Chúng tôi xin giới thiệu phương trình CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl 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 CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl
1. Phương trình phản ứng hóa học
CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl
2. Hiện tượng nhận biết phản ứng.
- Trước khi chiếu sáng hoặc đun nóng hỗn hợp phản ứng có màu vàng (của khí clo). Sau khi phản ứng xảy ra hỗn hợp sản phẩm thu được không có màu.
(Xét phản ứng xảy ra hoàn toàn và vừa đủ, không có chất dư)
3. Điều kiện phản ứng
- Chiếu sáng hoặc đun nóng.
4. Bản chất của các chất tham gia phản ứng
4.1. Bản chất của CH4 (Metan)
Metan tác dụng với clo khi có ánh sáng, nguyên tử hidro của metan được thay thế bởi nguyên tử clo.
4.2. Bản chất của Cl2 (Clo)
Cl2 phản ứng được với một số hợp chất hữu cơ như: CH4, CH2=CH2, C2H2,...
5. Tính chất hóa học
5.1. Tính chất hóa học của Metan
Metan có thể tham gia vào một số phản ứng hóa học như sau:
a. Tham gia phản ứng thế với halogen clo, brom
Metan phản ứng với Halogen cho ra dẫn xuất halogen và hidro halogenua.Ví dụ đối với Cl:
CH4+ Cl2 → CH3Cl + HCl
CH3Cl + Cl2 → CH2Cl2 + HCl
CH2Cl2 + Cl2 → CHCl3 + HCl
CHCl3 + Cl2 → CCl4 + HCl
b. Phản ứng với hơi nước tạo ra khí CO
CH4 + H2O = CO + H2O
(Điều kiện phản ứng: Nhiệt độ 1000, Chất xúc tác Ni).
c. Phản ứng cháy với oxi
Phản ứng cháy hoàn toàn:
CH4 + 2O2→ CO2+ 2H2O
Phản ứng cháy không hoàn toàn: Được dùng trong sản xuất fomanđehit, bột than, khí đốt,…
(đốt trong điều kiện thiếu không khí)
d. Phản ứng phân hủy tạo ra axetilen
Metan bị nhiệt phân bằng cách nung nóng nhanh metan với một lượng nhỏ oxi ở nhiệt độ khoảng 1500oC (ΔH = 397kJ/mol)
Oxi được dùng để đốt cháy 1 phần metan, cung cấp thêm nhiệt cho phản ứng.
5.2. Tính chất hóa học của Cl2
a. Clo tác dụng với kim loại
Giống như những phi kim khác, clo sẽ tác dụng với kim loại để tạo ra muối. Người ta gọi muối này là halogenua. Tức là chúng sẽ được đọc bằng việc ghép tên của halogen với đuôi ua.
Clo sẽ tác dụng với hầu hết các kim loại chỉ trừ Au và Pt.
Ví dụ:
2Na+Cl2→2NaCl
2Fe+3Cl2→2FeCl3
b. Tác dụng hidro
Clo sẽ tác dụng với hidro để tạo ra một hợp chất khí.
H2+Cl2→2HCl
HCl khi được hòa tan vào nước sẽ tạo ra một axit. Vậy tính chất hóa học của HCl là gì? Chúng ta sẽ cùng tìm hiểu ở những bài viết sau nhé.
c. Clo tác dụng với nước
Cl2 là chất có phản ứng thuận nghịch hay còn gọi là phản ứng hai chiều với nước.
H2O+Cl2↔HCl+HClO
d. Clo phản ứng với dung dịch muối của những halogen hoạt động hóa học yếu hơn
Cl2+2NaBr→2NaCl+Br2
e. Clo tác dụng với những chất có tính khử mạnh
2FeCl2+Cl2→2FeCl3
Tính chất hóa học của clo cũng có nhiều điểm tương đồng với tính chất hóa học của flo và tính chất hóa học của brom. Bởi đây cũng là những chất halogen hoạt động mạnh. Các em hãy dựa trên sự tương đồng này để viết các phương trình tương ứng với flo và brom nhé.
6. Cách thực hiện phản ứng
- Khi có ánh sáng, khí metan (CH4) phản ứng với khí clo thu được metyl clorua (CH3Cl) và hiđro clorua (HCl – khí).
7. Bạn có biết
- Phản ứng trên được gọi là phản ứng thế.
- Tương tự metan (CH4) các đồng đẳng của metan cũng tham gia phản ứng thế tương tự.
- Clo không chỉ thế một nguyên tử H trong phân tử metan mà có thể thế lần lượt từng nguyên tử H trong phân tử metan.
8. Bài tập liên quan
Câu 1: Phản ứng hóa học đặc trưng của metan là:
A. Phản ứng thế.
B. Phản ứng cộng.
C. Phản ứng oxi hóa – khử.
D. Phản ứng phân hủy.
Lời giải:
Đáp án: A
Giải thích: Phản ứng hóa học đặc trưng của metan là Phản ứng thế.
Câu 2: Các tính chất vật lí cơ bản của metan là:
A. Chất lỏng, không màu, tan nhiều tron 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
Câu 3: Trong phòng thí nghiệm có thể thu khí CH4 bằng cách:
A. Đẩy không khí (ngửa bình)
B. Đẩy axit
C. Đẩy nước (úp bình)
D. Đẩy bazo
Lời giải:
Đáp án: C
Giải thích: CH4 không tan trong nước nên cần phải thu bằng phương pháp đẩy nước.
Câu 4: 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 say đây?
A. Nước cất
B. Nước vôi trong
C. Nước muối
D. Thuốc tí
Lời giải:
Đáp án: B
Giải thích:
Khi cho nước vôi trong Ca(OH)2 vào ống nghiệm thấy dung dịch bị vẩn đục chứng tỏ có khí CO2. CO2 phản ứng với Ca(OH)2 tạo kết tủa làm dung dịch bị vẩn đục
CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O
Câu 5: Điều kiện để phản ứng giữa Metan và Clo xảy ra là:
A. Có bột sắt làm xúc tác
B. Có axit làm xúc tác
C. Có nhiệt độ
D. Có ánh sáng
Lời giải:
Đáp án: B
Giải thích:
Khi cho nước vôi trong Ca(OH)2 vào ống nghiệm thấy dung dịch bị vẩn đục chứng tỏ có khí CO2. CO2 phản ứng với Ca(OH)2 tạo kết tủa làm dung dịch bị vẩn đục
CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O
Câu 6. Cho các phát biểu sau:
1) Metan tác dụng với clo khi có ánh sáng.
2) Metan là chất khí, không màu, không mùi, nặng hơn không khí.
3) Metan cháy tỏa nhiều nhiệt nên được dùng làm nhiên liệu trong đời sống và trong sản xuất.
4) Hỗn hợp giữa metan và clo là hỗn hợp nổ.
5) Trong phân tử metan có bốn liên kết đơn C-H.
6) Metan tác dụng với clo ở điều kiện thường.
Những phát biểu nào không đúng?
A. 1, 3, 5.
B. 1, 2, 6.
C. 2, 4, 6.
D. 2, 4, 5.
Lời giải:
Đáp án: C
Giải thích:
Các phát biểu không đúng: 2, 4, 6
2) Metan là chất khí, không màu, không mùi, nặng hơn không khí => Sai, khí metan nhẹ hơn không khí.
4) Hỗn hợp giữa Metan và Clo là hỗn hợp nổ => Sai.
6) Metan tác dụng với Clo ở điều kiện thường => Sai, phải có chiếu sáng thì phản ứng mới xảy ra
Câu 7. Dãy nào sau đây chỉ gồm các chất thuộc dãy đồng đẳng của Metan
A. C2H2, C3H4, C4H6, C5H8.
B. CH4, C2H6, C4H10, C5H12.
C. CH4, C2H2, C3H4, C4H10.
D. C2H6, C3H8, C5H10, C6H12
Lời giải:
Đáp án: B
Câu 8. 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 và thể tích khí cacbonic tạo thành lần lượt là
A. 22,4 lít và 22,4 lít.
B. 11,2 lít và 22,4 lít.
C. 22,4 lít và 11,2 lít.
D. 11,2 lít và 22,4 lít
Lời giải:
Đáp án: A
Giải thích:
n = 11,2/22,4 = 0,5 mol
Phương trình phản ứng đốt cháy
CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O
0,5 → 1 → 0,5 mol
V = 1.22,4 = 22,4 lít
= 0,5.22,4 = 11,2 lít
9. Một số phương trình phản ứng hoá học khác của Ankan và hợp chất:
