Tailieumoi.vn xin giới thiệu phương trình 3C + CaO → CaC₂ + CO ↑ gồm điều kiện phản ứng, cách thực hiện, hiện tượng phản ứng và một số bài tập liên quan giúp các em củng cố toàn bộ kiến thức và rèn luyện kĩ năng làm bài tập về phương trình phản ứng hóa học của Canxi. Mời các bạn đón xem:

Phương trình 3C + CaO → CaC₂ + CO ↑

1. Phương trình phản ứng hóa học:

    3C + CaO → CaC₂ + CO ↑

Bước 1: Xác định các nguyên tử có sự thay đổi số oxi hóa, từ đó xác định chất oxi hóa, chất khử:

 $\stackrel{0}{3C}+\stackrel{+2}{Ca}\stackrel{-2}{O}\to \stackrel{+2}{Ca}\stackrel{-1}{C_2}+\stackrel{+2}{C}\stackrel{-2}{O}$

C vừa là chất khử vừa là chất oxi hóa

Bước 2: Biểu diễn quá trình oxi hóa, quá trình khử

- Quá trình oxi hóa: $\stackrel{0}{C}\to \stackrel{+2}{C}+2e$

- Quá trình khử: $\stackrel{0}{C}+1e\to \stackrel{-1}{C}$

Bước 3: Tìm hệ số thích hợp cho chất khử và chất oxi hóa

 $\begin{array}{c}1\times \\ 1\times \end{array}\left|\begin{array}{c}\stackrel{0}{C}\to \stackrel{+2}{C}+2e\\ \stackrel{0}{2C}+2.1e\to \stackrel{-1}{C_2}\end{array}\right.$

Bước 4: Điền hệ số của các chất có mặt trong phương trình hóa học. Kiểm tra sự cân bằng số nguyên tử của các nguyên tố ở hai vế.

3C + CaO → CaC₂ + CO ↑

2. Hiện tượng nhận biết phản ứng

- Canxi oxit phản ứng với cacbon thu được canxi cacbua và khí CO thoát ra.

3. Điều kiện phản ứng

- Nhiệt độ: 2000^oC. Điều kiện khác: trong lò điện

4. Tính chất hóa học

Tác dụng với nước

Canxi oxit là một oxit kiềm và nhạy cảm với độ ẩm. Dễ dàng hấp thụ carbon dioxide và nước từ không khí . Phản ứng với nước tạo thành canxi hydroxit – Ca(OH)2 và tạo ra rất nhiều nhiệt, có tính ăn mòn.

• CaO + H2O = Ca(OH)2

Tác dụng với axit

CaO tác dụng được với nhiều loại axit mạnh, sản phẩm tạo thành là nước và hợp chất canxi có gốc axit đó.

• CaO + H2SO4 -> CaSO4 + H20
• CaO + 2HCl  -> CaCl2 + H2O
• CaO + HNO3 – > Ca(NO3)2 + H2O

Canxi oxit tác dụng với bạc nitrat

• CaO + 2AgNO3 → Ca(NO3)2 + Ag2O

Tác dụng với oxit axit tạo thành muối

• CaO + CO2 -> CaCO₃
• CaO + SO2 -> CaSO3
• CaO + SO3 -> CaSO4
• 3CaO + P2O5 → Ca3(PO4)2
• 4CaO + 2Cl2O → 4CaCl + 3O2

CaO có những ứng dụng chủ yếu sau đây:

- Phần lớn canxi oxit được dùng trong công nghiệp luyện kim và làm nguyên liệu cho công nghiệp hóa học.

- Ngoài ra, canxi oxit còn được dùng để khử chua đất trồng trọt, xử lí nước thải công nghiệp, sát trùng, diệt nấm, khử độc môi trường,…

- Canxi oxit có tính hút ẩm mạnh nên được dùng để làm khô nhiều chất.

Nguyên liệu để sản xuất canxi oxit là đá vôi (chứa CaCO₃). Chất đốt là than đá, củi, dầu, khí tự nhiên,…

Các phản ứng hóa học xảy ra khi nung đá vôi:

- Than cháy sinh ra khí CO₂ và tỏa nhiều nhiệt: 

C _(r) + O_{2 (k)} $\stackrel{t^0}{\to }$ CO_{2 (k)}

- Nhiệt sinh ra phân hủy đá vôi ở khoảng trên 900⁰C:

 CaCO_{3 (r)} $\stackrel{t^0}{\to }$ CaO _(r) + CO_{2 (k)}

5. Mở rộng kiến thức về cacbonoxit (CO)

5.1. Cấu tạo phân tử và tính chất vật lí

- Cấu tạo của CO là C ≡ O (trong đó có 1 liên kết thuộc kiểu cho - nhận).

- CO là chất khí, không màu, không mùi, không vị, tan rất ít trong nước và rất bền với nhiệt, hóa lỏng ở -191,5^oC, hóa rắn ở -205,2^oC.

