bản tường trình số 7 CACBON, SILIC

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

BẢN TƯỜNG TRÌNH HÓA HỌC

KHOA HÓA HỌC

Bản tường trình số 8:
CACBON- SILIC
Thứ hai, ngày 16, tháng 12, năm 2013

Họ và tên sv: Mai Quang Hoàng
1.TÊN
THÍ

4.GIẢI THÍCH VÀ PHƯƠNG TRÌNH
2. HIỆN TƯỢNG QUAN SÁT

HÓA HỌC

NGHIỆM
Điều chế khí NO2
Thí

Khi cho HNO3 đậm đặc vào 2 bình tam giác rồi thả Cu kim loại vào thì Cu phản

nghiệm 1: ứng với HNO3 tan ra, tạo thành dung dịch muối đồng nitrat có màu xanh, đồng thời
so sánh

giải phóng khí NO2 có màu nâu.

tính hấp

Cu + 4HNO3 → Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O

phụ của

Sau đó ta cho vào 2 bình tam giác đựng khí NO2 lần lượt 1 cục than gỗ và than hoạt

than hoạt

tính, bình cho than hoạt tính vào thì tốc độ mất màu nâu xảy ra nhanh hơn rất nhiều,

tính và

còn bình cho than gỗ vào lâu hơn.

than

Điều này được giải thích dựa trên cơ chế hấp phụ, C có khả năng hấp phụ cao ( diện

thường.

tích bề mặt rất lớn từ 500 đến 1500m2/g), nên các phân tử NO2 được hấp phụ, bị giữ lại

Cách tiến

trên bề mặt C nên mất màu, vì than hoạt tính được nghiền nhỏ, diện tích tiếp xúc lớn

hành:

gấp nhiều lần so với than cục nên sự hấp phụ nhanh hơn.

Tài liệu:
bài giảng
thực tập
hóa vô cơ
– trang 631.1.2
Hấp phụ là quá trình chất chứa (tụ tập, thu hút) các phân tử khí, hơi hoặc phân tử,
ion của chất tan lên bề mặt phân các pha, bề mặt phân cách pha có thể là Khí-Rắn,
Khí-Lỏng, Rắn-Lỏng.

1


Cơ chế của sự hấp phụ: quá trình giữ lại của chất khí hoặc chất tan trên bề mặt phân
cách pha.
Có 2 loại hấp phụ: hấp phụ vật lí và hấp phụ hóa học

Hấp phụ vật lí

Hấp phụ hóa học

Liên kết giữa chất hấp phụ và chất bị hấp
phụ là liên kết yếu( lien kết van dẻ waals,
liên kêt hydro) không có sự trao đổi điện
tích giữa chất hấp phụ và chất bị hấp phụ

Liên kết giữa chất hấp phụ và chất bị hấp
phụ là liên kết hóa học bền vững, có sự
trao đổi điện tích trong quá trình hình
thành liên kết.

Hiệu ứng nhiệt của quá trình hấp phụ nhỏ, Hiệu ứng nhiệt của quá trình hấp phụ lớn,
khoảng 2-10 Kcal/mol ( tương đương quá khoảng 10-200 Kcal/mol( tương đương
trình ngưng tụ)
các phản ứng hóa học)
Số lớp hấp phụ: nhiều lớp

Số lớp hấp phụ: 1 lớp

Quá trình hấp phụ là thuận nghịch. Có sự
giải hấp phụ

Quá trình hấp phụ là bất thuận nghịch,
không có sự giải hấp phụ

Ví dụ: sự hấp phụ H2O trên Silicagel

Ví dụ: sự hấp phụ của O2, NO2,.. trên
than.

