Toptailieu.vn xin giới thiệu sơ lược Lý thuyết Cacbon (Lý thuyết + 35 bài tập có lời giải) Hóa học 11 chọn lọc, hay nhất giúp học sinh lớp 11 ôn luyện để nắm chắc kiến thức cơ bản và đạt kết quả cao trong các bài thi môn Hóa học.

Mời các bạn đón xem:

Cacbon (Lý thuyết + 35 bài tập có lời giải)

A. Lý thuyết Cacbon

I. Vị trí, cấu hình electron và tính chất vật lý

1. Vị trí và cấu hình electron nguyên tử

Hình 1: Ô nguyên tố C

- Cacbon ở ô thứ 6, chu kỳ 2, nhóm IVA của bảng tuần hoàn.

- Cấu hình e: 1s²2s²2p² ⇒ C có 4 electron lớp ngoài cùng. Vì vậy C có thể tạo được tối đa 4 liên kết cộng hóa trị với các nguyên tử khác.

- Các số oxi hóa của C là: -4, 0, +2 và +4.

2. Tính chất vật lý

- C có ba dạng thù hình chính: Kim cương, than chì và fuleren.

Hình 2: Một số thù hình của cacbon

+  Kim cương là chất tinh thể trong suốt, không màu, không dẫn điện, dẫn nhiệt kém. Kim cương có cấu trúc tinh thể nguyên tử và cứng nhất trong tất cả các chất.

Hình 3: Mô hình cấu trúc tinh thể kim cương

+ Than chì là tinh thể màu xám đen, dẫn điện tốt nhưng kém kim loại. Tinh thể than chì có cấu trúc lớp.

Hình 4: Tinh thể than chì

+ Fuleren gồm các phân tử C₆₀, C₇₀, … Phân tử C₆₀ có cấu trúc rỗng, gồm 32 mặt, với 60 đỉnh là 60 nguyên tử C.

Hình 5: Phân tử fuleren C₆₀.

- Ngoài ra, các than được điều chế nhân tạo (than gỗ, than xương,…) được gọi là cacbon vô định hình.

II. Tính chất hóa học

- Trong các dạng tồn tại của cacbon, cacbon vô định hình hoạt động hơn cả về mặt hóa học. Tuy nhiên, ở nhiệt độ thường cacbon khá trơ.

- Trong các phản ứng hóa học, cacbon thể hiện hai tính chất: Tính oxi hóa và tính khử. Tuy nhiên tính khử vẫn là chủ yếu của cacbon.

1. Tính khử

a) Tác dụng với oxi

$\stackrel{0}{\mathrm{C}}+{\mathrm{O}}_2\stackrel{\mathrm{t}°}{\to }\stackrel{+4}{\mathrm{C}}{\mathrm{O}}_2$

Ở nhiệt độ cao, cacbon lại khử CO₂ theo phản ứng:

$\stackrel{0}{\mathrm{C}}+\stackrel{+4}{\mathrm{C}}{\mathrm{O}}_2\stackrel{\mathrm{t}°}{\to }2\stackrel{+2}{\mathrm{C}}\mathrm{O}$

b) Tác dụng với oxit kim loại

- C khử được oxit của các kim loại đứng sau Al trong dãy hoạt động hóa học của kim loại:

CuO + C$\stackrel{\mathrm{t}°}{\to }$Cu + CO

Fe₂O₃ + 3C$\stackrel{\mathrm{t}°}{\to }$2Fe + 3CO

- Với CaO và Al₂O₃:

CaO + 3C→CaC₂ + CO (trong lò điện)

2Al₂O₃ + 9C$\stackrel{2000°\mathrm{C}}{\to }$Al₄C₃ + 6CO

c) Tác dụng với các chất oxi hóa mạnh

- Cacbon tác dụng được với H₂SO₄ đặc, HNO₃, KClO₃, K₂Cr₂O₇, ... trong các phản ứng này, C bị oxi hóa đến mức +4 (CO₂).

