Cacbon oxit (CO) là gì? Tính chất và các ứng dụng phổ biến

Cacbon có 2 oxit là cacbon oxit (CO) và cacbon dioxit (CO2). Bài viết này sẽ gửi đến bạn đọc những thông tin cơ bản nhất về cacbon oxit, bao gồm khái niệm, tính chất và các ứng dụng phổ biến nhất.

Định nghĩa cacbon oxit là gì?

Cacbon oxit bao gồm một nguyên tử cacbon (C) liên kết với một nguyên tử oxi (O). Cacbon oxit có công thức phân tử là CO và phân tử khối là 28. Cùng với cacbon dioxit, cacbon oxit là 2 oxit điển hình của cacbon.

Tính chất vật lý của cacbon oxit

Tìm hiểu cacbon oxit là gì không thể không đề cập đến những tính chất vật lý như màu sắc, mùi, độ tan, tính độc…

Một số tính chất vật lý quan trọng của CO là:

• Màu sắc: CO là khí không màu

• Mùi: CO không có mùi

• Độ hòa tan: Chất khí CO ít tan trong nước.  

• Tỷ trọng: 789 kg/m3, chất lỏng.

• Điểm sôi: 191,5 độ C (−312,7 ° F; 81,6 K)

• Tỉ khối: Hơi nhẹ hơn không khí (dCO/kk) = 28/29) và rất độc.

Tính chất hóa học của cacbon oxit

Cacbon oxit là một oxit trung tính, có tính khử mạnh. Nó có khả năng tác dụng với oxi và một số kim loại.

Là oxit trung tính

Ở điều kiện thường, chất khí CO không phản ứng với nước, kiềm hay axit.

Là chất khử

Ở nhiệt độ cao, chất khí CO khử được nhiều oxit kim loại. Ví dụ như CO có thể khử được đồng (II) oxit (CuO), khử oxit sắt (Fe3O4) trong lò cao.

Ta có các phương trình phản ứng:

$\mathrm{CO} \left(\mathrm{k}\right) + \mathrm{CuO} (\mathrm{rắn} – \mathrm{đen}) \stackrel{\mathrm{t}°}{\to }{\mathrm{CO}}_2 \left(\mathrm{k}\right) + \mathrm{Cu} (\mathrm{rắn} – \mathrm{đỏ})$

$4\mathrm{CO} \left(\mathrm{k}\right) + {\mathrm{Fe}}_3{\mathrm{O}}_4 \left(\mathrm{r}\right) \stackrel{\mathrm{t}°}{\to }4{\mathrm{CO}}_2 \left(\mathrm{k}\right) + 3\mathrm{Fe} \left(\mathrm{r}\right)$

Chất khí cacbon oxit có thể cháy trong oxi hoặc trong không khí với ngọn lửa màu xanh, tỏa nhiều nhiệt. Ta có phương trình hóa học như sau:

$2\mathrm{CO} \left(\mathrm{k}\right) + {\mathrm{O}}_2 \left(\mathrm{k}\right) \stackrel{\mathrm{t}°}{\to } 2{\mathrm{CO}}_2 \left(\mathrm{k}\right)$

Ứng dụng của cacbon oxit

CO có nhiều ứng dụng trong công nghiệp như dùng làm nhiên liệu, chất khử, nguyên liệu trong công nghiệp hóa học. Cụ thể các ứng dụng của chất khí CO là:

Trong công nghiệp

Cacbon oxit có nhiều ứng dụng quan trọng trong như một loại nhiên liệu sử dụng trong công nghiệp, ở cả dạng khí hoặc thể lỏng.

• CO là nguồn tạo hydro dùng để kết hợp với nito khi tổng hợp ammonia do tính chất dễ dàng phản ứng với hơi nước ở nhiệt độ cao tạo thành CO2 và H2.
• CO cùng với hydrogen là các vật liệu quan trọng để sản xuất methanol, trong điều chế aldehyde và rượu dùng làm nhiên liệu.
• CO tạo ra các dạng kiềm, có khả năng chuyển đổi rõ ràng tạo thành axit formic hoặc oxalate kiềm để sản xuất ra axit oxalic.

Bảo quản thực phẩm

CO ứng dụng trong ngành bảo quản thực phẩm, nhất là thủy sản và các loại thịt tươi sống khác như thịt lợn, thịt bò… đảm bảo thịt tươi, giữ được màu đỏ, phục vụ cho xuất khẩu cũng như đảm bảo thị hiếu khách hàng. Ứng dụng này có được nhờ cơ chế kết hợp của CO và myoglobin tạo ra sắc tố anh đào sáng, có màu đỏ của chất carboxy myoglobin.

Ứng dụng của chất khí CO trong luyện kim

Xuất phát từ tính chất hóa học CO có tính khử rất mạnh nên được ứng dụng trong sản xuất kim loại luyện kim trong lò cao. Dưới tác dụng của nhiệt độ cao, CO có khả năng đẩy oxi ra khỏi các phân tử oxit kim loại và biến chúng thành kim loại tinh khiết. Cacbon dioxit (Co2) cũng được tạo ra trong quá trình này.

Ứng dụng của chất khí CO trong lĩnh vực y tế

Cacbon oxit được ứng dụng trong lĩnh vực y tế giống như một loại chất dẫn truyền thần kinh tương đối hiệu quả. CO là chất khí độc nhưng lại được ứng dụng giống như một loại thuốc phủ bên ngoài stent (khung đỡ kim loại được đặt trong lòng động mạch vành), hạn chế tình trạng nhiễm khuẩn, tái hẹp động mạch hay ngăn ngừa các tế bào cơ tim bị chết do nhồi nhồi máu…

Xem thêm: 

• Tìm hiểu về Cacbon: Khái niệm, tính chất, cách điều chế
• Clo là gì? Khái niệm, tính chất, ứng dụng và cách điều chế
• Phi kim là gì? Tìm hiểu chi tiết về tính chất của chúng

Khí CO có thể làm chết người không?

Dù có những ứng dụng trong công nghiệp sản xuất là vậy nhưng khí CO có thể gây chết người. CO được sinh ra trong lò khí than, đặc biệt là khi ủ bếp than do bếp không được cung cấp đầy đủ khí oxi cho than cháy. Có không ít trường hợp thương tâm đã xảy ra khi đốt than sưởi trong nhà đóng kín cửa.

Khi đó, nồng độ khí CO sinh ra từ bếp than ủ trong phòng kín vượt quá mức cho phép. Nó kết hợp với hemoglobin ở trong máu ngăn không cho máu nhận oxi cũng như cung cấp oxy đến các tế bào, gây tỷ lệ tử vong rất cao.

Trường hợp bạn cần đốt than, bạn hãy đun ở nơi thoáng gió. Tuyệt đối không sử dụng bếp than để sưởi và ủ bếp trong phòng kín.

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

Bên cạnh những thông tin tổng hợp kiến thức lý thuyết cơ bản của cacbon oxit ở trên, bạn hãy làm thêm các bài tập thực hành trong SGK dưới đây để nắm vững kiến thức và nhớ bài lâu hơn nhé.

Bài 1 (SGK Hóa học 9, trang 87)

Hãy viết phương trình hóa học của CO với: a) Khí O2; b) CuO.

Cho biết: Loại phản ứng, điều kiện phản ứng, vai trò của CO và ứng dụng của mỗi phản ứng đó.

Gợi ý đáp án:

$2\mathrm{CO} + {\mathrm{O}}_2 \stackrel{\mathrm{t}°}{\to }2{\mathrm{CO}}_2 \left(1\right)$

(Phản ứng hóa hợp + phản ứng oxi hóa khử).

$\mathrm{CO} + \mathrm{CuO} \stackrel{\mathrm{t}°}{\to } \mathrm{Cu} + {\mathrm{CO}}_2$

(Đây là loại phản ứng oxi hóa khử)

• Điều kiện phản ứng: Có nhiệt độ cao.

• Vai trò của CO: CO đóng vai trò là chất khử.

• Ứng dụng: Phản ứng đầu tiên, CO cháy và tỏa nhiều nhiệt dùng trong các lò luyện gang, thép.

• Ở phản ứng sau, ở điều kiện nhiệt độ cao CO khử oxit CuO tạo kim loại Cu.

Bài 5 (SGK hóa học 9, trang 87)

Hãy xác định thành phần phần trăm về thể tích của mỗi khí trong hỗn hợp CO và CO2, biết các số liệu thực nghiệm sau:

Dẫn 16 lít hỗn hợp CO và CO2 qua nước vôi trong dư thu được khí A.

Để đốt cháy A cần 2 lít khí oxi. Các thể tích khí đo được ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất.

Gợi ý đáp án:

Dẫn hỗn hợp khí CO và CO2 qua nước vôi trong dư thu được khí A là khí CO, trong cùng điều kiện về nhiệt độ, áp suất thì tỉ lệ thể tích cũng bằng tỉ lệ về số mol.

Phương trình phản ứng đốt cháy khí A:

$2\mathrm{CO} + {\mathrm{O}}_2 \to 2{\mathrm{CO}}_2$

Từ phương trình trên ta nhận thấy: nCO = 2 x nO2

⇒ VCO = 2 x VO2 = 2 x 2 = 4 lít.

Từ phương trình trên ta nhận thấy: VCO = 4 lít.

Vậy VCO2 = 16 – 4 = 12 lít.

% VCO2 = 12 /16 x 100% = 75 %

%VCO = 100% – 75% = 25%.

Ngoài cacbon oxit, chuyên mục “Kiến thức cơ bản” trên website Wikihoc còn cung cấp rất nhiều những kiến thức môn học thú vị khác của Hóa học và các môn học khác như Toán, Vật lý… Theo dõi các bài viết của Wikihoc mỗi ngày để không bỏ lỡ những kiến thức thú vị bạn nhé!