Bài giảng Nhóm IVA

cacbon(C) silic(Si) gecmani(Ge) thiếc(Sn) chì(Pb). NHÓM IVA Tác dụng với hidro: (ở nhiệt độ cao, có xúc tác) C +2H2  CH4 * Cacbon không tác dụng trực tiếp với Cl2, Br2, I2 CACBON Tác dụng với ôxi: (ở nhiệt độ cao) C + O2  CO2 C + CO2  2CO b) Tác dụng với hợp chất : (ở nhiệt độ cao)  C + 4HNO3(đặc)  CO2 + 4NO2 + 2H2O C + 2H2SO4 CO2 + 2SO2 + 2H2O HỢP CHẤT CỦA CACBON Cacbon monooxit ( CO): Là oxit không tạo muối, oxit trung tính. Ở nhiệt độ cao, CO là chất khử mạnh: +Tác dụng với oxi: + Tác dụng với nhiều oxit kim loại (đứng sau Zn trong dãy điện hóa): + Định lượng CO bằng phản ứng với I2O5: + Nhận biết CO bằng phản ứng với dd PdCl2: + CO tham gia nhiều phản ứng kết hợp: ở điều kiện thường khí cacbonic có thể kết hợp với khí amoniac khô tạo thành amonicacbamat: CO2 + 2NH3 = NH2COONH4 Khi đung nóng đến 180oC, áp suất 200atm amonicacbamat sẽ mất nước biến thành ure: NH2COONH4 = NH2CONH2 + H2O Cacbon đioxit: Không cháy và không duy trì sự cháy. Khí CO2 tan vừa trong nước thành axit cacbonic: Là oxit axit : Axit cacbonic : H2CO3 là một diaxit yếu tồn tại trong dd nước: Muối Cacbonat, Hidrocacbonat: Tính tan: muối Hidrocacbonat của các kim loại kiềm, kiềm thổ đều tan trong nước (trừ NaHCO3 ít tan). Muối Cacbonat của kim loại kiềm M2CO3 và kiềm thổ MCO3 (trừ Ca, Ba) muối amoni (NH4)2CO3 tan. Các muối Cacbonat của các kim loại khác ít tan trong nước. Cacbonat của kim loại kiềm thổ không tan, tan được trong nước chứa CO2: Cacbonat của kim loại kiềm bị thủy phân mạnh tạo môi trường kiềm: Muối cacbonat của kim loại hóa trị 3 không tồn tại trong dd: Do đó: Nhiệt phân: Cacbonat trung hòa của kim loại kiềm rất bền với nhiệt, chúng có thể nóng chảy mà không bị nhiệt phân hủy. Các cacbonat khác bị phân hủy khi đun nóng: Muối hidrocacbonat nhiệt phân tạo muối trung hòa: SILIC A. TÍNH KHỬ Silic khá trơ ở điều kiện thường, thể hiện tính khử mạnh ở nhiệt độ cao 1. Tác dụng với phi kim: Silic tác dụng với flo ở nhiệt độ thường ở 6000C nó cháy trong oxi tạo ra nhiều nhiệt Si + O2 =SiO2 H=-715,5kJ Cũng ở nhiệt độ đó Si tương tác với lưu huỳnh tạo thành Silicdisunfua(SiS2). Si tương tác với N ở 10000C tạo thành Silicnitrua(Si3N4) 2.Tác dụng với hợp chất Silic tác dụng tương đối mạnh với dung dịch kiềm, giải phóng hiđro: Silic chỉ tan trong dd HF hoặc hỗn hợp HF + HNO3 ở 800-9000C: Si tác dụng với một số kim loại như:Mg,Ca,Fe,Pt,Cu tạo thành Silixua 2Mg + Si = Mg2Si Si không tác dụng được với nước (t0thường) nhưng ở 8000C cho phản ứng: Si + 2H2O = SiO2 + 2H2 B. TÍNH OXI HÓA Ở nhiệt độ cao, silic tác dụng với các kim loại như Ca, Mg, Zn,… tạo thành hợp chất silixua kim loại: III. HỢP CHẤT CỦA SILIC A -Silic đioxit ( SiO2): là oxit axit, tan chậm trong dung dịch kiềm đặc nóng, tan dễ trong kiềm nóng chảy hoặc cacbonat kim loại kiềm nóng chảy, tạo thành silicat Silic đioxit tan được trong Flo: Silic đioxit tan trong axit flohiđric: B -Axit silixic và muối silicat Axit silixic: Axit silixic (H2SiO3) là chất ở dạng keo, không tan trong nước, khi đun nóng dễ mất nước: Khi sấy khô, Axit silixic mất một phần nước, tạo thành một vật liệu xốp là silicagen. Silicagen đươc dùng để hút ẩm và hấp thụ nhiều chất. Axit silixic là axit rất yếu, yếu hơn cả axit cacbonic nên dễ bị khí CO2 đẩy ra khỏi dung dịch muối của nó: Muối Silicat: Axit silixic dễ tan trong dung dịch kiềm, tạo thành muối silicat. Chỉ có silicat kim loại kiềm tan được trong nước. Ở trong dung dịch, silicat kim loại kiềm bị phân hủy mạnh tạo ra môi trường kiềm: Tính chất hóa học ở điều kiện thường, Ge va Sn không tác dụng với oxi của không khí, còn chì thì bị oxi hóa thành lớp oxit màu xám xanh bao bọc trên mặt bảo vệ cho chì. Khi đun nóng, thiếc bắt đầu bị oxi hóa còn Ge bị oxi hóa ở 700oC E + O2 = EO2 (E=Ge và Sn) Riêng chì tương tác với oxi theo phương trình 2Pb + O2 = 2PbO Cả 3 chất đều tác dụng với halogen và nhiều nguyên tố không kim loại khác: E + 2X2 = EX4 (E=Ge và Sn, X=halogen) Ge chỉ tan trong axit sunfurit đặc axit nitric Ge +2H2SO4 + (X-2)H2O= GeO2xH2O+2H2O. Ge +4HNO3d+ (x-2)H2O=GeO2.xH2O+4NO2 Sn tan dễ trong acid clohidric, nhất là khi đun nóng: Sn + 2HCl = SnCl2 +H2 Đối với acid đặc, thiếc có phản ứng: Sn + 4H2SO4l=Sn(SO4)2 +2SO2 + 4H2O Chì: muối khó tan: PbCl2 và PbSO4 nhưng với dung dịch đậm đặc hơn, chì có thể tan vì PbCl2 + 2HCl = H2PbCl4 PbSO4 + H2SO4 = Pb(HSO4)2 Với acid nitric bất kì nồng độ nào, chì tương tác như một kim loại. 3Pb + 8HNO3loang =3Pb(NO3)2 +2NO +4H2O Khi có mặt chất oxi hóa, + Tương tác với nước: 2Pb +2H2O +O2 = 2Pb(OH)2 + Và có thể tan trong acid axetic và các acid hữu cơ 2Pb + 4CH3COOH +O2 = 2Pb(CH3COO)2 +2H2O Với dung dịch kiềm, Sn và Pb tương tác khi đun nóng và giải phóng khí hidro: E + 2KOH +2H2O = K2[E(OH)4] + H2 Các oxit, hydroxit đều tan trong acid và kiềm mạnh PbO + 2HCl = PbCl2 + H2O E(OH)2 + 2KOH = K2[E(OH)4)] Các hidroxogecmanit, hydroxostanit có thể khử được muối của một số kim loại Bi(NO3)3 + Na2[Sn(OH)4] + NaOH = Bi + Na2[Sn(OH)6] + NaNO3 Dioxit(EO2) của gecmani, thiếc và chì: Giống với SiO2 các đioxit GeO2 và SnO2 rất bền nhiệt. Tất cả các oxit có thể bị khử dễ dàng bởi C,CO,H2,Mg,Al đến kim loại PbO2 là một trong những chất oxi hóa mạnh thường dùng. Những chất dễ cháy như S,P khi nghiền với bột PbO2 sẽ bốc cháy.Khi tương tác với axit sufurit đậm đặc,PbO2 giải phóng oxi ;với axit clohiđrit,giải phóng Clo 2PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O+O2 PbO2 + 4HCl = PbCl2 + 2H2O +Cl2 Trong môi trường axit đậm đặc, nó oxi hóa Mn(II) đến Mn(VII), trong môi trường kiềm mạnh oxi hóa Cr(III): 5PbO2+2MnSO4+6HNO3=2HMnO4+3Pb(NO3)2+2PbSO4+2H2O 3PbO2+2Cr(OH)3+10KOH=2K2CrO4+3K2[Pb(OH)4]+2H2O Hidrua: (oxh +4 điển hình) Kém bền hơn silan, giảm từ Ge - Pb. GeH4 Ge + 2H2 Gecman bị oxi kk oxh: GeH4 + 2O2 = GeO2 + 2H2O  bị thuỷ phân kém hơn silan. 2800C Chì metaplumbat: (Pb2O3) Pb2O3 + 2KOH + H2O = K2[Pb(OH)4] + PbO2 Chì orthoplumbat(Pb3O4): Minium Pb3O4 + 4HNO3 = 2Pb(NO3)2 + PbO2 + H2O Pb3O4 + 4CO = 3Pb + 4CO2 Pb3O4 + H2O2 + 3H2SO4 = 3PbSO4 + 4H2O +O2 Tetrahalogenua (EX4) khả năng tạo phức PbF4 + 2KF = K2[PbF6] Bị thuỷ phân: theo từng nấc để tạo axit. SnCl4 có vai trò quan trọng đối với thực tế: là chất cầm màu khi nhuộm vải, là chất xúc tác cho pư hữu cơ (Kali hexaflorua plumbat) Sunfua (ES và ES2) chỉ tan trong a.HNO3 và a.HCl đđ: 3PbS + 4HNO3 = 3PbSO4 + 8NO + 4H2O Riêng SnS2 có thể tan trong dd Kiềm: SnS2 + 6KOH = 2K2SnS3 + K2[Sn(OH)6] Với dd (NH4)2S chỉ có ES2 tan tao muối Tio SnS2 + (NH4)2S = (NH4)2SnS3