Phản ứng C2H2 ra C4H4 là một quá trình hóa học đáng chú ý và có ứng dụng quan trọng trong ngành hóa học và công nghiệp. Butadien là một hợp chất quan trọng trong sản xuất cao su tổng hợp và các polymer khác. Hiểu rõ tối ưu hóa phản ứng C2H2 ra C4H4 sẽ giúp cải thiện quy trình sản xuất và đóng góp vào sự tiến bộ, phát triển bền vững của ngành công nghiệp hóa chất.
Lý thuyết về C2H2 ra C4H4
Hoàn thành chuỗi phản ứng hóa học CH4→ C2H2→ C4H4→ C4H6→ C3H6
- 2CH4 -> C2H2 + 3H2
- 2C2H2 -> C4H4
- CH≡C-CH=CH2 + 2H2 -> CH2=CH-CH=CH2
- C4H10 -> C3H6 + CH4
Một số chuỗi phản ứng hữu cơ thường gặp
Bài 1: Hoàn thành các chuỗi phản ứng sau: CH3COONa → CH4 → C2H2 → C2H4→ C2H4Br2
- CH3COONa + NaOH → CH4 + Na2CO3
- 2CH4 → C2H2 + 3H2 (t = 1500 độ С, làm lạnh nhanh)
- C2H2 + H2 → C2H4 (Pd/PbCO3, to)
- C2H4 + Br2 → C2H4Br2
Bài 2. Hoàn thành các chuỗi phản ứng sau: CH4 → C2H2 → C4H4 → C4H6 → polibutadien
- 2CH4 → C2H2 + 3H2 (t = 1500 độ С, làm lạnh nhanh)
- 2C2H2 → C4H4
- C4H4 + H2 → C4H6
- n(CH2=CH−CH=CH2 )→ (CH2−CH=CH−CH2−)n
Bài 3. Hoàn thành các chuỗi phản ứng sau: CH4 → C2H2→ Vinyl clorua → PVC
- 2CH4 → C2H2 + 3H2
- C2H2 + HCl → C2H3Cl
- nCH2=CHCl → (−CH2−CHCl−)n
Bài 4. Hoàn thành chuỗi phản ứng sau: C4H8 → C4H10 → CH4 → C2H2 → C4H4 → CAg=CAg
- C4H8 + H2 -> C4H10
- C4H10 -> CH4 + C3H6
- 2CH4C2H2 + 3H2
- 2C2H2C4H4
- C2H2 + 2AgNO3 + 2NH3 → C2Ag2 + 2NH4NO3
Nội dung mở rộng
Tổng quan về Axetilen là gì?
Axetilen hay acetylene là một hợp chất hydrocacbon không no với công thức hóa học C2H2. Nó là một hiđrocacbon đồng thời cũng là một ankin đơn giản nhất, bao gồm 2 nguyên tử cacbon kết hợp với 2 nguyên tử hidro.
Công thức cấu tạo: Trong công thức cấu tạo của hợp chất, giữa 2 nguyên tử C có 3 liên kết còn được gọi là liên kết ba. Trong đó, có 2 liên kết kém bền và dễ bị đứt lần lượt trong những phản ứng hóa học hữu cơ. Đây cũng là yếu tố quyết định đến tính chất hóa học đặc trưng của khí axetilen.
Nguồn gốc phát hiện Axetilen: Axetilen C2H2 được phát hiện vào năm 1936. Trong khi thử nghiệm với cacbua kali tại một phòng thí nghiệm, Edmund Davy đã phát hiện ra phản ứng tạo ra một loại khí dễ bắt lửa và hiện nay được gọi bằng cái tên acetylen.
Đặc điểm lý hóa nổi bật của Axetilen C2H2
Tính chất vật lý của C2H2 Axetilen:
- Chất khí không có màu và mùi
- Nhẹ hơn không khí và dễ bắt cháy
- Ít tan trong nước
- C2H2 tinh khiết không có mùi nhưng loại công nghiệp có mùi tỏi bởi nó chứa các tạp chất như photphin, hydro sunfua.
- Khối lượng riêng: 1.097 kg m-3
- Độ nóng chảy: -80.8 độ C
- Điểm sôi: -84 độ C
Tính chất hóa học của C2H2 axetilen:
-
Tác dụng với oxi: Xuất hiện ngọn lửa sáng, có khói dày đặc, nhiệt độ ngọn lửa rất cao trong quá trình cháy.