- CO là khí độc vì nó kết hợp với hemoglobin ở trong máu tạo thành hợp chất bền làm cho hemoglobin mất tác dụng vận chuyển khí O₂.

5.2. Tính chất hóa học

- CO là oxit trung tính (oxit không có khả năng tạo muối) ⇒ không tác dụng với nước, dung dịch bazơ và dung dịch axit ở nhiệt độ thường.

- CO là chất khử mạnh:

+ Tác dụng với các phi kim

Thí dụ:

2CO + O₂ $\stackrel{t^0}{\to }$ 2CO₂ 

CO + Cl₂ → COCl₂ (photgen)

+ CO khử oxit của các kim loại đứng sau Al trong dãy hoạt động hóa học của kim loại (phản ứng xảy ra ở nhiệt độ cao).

Thí dụ:

3CO + Fe₂O₃ $\stackrel{t^0}{\to }$ 3CO₂ + 2Fe

CO + CuO $\stackrel{t^0}{\to }$ CO₂ + Cu

Chú ý: Dựa trên các tính chất hóa học này mà CO được ứng dụng để làm nhiên liệu khí, hay dùng trong luyện kim để khử các oxit kim loại.

5.3. Điều chế

a. Trong phòng thí nghiệm

- Đun nóng axit fomic (HCOOH) khi có mặt H₂SO₄ đặc.

Phương trình hóa học:

HCOOH $\stackrel{H_{2}S{O}_{4}dac,t^o}{\to }$ CO + H₂O

b. Trong công nghiệp

- Khí CO được điều chế theo hai phương pháp:

        + Cho hơi nước đi qua than nung đỏ:

          C + H₂O $\stackrel{~1050{}_{o}C}{\rightleftarrows }$ CO + H₂

⇒ Hỗn hợp khí tạo thành được gọi là khí than ướt. Ngoài CO (chiếm khoảng 44%), H₂ còn có các khí khác như CO₂, N₂,…

        + Trong các lò gas, thổi không khí qua than nung đỏ:

Ở phần dưới của lò: C + O₂ $\stackrel{t^o}{\to }$CO₂↑

Khí CO₂ đi qua lớp than nung đỏ: CO₂ + C $\stackrel{t^o}{\to }$ 2CO

⇒ Hỗn hợp khí thu được gọi là khí lò gas (khí than khô). Trong khí lò gas, CO thường chiếm khoảng 25%, ngoài ra còn có CO₂, N₂,…

6. Cách thực hiện phản ứng

- Thổi luồng C qua CaO.

7. Bạn có biết

Tương tự CaO, các oxit của kim loại đứng sau Al trong dãy hoạt động hóa học cũng bị C khử.

8. Bài tập liên quan

Ví dụ 1: Quá trình tác dụng giữa cacbon và canxi oxit sẽ tạo thành canxi cacbua hay còn gọi là quá trình sản xuất

A. axetylen

B. canxi xianamit

C. thép

D. đất đèn

Đáp án D

Hướng dẫn giải:

Thành phần chính của đất đèn chính là canxi cacbua

Ví dụ 2: Một hỗn hợp rắn gồm: Canxi và Canxicacbua. Cho hỗn hợp này tác dụng với nước dư nguời ta thu đuợc hỗn hợp khí

A. Khí H₂    

B. Khí H₂ và CH₂

C. Khí C₂H₂ và H₂    

D. Khí H₂ và CH₄

Đáp án C

Hướng dẫn giải:

Ca + 2H₂O → Ca(OH)₂ + H₂↑

CaC₂ + 2H₂O → Ca(OH)₂ + C₂H₂↑

Ví dụ 3: Trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học, kim loại Ca thuộc nhóm

A. IA.    

B. IIIA.    

C. IVA.    

D. IIA.

Đáp án D

Hướng dẫn giải:

Canxi là một kim loại kiềm thổ thuộc nhóm IIA

Ví dụ 4: Trong phòng thí nghiệm, oxit nào được dùng làm chất hút ẩm (chất làm khô)?

A. MgO

B. CuO

C. CaO

D. ZnO

Hướng dẫn giải:

Đáp án C

Trong phòng thí nghiệm, oxit được dùng làm chất hút ẩm (chất làm khô) là: CaO

Vì nó tác dụng với nước tạo thành Ca(OH)₂

Phương trình phản ứng: CaO + H₂O → Ca(OH)₂

Ví dụ 5:  Khi đun nấu bằng than tổ ong thường sinh ra khí X không màu, không mùi, bền với nhiệt, hơi nhẹ hơn không khí và dễ gây ngộ độc đường hô hấp. Khí X là

A. N₂.  

B. CO₂.                           

C. CO.                            

D. H₂.

Hướng dẫn giải:

Đáp án C

Khi đun nấu than tổ ong sẽ thường sinh ra CO₂ và CO. Trong đó, khí CO là không màu, không mùi, bền với nhiệt, hơi nhẹ hơn không khí và dễ gây ngộ độc đường hô hấp.

