CH3OH + O2 → HCHO + H2O

1. Phương trình từ CH3OH ra HCHO:

CH3OH + O2 t⁰> HCHO + H2O

Phản ứng của metanol (CH3OH) với oxy (O2) là một ví dụ về phản ứng đốt cháy tạo ra formaldehyd (HCHO) và nước (H2O) làm sản phẩm. Phản ứng này tỏa nhiệt, có nghĩa là nó giải phóng nhiệt ra môi trường xung quanh.

2. Phân tích Phương trình từ CH3OH ra HCHO:

2.1. Điều kiện phản ứng từ CH3OH ra HCHO:

Nhiệt độ: 600 độ C

Chất xúc tác: Ag

2.2. Bản chất của các chất tham gia phản ứng:

– Bản chất của CH3OH (Ancol metylic):

Trong phản ứng trên, CH3OH là chất khử.

CH3OH oxi hóa không hoàn toàn tạo thành chất HCHO.

– Bản chất của O2 (Oxi):

Trong phản ứng trên O2 là chất oxi hóa.

Phương trình cân bằng cho phản ứng này là: 2CH3OH + 3O2 → 2HCHO + 4H2O

2.3. Cân bằng phương trình:

Để cân bằng phương trình, chúng ta cần đảm bảo rằng số lượng nguyên tử của mỗi nguyên tố ở cả hai bên của mũi tên là bằng nhau. Chúng ta có thể làm điều này bằng cách điều chỉnh các hệ số (các con số đứng trước các công thức hóa học) cho đến khi chúng ta nhận được cùng số nguyên tử cho mỗi nguyên tố.

Ví dụ, chúng ta bắt đầu với một nguyên tử carbon ở bên trái và hai nguyên tử ở bên phải, vì vậy chúng ta cần nhân CH3OH với 2 để có được hai nguyên tử carbon ở cả hai bên. Sau đó, kiểm tra các yếu tố khác và điều chỉnh các hệ số cho phù hợp cho đến khi có được một phương trình cân bằng.

3. Bài tập vận dụng liên quan:

Câu 1: Các đồng phân anđehit của C5H10O là

A. 2.

B. 3.

C. 4.

D. 5.

Câu 2: Cho các nhận định sau

(1) Anđehit chỉ là hợp chất có tính khử.

(2) Anđehit cộng hidro thành ancol bậc một.

(3) Anđehit tác dụng với AgNO3/NH3 tạo thành Ag.

(4) Anđehit no, đơn chức, mạch hở có công thức tổng quát CnH2nO.

Số nhận định đúng là

A. 1.

B. 2.

C. 3.

D. 4.

Câu 3: Anđehit axetic không tác dụng được với

A. Na.

B. H2.

C. O2.

D. dung dịch AgNO3/NH3.

Câu 4: Phản ứng nào sau đây không tạo ra Anđehit axetic?

A. Cho axetilen phản ứng với nước.

B. Oxi hóa không hoàn toàn etilen.

C. Oxi hóa không hoàn toàn ancol etylic.

D. Oxi hóa không hoàn toàn ancol metylic.

Câu 5: Ứng dụng nào sau đây không phải của anđehit fomic

A. Dùng để sản xuất nhựa phenol-fomanđehit.

B. Dùng để sản xuất nhựa ure-fomanđehit.

C . Dùng để tẩy uế, ngâm mẫu động vật.

D. Dùng để sản xuất axit axetic.

4. Hướng dẫn lời giải:

Câu 1:

Đáp án: C. 4

Câu 2:

Đáp án: C. 3

Câu 3:

Đáp án: A. Na

Câu 4:

Đáp án: D. Oxi hóa không hoàn toàn ancol metylic.

Câu 5:

Đáp án: D. Dùng để sản xuất axit axetic.

5. Tìm hiểu thêm về CH3OH:

5.1. CH3OH (methanol) là chất gì? 

Methanol là một loại rượu không no có nhiều tên gọi khác như rượu ancol metylic, carbino, hydroxy metan, metylol, alcohol gỗ, naphtha gỗ hay rượu mạnh gỗ, rượu metylic.

Công thức của metanol là CH3OH hoặc CH4O. Tuy nhiên, không giống như rượu thông thường mà chúng ta thường uống, nó là một chất độc mạnh và không thể uống được. Nó chỉ được sử dụng trong  công nghiệp như một dung môi để hòa tan nguyên liệu sản xuất.

