C2H2 + H2 → C2H4

1. Phương trình phản ứng từ C2H2 ra C2H4 :

– Điều kiện phương trình phản ứng giữa C2H2 H2 là khi có Nhiệt độ: Nhiệt độ Xúc tác: Palladium (Pd).

2. Tìm hiểu về C2H2:

2.1. Khái niệm C2H2  là gì?

Acetylene (hay Acetylene), với tên hệ thống là Ethyne là một hydrocacbon và cũng là anken đơn giản nhất. Axetilen (C2H2) là chất khí, không màu, không mùi, nhẹ hơn không khí, ít tan trong nước.

Công thức phân tử: C2H2

Phân tử khối: 26

Cấu tạo phân tử: Axetilen có công thức cấu tạo: H – C ≡ C – H. Viết tắt là HC ≡ CH.

Trong công thức cấu tạo của axetilen, giữa hai nguyên tử cacbon có ba liên kết, gọi là liên kết ba.

Trong liên kết ba này còn 2 liên kết kém bền hơn, dễ dàng được ưu tiên trong các phản ứng hóa học hữu cơ. Đây là yếu tố quyết định tính chất hóa học đặc trưng của axetylen.

2.2. Tính chất vật lý của axetilen:

Axetilen (C2H2) được biết đến là chất khí hoàn toàn không màu, không mùi, ít tan trong nước và nhẹ hơn không khí. Acetylene trong môi trường thực tế hiện nay sẽ có nhiều mùi khác nhau, mùi này do tạp chất gây ra.

2.3. Tính chất hóa học của axetilen:

Với đặc điểm liên kết như trên, axetilen có những tính chất hóa học đặc trưng sau:

– Cháy trong không khí (Tác dụng với oxi)

Tương tự như etilen và metan, đốt cháy hoàn toàn axetilen sinh ra khí cacbonic và hơi nước, phản ứng tỏa nhiệt.

Phương trinh phản ứng: 2C2H2(k) + 5O2(k) —> 4CO2(k) + 2H2O(h) (với điều kiện nhiệt độ)

Nhận xét: Khi đốt cháy axetilen thu được số mol CO2 lớn hơn số mol H2O.

– Làm mất màu dung dịch brom

Trong liên kết ba của phân tử axetilen có hai liên kết kém bền hơn. Vì vậy, chúng tôi hy vọng axetylen sẽ làm mất màu dung dịch brom tương tự như etilen. Cùng làm thí nghiệm sau:

Cho axetilen đi qua dung dịch brom (Br2) ban đầu có màu da cam. Quan sát các hiện tượng trên ta thấy nước brom mất màu. Từ thí nghiệm này có thể kết luận axetilen có phản ứng với dung dịch brom ban đầu.

Phản ứng của axetilen làm mất màu dung dịch brom. Phản ứng của axetilen làm mất màu dung dịch Brôm.

Phương trinh hóa học:

HC ≡ CH + Br2 —> Br-CH=CH – Br (đibrometylen)

HC CH + 2Br2 —> Br2CH-CHBr2 (tetrabromethane)

Ở điều kiện thích hợp axetilen còn tham gia phản ứng cộng với nhiều chất khác như H2, Cl2…

HC≡CH + H2 → CH2=CH2

HC≡CH + 2H2 → CH3-CH3

Vì vậy, axetilen có đóng góp rất “tích cực” về mặt hóa học khi được dùng để điều chế các hợp chất khác nhau.

2.4. Cách điều chế axetilen:

Điều chế và thu khí axetilen trong phòng thí nghiệm.

– Dùng canxi cacbua (CaC2) tác dụng với nước theo phương trình phản ứng sau:

CaC2 + 2H2O → C2H2 + Ca(OH)2

– Cho cacbon tác dụng với hiđro khi có hồ quang điện sẽ tạo ra C2H2 theo phương trình phản ứng:

2C + H2 → C2H2 (hồ quang điện)

– Nhiệt phân metan (CH4): Ở nhiệt độ cao, sau đó làm lạnh nhanh

2CH4 → C2H2 + 3H2 (Điều kiện: 1500 °C)

2.5. Ứng dụng axetylen:

Acetylene có vô số ứng dụng thực tế. Nổi bật nhất, axetylen được sử dụng để sản xuất các hợp chất hóa học sau:

– Acetylen thường được sử dụng trong hàn kim loại.