ứng dụng của hiện tượng hấp phụ:
làm mặt nạ phòng độc (than hoạt tính)
lọc mùi, lọc các chất màu, chất béo không hòa tan trong nước( than hoạt tính dạng
bột)
xử lí nước thải và lọc nước

2


hút ẩm, loại bỏ hơi nước ra các vật dụn, hóa chất cần bảo vệ( silicagel)

1.TÊN THÍ
NGHIỆM

4.GIẢI THÍCH VÀ PHƯƠNG TRÌNH
2. HIỆN TƯỢNG QUAN SÁT

HÓA HỌC

Cho lần lượt bột cacbon vào 2 ống nghiệm chứa H2SO4 đặc và HNO3 đặc, đun
Thí nghiệm

nóng, thì ống nghiêm chứa HNO3 đặc sinh ra khí màu nâu, còn ống chứa H2SO4

2:

sinh ra khí không màu mùi xốc.

Tính chất

Do H2SO4 và HNO3 đặc nóng có tính oxi hóa rất mạnh, gốc SO42- và NO3- đã oxi

hóa học của

hóa C lên C+4 giải phóng khí CO2, còn gốc S+6 và N+5 bị khử về S+4 giải phóng khí

CACBON

SO2 và N+4 giải phóng khí NO2

Cách tiến

C - 4e → C+4O2

hành:

S+6 + 2e →S+4O2

Tài liệu: bài

N+5 + e → N+4O2

giảng thực

C + 2H2SO4 đn → CO2 + 2SO2 + 2H2O

tập hóa vô

C + 4HNO3 đn → CO2 + 4NO2 + 2H2O

cơ – trang
63-1.2

Khi trộn C với bột CuO trong ống nghiệm rồi nung ở nhiệt độ cao, thì thấy 1
phần bột CuO màu đen chuyển sang màu đỏ.
Do C có tính khử mạnh và ở nhiệt độ cao nó trở nên hoạt động, nên khử Cu 2+
thành Cu kim loại có màu đỏ,
Cu+2 + 2e → Cu
C – 2e → C+2O
CuO + C → Cu + CO
C thể hiện tính khử.

3


1.TÊN THÍ

2. HIỆN TƯỢNG QUAN SÁT

4.GIẢI THÍCH VÀ PHƯƠNG TRÌNH

NGHIỆM
Thí nghiệm
3:
DIOXIT

HÓA HỌC
Khí CO2 được điều chế từ bình kipp với nguyên liệu là đá vôi và axit HCl
CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + H2O + CO2
Khí CO2 sinh ra có lẫn tạp chất là hơi nước và HCl để làm sạch và làm khô khí

CACBON,

CO2 ta dẫn toàn bộ khí này lần lượt đi qua bình chứa H2SO4 đậm đặc để loại bỏ

AXIT

hơi nước, sau đó dẫn khí đi qua dd NaCl khan để loại bỏ HCl.

CACBONI

Thu khí CO2 vào bình tam giác.

C và muối

khi đốt mẫu than đang cháy dỡ rồi thả vào bình thì mẫu than vụt tắt: vì khí CO 2

CACBONAT

Cách tiến

không duy trì sự cháy nên mẫu than vụt tắt.
Sục khí CO2 vào ống nghiệm đựng nước khoảng 2-3 phút, sau đó thả giấy chỉ

hành:

thị pH vào thì thấy giấy chuyển sang màu cam nhạt( màu hầu như không đổi)

Tài liệu: bài

(pH=5,5).

giảng thực

Do khí CO2 tan ít trong nước khi tan tạo thành dd axit cacbonic đây là 1 axit

tập hóa vô

yếu, không bền, và phân ly 2 nấc cho môi trường H+ nên ta thấy giấy chỉ thị chỉ

cơ – trang

có màu cam nhạt.

63,64-

CO2 + H2O → CO2.H2O →H2CO3

1.3,1.4

H2CO3 + H2O → H3O+ + HCO3HCO3- + H2O → H3O+ + CO32-

K1 = 4,16.10-7
K2 = 4,84.10-11

Khi sục khí CO2 vào ống nghiệm chứa dd nước vôi trong thì thấy dd vẫn đục
nhẹ.
Vì khi sục CO2 vào dd, thì 1 phần CO2 tan trong nước tạo thành axit H2CO3 sau
đó axit này bị phân ly trong nước tạo ra gốc CO32-, Ca2+ kết hợp với CO32- tạo
thành kết tủa CaCO3 nên dd bị vẫn đục, và CO2 tan ít trong nước, sự phân ly của
axit yếu H2CO3 lâu nên lâu tạo thành kết tủa.
CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O
Khi sục khí CO2 từ từ vào ống nghiệm chứa NaOH thì lúc này NaOH sẽ dư, do
đó CO2 tác dụng với nước tạo thành muối trung tính.
CO2 + 2NaOH → Na2CO3 + H2O
4


