Mục lục bài viết
1. Phương trình phản ứng C2H4 với H2:
C2H4 + H2 → C2H6
CH2=CH2 + H2 → CH3-CH3
2. Tính chất của phản ứng C2H4 + H2 → C2H6:
Vì C2H4 hay còn có công thức liên kết đôi CH2=CH2 là liên kết kém bền nên khi chất này tác dụng với H2, C2H4 bị đứt ra, mỗi phân tử CH2 sẽ kết hợp với thêm một phân tử hidro, từ đó tạo thành hai phân tử CH3.
Phương trình này không có hiện tượng nhận biết đặc biệt.
Trong trường hợp này, bạn chỉ thường phải quan sát chất sản phẩm là chất C2H6 (etan) (trạng thái: khí), được sinh ra
Hoặc bạn phải quan sát chất tham gia C2H4 (etilen) (trạng thái: khí) và H2 (hidro) (trạng thái: khí), không màu), biến mất.
3. Điều kiện phản ứng C2H4 + H2 → C2H6:
Để phản ứng này diễn ra thuận lợi cần có hai điều kiện:
– Chất xúc tác Ni
– Có nhiệt độ tác động bằng việc đun nóng
4. Một số bài tập liên quan đến phản ứng:
Bài tập 1: Tính thể tích khí oxy cần dùng và thể tích của khí cacbonic được tạo ra khi đốt cháy hoàn toàn 11,2 lít khí
C2H6 (điều kiện tiêu chuẩn). Biết rằng thể tích các khí đều được đo ở điều kiện tiêu chuẩn.
Hướng dẫn giải bài tập:
Ta có:
nC2H6 = 11,2/ 22,4 = 0,5 mol
Phương trình phản ứng:
2C2H6 + 7O2 → 4CO2 + 6H2O
Theo phương trình ta được:
nO2 = 7/2 x nC2H6 = 7/2 x 0.5 = 1.75 mol
nCO2 = 2 x nC2H6 = 1 mol
=> VO2 = 1.75 x 22,4 = 39.2l
=> VCO2 = 1 x 22,4 = 22.4l
Bài tập 2: Cho một hỗn hợp khí gồm khí CO2 và C2H6. Hãy trình bày phương pháp hóa học để có thể:
a) Thu được khí C2H6
b) Thu được khí CO2
Hướng dẫn giải bài tập:
a) Đầu tiên, tiến hành dẫn hỗn hợp khí đi qua dung dịch Ca(OH)2 dư, lúc này khí CO2 sẽ bị giữ lại bởi có phản ứng tạo CaCO3, khí bay ra khỏi dung dịch chính là khí C2H6 có lẫn hơi nước, sau khi dùng CaO làm khô ta thu được C2H6 tinh khiết.
Phương trình hóa học: CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O
b) Lấy phần CaCO3 vừa thu được ở trên cho tác dụng với dung dịch HCl loãng, thu được khí CO2. Nếu muốn thu CO2 tinh khiết chỉ cần làm lạnh ngưng tụ nước.
Phương trình hóa học: CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + H2O + CO2
Bài tập 3: Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp gồm CH4, C2H6 và C4H10 thu được 3,3 gam CO2 và 4,5 gam H2O. Giá trị của m là bao nhiêu:
Hướng dẫn giải bài tập:
Ta có theo đề bài:
nCO2 = 3,3/44 = 0,075 mol;
nH2O = 4,5/18 = 0,25 mol;
=> nC = nCO2 = 0,075 mol; nH = nH2O = 0,25 mol.
Theo bảo toàn khối lượng:
m = mC + mH = 12.0,075 + 1.0,5 = 1,4 gam
Vậy đáp án ở đây, giá trị của m là 1,4 (gam).
5. Lý thuyết về C2H4 (etylen):
Etylen bắt đầu được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp từ giữa những năm 1940, khi các công ty hóa chất và dầu của Mỹ phân tách được etylen từ khí thải của nhà máy lọc dầu.