C + 2H₂SO₄ đặc$\stackrel{\mathrm{t}°}{\to }$CO₂ + 2SO₂ + 2H₂O

C + 4HNO₃ đặc$\stackrel{\mathrm{t}°}{\to }$CO₂ + 4NO₂ + 2H₂O

d) Khi nhiệt độ cao, C tác dụng được với hơi nước:

C + H₂O CO + H₂ 

2. Tính oxi hóa

a) Tác dụng với hiđro

$\stackrel{0}{\mathrm{C}}+2{\mathrm{H}}_2\stackrel{\mathrm{t}°, \mathrm{xt}}{\to }\stackrel{-4}{\mathrm{C}}{\mathrm{H}}_4$

b) Tác dụng với kim loại

$3\stackrel{0}{\mathrm{C}}+4\mathrm{Al}\stackrel{\mathrm{t}°}{\to }{\mathrm{Al}}_4\stackrel{-4}{{\mathrm{C}}_3}$ (nhôm cacbua)

III. Trạng thái tự nhiên

- Kim cương và than chì là cacbon ở dạng tự do gần như tinh khiết.

- Cacbon còn có trong các khoáng vật như canxit (đá vôi, đá hoa, đá phấn đều chứa CaCO₃), magiezit (MgCO₃), đolomit (CaCO₃.MgCO₃).

Hình 6: Một số khoáng vật chứa cacbon

- Dầu mỏ, khí thiên nhiên là hỗn hợp của các chất khác nhau chứa cacbon.

- Cơ thể động thực vật cũng chứa nhiều hợp chất của cacbon.

IV. Ứng dụng và điều chế

1. Ứng dụng

- Kim cương được dùng làm đồ trang sức. Trong kĩ thuật, kim cương được dùng làm mũi khoan, dao cắt thuỷ tinh, bột mài.

Hình 7: Một số ứng dụng của kim cương

- Than chì được dùng làm điện cực; làm nồi, chén để nấu chảy các hợp kim chịu nhiệt; chế tạo chất bôi trơn; làm bút chì đen.

Hình 8: Một số ứng dụng của than chì

- Than cốc được dùng làm chất khử trong luyện kim để luyện kim loại từ quặng.

Hình 9: Than cốc

- Than gỗ được dùng để chế thuốc nổ đen, thuốc pháo,...

Hình 10: Than gỗ (than củi)

- Than hoạt tính là than có tính hấp phụ mạnh, được dùng trong mặt nạ phòng độc và công nghiệp hóa chất.

Hình 11: Than hoạt tính

- Than muội được dùng làm chất độn khi lưu hoá cao su, để sản xuất mực in, xi đánh giày.

Hình 12: Than muội

2. Điều chế

- Kim cương nhân tạo được điều chế bằng cách nung than chì ở 2000^oC, áp suất từ 50 đến 100 nghìn atm, xúc tác là Fe, Cr, Ni.

- Than chì nhân tạo được điều chế bằng cách nung than cốc ở 2500 - 3000^oC trong lò điện, không có không khí.

- Than cốc được điều chế bằng cách nung than mỡ khoảng 1000^oC trong lò cốc, không có không khí.

- Than gỗ được tạo nên khi đốt cháy gỗ trong điều kiện thiếu không khí.

- Than mỏ được khai thác trực tiếp từ các vỉa than nằm sâu dưới mặt đất.

- Than muội được tạo nên khi nhiệt phân metan có chất xúc tác:

CH₄$\stackrel{\mathrm{t}°, \mathrm{xt}}{\to }$C + 2H₂↑

B. Bài tập Cacbon

Câu 1: 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.