– Ứng dụng trong hàn xì: Một trong những ứng dụng quan trọng nhất của axetylen là làm sạch vật liệu trong đèn khò oxi – axetylen để hàn kim loại. Khi C2H2 cháy trong O2, nó tạo ra ngọn lửa có nhiệt độ lên tới 3000 °C. Chúng ta có thể quan sát hoạt động này thường xuyên nhưng không phải ai cũng biết trong đèn đỏ có chứa loại khí này. Hoạt động này sẽ làm cho việc xây dựng, lắp ráp và cắt kim loại trở nên dễ dàng và nhanh chóng.

– Nguyên liệu sản xuất hóa chất: Trong công nghiệp, axetylen là nguyên liệu để sản xuất nhiều loại hóa chất quan trọng như poly(vinyl clorua) – dùng để sản xuất nhựa PVC, cao su, axit axetic….

– Acetylene được sử dụng làm nguyên liệu thô để sản xuất monome, và từ đó để tạo ra các loại polyme khác, chất tổng hợp, cao su, chất tổng hợp, v.v.

– Axetylen được dùng để sản xuất axit axetic, rượu etylic, v.v.

– Sử dụng nguyên liệu để làm tất cả các loại hóa chất.

3. Tìm hiểu về H2:

3.1. Khái niệm:

– Hydro là một chất khí có tên tiếng Anh là hydro và tên Latinh là hydroium. Đây là một nguyên tố hóa học trong hệ thống đầy đủ các nguyên tố có khối lượng nguyên tử là 1 (1đvC). Trước đây nó được gọi là khí hydro vì nó là nguyên tố nhẹ nhất và ở thể khí.

– Hydrogen là nguyên tố phổ biến nhất trong vũ trụ, chiếm 75% tổng khối lượng của vũ trụ. Do hydro là nguyên tố tương đối có trong tự nhiên trên Trái đất do khí H2 nhẹ, trường hấp dẫn của Trái đất không đủ mạnh để chúng thoát ra ngoài không gian nên hydro tồn tại chủ yếu ở dạng hydro nguyên tử ở các tầng trên của khí quyển.

– Hydro là một loại khí phổ biến trong công nghiệp, không màu, không mùi, dễ cháy và nổ, thường được sử dụng trong khí nén.

– Hydro là khí nhẹ nhất.

– Hiđro có kí hiệu hóa học là: H.

– Công thức hóa học (của một khí duy nhất): H2.

– Nguyên tử khối của hiđro: MH = 1. Khối lượng: MH2 = 2 .

3.2. Tính chất vật lý của hydro:

– Hiđro là chất khí không màu, không mùi, không vị, nhẹ nhất trong không khí và rất ít tan trong nước.

1 lít nước (ở 15°C) hòa tan 20 ml H2.

Tỉ khối của H2 so với không khí: dH2/kk = 2/29.

3.3. Tính chất hóa học của hydro:

Hiđro là phi kim có tính khử. Ở nhiệt độ thích hợp, nó kết hợp với oxi, oxit kim loại. Đó là những phản ứng hóa học hiđro khá điển hình. Những phản ứng này tỏa nhiệt.

Tác dụng của Hydro với Oxy

– Hiđro phản ứng với oxi ở nhiệt độ thích hợp theo phương trình:

2H2 + O2 → 2H2O

– Hỗn hợp H2 và O2 là hợp chất nổ. Trường hợp dễ nổ nhất là khi tỉ lệ H2:O2 theo thể tích là 2:1.

Hydro phản ứng với oxit đồng

– Hydro phản ứng với đồng oxit ở khoảng 400°C theo phương trình:

H2 + CuO → Cu+ H2O

– Trong PUHH trên, hiđro đã thế chỗ oxi trong CuO. Ta nói hydro có tính khử.

3.4. Ứng dụng của Hydro:

– Làm nhiên liệu cho động cơ tên lửa, nhiên liệu động cơ thay thế cho xăng.

– Hàn và cắt kim loại bằng đèn khò oxy-hydro.

– Là nguyên liệu để sản xuất amoni NH3, axit clohydric HCl và nhiều hợp chất hữu cơ.

– Dùng chất khử để điều chế kim loại từ oxit của chúng.

– Sử dụng cho khinh khí cầu.

3.5. Khí hydro có độc không?

– Hydrogen là một loại khí cực kỳ dễ cháy, nó phản ứng mạnh với clo và flo, tạo ra axit folic có thể ảnh hưởng đến sức khỏe và các bộ phận khác trong cơ thể con người.

– Khí hydro khi kết hợp với khí oxy cũng sẽ gây nổ và bắt lửa. Hoặc khi có dòng điện chạy qua, Hydrogen cũng có thể phát nổ.

– Tuy nhiên, nó là khí hydro không màu, không vị và không độc hại nên bạn có thể yên tâm sử dụng, chỉ cần cẩn thận với các sự cố khi nó tiếp xúc với các chất khác.

– Khí Hydro khá dễ cháy nên việc sử dụng khí Hydro để thổi bong bóng hay cổng hơi là đảm bảo an toàn. Thay vào đó, khách hàng nên chọn khí Heli vì đây là khí độc nên sẽ an toàn hơn.

4. Bài tập vận dụng liên quan:

Câu 1: Hãy cho biết: Trong phân tử etilen giữa hai nguyên tử cacbon có

A. hai liên kết đôi.

B. một liên kết đôi.

C. một liên kết đơn.

D. một liên kết ba.

Đáp án B

Giải thích:

Trong phân tử etilen giữa hai nguyên tử cacbon có một liên kết đôi.

Câu 2: Etilen có tính chất vật lý nào dưới đây?

A. là chất khí không màu, không mùi, tan nhiều trong nước, nhẹ hơn không khí.

B. là chất khí, không màu, không mùi, ít tan trong nước, nhẹ hơn không khí.

C. là chất khí màu vàng lục, mùi xốc, ít tan trong nước, nặng hơn không khí.

D. là chất khí không màu, mùi hắc, tan trong nước, nặng hơn không khí.

Đáp án B

Giải thích:

Vì Etilen là chất khí, không màu, không mùi, ít tan trong nước, nhẹ hơn không khí.

Câu 3: Khi đốt cháy khí etilen thì số mol CO2 và H2O được tạo thành theo tỉ lệ nào sau đây:

A. 2 : 1.

B. 1 : 2.

C. 1 : 3.

D. 1 : 1.

Đáp án D

Câu 4: Hãy cho biết Trong quá trình chín trái cây đã thoát ra một lượng nhỏ khí nào dưới đây?

A. metan.

B. etan.

C. etilen.

D. axetilen.

Đáp án C

Giải thích:

Trong quá trình chín trái cây đã thoát ra một lượng nhỏ khí etilen.

Câu 5: Hãy cho biết CH4 và C2H4 có tính chất nào dưới đây:

A. tham gia phản ứng cộng với khí hiđro.

B. tham gia phản ứng cháy với khí oxi sinh ra khí cacbonic và nước.

C. tham gia phản ứng trùng hợp.

D. tham gia phản ứng cộng với dung dịch brom.

Đáp án B

Giải thích:

Loại A vì chỉ C2H4 tham gia phản ứng cộng Hidro

C2H4+ H2 ⟶ C2H6

Loại C vì có C2H4 phản ứng

nCH2= CH2 ⟶ (−CH2−CH2−)n (nhiệt độ, xúc tác)

Loại D vì chỉ có C2H4 phản ứng

C2H4 + Br2 → C2H4Br2

Khí CH4 và C2H4 có tính chất hóa học giống nhau là tham gia phản ứng cháy với khí oxi sinh ra khí cacbonic và nước.