Chúng tôi xin giới thiệu phương trình C4H10 → CH4 + C3H6 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 → CH4 + C3H6
1. Phương trình phản ứng hóa học
C4H10 → CH4 + C3H6
2. Hiện tượng nhận biết phản ứng.
- Sản phẩm thu được sau phản ứng làm mất màu dung dịch brom ở điều kiện thường.
3. Điều kiện phản ứng
- Điều kiện nhiệt độ, áp suất và xúc tác thích hợp.
4. Tính chất hóa học
Trong phân tử C4H10 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.
4.1. 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.
4.2. 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.
4.3. 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.
5. 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.
6. Bạn có biết
- Phản ứng trên gọi là phản ứng cracking (bẻ gãy mạch cacbon).
- Sản phẩm thu được sau phản ứng ngoài C3H6 và CH4 còn có thể có C2H6, C2H4, C4H8, H2.
- 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
Câu 1. Nhận xét nào sau đây là sai?
A. Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi và khối lượng riêng của các ankan tăng dần theo chiều tăng của phân tử khối.
B. Các ankan không tan trong nước nhưng tan nhiều trong các dung môi hữu cơ.
C. Các ankan có khả năng phản ứng cao.
D. Các ankan đều nhẹ hơn nước
Lời giải:
Đáp án: C
Câu 2. Có bao nhiêu phát biểu đúng trong số các phát biểu sau:
a) Metan cháy với oxi tạo hơi nước và khí lưu huỳnh đioxit.
b) Phản ứng hóa học giữa metan và clo được gọi là phản ứng thế.
c) Trong phản ứng hóa học, giữa metan và clo, chỉ có duy nhất một nguyên tử hiđro của metan có thể được thay thế bởi nguyên tử clo.
d) Hỗn hợp gồm hai thể tích metan và một thể tích oxi là hỗn hợp nổ mạnh.
A. 1
B. 2
C. 3
D. 4
Lời giải:
Đáp án: A
Giải thích:
Các phát biểu sai là:
a) Metan cháy với oxi tạo hơi nước và khí lưu huỳnh đioxit => Sai vì tạo khí cacbonic (CO2) chứ không phải là lưu huỳnh đioxit
c) Trong phản ứng hóa học giữa Metan và Clo, chỉ có duy nhất một nguyên tử Hiđro của Metan có thể được thay thế bởi nguyên tử Clo => Sai.
d) Hỗn hợp gồm hai thể tích Metan và một thể tích Oxi là hỗn hợp nổ mạnh => Sai, hỗn hợp nổ gồm một thể tích Metan và hai phần thể tích Oxi
Câu 3. Đốt cháy hoàn toàn 11,2 lít khí metan. Biết các thể tích khí đo ở điều kiện tiêu chuẩn.Thể tích khí oxi cần dùng là
A. 22,4 lít
B. 11,2 lít
C. 22,4 lít
D. 11,2 lít
Lời giải:
Đáp án: C
Câu 4. Các tính chất vật lí cơ bản của Metan là:
A. Chất lỏng, không màu, tan nhiều trong nước
B. Chất khí, không màu, không mùi, nhẹ hơn không khí, tan ít trong nước
C. Chất khí không màu, tan nhiều trong nước
D. Chất khí, không màu, không mùi, nặng hơn không khí, tan ít trong nước
Lời giải:
Đáp án: B
Giải thích:
Ở điều kiện tiêu chuẩn, mêtan là chất khí không màu, không mùi, không vị.
Nó hóa lỏng ở −162°C, hóa rắn ở −183°C, và rất dễ cháy.
Một mét khối mêtan ở áp suất thường có khối lượng 717 g.
Câu 5. Để chứng minh sản phẩm của phản ứng cháy giữa metan và oxi có tạo thành khí cacbonic hay không ta cho vào ống nghiệm hóa chất nào sau đây?
A. Nước cất
B. Nước vôi trong
C. Nước muối
D. Thuốc tím
Lời giải:
Đáp án: B
Câu 6. Phát biểu nào sau đây là đúng?
A. Các ankan là những chất tan tốt trong nước
B. Các ankan đều có khối lượng riêng lớn hơn 1g/ml.
C. Ankan có đồng phân mạch cacbon.
D. Có 4 ankan đồng phân cấu tạo của nhau có cùng công thức phân tử C4H10.
Lời giải:
Đáp án: C
Giải thích:
A sai vì ankan hầu như không tan trong nước.
B sai vì ankan nhẹ hơn nước nên khối lượng riêng nhỏ hơn 1g/ml.
D sai vì C4H10 chỉ có 2 ankan đồng phân là CH3-CH2-CH2-CH3 và (CH3)3CH.
Câu 7: Trong phòng thí nghiệm, người ta điều chế metan bằng phương pháp nào sau đây?
A. Nung natri axetat khan với hỗn hợp vôi tôi xút
B. Phân hủy hợp chất hữu cơ
C. Tổng hợp cacbon và hidro
D Cracking butan
Lời giải:
Đáp án: A
Câu 8: Trong các khẳng định sau, khẳng định nào đúng?
A. Ankan từ C4H10 trở đi có đồng phân cấu tạo
B. Ankan mà phân từ chỉ chứa C bậc I và C bậc II là ankan không phân nhánh
C. Ankan có cả dạng mạch hở và mạch vòng
D. A và B đúng
Lời giải:
Đáp án: D
Câu 9: Cho isopentan tác dụng với Cl2 theo tỉ lệ 1: 1 về số mol, có ánh sáng khuếch tán. Dẫn xuất monoclo nào dễ hình thành nhất?
A. CH3CHClCH(CH3)2
B. CH3CH2CCl(CH3)2
C. (CH3)2CHCH2CH2Cl
D. CH3CH2CH(CH3)CH2Cl
Lời giải:
Đáp án: B
Giải thích:
Isopentan có 4 vị trí thế clo là a, b, c, d
Theo quy tắc thế, Clo ưu tiên thế vào vị trí C có bậc cao nên sản phẩm chính của phản ứng là
CH3CH2CCl(CH3)2.
Câu 10: Trong các ankan đồng phân của nhau, chất nào có nhiệt độ sôi cao nhất?
A. Đồng phân mạch không nhánh
B. Đồng phân mạch phân nhánh nhiều nhất
C. Đồng phân isoankan
D. Đồng phân tert-ankan
Lời giải:
Đáp án: A
8. Một số phương trình phản ứng hoá học khác của Ankan và hợp chất:
