính kim loại tăng dần vì ñộ âm ñiện tăng dần và bán kínhnguyên tử tăng dần.- Các hợp chất+ Hợp chất với hiñro: có dạng AH4 như CH4 ; SiH4.... ðộ bền nhiệt của các hiñrua giảm nhanh từ CH4 ñếnPbH4.+ Các oxit cao nhất: có dạng AO2 như CO2 và SiO2 là các oxit axit còn các oxit GeO2, PbO2, SnO2 là cáchợp chất lưỡng tính.+ Các hiñroxit: H2CO3 (axit yếu), H2SiO3 (axit rất yếu), Ge(OH)2, Sn(OH)2 và Pb(OH)2 của chúng là cáchợp chất lưỡng tính.+ Sự biến thiên của các hợp chất từ cacbon ñến chì là tính axit giảm dần, tính bazơ tăng dần.II. CACBON VÀ HỢP CHẤT CỦA CACBONA. CACBON1. Các dạng thù hình - Tính chất vật lía. Kim cương- Là chất tinh thể không màu, trong suốt, không dẫn ñiện, dẫn nhiệt kém, có khối lượng riêng là 3,51g/cm3.- Tinh thể kim cương thuộc loại tinh thể nguyên tử ñiển hình, nên kim cương là chất cứng nhất trong tất cảcác chất.b. Than chì- Là tinh thể màu xám ñen, có ánh kim, dẫn ñiện tốt nhưng kém kim loại.- Tinh thể than chì có cấu trúc lớp. Các lớp liên kết với nhau bằng lực Van-ñe-van yếu, nên các lớp dễ táchkhỏi nhau. Khi vạch than chì trên giấy, nó ñể lại vạch ñen gồm nhiều lớp tinh thể than chì. Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng ñài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 1 -Khóa học LTðH môn Hóa học – Thầy Ngọc Lý thuyết và bài tập về cacbon và hợp chấtc.FulerenGồm các phân tử C60, C70, … có cấu trúc hình cầu rỗng ñược phát hiện năm 1985.d. Cacbon vô ñịnh hình- Than ñiều chế nhân tạo như than cốc, than gỗ, than xương, than muội ñược gọi chung là cacbon vôñịnh hình.- Than gỗ, than xương có cấu tạo xốp, nên chúng có khả năng hấp phụ mạnh các chất khí và chất tantrong dung dịch.2. Tính chất hoá họcTrong ba dạng thù hình kể trên của cacbon, cacbon vô ñịnh hình hoạt ñộng hơn cả về mặt hoá học. Tuynhiên, ở nhiệt ñộ thường cacbon khá trơ, còn khi ñun nóng nó phản ứng ñược với nhiều chất.Trong các phản ứng cacbon thể hiện tính khử và tính oxi hoá. Tuy nhiên, tính khử vẫn là tính chất chủ yếucủa cacbon.a. Tính khử- Tác dụng với các phi kim (trừ halogen), ñiển hình là tác dụng với oxi: khi ñốt cacbon trong không khí,phản ứng tỏa nhiều nhiệt: 0 +4 t0C + O2 → C O2Ở nhiệt ñộ cao, cacbon lại khử ñược CO2 theo phản ứng: 0 +4 +2 t0C + C O2 → 2CODo ñó sản phẩm khi ñốt cacbon trong không khí, ngoài khí CO2 còn có một ít khí CO.- Tác dụng với hợp chất: ở nhiệt ñộ cao, cacbon có thể khử ñược oxit kim loại sau Al, phản ứng vớinhiều chất oxi hóa khác như HNO3, KClO3, H2SO4 ñặc, … 0 +2Fe2 O3 + 3 C → 2Fe + 3CO0 +2C + 4HNO3 (®Æc) → CO 2 + 4NO2 + 2H 2Ob. Tính oxi hoá- Tác dụng với hiñro0 −4C + 2H 2 → C H 4- Tác dụng với kim loạiThí dụ : o ...