Ngược lại, nếu cho dd NaOH vào bình chứa CO2 thì lúc này CO2 dư, đầu tiên
CO2 tác dụng với NaOH tạo ra muối axit, sau đó muối axit phản ứng với NaOH
tạo thành muối trung hòa.

CO2 + NaOH → NaHCO3
NaHCO3 + NaOH → Na2CO3 + H2O
Muối cacbonat của kim loại kiềm tan rất tốt và không bị nhiệt phân, còn muối
hidrocacbonat bị nhiệt phân giả phóng khí CO2
2NaHCO3 → Na2CO3 + CO2 + H2O.
NHIỆT PHÂN CÁC MUỐI CACBONAT
Khi nung ống nghiệm chứa các muối (NH4)2CO3 khan và NH4HCO3 khan thì
chúng sẽ bị nhiệt phân, cả 2 đều giải phóng khí NH3( nhận biết bằng giấy chỉ thị
thấm nước), muối trung hòa còn sinh ra khí CO2.
NH4HCO3 → NH3 + CO2 + H2O
(NH4)2CO3 → NH3 + NH4HCO3
Trường hợp: muối cacbonat ở trạng thái dd thì sẽ không bị nhiệt phân

5


1.TÊN THÍ
NGHIỆM
Thí nghiệm

4.GIẢI THÍCH VÀ PHƯƠNG TRÌNH
2. HIỆN TƯỢNG QUAN SÁT

HÓA HỌC

Trộn đều cát trắng(SiO2) và bột Mg đã được nghiền nhỏ rồi cho vào chến sứ.

4:

Đốt sợi dây Mg rồi cho vào chén thì chén sứ cháy sáng (do có 1 lượng bột Mg

SILIC

cháy và phản ứng với SiO2), khi để nguội thì thấy hỗn có màu đen( do tạo thành

Cách tiến

MgO).

hành:

SiO2 + 2Mg → 2MgO + Si

Tài liệu: bài

Do Si bền với các axit, chỉ tan trong hỗn hợp HF và HNO3 toàn bộ nên hỗn

giảng thực

hợp trên được cho vào cốc chứa dd HCl để hòa tan MgO, thì ta thấy dd tách thành

tập hóa vô

2 lớp. lớp trên trong suốt là MgCl2 lớp cặn ở dưới là Si.

cơ – trang

MgO + 2HCl → MgCl2 + H2O

65-2.1

Gạn bỏ lấy phần cặn ở dưới, sau đó đổ ra giấy lọc ta thu được kim loại Si
Si điều chế bằng phương pháp này lẫn rất nhiều tạp chất như: MgO, Mg, SiO2
chưa phản ứng, HCl, MgCl2 dư.
Do đó để điều chế Si tinh khiết người ta dung hơi kẽm khử SiCl 4 Ở 10000C,
hay nhiệt phân monosilan SiH4 hoặc SiI4.
SiCl4 + 2Zn → Si + 2ZnCl2
SiH4 → Si + 2H2
SiI4 → Si + 2I2
Si kỹ thuật( 95-98%): dung than cốc khử SiO2 trong lò điện.
SiO2 + C → Si + 2CO
Si có tính oxi hóa và tính khử mạnh. Tác dụng được nhiều đơn chất và hợp
chất:
Tác dụng với H2SO4 và HNO3 đặc
Si + H2SO4 đđ →
Si + HNO3 đđ →
Phản ứng mãnh liệt với kiềm giải phóng H2
Si + 2NaOH + H2O → Na2SiO3 + 2H2
Si không phản ứng với H2SO4, HNO3 loãng

6


1.TÊN THÍ
NGHIỆM

4.GIẢI THÍCH VÀ PHƯƠNG TRÌNH
2. HIỆN TƯỢNG QUAN SÁT

HÓA HỌC

Khi cho HCl vào ống nghiệm chứa Na2SiO3 và dòng khí CO2 lội qua ống
Thí nghiệm

nghiệm chứa dd Na2SiO3 thì xảy ra phản ứng dung dịch axit silisic trong suốt

5:

Do axit silicic là 1 axit rất yếu( yếu hơn H2CO3).