5.2. Tính chất vật lý nổi bật của Methanol:

‐ Methanol là một loại rượu nhẹ tồn tại dưới dạng chất lỏng không màu, dễ bay hơi, dễ cháy với mùi đặc trưng gợi nhớ đến rượu vang trắng.

‐ Ở nhiệt độ phòng, CH3OH là một chất lỏng phân cực, thường được sử dụng làm dung môi, chất chống đông, nhiên liệu và chất biến tính ethanol.

‐ Là một chất dễ cháy, ngay cả khi tiếp xúc với nguồn lửa có nhiệt độ thấp sẽ đốt cháy ngọn lửa màu xanh rất khó phát hiện dưới ánh sáng ban ngày.

‐ Methanol là chất rất độc, chỉ cần một lượng nhỏ có thể gây mù lòa, tiếp xúc với lượng lớn có thể gây tử vong.

‐ Khối lượng riêng: 0,7918 g/cm3.

‐ Nhiệt độ sôi: 64,7 °C (337,8 K; 148,5 °F).

‐ Độ nhớt là 5.9×10^−4 Pas (ở 20 °C).

5.3. Tính chất hóa học nổi bật của Methanol:

Methanol là đại diện đơn giản nhất trong dãy đồng đẳng của các ancol no nên có các tính chất hóa học đặc trưng của ancol như:

‐ CH3OH tác dụng với kim loại sẽ tạo ra muối ancolat:

CH3OH + Na →   CH3ONa + ½ H2

‐ CH3OH tác dụng với axit vô cơ:

HCl + CH3OH → H2O + CH3Cl

CH3OH oxi hóa hoàn toàn tạo thành khí cacbonic và nước, oxi hóa không hoàn toàn tạo thành anđehit fomic. Quá trình cháy tạo ra khói có nồng độ CO, CO2  cao, có thể gây cháy nổ (đặc biệt trong bình kín được (nhất là đối với các thùng kín bị nung nóng).

2CH3OH + 3O2 → 2CO2 + 4H2O

CH3OH  → HCHO + H2O

5.4. Sản xuất, điều chế methanol như thế nào? 

– Methanol trong tự nhiên

Hóa chất này được sản xuất tự nhiên từ quá trình trao đổi chất của nhiều vi khuẩn kỵ khí hoặc từ quá trình phân hủy sinh học của chất thải, nước thải và bùn thải.

Methanol xâm nhập vào môi trường nhiều nhất, bởi vì nó được sử dụng trong công nghiệp làm dung môi trong sản xuất, lưu trữ và sử dụng, đồng thời làm nhiên liệu như khí đốt và dầu diesel.

– Sản xuất Methanol trong công nghiệp

Methanol là một nguồn năng lượng và hóa chất lỏng được sản xuất từ ​​khí tự nhiên, than đá, chất thải sinh học và CO2. Nó được tổng hợp trực tiếp từ H2 và CO, xúc tác bởi CO2 ở nhiệt độ thấp, chất xúc tác và áp suất theo phương trình phản ứng:

CO + 2H2 → CH3OH

Chúng được điều chế từ quá trình chưng cất rượu và là chất lỏng khi lần đầu tiên ngưng tụ khi rượu được nấu theo cách chưng cất truyền thống. Với phương trình điều chế như sau:

CH4 + O2 –Cu(200C,100atm) → CH3OH

CO + H2 –(xt.p.t0) → CH3OH

5.5. Những ứng dụng của Methanol trong đời sống, sản xuất:

Methanol là một hợp chất hóa học được ứng dụng rộng rãi cả trong đời sống hàng ngày và sản xuất  công nghiệp như:

‐ Methanol là nhiên liệu quan trọng trong ngành giao thông vận tải, nó được sử dụng thay cho chì tetraethyl gây ô nhiễm để pha trộn tạo ra ete metyl tert-butyl nhằm tăng trị số octan.

Methanol CH3OH là một dung môi phòng thí nghiệm được sử dụng rộng rãi trong sắc ký lỏng, tăng cường HPLC và quang phổ UV-VIS.

‐ Methanol được sử dụng trong xử lý nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp. Được sử dụng để sản xuất hydro trong pin nhiên liệu. ‐ Methanol được sử dụng làm nguyên liệu thô trong sản xuất các chất khác như formalin, andehit fomic và axit axetic, v.v. CH3OH còn có vai trò rất quan trọng trong công nghiệp như in, sơn, làm tan băng, nhiên liệu cho các bếp lò nhỏ, nhiên liệu đốt trong động cơ.

6. Tìm hiểu thêm về O2:

6.1. Tính chất vật lí: 

Oxy là một chất không mùi, không màu và không vị. Oxi tan ít trong nước và khối lượng của nó nặng hơn không khí. Ở áp suất  khí quyển, oxy hóa lỏng ở -183 độ. Khí hóa lỏng có màu xanh nhạt.

Oxy hòa tan rất kém trong nước. 100 ml nước ở 20 độ C, 1 atm hòa tan 3,1 ml oxy. Độ hòa tan của khí oxy ở 20 độ và 1 atm là 0,0043 g, khối lượng riêng là 100 g H2O.

Oxy là một chất dễ phản ứng và phải được cất xa các vật liệu dễ cháy.

6.2. Tính chất hóa học:

– Tác dụng với kim loại:

Một phản ứng điển hình của oxy là phản ứng cháy. Ở điều kiện  thường hoặc phức tạp, phần lớn oxi phản ứng với kim loại tạo thành oxit (trừ kim loại vàng và bạch kim oxi không phản ứng). Tất nhiên, phản ứng diễn ra lâu hơn ở điều kiện bình thường.

Oxy có thể phản ứng với hầu hết các kim loại dưới tác động của nhiệt độ.

– Phản ứng với phi kim

Trong các điều kiện khác nhau, oxy phản ứng với nhiều phi kim tự nhiên, ngoại trừ nhóm halogen (flo, clo, brom, iốt và atatin), là oxy không phản ứng và các sản phẩm  tạo thành là các oxit axit. Hai nguyên tố phi kim được biết đến nhiều nhất phản ứng với oxy là phốt pho (P) và lưu huỳnh (S).

Oxi phản ứng với photpho: Photpho cháy rất mạnh trong không khí và tạo ra ngọn lửa cháy sáng, có nhiều khói trắng bám vào thành lọ. Bột màu trắng này hòa tan trong nước và ký hiệu của nó là P2O5 (điphotpho pentaoxit).

Oxi phản ứng với lưu huỳnh: Lưu huỳnh cháy rất mạnh trong oxi, tạo ra ngọn lửa nhỏ màu xanh nhạt. Phản ứng tạo ra sulfur dioxide (SO2) và rất ít sulfur trioxide (SO3).

– Phản ứng với hợp chất: Phổ biến nhất của Tính chất này là phản ứng đốt cháy khí metan  trong khí sinh học, ao hồ, với oxy, tỏa nhiều nhiệt.

6.3. Điều chế oxygen như thế nào:

Tùy theo mục đích sử dụng mà có nhiều cách điều chế oxy. Dưới đây là những cách điều chế và sản xuất oxi thông dụng nhất trong phòng thí nghiệm và công nghiệp.

– Trong phòng thí nghiệm

Trong phòng thí nghiệm, khí oxi được tạo ra từ các hợp chất chứa oxi, kém bền nhiệt như KMnO4 (rắn), KClO3 (rắn)…

2KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2 (Điều kiện: Nhiệt độ)

Những lưu ý khi điều chế khí oxi trong phòng thí nghiệm:

Nếu  O2 được tạo ra trong phòng thí nghiệm bằng cách nhiệt phân chất rắn, hãy lắp ống nghiệm sao cho miệng ống nghiệm hơi chúc xuống để tránh các chất rắn ướt lẫn vào nhau, khi đun nóng hơi sẽ không trào ngược lại gây nổ ống nghiệm . . . .

Khi thu khí xong phải ngắt ống nghiệm rồi tắt đèn cồn để khi đun xong nước không tràn vào ống nghiệm quá nhiều. Khi thu khí O2, để kiểm tra O2 còn đầy hay không ta cho tàn đóm đỏ vào miệng bình, thấy sáng lên thì có O2.

– Trong công nghiệp

Có hai cách để sản xuất oxy trong công nghiệp: từ không khí và từ nước.

Sản xuất oxy từ không khí: Sau khi loại bỏ nước, bụi và carbon dioxide, không khí hóa lỏng. Chưng cất phân đoạn không khí lỏng tạo ra oxy. Oxy được vận chuyển trong thùng thép 100 lít ở áp suất 150 atm.

Sản xuất oxi từ nước: Tiến hành điện phân nước (có hòa tan một lượng nhỏ H2SO4 hoặc NaOH để tăng tính dẫn điện của nước),  khí oxi ở cực dương và khí hiđro ở cực âm: 2H2O → (điện phân) 2H2O2 ( k )

Hai quy trình này không thể thay thế cho nhau, vì sản xuất công nghiệp cần một lượng lớn oxy với chi phí thấp, trong khi chỉ cần một lượng nhỏ trong phòng thí nghiệm.