C là gì trong hóa học? Công thức tính nồng độ phần trăm? Ví dụ?

1. C là gì trong hoá học?

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

Cấu hình electron của nguyên tử cacbon là 1s2 2s2 2p2, lớp ngoài cùng có 4 electron, nên trong các hợp chất nguyên tử cacbon có thể tạo được tối đa 4 liên kết cộng hoá trị với các nguyên tử khác. 

Các số oxi hoá của cacbon là -4, 0, +2 và +4. 

2. Tính chất vật lí của Cacbon:

Nguyên tố cacbon có một số dạng hình thù là kim cương, than chì, fuleren,… Chúng khác nhau về tính chất vật lí. 

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). 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.

 2.1. Kim cương:

Kim cương là chất tinh thể trong suốt, không màu, không dẫn điện, dẫn nhiệt kém. Trong tinh thể kim cương, mỗi nguyên tử cacbon liên kết với bốn nguyên tử cacbon lân cận nằm trên các đỉnh của hình tứ diện đều bằng bốn liên kết cộng hoá trị bên. Mỗi nguyên tử cacbon nằm ở đỉnh lại liên kết với bốn nguyên tử cacbon khác. Do cấu trúc này mà kim cương rất cứng, là chất cứng nhất trong tất cả các chất.

2.2. Than chì: 

Than chì là chất tinh thể màu xám đen. Tinh thể than chì có cấu trúc lớp. Trong một lớp, mỗi nguyên tử cacbon liên kết cộng hoá trị với ba nguyên tử cacbon lân cận nằm ở đỉnh của một tam giác đều. Các lớp lân cận liên kết với nhau bằng tương tác yếu, nên các lớp dễ tách khỏi nhau. Do cấu trúc này mà than chì mềm, khi vạch trên giấy nó để lại vạch đen gồm nhiều lớp tinh thể.

2.3. Fuleren:

Fuleren gồm các phân tử C60, C70… Phân tử C60 có cấu trúc hình rỗng, gồm 32 mật, với 60 đỉnh là 60 nguyên tử cacbon. Fuleren được phát hiện năm 1985. 

Các loại than điều chế nhân tạo như than gỗ, than xương, than muội,… được gọi chung là cacbon vô định hình. Than gỗ, than xương có cấu tạo xốp, nên chúng có khả năng hấp thụ mạnh các chất khí và chất tan trong dung dịch. 

3. Tính chất hoá học của Cacbon

Tính khử

– Tác dụng với oxi: C + O2 –>(tº) CO2.

Ở nhiệt độ cao C lại khử CO2 theo phản ứng: C + CO2–>(tº) 2CO.

– 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 → Cu + CO (tº)

Fe2O3 + 3C → 2Fe + 3CO (tº)

+ Với CaO và Al2O3:

CaO + 3C → CaC2 + CO (trong lò điện)

2Al2O3 + 9C → Al4C3 + 6CO (2000ºC)

– Tác dụng với các chất oxi hóa mạnh thường gặp H2SO4 đặc, HNO3, KNO3, KClO3, K2Cr2O7, … trong các phản ứng này, C bị oxi hóa đến mức +4 (CO2).

C + 2H2SO4 đặc → CO2 + 2SO2 + 2H2O (tº)

C + 4HNO3 đặc → CO2 + 4NO2 + 2H2O (tº)

C + 4KNO3 → 2K2O + CO2 + 4NO2 (tº)

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

C + H2O → CO + H2 (1000ºC)

C + 2H2O → CO2 + 2H2

Tính oxi hóa

– Tác dụng với hidro: C + 2H2 –>(tº, xt) CH4. 

– Tác dụng với kim loại: 3C +4Al –>(tº) Al4C3 (nhôm cacbua). 

4. Công thức tính nồng độ phần trăm:

Ngoài là kí hiệu của cacbon, C còn là kí hiệu của nồng độ phần trăm của dung dịch. Nó được kí hiệu là C%.Nồng độ phần trăm của 1 dung dịch là 1 đại lượng cho biết trong 100 gam dung dịch sẽ có bao nhiêu gam chất tan. 

Khái niệm nồng độ để chỉ về lượng hóa chất có trong một hỗn hợp, thường là dung dịch. Nồng độ càng cao thì chất tan càng nhiều trong một lượng dung môi cố định. Ở những điều kiện môi trường nhất định khi dung dịch bão hòa, có nghĩa là khi đó chất tan không thể hòa tan thêm vào dung dịch được nữa thì nồng độ sẽ đạt giá trị cao nhất. 

Nồng độ phần trăm của dung dịch được tính theo công thức: C% = (mct/mdd) x 100%

Trong đó:

– C% là nồng độ phần trăm của dung dịch

– mct là khối lượng chất tan (được tính bằng gam)

– mdd là khối lượng dung dịch (đơn vị tính: gam): mdd = mdung môi + mchất tan

Ví dụ: Cho 30 gram muối ăn hòa tan vào trong 90 gram nước, hãy tính nồng độ phần trăm của dung dịch trên.

Lời giải:

Đầu tiên, ta tính khối lượng của dung dịch NaCl qua công thức:

mdd = 30 + 90 = 120 (gam)

Sau đó, ta tính nồng độ phần trăm của dung dịch NaCl qua công thức :

C% = (30/120) x 100% = 25%.

Từ công thức trên ta có các công thức khác

– Công thức về tính khối lượng chất tan: mct = (C% x mdd) x 100%

– Công thức về tính khối lượng dung dịch: mdd = (mct x 100%) x C%

Ví dụ: Trộn 3 lít dung dịch đường 0,5 M với 1 lít dung dịch đường 2 M, bạn hãy tính nồng độ mol của dung dịch đường sau khi đã trộn 2 dung dịch với nhau.

Lời giải:

Ta có:

Số mol đường trong dd 1: n2 = 0,5 x 3 = 1,5 (mol)

Số mol đường trong dd 2: n1 = 2 x 1 = 2 (mol)

Thể tích của dd sau khi trộn: Vdd = 1 + 3 = 4 (lít)

Nồng độ mol của dung dịch đường sau khi trộn với nhau là

CM = (2 + 1,5) / 4 = 0,875 (M)

5. Bài tập áp dụng tính nồng độ phần trăm

Bài tập 1: Hòa tan hết 20 gam NaCl vào trong 40 gam nước. Hãy tính nồng độ phần trăm của dung dịch này.

Lời giải:

Ta có khối lượng dung dịch là: mdd = mct + mdm =  20 + 40 = 60 gam

Vậy nồng độ phần trăm dung dịch là: C%= x 100% =  x 100%= 33,3 %.

Kết luận: Vậy nồng độ dung dịch của NaCl là 33,3%.

Bài tập 2: Hoà tan 10 gam đường vào 40 gam nước. Hãy tính nồng độ phần trăm của dung dịch thu được.

Lời giải:

Ta có khối lượng dung dịch là: mdd = mct + mdm =  10 + 40 = 50 gam

Vậy nồng độ phần trăm dung dịch là: C%= x 100% =  x 100%= 20 %.

Kết luận: Vậy nồng độ dung dịch của đường là 20%

Bài tập 3: Hoà tan 20 gam muối vào nước được dd có nồng độ 10%

a) Tính khối lượng dd nước muối thu được

b) Tính khối lượng nước cần dựng cho sự pha chế

Lời giải:

a) Từ công thức tính C% ta có:

Mdd = (mmuối x 100%)/C% = (20×100%)/10% = 200 (g)

 Vậy khối lượng dung dịch nước muối thu được là 200g

b) Ta có công thức: mnước= mdd– mmuối = 200 – 20 = 180 (g)

Vậy cần 180g nước để pha chế

Bài tập 4: Hòa tan CCO3 vào 200g dung dịch HCl 7,3% (vừa đủ), hãy tính nồng độ phần trăm của các chất có trong dung dịch sau phản ứng.

Lời giải: 

Khối lượng của HCL có trong 200g dung dịch HCL 7,3% là:

mHCl = (C% x mdd)/100% = 200 x 7,3/100 = 14,6 (gam)

=> nHCl = 0,4mol

Ta có phương trình: CaCO3 + 2HCl -> CaCl2 + H2O + CO2

nCaCO3= nCaCl2 = nCO2 = ½ nHCl = 0,2 mol -> mCaCO3 = 20 (gam)

mCaCl2 = 0,2 x111 = 22,2 (gam)

mCO2 = 0,2 x 44 = 8,8 (gam)

m dd sau phản ứng = mCaCO3 + mdd HCl – mCO2 = 20 + 200 – 8,8 = 211,2 (gam)

Nồng độ của CaCl2 là:

C% dd CaCl2 = (22,3 x 100%)/ (211 x2) = 10,51%

Bài tập 5: Cho 400g dung dịch NaOH 20% tác dụng vừa đủ với 200 gam dung dịch HCl sinh ra NaCl và H2O. Hãy tính nồng độ muối sinh ra sau phản ứng.