Điều chế

H4SiO4 → H3SiO4- + H+ Ka = 10-10

Axit

Vì vậy nó dễ dàng tạo thành khi cho muối natri silicat tác dụng với axit, kể cả

SILICIC

axit yếu như H2CO3.

Cách tiến

2HCl + Na2SiO3 +H2O → 2NaCl + H4SiO4

hành:

2CO2 + 3H2O + Na2SiO3 → H4SiO4 + 2NaHCO3

Tài liệu: bài
giảng thực
tập hóa vô
cơ – trang
66-2.2

1.TÊN THÍ

2. HIỆN TƯỢNG QUAN SÁT

4.GIẢI THÍCH VÀ PHƯƠNG TRÌNH
7


HÓA HỌC

NGHIỆM
Thí nghiệm
6:
HIDROGEL

Khi rót nhanh axit HCl vào ống nghiệm chứa dd Na2SiO3 10% thì chỉ thấy dd
vẫn đục nhẹ chứ không thấy hiện tượng tạo gel.
Tương tự khi cho HCl đậm đặc vào dd Na2SiO3 bão hòa cũng không thấy hiện

và SOL của

tượng tạo sol( nếu trường hợp này tạo sol mà không tạo gel là do nồng độ của

axit

HCl đậm đặc và Na2SiO3 bão hòa, đun nóng sol thì xảy ra sự mất nước, để nguội

SILICIC

thì tạo thành gel).

Cách tiến

2n HCl + nNa2SiO3 → 2n NaCl + SiO2.nH2O

hành:
Tài liệu
thực tập hóa

Việc không tạo thành Sol hay gel ở thí nghiệm trên là do nồng độ của
SiO2.nH2O quá bé.
Axit silicic tồn tại ở dạng dung dịch keo là do các phân tử mất bớt nước tạo

vô cơ trang

nên. Khi kích thước hạt keo vượt giới hạn nào đó thì dung dịch keo sẽ đông tụ.

66-2.2

tùy theo những điều kiện xảy ra quá trình đông tụ, axit silicic hoặc lắng xuống
dưới dạng tinh thể không tan có công thức chung là SiO2.nH2O gọi lá sol hoặc
đóng thành khối như thạch gọi là gel. Gel axit silicic khi được sấy khô trong
không khí trở thành vật liệu xốp gọi là silicagel. Do có bề mặt lớn, silicagel có
khả năng hấp phụ lớn, được dung để hút ẩm, làm khô các khí.

8


1.TÊN THÍ
NGHIỆM
Thí nghiệm
7:
Tính chất
của muối
NATRI

4.GIẢI THÍCH VÀ PHƯƠNG TRÌNH
2. HIỆN TƯỢNG QUAN SÁT

HÓA HỌC

Khi cho dung dịch Na2SiO3 10% tác dụng với các dung dịch muối Ca2+, Fe3+,
Co2+ thì xảy ra phản ứng trao đổi nên ta thấy hiện tượng sau :
ống 1 : chứa Ca2+ có kế tủa màu trắng của CaSiO3
SiO32- + Ca2+ → CaSiO3
ống 2 : chứa Fe3+ có kết tủa màu nâu đỏ của Fe(OH)3

SILICAT

do Fe3+ tác dụng với Na2SiO3 có môi trường là nước tạo thành Fe(OH)3 có màu

Cách tiến

nâu đỏ.

hành:

Fe3+ + SiO32- + H2O → Fe(OH)3 + SiO2.nH2O

Tài liệu
thực tập hóa

ống 3: chứa Co2+ có kết tủa tím của CoSiO3
Co2+ + SiO32- → CoSiO3

vô cơ trang
66-2.3.2

9


………………………..hết………………………….

10