Ví dụ 6:  CaO dùng làm chất khử chua đất trồng là ứng dụng của tính chất hóa học nào?

A. Tác dụng với oxit axit

B. Tác dụng với oxit bazơ

C. Tác dụng với axit

D. Tác dụng với bazơ

Hướng dẫn giải:

Đáp án C

CaO dùng làm chất khử chua đất trồng là ứng dụng của tính chất hóa học là tác dụng với axit.

Ví dụ 7: Một hỗn hợp rắn gồm: Canxi và Canxicacbua. Cho hỗn hợp này tác dụng với nước dư nguời ta thu đuợc hỗn hợp khí

A. Khí H₂    

B. Khí H₂ và CH₂

C. Khí C₂H₂ và H₂    

D. Khí H₂ và CH₄

Hướng dẫn giải:

Đáp án C

Ca + 2H₂O → Ca(OH)₂ + H₂ ↑

CaC₂ + 2H₂O → Ca(OH)₂ + C₂H₂ ↑

Ví dụ 8:  Cacbon chỉ thể hiện tính oxi hóa trong phản ứng hóa học nào sau đây?

A. 2C + O₂ $\stackrel{t^o}{\to }$ 2CO

B. C + O₂ $\stackrel{t^o}{\to }$ CO₂

C. 3C + CaO $\stackrel{t^o}{\to }$ CaC₂ + CO

D. C + 2H₂ $\stackrel{t^o}{\to }$ CH₄

Hướng dẫn giải:

Đáp án D

C tác dụng với H₂ thì C đóng vai trò là chất oxi hóa. Khi tác dụng với oxi thì đóng vai trò là chất khử, khi tác dụng với CaO thì vừa đóng vai trò là chất khử vừa đóng vai trò chất oxi hóa.

Ví dụ 9:  CaO là oxit

A. Oxit bazơ

B. Oxit axit

C. Oxit trung tính

D. Oxit lưỡng tính

Hướng dẫn giải:

Đáp án A

CaO là oxit bazơ.

Ví dụ 10: Để thu được 5,6 tấn vôi sống với hiệu suất phản ứng đạt 95% thì lượng CaCO₃ cần dùng  là

A. 9,5 tấn                      B. 10,5 tấn                  C. 10 tấn                        D. 9,0 tấn

Hướng dẫn giải:

Đáp án B

CaCO₃ $\stackrel{t^o}{\to }$ CaO + CO₂

100 g →      56g

10 tấn ←     5,6 tấn

Do hiệu suất phản ứng là 95% nên lượng CaCO₃ cần dùng là

$H\%=\frac{m_{lt}}{m_{tt}}.100\%\to m_{tt}=\frac{m_{lt}.100\%}{H\%}=\frac{10.100\%}{95\%}=\mathrm{10,5}$tấn.

Ví dụ 11: Khí X thoát ra khi đốt than trong lò, đốt xăng dầu trong động cơ. Khí này gây ngộ độc hô hấp cho người và vật nuôi, do làm giảm khả năng vận chuyển oxi của máu. Khí X là

A. CO₂.                     

B. SO₂.                     

C. CO.                      

D. Cl₂.

Hướng dẫn giải:

Đáp án C

Khí đó chính là CO. Vì:

C + O₂ $\stackrel{t^o}{\to }$ CO₂

CO₂ + C $\stackrel{t^o}{\to }$ 2CO

Khi khí CO đi vào đường hô hấp thì nó sẽ chiếm oxi trong máu.

Ví dụ 12: Tính oxi hóa của cacbon thể hiện ở phản ứng nào trong các phản ứng sau?

A. C + O₂ $\stackrel{t^o}{\to }$ CO₂           

B. C + 2CuO $\stackrel{t^o}{\to }$2Cu + CO₂

C. 3C + 4Al $\stackrel{t^o}{\to }$Al₄C₃

D. C + H₂O $\stackrel{t^o}{\to }$CO + H₂

Hướng dẫn giải:

Đáp án C

Tính oxi hóa của C thể hiện khi tác dụng với hiđro và kim loại.

$3\stackrel{0}{C}+4Al \stackrel{t^o}{\to }A{l}_4{\stackrel{-4}{C}}_3$

9. Một số phương trình phản ứng hoá học khác của Canxi và hợp chất:

5C + 2CaO → 2CaC₂ + CO₂ ↑

CaO + Cl₂ → CaOCl₂

CaO + TiO₂ → CaTiO₃

2CaO + 2MgO + FeSi → Fe + 2Mg + Ca₂SiO₄

2Al + 3CaO → Al₂O₃ + 3Ca

2Al + 4CaO → 3Ca + Ca(AlO₂)₂

4CaO + 3O₂ + 2Cr₂O₃ → 4CaCrO₄