Lời giải:

Khối lượng NaOH là:

mNaOH = mdd x C%/100 = 400 x 20/100 = 80 (gam)

=> nNaOH = 80/40 = 3 (mol)

Ta có phương trình phản ứng: NaOH + HCl -> NaCl + H2O

Theo phương trình hóa học: 1 mol -> 1 mol -> 1 mol

Muối thu được sau phản ứng là NaCl

mNaCl = 2 x 5,5 = 117 gam

Phản ứng không sinh ra kết tủa hay chất khí nên khối lượng dung dịch sau phản ứng là:

mdd sau phản ứng = mdd NaOH + mdd HCl = 400 + 200 = 600 (gam)

=> C% ddNaCl = 117/600 x 100% = 19,5 %

Bài tập 6: Tiến hành hòa tan 3,9 gam Kali vào 36,2 gam nước chúng ta thu được dung dịch B có nồng độ bao nhiêu?

Lời giải:

Ta có phương trình phản ứng hóa học sau:

2K + 2H2O —–> 2KOH + H2

Số mol của K = 3,9/ 39 = 0,1 => mol KOH = 0,1 => mol H2O = 0,05

Sau khi cân bằng phương trình hóa học ta được phương trình sau:

mdd = mk + mH2O – mH2 = 3,9 + 36,2 – (0,05.2) = 40 gam

→ Áp dụng công thức C% = (mct/mdd).100% ta có C% = [(0,1.56)/40].100% = 14%

=> Nồng độ dung dịch của B là 15%. 

Bài tập 7: Hãy tính khối lượng NaOH có trong 200 gam dung dịch chất NaOH 15%

Lời giải:

Áp dụng công thức ta được:

mNaOH = (C% x mdd)/100 = (15% x 200)/100% = 30 (g)

Vậy khối lượng của NaOH là 30 gam

 Vậy nồng độ dung dịch NaOH trong dung dịch là 15%.

Bài tập 8: Khối lượng CuSO4 ngậm 5 H2O cần cho vào 75g dung dịch CuSO4 14% để được dung dịch CuSo4 34% là bao nhiêu?

A. 53 gam

B. 54 gam

C. 50 gam

D. 51 gam

Bài tập 9: Để có dung dịch KOH 32%, khối lượng nước cần dùng để hòa tan 40g KOH là bao nhiêu?

A. 85g

B. 75g

C. 95h

D. 80g

Bài tập 10: Trộn 1 lít dung dịch HNO3 10% (D = 1,054 g/ml) với 2 lít dung dịch HNO3 24% (D = 1,14 g/ml). Tính nồng độ phần trăm của dung dịch sau phản ứng:

A. 19,57%

B. 18,4%

C. 17,33%

D. 16,32%

Bài tập 11: Hòa tan 36,5 gam HCl vào nước, người ta sẽ thu 500 ml dung dịch với khối lượng riêng D = 1,1 g/ml. Tính CM và C% của dung dịch trên thu được sau khi kết thúc phản ứng.

A. 2M và 6,64%

B. 1,5M và 4,5%

C. 3M và 7%

D. 0.75M và 3,5%

Bài tập 12: Cho 100g SO3 vào 500ml dung dịch H2SO4 17% (D = 1,12 g/ml). C% dung dịch H2SO4 thu được sau phản ứng là bao nhiêu?

A. 31%

B. 33%

C. 37%

D. 39%

Bài tập 13: Bằng cách nào có được 200g dung dịch BaCl2 5%.

A. Hòa tan 190g BaCl2 trong 10g nước.

B.Hòa tan 10g BaCl2 trong 190g nước.

C. Hoàn tan 100g BaCl2 trong 100g nước.

D. Hòa tan 200g BaCl2 trong 10g nước.

E. Hòa tan 10g BaCl2 trong 200g nước.

Bài tập 14: Tính nồng độ mol của 850ml dung dịch có hoà tan 20g KNO3. Kết quả là: 

A. 0,233M.

B. 23,3M.

C. 2,33M.

D. 233M.