Đáp án: C

Câu 2: Khi đốt rơm rạ trên các cánh đồng sau những vụ thu hoạch lúa sinh ra nhiều khói bụi, trong đó có khí X. Khí X nặng hơn không khí và gây hiệu ứng nhà kính. Khí X là

A. N₂. 

B. O₂. 

C. CO.

D. CO₂.

Đáp án: D

Câu 3: Cho hơi nước đi qua than nóng đỏ, sau phản ứng thu được V lít (ở đktc) hỗn hợp khí X gồm CO, CO₂ và H₂. Dẫn toàn bộ hỗn hợp X qua dung dịch Ca(OH)₂ thu được 2 gam kết tủa và khối lượng dung dịch sau phản ứng giảm 0,68 gam so với khối lượng dung dịch Ca(OH)₂ ban đầu; khí còn lại thoát ra gồm CO và H₂ có tỉ khối hơi so với H₂ là 3,6. Giá trị của V là

A. 2,688.                   

B. 2,912.                   

C. 3,360.                   

D. 3,136.

Đáp án: B

Câu 4: Cacbon có khả năng phản ứng với tất cả các chất trong dãy các chất nào sau đây?

A. CO₂, Fe₂O₃, Na₂O, CuO, HNO₃ đặc, H₂SO₄ đặc.

B. CO₂, Fe₂O₃, Na, CuO, HNO₃ đặc, H₂SO₄ đặc, H₂.

C. CaO, H₂O, CO₂, Fe₂O₃, Na₂O, CuO, HNO₃ đặc, H₂SO₄ đặc.

D. PbO, CO₂, Fe₂O₃, Na₂O, CuO, Al₂O₃, H₂, HCl đặc.

Đáp án: B

Câu 5: Khí X tạo ra trong quá trình đốt cháy nhiên liệu hóa thạch, gây hiệu ứng nhà kính. Trồng nhiều cây xanh sẽ làm giảm nồng độ khí X trong không khí. Khí X là

A. N₂.                            

B. H₂.                                      

C. CO₂.                

D. O₂.

Đáp án: C

Câu 6: Cacbon vô định hình được điều chế từ than gỗ hay gáo dừa thường gọi là than hoạt tính. Tính chất nào sau đây của than hoạt tính khiến nó được sử dụng để chế tạo các thiết bị phòng độc, lọc nước?

A. Hấp phụ các chất khí, chất tan trong nước.

B. Khử các chất khí độc, các chất tan trong nước.

C. Đốt cháy than sinh ra khí cacbonic.

D. Bám trên bề mặt các chất độc và chất tan ngăn cản độc tính.

Đáp án: A

Câu 7: Kim cương và than chì là các dạng:

A. đồng hình của cacbon.                         

B. đồng vị của cacbon.

C. thù hình của cacbon.                           

D. đồng phân của cacbon.

Đáp án: C

Câu 8: Cho cacbon lần lượt tác dụng với Al, H₂O, CuO, HNO₃ đặc, H₂SO₄ đặc, KClO₃, CO₂ ở điều kiện thích hợp. Số phản ứng mà trong đó C đóng vai trò là chất khử:

A. 4                          

B. 6                           

C. 7                          

D. 5

Đáp án: B

Câu 9: Chất nào sau đây không tác dụng trực tiếp với C:

A. Cl₂                        

B. CO₂                      

C. H₂O                      

D. O₂

Đáp án: A

Câu 10: Trong những nhận xét dưới đây, nhận xét nào không đúng ?

A. Khi đốt cháy cacbon, phản ứng tỏa nhiều nhiệt, sản phẩm thu được chỉ là khí cacbonic.

B. Than chì mềm do có cấu trúc lớp, các lớp lân cận liên kết với nhau bằng lực tương tác yếu.

C. Kim cương là cacbon hoàn toàn tinh khiết, trong suốt, không màu, không dẫn điện.

D. Than gỗ, than xương có khả năng hấp phụ các chất khí và chất tan trong dung dịch.

Đáp án: A

Câu 11: Loại than có khả năng hấp phụ mạnh, được dùng nhiều trong mặt nạ phòng độc, trong công nghiệp hoá chất và trong y học gọi là

A. than hoạt tính       

B. than gỗ                 

C. than chì                

D. than cốc

Đáp án: A

Câu 12: 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 $\stackrel{t^o,xt}{\to }$ CH₄

