Các oxit của Cacbon – Cacbon oxit (CO) và Cacbon đioxit (CO2)

Hai oxit của cacbon khá quen thuộc với tất cả chúng ta là cacbon oxit (CO) và cacbon đioxit (CO₂). Vậy chúng có gì giống nhau hay không? Tính chất vật lý và hóa học của hai oxit này có gì giống và khác nhau? Ứng dụng của chúng như thế nào? Chúng ta sẽ cùng tìm hiểu những vấn đề này trong bài viết này. Mời các bạn cùng theo dõi nhé!

cac-oxit-cua-cacbon

Tóm tắt nội dung

I. CACBON OXIT

Cacbon oxit (cacbon monoxit) có công thức phân tử là: CO. Phân tử khối của CO là 28.

1. Tính chất vật lý của cacbon oxit

Cacbon oxit (CO) là chất khí không màu, không mùi, nhẹ hơn không khí (d_CO/kk = 28/29) và ít tan trong nước. Cacbon oxit là chất khí độc.

2. Tính chất hóa học của cacbon oxit

a) CO là oxit trung bình

Ở điều kiện bình thường, CO không phản ứng với nước, axit và bazơ.

b) CO là chất khử

Ở điều kiện nhiệt độ cao, CO khử được nhiều oxit kim loại tạo thành kim loại và khí CO₂.

CO + CuO (t°) → Cu + CO₂

4CO + Fe₃O₄ (t°) → 3Fe + 4CO₂

CO cháy trong oxi hoặc không khí với ngọn lửa màu xanh. Phản ứng tỏa nhiều nhiệt.

2CO + O₂ (t°) → 2CO₂

3. Ứng dụng của cacbon oxit

Khí cacbon oxit có nhiều ứng dụng trong công nghiệp như dùng làm nhiên liệu, chất khử oxit kim loại trong lò cao… Bên cạnh đó, CO còn được dùng làm nguyên liệu trong công nghiệp và nhiều ứng dụng quan trọng khác.

Ứng dụng của CO trong khử oxit sắt trong lò cao

ung-dung-cua-khi-CO

II. CACBON ĐIOXIT

Cacbon đioxit (tên thường gọi là khí cacbonic) có công thức phân tử là CO₂. Khối lượng phân tử của CO2 là 44.

1. Tính chất vật lý cacbon đioxit

Cacbon đioxit (CO₂) là chất khí không màu, không mùi, nặng hơn không khí (d_CO2/kk = 44/29). CO₂ không duy trì sự sống và sự cháy. Khí CO₂ có thể bị nén và làm lạnh để hóa rắn, gọi là nước đá khố (hay tuyết cacbonic). Nước đá khô dùng để bảo quản thực phẩm.

Khí cacbonic

cacbon-dioxit-khi-cacbonic-CO2

2. Tính chất hóa học của cacbon đioxit

a) Tác dụng với nước

Khí CO₂ phản ứng với nước tạo thành dung dịch axit yếu H₂CO₃ làm đổi màu quỳ tím sang đỏ. Tuy nhiên H₂CO₃ là axit kém bền nên dễ bị phân hủy thành CO₂ và H₂O.

CO₂ + H₂O ⇔ H₂CO₃

b) Tác dụng với bazơ

Khí CO₂ tác dụng với dung dịch bazơ tạo thành muối và nước.

Tỉ lệ số mol n_CO2 : n_NaOH = 1 : 1

CO₂ + NaOH → NaHCO₃

Tỉ lệ số mol n_CO2 : n_NaOH = 1 : 2

CO₂ + 2NaOH → Na₂CO₃ + H₂O

Tùy vào tỉ lệ số mol giữa CO₂ và NaOH mà phản ứng tạo ra muối axit hay muối trung hòa hoặc hỗn hợp cả 2 muối.

c) Tác dụng với oxit bazơ

Khí CO₂ tác dụng với oxit axit tạo thành muối cacbonat.

CO₂ + Na₂O → Na₂CO₃

CO₂ + CaO → CaCO₃

Như vậy, CO₂ có đầy đủ tính chất hóa học của oxit axit.

3. Ứng dụng của cacbon đioxit

Khí CO₂ có nhiều ứng dụng trong đời sống cũng như sản xuất như:

Sử dụng để chữa cháy
Bảo quản thực phẩm
Sản xuất nước giải khát có gaz, soda
Sản xuất phân bón

Ứng dụng của CO2

ung-dung-cua-khi-CO2

III. Giải bài tập về các oxit của cacbon

Câu 1. Hãy viết các PTHH của CO với:

a) Khí O₂

b) CuO

Cho biết loại phản ứng, điều kiện phản ứng, vai trò của CO và ứng dụng của mỗi phản ứng.

Bài làm:

a) Phản ứng của CO với O₂

2CO + O₂ (t°) → 2CO₂

⇒ Đây là phản ứng hóa hợp và phản ứng oxi hóa – khử, xảy ra khi có nhiệt độ. CO là chất khử. Phản ứng này tỏa nhiều nhiệt nên CO có ứng dụng làm nhiên liệu.

b) Phản ứng của CO với CuO

CO + CuO (t°) → Cu + CO₂

⇒ Đây là phản ứng oxi hóa – khử, xảy ra ở nhiệt độ cao. CO là chất khử. Phản ứng này dùng để điều chế kim loại bằng cách dùng CO khử oxit kim loại ở nhiệt độ cao.

Câu 2. Hãy viết PTHH của CO₂ với các dung dịch NaOH và Ca(OH)₂ trong các trường hợp sau đây:

a) Tỉ lệ số mol CO₂ và NaOH = 1 : 1

b) Tỉ lệ số mol CO₂ và Ca(OH)₂ = 2 : 1

Bài làm:

a) CO₂ + NaOH → NaHCO₃

b) 2CO₂ + Ca(OH)₂ → Ca(HCO₃)₂

Câu 3. Có hỗn hợp 2 khí là CO và CO₂. Nêu phương pháp hóa học để chứng minh sự có mặt của hai khí đó. Viết các PTHH xảy ra.

Bài làm:

– Đầu tiên, dẫn hỗn hợp khí qua dung dịch nước vôi trong dư. Nếu nước vôi trong bị vẫn đục thì chứng tỏ trong hỗn hợp khí có CO₂.

CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃ + H₂O

– Tiếp tục dẫn khí đã qua nước vôi trong qua ống thủy tinh đựng CuO (có màu đen), nung nóng. Sau một thời gian nếu xuất hiện màu đỏ (Cu) và khí sinh ra làm đục nước vôi trong thì chứng tỏ trong hỗn hợp khí ban đầu có CO.

CO + CuO (t°) → Cu + CO₂

Câu 4. Trên bề mặt các hố nước vôi tôi để lâu ngày thường có lớp màng chất rắn. Hãy giải thích hiện tượng trên và viết PTHH.

Bài làm:

Trong không khí có nhiều khí CO₂. Khí CO₂ tiếp xúc với bề mặt nước vôi trong sẽ có phản ứng tạo thành CaCO3 không tan. Sau một thời gian, bề mặt các hố nước vôi trong sẽ có một lớp màng chất rắn CaCO₃ xuất hiện.

CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃ ↓ + H₂O

Câu 5. Hãy xác định thành phần phần trăm % về thể tích của mỗi khí trong hỗn hợp CO và CO₂, cho biết các số liệu thực nghiệm sau: