Tính chất, điều chế, ứng dụng và bài tập cụ thể

Có phải bạn đang tìm kiếm chủ đề về => Tính chất, điều chế, ứng dụng và bài tập cụ thể phải ko? Nếu đúng tương tự thì mời bạn xem nó ngay tại đây. …

Có phải bạn đang tìm kiếm chủ đề về => Tính chất, điều chế, ứng dụng và bài tập cụ thể phải ko? Nếu đúng tương tự thì mời bạn xem nó ngay tại đây. Xem thêm các tri thức làm mẹ hay khác tại đây => Kiến thức làm mẹ

Carbon dioxit (CO2) là một hợp chất hóa học được biết tới rộng rãi, có nhiều trong khí quyển trái đất. Vậy cacbon dioxide là gì? Cùng Monkey tìm hiểu tính chất, cách điều chế, ứng dụng và bài tập cụ thể về loại hợp chất thân thuộc này.

 Khái niệm cacbon dioxit là gì?

Cacbon dioxit hay cacbonic oxit (còn được biết tới với nhiều tên gọi khác như thán khí, anhydride carbonic, khí cacbonic) là một hợp chất hóa học ở dạng khí có trong khí quyển Trái Đất trong điều kiện phổ biến. Cacbon dioxit bao gồm một nguyên tử cacbon và hai nguyên tử oxy. Lúc ở dạng rắn, cacbon đioxit còn được gọi là băng khô hoặc đá khô.

Cacbon dioxit (CO2) là gì? (Ảnh: Sưu tầm Internet)

  • Công thức hóa học: CO2
  • Phân từ khối: 44
  • Cấu tạo phân tử

Trong phân tử CO2, mỗi nguyên tử cacbon đưa 4 electron tham gia liên kết. Trong mỗi liên kết C-O, cacbon đưa ra 2 electron, oxy thiếu 2 electron. Vì vậy, mỗi liên kết C-O cần dùng chung 4 electron tạo thành 1 liên kết đôi. (gồm 1 liên kết π và 1 liên kết σ bền). Đây là liên kết cộng hóa trị có cực, nhưng do có cấu tạo thẳng nên CO2 là phân tử ko có cực. 

Carbon dioxide (CO2) thu được từ nhiều nguồn không giống nhau, bao gồm:

  • Khí thoát ra từ các núi lửa, thành phầm cháy của các hợp chất hữu cơ và hoạt động hô hấp của sinh vật sống hiếu khí. 
  • Ngoài ra, CO2 được sản xuất từ sự lên men của một số vi sinh vật và sự hô hấp của tế bào. Các loài thực vật hấp thụ CO2 trong quá trình quang hợp và sử dụng carbon, oxy tạo ra các cacbohidrat. Thực vật cũng giải phóng oxy trở lại khí quyển và được các sinh vật dị dưỡng sử dụng trong quá trình hô hấp, tạo thành một chu trình. 
  • xuất hiện trong khí quyển Trái Đất với nồng độ thấp và tác động như một khí gây hiệu ứng nhà kính, trở thành thành phần chính trong chu trình cacbon.

Tính chất vật lý của cacbon dioxit

Xuất hiện ở xung quanh chúng ta, cacbon dioxit có những tính chất vật lý nào nổi trội? 

Cacbon dioxide (CO2) có những tính chất vật lý nào? (Ảnh: Sưu tầm Internet)

  • Màu, mùi: Cacbon dioxit (CO2) là chất khí ko màu, ko mùi, nặng hơn ko khí với d(CO2/kk)= 44/29. Ở nhiệt độ 25 °C, CO2 nặng hơn ko khí khoảng 1,5 lần. 
  • Khí hòa tan trong nước miếng: Lúc hít thở phải khí cacbon dioxit ở nồng độ cao tạo ra vị chua trong mồm và cảm giác nhói ở mũi và cổ họng. Các hiệu ứng này xuất hiện do khí hòa tan trong nước miếng, tạo ra dung dịch yếu của axit cacbonic.
  • Phân hủy: Cacbon dioxit có thể bị phân hủy ở nhiệt độ cao 2000 oC, tạo thành CO cùng O2. CO2 được tạo nên dưới dạng rắn lúc bị làm lạnh đột ngột (nhiệt độ dưới -78 °C). Lúc đó chúng ngưng tụ thành các tinh thể màu trắng được gọi là băng khô. Băng khô sẽ thăng hoa nhưng mà ko nóng chảy thành CO2 lỏng dưới áp suất thường. 
  • Phân tử CO2 (O = C = O) chứa hai liên kết đôi, có hình dạng tuyến tính. Nó ko có lưỡng cực điện. Do nó là hợp chất đã bị oxy hóa hoàn toàn nên ko cháy.
  • Điểm sôi:  -78 oC (-108 oF; 195K) 
  • Tỷ trọng riêng: CO2 là 1,98 kg۰m-3 (ở 25 oC)
  • Điểm nóng chảy: -57 oC (-71 oF; 216K) (sức ép)

Tính chất hóa học của cacbon dioxit

Cacbon dioxit (CO2) mang tính chất hóa học tiêu biểu của một oxit axit.

Tính chất hóa học của cacbon dioxit. (Ảnh: Sưu tầm Internet)

Cacbon dioxit tan trong nước tạo thành axit cacbonic (là một điaxit rất yếu)         

Để chứng minh điều này, người ta làm thí nghiệm cho một mẩu giấy quỳ tím vào ống thử đựng nước, rồi sục khí CO2 vào ống thử. Đun nóng dung dịch thu được, người ta quan sát được hiện tượng giấy quỳ tím ban sơ chuyển đỏ, sau đó chuyển tím sau lúc đun nóng. 

Phản ứng này dẫn tới kết luận: CO2 phản ứng với nước tạo thành dung dịch axit, khiến quỳ tím chuyển đỏ. H2CO3 ko bền, dễ phân hủy thành CO2 và H2O, lúc đun nóng sẽ lại làm quỳ đỏ chuyển tím.

Phương trình: CO2 (k)+ H2O (l) ↔ H2CO3 (dd)

Cacbon đioxit tác dụng với dung dịch bazơ

Tác dụng với dung dịch bazơ là một trong những phản ứng chứng minh tính chất hóa học quan trọng của cacbon đioxit. CO2 phản ứng với dung dịch bazơ tạo thành muối và nước theo phương trình như sau: 

CO2(k) + 2NaOH(dd) → Na2CO3(dd) + H2O(l)

1mol    2mol

CO2(k) + NaOH(dd) → NaHCO3(dd)

1mol    1mol

Phản ứng có thể tạo ra muối trung hòa, muối axit, hoặc hỗn hợp 2 muối tùy thuộc vào tỉ lệ số mol giữa CO2 và NaOH. 

Cacbon đioxit tác dụng với oxit bazơ

CO2 mang tính chất hóa học đặc trưng của một một oxit axit vì lúc phản ứng với oxit bazơ tạo thành muối. 

Phương trình: CO2(k) + CaO(dd) → CaCO3(dd)

Điều chế cacbon dioxit

Cacbon dioxit được điều chế bằng cách nào? Ở phần này chúng ta cùng tìm hiểu hai phương pháp điều chế CO2 phổ quát trong phòng thí nghiệm và trong công nghiệp.

Tìm hiểu cách điều chế CO2. (Ảnh: Shutterstock.com)

Điều chế cacbon dioxit trong phòng thí nghiệm

Trong phòng thí nghiệm, CO2 thường được điều chế từ CaCO3 và dung dịch HCl. Tuy nhiên, phương pháp này thu được thành phầm còn lẫn một tí khí hiđro clorua và hơi nước.

Phương trình điều chế: CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2 + H2O

Để thu khí CO2 tinh khiết, người ta cho hỗn hợp khí và hơi qua bình đựng dung dịch NaHCO3 dư, lúc đó khí hiđro clorua sẽ bị giữ lại. Người ta tiếp tục cho hỗn hợp còn lại đi qua bình đựng H2SO4 đặc hoặc P2O5, lúc đó hơi nước sẽ bị hấp thụ và thu được thành phầm CO2 tinh khiết.

Điều chế cacbon dioxit trong công nghiệp

Trong công nghiệp, CO2 được sản xuất bằng cách đốt cháy hoàn toàn than cốc trong ko khí theo phương trình: C + O2 → CO2

Hoặc có thể nhiệt phân đá vôi để tạo ra cacbon dioxit theo phương trình:

CaCO3 → CaO + CO2 (ở 1000 oC)

Ngoài ra, người ta có thể thu khí CO2 từ quá trình hô hấp của người hay động vật, từ quá trình lên men bia rượu và quá trình đốt cháy nhiên liệu:

  • Quá trình hô hấp của người hoặc động vật: C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O
  • Quá trình lên men bia rượu: C6H12O6 → 2CO2 + 2C2H5OH
  • Quá trình đốt cháy nhiên liệu: CxHy + (x+y/4)O2 → XCO2 + (y/2)H2O

Xem thêm: 

Ứng dụng của cacbon dioxit

Với những đặc điểm vật lý và tính chất hóa học của mình, cacbon dioxit là hợp chất hóa học được ứng dụng rộng rãi hiện nay trong đời sống con người và nhiều ngành quan trọng như: Công nghiệp, y tế, công nghệ thực phẩm.

Cacbon dioxit là hợp chất được ứng dụng phổ biến trong công nghiệp. (Ảnh: Sưu tầm Internet)

Ứng dụng của CO2 trong công nghiệp

Cacbon dioxit là hợp chất quan trọng được ứng dụng rộng rãi, đặc thù là trong công nghiệp. Vậy những ứng dụng này là gì?  

  • Sử dụng như một khí điều áp chi phí thấp, ko cháy. Vì thế nó được sử dụng trong các áo phao cứu hộ hay những ống hơi trong súng hơi, trong bơm xe đạp. Các ống thép chứa cacbonic nén cũng được bán ra để cung ứng khí nén cho súng hơi, bơm lốp xe đạp, nước khoáng xenxe. Sự bốc hơi nhanh chóng của CO2 lỏng còn được sử dụng để gây nổ trong các mỏ than.
  • Trong nhiều loại bình cứu hỏa hiện nay có chứa CO2 lỏng – cacbon đioxit còn có vai trò để dập lửa do cháy, chập điện.
  • Mặc dù phản ứng với hồ hết các kim loại nhưng CO2 vẫn được ứng dụng là môi trường khí của công nghệ hàn. Tuy nhiên, mối hàn này sẽ giảm chất lượng do axit cacbonic được tạo thành và giòn hơn các môi trường khí trơ như agon, heli,… 

Ứng dụng của CO2 trong y tế

Kế bên ngành công nghiệp, CO2 cũng đóng một vai trò quan trọng trong lĩnh vực y tế, cụ thể là: 

Cacbonic có vai trò quan trọng khi được thêm vào oxy nguyên chất (5%) để trợ thở cho bệnh nhân. (Ảnh: Sưu tầm Internet)

  • Dung môi tốt cho nhiều hợp chất hữu cơ, là chất thay thế ít độc hơn các dung môi truyền thống như clorua hữu cơ và được dùng để loại trừ cafein từ cafe. 
  • Cacbonic có vai trò quan trọng lúc được thêm vào oxy thuần chất (5%) để trợ thở cho bệnh nhân nhằm ổn định và thăng bằng oxy/cacbonic trong máu.
  • Vì cacbon dioxit là vật liệu chính của quá trình quang hợp nên được bơm vào các nhà kính để kích thích sự tăng trưởng của thực vật. Ngoài ra, CO2 còn được ứng dụng để xoá sổ nhiều loại sâu với nồng độ cao.

Ứng dụng của CO2 trong đời sống

Trong đời sống, cacbon dioxit dưới dạng đá khô (hay còn gọi đá khói) được sử dụng tạo hiệu ứng sương mù, xuất hiện nhiều trong các sự kiện: Cưới hỏi, chương trình game show,…

Chú ý: Trong quá trình sử dụng đá khô, cần đeo găng tay để tránh bị “bỏng lạnh” và ko nên chứa loại đá này trong các thùng kín vì áp suất do băng khô gây ra có thể gây nổ thùng.

Ứng dụng của CO2 trong công nghệ thực phẩm

Trong ngành công nghệ thực phẩm, CO2 cũng vào vai trò rất quan trọng, tiêu biểu như: 

Trong ngành công nghệ thực phẩm, CO2 đóng vai trò rất quan trọng. (Ảnh: Sưu tầm Internet)

  • Trong công nghệ thực phẩm, cacbon dioxit được nén lạnh thành băng khô và sử dụng là chất làm lạnh quan trọng, với vai trò lưu giữ trong vận chuyển và bảo quản các thành phầm đông lạnh, kem,…
  • Với ngành công nghệ nước giải khát, CO2 được sử dụng để tạo gas cho nhiều loại đồ uống có gas phổ quát như coca, pepsi, 7up,…
  • Với tính chất “thăng hoa” đặc trưng, CO2 được ứng dụng trong bảo quản các loại thực phẩm tươi sống.
  • Cacbon đioxit còn được ứng dụng trong chiết xuất thực phẩm: Supercritical carbon dioxide với vai trò loại trừ dầu và chất lớn dùng trong chiết xuất màu và hương vị trong thực phẩm.

Khí CO2 có độc ko và những xem xét lúc sử dụng

Theo thống kê, con người đã thải ra bầu khí quyển ngày càng nhiều khí CO2. Chủ yếu khí cacbon dioxit này được tạo ra bởi hoạt động đốt than đá và khí tự nhiên của các nhà máy điện, sản xuất phân bón, xi măng cùng các thứ tự công nghiệp khác.

CO2 ko phải là khí độc, nhưng nếu xuất hiện với nồng độ cao sẽ làm giảm oxy trong ko khí, gây ra các tác hại trực tiếp tới môi trường sống và sức khỏe con người.

Khí CO2 có độc không? (Ảnh: Sưu tầm Internet)

Tác động tới môi trường

Việc ngày càng tăng nồng độ khí cacbon đioxit vào môi trường làm ngày càng tăng trầm trọng hiệu ứng nhà kính. Hiện tượng này làm trái đất nóng lên, tác động và dọa nạt trực tiếp tới sự sống của con người và sinh vật trên trái đất. 

Lúc nồng độ khí cacbon dioxit tăng nhanh sẽ làm giảm quá trình tổng hợp protein. Lúc côn trùng ăn thực vật thiếu protein sẽ có tỉ lệ chết cao hơn, gây hại cho hệ sinh thái.

Tác động tới sức khỏe con người 

Nồng độ khí carbon dioxide cao sẽ làm giảm nồng độ oxy trong ko khí, gây ra các tác hại nguy hiểm tới sức khỏe con người như mỏi mệt, không thở được, kích thích thần kinh, tăng nhịp tim cùng nhiều rối loạn khác.

Lúc CO2 quá cao trong ko khí – mặc dù ko phải là hiện tượng hít phải khí độc nhưng tác động nghiêm trọng tới sức khỏe và thậm chí có thể gây tử vong cho con người.  

Ngoài ra, việc da có xúc tiếp trực tiếp với khí carbon dioxide đông lạnh (đá khô) sẽ gây “bỏng lạnh” – tê cứng bộ phận thân thể.

Cách xử lý lúc bị ngộ độc CO2

Ngoài hiện tượng tức ngực, các triệu chứng ban sơ của ngộ độc CO2 có thể bao gồm: Nhức đầu, mỏi mệt, chóng mặt, buồn ngủ, hoặc buồn nôn. Đau ngực đột ngột có thể xảy ra ở những người có tiền sử bị đau thắt ngực. Thời kì phơi nhiễm kéo dài, các triệu chứng có thể xấu đi, kèm nôn mửa, ngất, mất ý thức và suy nhược cơ…

Xử lý như thế nào khi bị ngộ độc CO2? (Ảnh: Sưu tầm Internet)

Các triệu chứng bị ngộ độc CO2 rất không giống nhau tùy theo từng trường hợp. Ngộ độc CO2 có thể xảy ra sớm hơn ở những người như: Trẻ nhỏ, người cao tuổi, người bị bệnh phổi hoặc tim, những người vị trí trên cao, người hút thuốc lá… 

Vậy có thể xử lý bằng cách nào lúc phát hiện người bị ngộ độc CO2? 

  • Khí CO2 nặng hơn ko khí, do đó nên vận chuyển nạn nhân bị ngộ độc CO2 tới những khu vực cao ráo. (Xem xét chỉ thực hiện điều này lúc môi trường ko gây nguy hiểm cho sơ cứu viên và chỉ những sơ cứu viên được tập huấn và huấn luyện nhiều năm kinh nghiệm mới được thực hiện sơ cứu cấp oxy cho người bị độc khí CO2.)
  • Nếu có các yếu tố đe doạ tính mệnh của người bệnh, cần gọi cấp cứu y tế để được giúp sức kịp thời.
Xem thêm:   20 kiểu tóc giả đẹp tự nhiên nhiều chủng loại phong cách được thích thú nhất

Bảo quản khí CO2

Để đảm kiểm soát an ninh toàn trong quá trình sử dụng khí CO2, chúng ta cần xem xét cách bảo quản và vận chuyển hợp chất hóa học này. 

Xem xét lúc sử dụng khí CO2

  • Khí CO2 trong bình chứa thường tồn tại ở thể lỏng, và cần được cấp nhiệt để chuyển sang thể khí. Vì vậy, cần xem xét gắn thêm bộ phận sấy nhiệt ở các van điều tiết khí CO2, tránh trường hợp lúc đóng băng sẽ bịt kín đường cấp khí.
  • Chỉ sử dụng mặt nạ thở có van lúc người thực hiện đã được tập huấn về cách dùng.
  • Cần tìm hiểu về lợi ích của việc lắp đặt những thiết bị phát hiện khí giúp phòng và xử lý tình huống nhanh nhất.

Xem xét lúc bảo quản và vận chuyển khí CO2

  • Lúc bảo quản cacbon dioxit, CO2 cần được chứa trong stec kín chịu sức ép có bảo ôn hay trong chai kín chịu sức ép. 
  • Lúc nạp CO2 lỏng, ko nên vượt quá 0,625 kg/lít thiết bị chứa, nạp stec ko quá 0,9 kg/lít thiết bị chứa. Cần cẩn thận để tránh các hiện tượng va đập mạnh chai hoặc stec, để CO2 cách xa nguồn nhiệt. Nếu muốn bảo quản thành phầm trong stec thời kì dài, cần có hệ thống làm lạnh riêng lẻ. 
  • Lúc vận chuyển chai CO2 dạng lỏng, cần xếp chúng nằm ngang, van của các chai trở lại cùng một phía, có đệm lót giữa các chai và xe chở phải có mái che chắn.

Bài tập về cacbon dioxit SGK Hóa học 9 kèm lời giải

Sau lúc đã hiểu rõ cacbon dioxit (CO2) là gì, tính chất, cách điều chế, ứng dụng của hợp chất hóa học này, cùng vận dụng để giải một số bài tập cơ bản sau. 

Bài tập về cacbon dioxit SGK Hóa học 9 kèm lời giải. (Ảnh: Sưu tầm Internet)

Bài tập 1 (trang 87 SGK Hóa 9)

Hãy viết phương trình hóa học của CO2 với dung dịch NaOH, dung dịch Ca(OH)2 trong trường hợp:

a) Tỉ lệ số mol n : n = 1 : 1

b) Tỉ lệ số mol n : n = 2 : 1

Gợi ý đáp án:

Phương trình hóa học của CO2 với:

a) Dung dịch NaOH theo tỉ lệ nCO2 : nNaOH = 1 : 1

CO2 + NaOH → NaHCO3

b) Dung dịch Ca(OH)2 theo tỉ lệ nCO2 : nCa(OH)2 = 2 : 1.

2CO2 + Ca(OH)2 → Ca(HCO3)2↓

Bài tập 2 (trang 87 SGK Hóa 9) 

Có hỗn hợp hai khí CO và CO2. Nêu phương pháp hóa học để chứng minh sự có mặt của hai khí đó. Viết các phương trình hóa học.

Gợi ý đáp án:

  • Cho hỗn hợp khí lội qua bình chứa dung dịch nước vôi trong, nếu nước vôi trong vẩn đục, chứng tỏ trong hỗn hợp khí có khí CO2.

CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 ↓ + H2O

  • Khí đi ra khỏi bình nước vôi trong được dẫn qua ống thủy tinh đựng CuO nung nóng, nếu thấy có kim loại màu đỏ sinh ra và khí sinh ra khỏi ống thủy tinh làm vẩn đục nước vôi trong thì chứng tỏ trong hỗn hợp đó có khí CO.

CO + CuO → Cu + CO2.

Bài tập 3 (trang 87 SGK Hóa 9)  

Trên bề mặt hồ nước tôi vôi lâu ngày thường có lớp màng chất rắn. Hãy giảng giải hiện tượng này và viết phương trình hóa học.

Gợi ý đáp án:

Do Ca(OH)2 tác dụng với khí CO2 trong ko khí tạo nên lớp CaCO3 rất mỏng trên bề mặt nước vôi.

Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 ↓ + H2O

Với những thông tin quan trọng như cacbon dioxit là gì, tính chất, cách điều chế, ứng dụng và bài tập của hợp chất này, kỳ vọng bài viết trên đã cung ứng cho bạn những tri thức có lợi. Ngoài ra, các bạn có thể tham khảo thêm nhiều tài liệu hữu ích hỗ trợ ôn tập môn Hóa học khác trên website của Monkey và đừng quên san sẻ nếu thấy bài viết hữu ích!


Xem thông tin chi tiết về Tính chất, điều chế, ứng dụng và bài tập chi tiết

Nguồn:Cúng Đầy Tháng
Phân mục: Kiến thức hay

#Tính #chất #điều #chế #ứng #dụng #và #bài #tập #chi #tiết