Bài 15: Cacbon

Nội dung bài học Cacbon tìm hiểu vị trí của cacbon trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hoá học, cấu hình electron nguyên tử, các dạng thù hình của cacbon, tính chất vật lí (cấu trúc tinh thể, độ cứng, độ dẫn điện), ứng dụng. Cacbon có tính phi kim yếu (oxi hóa hiđro và kim loại canxi), tính khử ( khử oxi, oxit kim loại). Trong một số hợp chất, cacbon thường có số oxi hóa +2 hoặc +4.

Tóm tắt lý thuyết

1.1. Vị trí và cấu hình electron nguyên tử

Vị trí: Ô thứ 6, nhóm IVA, chu kì 2
Cấu hình e: 1s² 2s² 2p²→ Có 4 e lớp ngoài cùng, tạo 4 liên kết cộng hoá trị
Các số oxi hoá: -4, 0, +2 và +4

1.2. Tính chất vật lí

Cấu trúc tinh thể của Kim cương, than chì, Fulere và cacbon vô định hình

Hình 1: Cấu trúc tinh thể của Kim cương, than chì, Fulere và cacbon vô định hình

Dạng thù hình	Cấu trúc	Tính chất vật lí	Ứng dụng
Kim cương	Tứ diện đều	Trong suốt, không màu, không dẫn điện, dẫn nhiệt kém	Đồ trang sức, mũi khoan, dao cắt thuỷ tinh...
Than chì	Cấu trúc lớp. Các lớp liên kết yếu với nhau	màu xám đen, dẫn điện tốt, mềm, các lớp dễ tách nhau	Làm điên cực, làm nồi nấu chảy các hợp kim chịu nhiệt, chế tạo chất bôi trơn, làm bút chì đen
Cacbon vô định hình	Xốp	Khả năng hấp phụ mạnh	Than cốc dùng làm chất khử trong luyện kim; Than hoạt tính dùng trong mặt nạ phòng độc; Than muội dùng làm chất độn cao su, sản xuất mực in, xi đánh giày...

1.3. Tính chất hóa học

Cacbon vừa thể hiện tính khử vừa thể hiện tính oxi hoá

1.3.1. Tính khử

Tác dụng với oxi

Cacbon cháy trong không khí, toả nhiều nhiệt

\(\mathop C\limits^0 + \mathop {{O_2}}\limits^0\)\(\mathop C\limits^{ + 4} \mathop {{O_2}}\limits^{ - 2}\)

Tác dụng với hợp chất

Ở nhiệt độ cao, cacbon khử được nhiều oxit, nhiều chất oxi hoá khác nhau

tính chất hóa học của Cacbon

Video 1: Cacbon khử Đồng (II) oxit tạo thành CO₂ , khí CO₂ làm đục nước vôi trong

1.3.2. Tính oxi hoá. Ở nhiệt độ cao

Tác dụng với hiđro

\(\mathop C\limits^0 + 2{H_2}\)\(\mathop C\limits^{ - 4} {H_4}\)

Tác dụng với kim loại

\(4\mathop {Al}\limits^0 + 3\mathop C\limits^0\)\(\mathop {A{l_4}}\limits^{ + 3} \mathop {{C_3}}\limits^{ - 4}\) (Nhôm cacbua)

\(\mathop {Ca}\limits^0 + 2\mathop C\limits^0\)\(\mathop {Ca}\limits^{ + 2} \mathop {{C_2}}\limits^{ - 1}\) (Canxi cacbua)

1.4. Trạng thái tự nhiên

Các dạng tồn tại của Cacbon

Hình 2: Các dạng tồn tại của Cacbon

1.5. Tổng kết

Sơ đồ tư duy Bài Cacbon

Hình 3: Sơ đồ tư duy Bài Cacbon

2. Luyện tập Bài 15 Hóa học 11

Sau bài học cần nắm:

Vị trí của cacbon trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hoá học, cấu hình electron nguyên tử.
Các dạng thù hình của cacbon, tính chất vật lí (cấu trúc tinh thể, độ cứng, độ dẫn điện), ứng dụng.

2.1. Trắc nghiệm

Bài kiểm tra Trắc nghiệm Hóa học 11 Bài 15 có phương pháp và lời giải chi tiết giúp các em luyện tập và hiểu bài.

Câu 1:
Kim cương cứng nhất trong tự nhiên, trong khi đó than chì mềm đến mức có thể sử dụng sản xuất lõi bút chì 6B dùng để kẻ mắt. Điều giải thích nào sau đây là đúng?
- A. Kim cương có cấu trúc tinh thể nguyên tử dạng tứ diện đều, than chì có cấu trúc lớp, trong đó khoảng cách giữa các lớp khá lớn
- B. Kim cương có kiểu liên kết cộng hóa trị bền vững
- C. Than chì có các electron tự do
- D. Một nguyên nhân khác
Câu 2:
Kim cương, than chì là hai dạng thù hình của các bon là vì:
- A. Có cấu tạo mạng tinh thể giống nhau
- B. Có tính chất vật lý tương tự nhau
- C. Đều do nguyên tố các bon tạo nên
- D. Có màu sắc giống nhau
Câu 3:
Tính khử của cacbon thể hiện ở phản ứng nào trong các phản ứng sau?
- A. 3C + 4Al → Al₄C₃
- B. C + 2H₂ → CH₄
- C. C + 2CuO → Cu + CO₂
- D. Không có phản ứng nào