Etylen chủ yếu được sản xuất từ quá trình cracking hơi nước (steam cracking) từ nhiều nguồn nhiên liệu khách nhau có thể kể đến như: các loiaj hydrocacbon (etan, propan, naphta, butan, gasoil, khí hóa lỏng). Ngoài ra việc sản xuất etylen có thể đến từ việc dehydrat hóa rượu etylic, cracking các sản phẩm thu được từ quá trình khí hóa than, chuyển hóa rượu metylic.
5.1. Tính chất vật lý:
– Công thức phân tử C2H4
– Công thức cấu tạo CH2=CH2
– Phân tử lượng M = 28.52
– Ở điều kiện thường, etylen là chất khí không màu, dễ bắt cháy và có mùi ngọt.
– Nhiệt độ kết tinh -169.15 độ C
– Nhiệt độ sôi -103.71 độ C
5.2. Tính chất hóa học:
Etylen là chất đứng đầu tiên trong dãy đồng đẳng của các olefin, chính vì lẽ đó nó có cấu tạo chỉ gồm một liên kết nối đôi giữa hai nguyên tử cacbon, đây là dạng cấu trúc đơn giản nhất. Etylen là chất hoạt động mạnh trong các phản ứng hóa học, etylen dễ dàng tham gia vào các phản ứng và thường ít khi tạo ra sản phẩm phụ, vậy nên đó là lý do etylen còn được ưu ái gọi là “vua của các loại hydrocacbon”.
Các phản ứng quan trọng của etylen được sử dụng trong ngành công nghiệp có thể kể đến như là phản ứng cộng, phản ứng halogen hóa, phản ứng hydrat, phản ứng formyl hóa, phản ứng ankyl hóa, phản ứng oligome hóa, phản ứng oxy hóa và phản ứng polime hóa.
Các quá trình công nghiệp trên thể giới có sử dụng etylen làm nguyên liệu bao gồm:
– Quá trình polyme hóa sản xuất polyetylen có khối lượng riêng nhỏ và polyetylen có khối lượng riêng nhỏ, mạch dài.
– Quá trình polyme hóa sản xuất polyetylen có khối lượng riêng lớn.
– Quá trình oxy hóa sản xuất etylen oxit trên xúc tác từ bạc.
– Quá trình oxy hóa sản xuất acetaldehyt.
– Quá trình clo sản xuất 1,2 diclo etan.
– Phản ứng vớ benzen sản xuất etylbenzen, kết hợp với việc sản xuất styren từ phản ứng dehydro hóa.
– Phản ứng với axit axetic và oxy tạo thành vinyl acetat.
– Quá trình hydrat hóa có sản phẩm là các etanol.
– Là nguyên liệu quan trọng tham gia vào các quá trình sản xuất rượu bậc cao, olefin mạch dài…
6. Lý thuyết về C2H6 (Etan):
6.1. Tính chất hóa học của Etan:
Etan là một hợp chất hoá học, có công thức là C2H6 (CH3-CH3). C2H6 thực chất là một Ankan, hiểu theo một cách khác thì đây là một hydrocacbon no không tạo vòng.
Trong điều kiện bình thường với nhiệt độ và áp suất lý tưởng, nếu C2H6 tồn tại thì đây sẽ là một khí không màu, không mùi. Etan nhẹ hơn nước và hầu như không thể tan trong nước. Chính vì thế, hợp chất này sẽ nổi lên trên bề mặt nếu người ta trộn nó với H2O. Từ đặc điểm này, người ta còn gọi Etan là một chất kị nước.
Tính chất hóa học của etan được đặc trưng bởi các loại phản ứng sau:
Phản ứng thế bởi halogen:
– Khi chiếu sáng hoặc đốt nóng hỗn hợp etan và clo thì sẽ xảy ra phản ứng thế lần lượt các nguyên tử hidro bằng clo. Tương tự như metan: C2H6 + Br2 → C2H5Br + HBr
– Phản ứng thế H bằng halogen thuộc loại phản ứng halogen hóa, sản phẩm hữu cơ có chứa halogen được gọi là dẫn xuất halogen. Phản ứng tách (làm gãy liên kết C-C và C-H)
Phản ứng oxi hóa
– Khi đốt etan, etan sẽ bị cháy tạo ra CO2 và H2O. Bên cạnh đó, phản ứng này sẽ tỏa nhiều nhiệt khi thực hiện.
– Nếu không đủ oxi, ankan bị cháy không hoàn toàn, khi đó ngoài CO2 và H2O thì phản ứng này còn tạo ra các sản phẩm như CO, than muội, điều này không những làm giảm năng suất tỏa nhiệt mà còn gây độc hại, ô nhiễm cho môi trường.
6.2. Phương pháp nhận biết etan:
Có hai phương pháp được sử dụng để nhận biết khí etan:
Phương pháp 1: Đốt cháy khí etan rồi cho sản phẩm vào dung dịch Ca(OH)2. Phản ứng này sẽ cho xuất hiện kết tủa vẩn đục màu trắng, từ đó ta sẽ nhận biết được khí metan.
Phương pháp 2: Cho khí etan tác dụng với clo dưới ánh sáng. Sau đó cho quỳ tím ẩm vào, quỳ tím hóa đỏ, vậy nên ta sẽ nhận biết được khí etan.
6.3. Ứng dụng của khí etan trong thực tế:
Nếu như bạn chưa biết thì hầu hết các Ankan là nguyên liệu thô, chúng có vai trò vô cùng quan trọng trong ngành công nghiệp hoá dầu. Trên thực tế, đây cũng chính là nguồn nhiên liệu quan trọng nhất và có tầm ảnh hưởng lớn đến nền kinh tế thế giới.
Các nguyên liệu ban đầu cho gia công chế biến là khí thiên nhiên và dầu thô. Dầu thô được chế tác ra tại các nhà máy lọc dầu bằng cách chưng cất phân đoạn. Tiếp theo, nó được chế biến thành các sản phẩm khác nhau. Một ví dụ điển hình cực kỳ quen thuộc đó chính là xăng.
Sự phân đoạn của dầu thô có các điểm sôi khác nhau và có thể cô lập. Vậy nên, chúng ta dễ dàng tách bóc chúng chính vì thế.
Chúng được sử dụng làm nhiên liệu cho các động cơ đốt trong. Do chúng dễ hóa hơi khi đi vào trong khoang đốt mà không tạo ra các giọt nhỏ có thể làm hư hại tính đồng nhất của sự cháy. Các ankan mạch nhánh được ưa chuộng hơn. Do chúng có sự bắt cháy muộn hơn so với các ankan mạch thẳng tương ứng (sự bắt cháy sớm là nguyên nhân sinh ra các tiếng nổ lọc xọc trong động cơ và dễ làm hư hại động cơ). Xu hướng bắt cháy sớm được đo bằng chỉ số octan của nhiên liệu, trong đó 2,2,4-trimêtylpentan (isooctan) . Có giá trị quy định ngẫu hứng là 100 còn heptan có giá trị bằng 0. Bên cạnh việc sử dụng như là nguồn nhiên liệu thì các ankan này còn là dung môi tốt cho các chất không phân cực.
Nhìn chung, etan có vai trò vô cùng quan trọng đối với đời sống con người. Etan được ứng dụng làm nguyên liệu (Tách hidro C2H4…, halogen hóa CH2Cl2, CHCl3, CCl4…), làm nhiên liệu, vật liệu: khí đốt, khí hóa lỏng. Etan cũng là nguồn nguyên liệu thô trong công nghiệp hóa dầu, có thể chuyển hóa thành etylen nhờ phản ứng cracking.