Đáp án: D

Câu 13: Cho hơi nước đi qua than nóng đỏ, sau phản ứng thu được V lít (ở đktc) hỗn hợp khí X gồm CO, CO₂ và H₂. Dẫn toàn bộ hỗn hợp X qua dung dịch Ca(OH)₂ thu được 2 gam kết tủa và khối lượng dung dịch sau phản ứng giảm 0,68 gam so với khối lượng dung dịch Ca(OH)₂ ban đầu; khí còn lại thoát ra gồm CO và H₂ có tỉ khối hơi so với H₂ là 3,6. Giá trị của V là

A. 2,688.                   

B. 3,136.                   

C. 2,912.                   

D. 3,360.

Đáp án: C

Câu 14: Cacbon không phản ứng được (khi đun nóng) với chất nào sau đây?

A. Fe₂O₃.                  

B. Al₂O₃.                   

C. CO₂.                     

D. H₂.

Đáp án: B

Câu 15: Cho hơi nước đi qua m gam than nung đỏ đến khi phản ứng hết, thu được hỗn hợp khí X gồm CO, CO₂, H₂. Cho X qua CuO dư, nung nóng thu được hỗn hợp chất rắn Y có khối lượng giảm 1,6 gam so với lượng CuO ban đầu. Giá trị của m là:

A. 0,6.                      

B. 1,2.                       

C. 2,4.                      

D. 0,3.

Đáp án: A

Câu 16: 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.

Đáp án: C

Câu 17: Khi đốt cháy than đá, thu được hỗn hợp khí trong đó có khí X (không màu, không mùi, độc). X là khí nào sau đây?
A. CO₂.                                

B. CO.

C. SO₂.          

D. NO₂.

Đáp án: B

Câu 18: 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

Đáp án: C

Câu 19: Tính khử của cacbon thể hiện ở phản ứng nào trong các phản ứng sau?

A. 2C + Ca $\stackrel{t^o}{\to }$  CaC₂.     

B. C + 2H₂$\stackrel{t^o}{\to }$ CH₄.

C. C + CO₂$\stackrel{t^o}{\to }$2CO.       

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

Đáp án: C

Câu 20: Cacbon phản ứng với tất cả các chất trong dãy nào sau đây?

A. Na₂O, NaOH, HCl.          

B. Al, HNO₃ đặc, KClO₃.

C. Ba(OH)₂, Na₂CO₃, CaCO₃.

D. NH₄Cl, KOH, AgNO₃.

Đáp án: B

Câu 21: Cho m gam than tác dụng với dung dịch HNO₃ đặc nóng dư, thu được 11,2 lít hỗn hợp 2 khí (đktc). Giá trị của m là:

A. 1,2.

B. 6.

C. 2,5.

D. 3.

Đáp án: B

Câu 22: Cacbon phản ứng với tất cả các chất trong dãy nào sau đây?

A. Fe₂O₃, CO₂, H₂, HNO₃ đặc.                     

B. CO, Al₂O₃, HNO₃ đặc, H₂SO₄ đặc.

C. Fe₂O₃, Al₂O₃, CO₂, HNO₃.

D. CO, Al₂O₃, K₂O, Ca.

Đáp án: A

Câu 23: Cấu hình electron nguyên tử của cacbon là
A. 1s² 2s² 2p¹.

B. 1s² 2s² 2p².

C. 1s² 2s² 2p³.

D. 1s² 2s² 2p⁴.

Đáp án: B

Câu 24: Kim cương và than chì là hai dạng thù hình của cacbon vì:

A. có cấu tạo mạng tinh thể giống nhau.

B. đều là các dạng đơn chất của nguyên tố cacbon và có tính chất vật lí khác nhau.

C. có tính chất vật lí tương tự nhau.

D. có tính chất hóa học không giống nhau.

Đáp án: B

Câu 25: Chất nào sau đây, không phải dạng thù hình của cacbon ?

A. than chì                                       

B. thạch anh                                                         

C. kim cương                                   

D. cacbon vô định hình

Đáp án: B

Câu 26: Nhận định nào sau đây sai ?