2C2H2 + 5O2 -> 4CO2 + 2H2O -
Axetilen tác dụng với brom (phản ứng cộng): Khiến dung dịch brom mất màu.
C2H2 + Br2 -> C2H2Br2
Ngoài ra, nó còn tham gia phản ứng cộng với một số chất như H2, Hx,…
C2H2 + Cl2 -> C2H2Cl2
C2H2 + 2H2 -> C2H6
-
Tác dụng với axit:
C2H2 + HCl -> C2H3Cl
C2H2 + HBr -> C2H3Br
C2H2 + HBr -> C2H3F
C2H2 + 2HI -> C2H4I2 -
Phản ứng thế kim loại:
C2H2 + 2AgNO3 + 2NH3 -> 2NH4NO3 + C2Ag2 -
Phản ứng axit – bazơ:
C2H2 + 2Na -> C2Na2 + H2
C2H2 + naNH2 -> C2HNa + NH3
C2H2 + CuCl2 + 2NH4OH -> 2NH4Cl + Cu2C2 + 2H2O -
Phản ứng hóa học khác:
CH3COOH + C2H2 -> CH3COOCHCH2
C2H2 + H2O -> CH3COH
Điều chế axetilen như thế nào?
-
Phương pháp canxi cacbua: Canxi cacbua hay đất đèn khi tác dụng cùng với nước sẽ cho ra acetylene
CaC2 + 2H2O -> C2H2 + Ca(OH)2 -
Phương pháp công nghiệp: nhiệt phân khí metan
2CH4 -> C2H2 + 3H2
Ứng dụng của axetilen ra sao?
- Sử dụng trong thắp sáng, hàn và cắt kim loại (bằng ngọn lửa oxy – axetilen)
- Là nguyên liệu cơ bản cho sản xuất các chất như axetanđehit, axit axetic hay benzen, cao su tổng hợp, sợi tổng hợp.
- Với khả năng tạo ra nhiệt độ cao (nhiệt độ của ngọn lửa oxy acetylene có thể lên đến khoảng 3200 độ C), được sử dụng để cắt hoặc hàn kim loại.
- Vào cuối những năm 1800, hợp chất này đã được dùng để thắp sáng một ngọn đèn di động được gọi là đèn khí cacbua. Chúng cũng được lắp trên ô tô, trên xe đạp, trong nhà,… Bên cạnh đó, loại đèn này cũng được ứng dụng rộng rãi bởi những người thợ mỏ khi khai thác.
- Sản xuất hóa chất: một trong ứng dụng không thể không nhắc đến của C2H2 đó chính là tổng hợp hóa học. Nó được dùng để sản xuất ra một số hợp chất vô cơ, tổng hợp một số vitamin như vitamin A, E. Bên cạnh đó, hóa chất này còn được sử dụng để sản xuất một số thành phần của nước hoa, dung môi hay axit axetic.
- Nhựa polyetylen, PVDF và PVC được sản xuất từ etylen hay metan đều có nguồn gốc từ axetylen.
Axetilen là gì? Axetilen được dùng để tổng hợp nhiều hợp chất khác.
Axetilen có gây nguy hiểm hay không?
Trong ngưỡng cho phép, hóa chất này sẽ không gây độc hại với con người. Theo nghiên cứu cho thấy, khi ta tiếp xúc axetilen C2H2 dưới 2,5% trong khoảng dưới 1 giờ thì không gây ảnh hưởng gì. Tuy nhiên nếu acetylene vượt ngưỡng cho phép có thể gây ảnh hưởng tới cơ thể con người như:
- Với nồng độ tiếp xúc thấp: có hiện tượng buồn nôn, đau ngực, đi loạng choạng, thở khó khăn, nhức đầu, da tái xanh, đau phổi, ngạt thở, hôn mê.
- Khi tiếp qua da: xảy ra tình trạng phát ban
- Tính dễ gây nổ và bắt cháy nên khi điều chế hay bảo quản cần hết sức lưu ý vấn đề phòng cháy. Khi chất này cháy có khả năng gây suy nhược hệ thần kinh trung ương, khó thở.
Câu hỏi trắc nghiệm vận dụng liên quan
Câu 1. Ankan X có công thức phân tử C5H12. Clo hóa X, thu được 4 sản phẩm dẫn xuất monoclo. Tên gọi của X là?
A. 2,2-đimetylpropan
B. 2-metylbutan
C. pentan
D. 2-đimetylpropan
Câu 2. Ankan X có công thức phân tử C6H14. Clo hóa X, thu được 4 sản phẩm dẫn xuất monoclo. Tên gọi của X là?
