Chúng tôi xin giới thiệu phương trìnhC4H10→ C2H6 + C2H4 gồm điều kiện phản ứng, cách thực hiện, hiện tượng phản ứng và một số bài tập liên quan giúp các em củng cố toàn bộ kiến thức và rèn luyện kĩ năng làm bài tập về phương trình phản ứng hóa học. Mời các bạn đón xem:
Phương trình C4H10→ C2H6 + C2H4
1. Phản ứng hóa học:
C4H10 
C2H6 + C2H4
2. Điều kiện phản ứng
- Điều kiện nhiệt độ, áp suất và xúc tác thích hợp.
3. Cách thực hiện phản ứng
- Dưới tác dụng của nhiệt và chất xúc tác thích hợp các ankan bị bẻ gẫy các liên kết C – C tạo thành các phân tử nhỏ hơn.
4. Hiện tượng nhận biết phản ứng
- Sản phẩm thu được sau phản ứng làm mất màu dung dịch brom ở điều kiện thường.
5. Phản ứng hóa học
- Trong phân tử C4H10 chỉ có liên kết và . Đó là các liên kết xích ma bền vững, vì thế C4H10 tương đối trơ về mặt hóa học: Ở nhiệt độ thường, chúng không phản ứng với axit, bazơ và chất oxi hóa mạnh (như KMnO4) Dưới tác dụng của ánh sáng, xúc tác, nhiệt, C4H10 tham gia các phản ứng thế, phản ứng tách và phản ứng oxi hóa.
1. Phản ứng thế bởi halogen
- Khi chiếu sáng hoặc đốt nóng hỗn hợp butan và clo sẽ xảy ra phản ứng thế lần lượt các nguyên tử hidro bằng clo. Tương tự như metan.
C4H10 + Cl2 → C4H9Cl + HCl
- Phản ứng thế H bằng halogen thuộc loại phản ứng halogen hóa, sản phẩm hữu cơ có chứa halogen gọi là dẫn xuất halogen.
2. Phản ứng tách (gãy liên kết C-C và C-H)
- Dưới tác dụng của nhiệt và xúc tác (Cr2O3, Fe, Pt,...), các ankan không những bị tách hidro tạo thành các hidrocacbon không no mà còn bị gãy các liên kết C-C tạo ra các phân tử nhỏ hơn.
3. Phản ứng oxi hóa
- Khi đốt, butan bị cháy tạo ra CO2, H2O và tỏa nhiều nhiệt
- Nếu không đủ oxi, ankan bị cháy không hoàn toàn, khi đó ngoài CO2 và H2O còn tạo ra các sản phẩm như CO, than muội, không những làm giảm năng suất tỏa nhiệt mà còn gây độc hại cho môi trường.
6. Bạn có biết
- Phản ứng trên gọi là phản ứng cracking (bẻ gãy mạch cacbon).
- Sản phẩm thu được sau phản ứng ngoài C2H6 và C2H4 còn có thể có C3H6, CH4, H2, C4H8.
- Nếu hiệu suất phản ứng cracking là 100% không có quá trình thứ cấp thì tổng số mol sản phẩm tăng gấp đôi so với các chất tham gia nên khối lượng phân tử trung bình giảm đi một nửa.
- Số mol ankan sau phản ứng luôn bằng số mol ankan ban đầu dù quá trình cracking có nhiều giai đoạn.
- Dù phản ứng xảy ra theo hướng nào thì phản ứng không làm thay đổi khối lượng hỗn hợp: mtrước phản ứng = msau phản ứng.
- Phản ứng luôn làm tăng số mol khí: nsau > ntrước.
7. Bài tập liên quan
Ví dụ 1: Tiến hành cracking 10 lít khí butan, sau phản ứng thu được 18 lít hỗn hợp khí gồm etan, metan, eten, propylen, butan (các khí đo cùng điều kiện). Hiệu suất quá trình phản ứng cracking?
A. 60%
B. 70%
C. 80%
D. 90%
Hướng dẫn:
Cracking butan:
C4H10 → C2H6 + C2H4
C4H10 → CH4 + C3H6
Do các khí đo ở cùng điều kiện nên từ phản ứng, ta có:
V(sản phẩm) = 2.VC4H10(phản ứng) = 2x (lít)
⇒ VC4H10 (phản ứng) = V(khí tăng) = V(hỗn hợp sau phản ứng) - V(ban đầu)
Do đó: Vtăng = x (lít); V(hỗn hợp sau phản ứng) = 10 + x = 18 → x = 8 (lít)
Đáp án C.
Ví dụ 2: Thực hiện cracking V lít khí butan , thu được 1,75 lít hỗn hợp khí gồm 5 hidrocacbon. Hiệu suất phản ứng cracking butan? (các khí đo ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất).
A. 80%
B. 25%
C. 75%
D. 50%
Hướng dẫn:
VC4H10 (phản ứng) = V(khí tăng) = 1,75V – V =0,75V (lít)
Đáp án C.
Ví dụ 3: Cracking butan (A) thu được hỗn hợp B gồm 5 hidrocacbon có khối lượng mol trung bình là 32,65 gam/mol. Hiệu suất phản ứng cracking?
A .77,64%
B. 38,82%
C. 17,76%
D. 16,325%
Hướng dẫn:
Theo định luật bảo toàn khối lượng: mA = mB
58 = 32,65.(1 + 0,01x)
X = 77,64 ⇒ H = 77,64%
Đáp án A.
8. Một số phương trình phản ứng hoá học khác của Ankan và hợp chất