A. Cacbon monoxit không tạo ra muối và có tính khử.

B. Ở nhiệt độ cao, cacbon có thể khử được tất cả các oxit kim loại giải phóng kim loại.

C. Than gỗ được dùng để chế thuốc súng, thuốc pháo, chất hấp phụ.

D. Than muội được dùng để làm chất độn cao su, sản xuất mực in, xi đánh giầy.

Đáp án: B

Câu 27: Đốt cháy hết m gam than (C) trong V lít oxi thu được 2,24 lít hỗn hợp X gồm 2 khí. Tỉ khối của X so với oxi bằng 1,25. Các thể tích đo được (đktc). Giá trị của m và V là

A. 1,2 và 1,96.                          

B. 1,5 và 1,792.                                                    

C. 1,2 và 2,016.                           

D. 1,5 và 2,8.

Đáp án: A

Câu 28: Vật liệu dưới đây được dùng để chế tạo ruột bút chì ?

A. Chì.

B. Than đá.

C. Than chì.

D. Than vô định hình.

Đáp án: C

Câu 29: Tủ lạnh dùng lâu ngày thường có mùi hôi. Để khử mùi người ta thường cho vào tủ lạnh một mẩu than gỗ. Than gỗ lại có khả năng khử mùi hôi là vì

A. than gỗ có tính khử mạnh.

B. than gỗ xúc tác cho quá trình chuyển hóa các chất khí có mùi hôi thành chất không mùi.

C. than gỗ có khả năng phản ứng với các khí có mùi tạo thành chất không mùi.

D. than gỗ có khả năng hấp phụ các khí có mùi hôi.

Đáp án: D

Câu 30: Trong các phản ứng hóa học, cacbon:

A. chỉ thể hiện tính khử.

B. chỉ thể hiện tính oxi hóa.

C. không thể hiện tính khử hay tính oxi hóa.

D. thể hiện cả tính oxi hóa và tính khử.

Đáp án: D

Câu 31: 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.

Đáp án: C

Câu 32: Khi đốt rơm rạ trên các cánh đồng sau những vụ thu hoạch lúa sinh ra nhiều khói bụi, trong đó có khí X. Khí X nặng hơn không khí và gây hiệu ứng nhà kính. Khí X là

A. N₂. 

B. O₂. 

C. CO.

D. CO₂.

Đáp án: D

Câu 33: Cho hơi nước đi qua than nóng đỏ, sau phản ứng thu được V lít (ở đktc) hỗn hợp khí X gồm CO, CO₂ và H₂. Dẫn toàn bộ hỗn hợp X qua dung dịch Ca(OH)₂ thu được 2 gam kết tủa và khối lượng dung dịch sau phản ứng giảm 0,68 gam so với khối lượng dung dịch Ca(OH)₂ ban đầu; khí còn lại thoát ra gồm CO và H₂ có tỉ khối hơi so với H₂ là 3,6. Giá trị của V là

A. 2,688.                   

B. 2,912.                   

C. 3,360.                   

D. 3,136.

Đáp án: B

Câu 34: Cacbon có khả năng phản ứng với tất cả các chất trong dãy các chất nào sau đây?

A. CO₂, Fe₂O₃, Na₂O, CuO, HNO₃ đặc, H₂SO₄ đặc.

B. CO₂, Fe₂O₃, Na, CuO, HNO₃ đặc, H₂SO₄ đặc, H₂.

C. CaO, H₂O, CO₂, Fe₂O₃, Na₂O, CuO, HNO₃ đặc, H₂SO₄ đặc.

D. PbO, CO₂, Fe₂O₃, Na₂O, CuO, Al₂O₃, H₂, HCl đặc.

Đáp án: B

Câu 35: Khí X tạo ra trong quá trình đốt cháy nhiên liệu hóa thạch, gây hiệu ứng nhà kính. Trồng nhiều cây xanh sẽ làm giảm nồng độ khí X trong không khí. Khí X là

A. N₂.                            

B. H₂.                                      

C. CO₂.                

D. O₂.

Đáp án: C