A. 2,2-đimetylbutan
B. 3-metylpentan
C. hexan
D. 2,3-đimetylbutan
Câu 3. Một hiđrocacbon X cộng hợp với axit HCl theo tỷ lệ mol 1 : 1 tạo sản phẩm có thành phần khối lượng clo là 45,223%. Công thức phân tử của X là?
A. C4H8
B. C3H6
C. C3H8
D. C2H4
Câu 4. Cho Hiđrocacbon X phản ứng với brom(trong dung dịch) theo tỷ lệ mol 1 : 1 thì được chất hữu cơ Y(chứ 74,08% brom về khối lượng). Khi X phản ứng với HBr thì thu được hai sản phẩm hữu cơ khác nhau. Tên gọi của X là?
A. but-1-en
B. etilen
C. but-2-en
D. propilen
Câu 5. Chất nào sau đây tác dụng với dung dịch AgNO3 trong NH3 tạo kết tủa?
A. CH3 – CH = CH2
B. CH2 – CH – CH = CH2
C. CH3 – C ≡ C – CH3
D. CH3 – CH2 – C ≡ CH2
Câu 6. Chất nào sau đây có đồng phân hình học?
A. CH2 = CH – CH2 – CH3
B. CH3 – CH – C(CH3)2
C. CH3 – CH = CH – CH2 – CH3
D. (CH3)2 – CH – CH = CH2
Câu 7. Ba hiđrocacbon X, Y, Z kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng, trong đó khối lượng phân tử Z gấp đôi khối lượng phân tử X. Đốt cháy 0,1 mol chất Y, sản phẩm khi hấp thụ hoàn toàn vào dung dịch Ca(OH)2 dư, thu được số gam kết tủa là?
A. 30 gam
B. 10 gam
C. 40 gam
D. 20 gam
Câu 8. Dẫn từ từ 6,72 lit (đktc) hỗn hợp X gồm etilen và propilen và dung dịch brom, dung dịch brom bị nhạt màu, và không có khí thoát ra. Khối lượng dung dịch sau phản ứng tắng 9,8 gam. Thành phần phần trăm theo thể tích của etilen trong X là?
A. 50,00%
B. 66,67%
C. 57,14%
D. 28,57%
Câu 9. Hỗn hợp X gồm H2 và C2H4 có tỷ khối so với He là 3,75. Dẫn X qua nung nóng, thu được hỗn hợp khí Y có khối lượng so với He là 5. Hiệu xuất của phẩn ứng hiđro hóa là?
A. 20%
B. 25%
C. 50%
D. 40%
Câu 10. Chất nào sau đây có đồng phân hình học?
A. but-1-en
B. but-2-en
C. 1,2-dicloetan
D. 2-clopropen
Đáp án:
1B 2B 3B 4A 5D 6C 7A 8B 9C 10B
Câu 7:
Phân tử Z hơn phân tử X 2 nhóm CH2 -> MZ = MX + 28
-> MZ = 2MX -> 2MX = MX + 28 -> MX = 28 -> X là C2H4
Câu 8:
C2H4: x mol; C3H6: y mol
-> x + y = 0,3 mol (1)
mdung dịch sau phản ứng tăng = mX
-> 28x + 42y = 9,8 (2)
Từ (1)(2) -> x = 0,2 mol; y = 0,1 mol
%VC2H4 = 0,2 : 0,3. 100% = 66,67%
Câu 9:
MX = 15 -> nH2 : nC2H4 = 1 : 1 (Hiệu suất tính theo 1 trong 2)
Giả sử X có 1mol H2 và 1 mol C2H4
H2 + C2H4 -> C2H6
Bảo toàn khối lượng: mX = mY
-> CnH2n-2
-> nY = 2 : 4/3 = 1,5 mol
Ta có n khí giảm = nX – nY = nH2 pư = 2 – 1,5 = 0,5 mol
-> H% = 0,5 : 1. 100% = 50%
Kết luận của phản ứng C2H2 ra C4H4 là một thành tựu đáng chú ý trong lĩnh vực hóa học và công nghiệp. Khi etin (C2H2) tác động với các điều kiện phù hợp, nó tạo thành butadien (C4H4), còn được gọi là buta-1,3-dien. Butadien là một hợp chất quan trọng trong sản xuất cao su tổng hợp và các polymer khác. Nếu có thắc mắc gì hãy để bình luận phía bên dưới nhé.
Xem thêm:
