Phản ứng cháy CH4 và O2, tạo ra HCHO, là một phản ứng oxi hóa khử quan trọng. Đây là phản ứng có quá trình cân bằng chính xác và chi tiết nhất. Bên cạnh đó, còn có một số bài tập liên quan đến CH4 kèm lời giải, mời các bạn cùng theo dõi:
Nội dung
CH4 + O2 → H2O + HCHO
1. Phương trình hoá học của phản ứng CH4 tác dụng với O2
Phản ứng CH4 + O2 → t°C, NO HCHO + H2O
Cách lập phương trình hoá học:
Bước 1: Xác định các nguyên tử có sự thay đổi số oxi hoá, từ đó xác định chất oxi hoá – chất khử:
C−4H4+O02→ t°C, NO HC0HO−2+H2O
Chất khử: CH4; chất oxi hoá: O2.
Bước 2: Biểu diễn quá trình oxi hoá, quá trình khử
- Quá trình oxi hoá: C−4 → C0 + 4e
- Quá trình khử: O2 0+ 4e → 2O−2
Bước 3: Tìm hệ số thích hợp cho chất khử và chất oxi hoá
1×1×C−4 → C0 + 4eO2 0+ 4e → 2O−2
Bước 4: Điền hệ số của các chất có mặt trong phương trình hoá học. Kiểm tra sự cân bằng số nguyên tử của các nguyên tố ở hai vế.
CH4 + O2 → t°C, NO HCHO + H2O
2. Điều kiện để CH4 tác dụng với O2
Phản ứng giữa metan và O2 diễn ra ngay điều kiện 600°C, xúc tác NO.
3. Cách tiến hành thí nghiệm
Đun nóng hỗn hợp khí CH4 và khí O2 đến nhiệt độ thích hợp, có xúc tác NO.
4. Hiện tượng phản ứng
Trước khi có xúc tác, ở nhiệt độ thích hợp thì hỗn hợp phản ứng là chất khí không màu. Sau khi có xúc tác, ở nhiệt độ thích hợp thì hỗn hợp sản phẩm thu được là chất lỏng không màu.
5. Tính chất hoá học của ankan
- Ở nhiệt độ thường, các ankan không tác dụng với dung dịch axit, dung dịch kiềm và các chất oxi hóa như dung dịch KMnO4 (thuốc tím)…
- Khi chiếu sáng hoặc đun nóng, các ankan dễ dàng tham gia các phản ứng thế, phản ứng tách hiđro và phản ứng cháy.
5.1. Phản ứng thế bởi halogen
- Clo có thể thay thế lần lượt từng nguyên tử H trong phân tử metan.
Phương trình hóa học:
-
CH4 + Cl2 → as CH3Cl + HCl
-
CH3Cl + Cl2 → as CH2Cl2 + HCl
-
CH2Cl2 + Cl2 → as CHCl3 + HCl
-
CHCl3 + Cl2 → as CCl4 + HCl
-
Các đồng đẳng của metan cũng tham gia phản ứng thế tương tự metan.
Nhận xét:
- Nguyên tử hiđro liên kết với nguyên tử cacbon bậc cao hơn dễ bị thế hơn nguyên tử hiđro liên kết với nguyên tử cacbon bậc thấp hơn.
5.2. Phản ứng tách
- Dưới tác dụng của nhiệt và chất xúc tác thích hợp, các ankan có phân tử khối nhỏ bị tách hiđro thành hiđrocacbon không no tương ứng.
- Ví dụ: CH3 – CH3 → 500°C, xt CH2 = CH2 + H2
- Ở nhiệt độ cao và chất xúc tác thích hợp, ngoài việc bị tách hiđro, các ankan còn có thể bị phân cắt mạch cacbon tạo thành các phân tử nhỏ hơn.
- Ví dụ: CH3 – CH2 – CH3 → to, xt C2H6 + CH4, C3H6 + H2
5.3. Phản ứng oxi hóa
- Khi bị đốt, các ankan đều cháy, tỏa nhiều nhiệt.
- CnH2n + 2 + 3n + 1/2 O2 → to nCO2 + (n + 1)H2O
6. Bài tập vận dụng liên quan
Câu 1: Cho 2-metylbutan tác dụng với Cl2 (ánh sáng, tỉ lệ số mol 1 : 1), số sản phẩm monoclo tối đa thu được là
A. 2
B. 3
C. 5
D. 4
Hướng dẫn giải:
Đáp án D
C↓H3- C↓H – C↓H2- C↓H3 CH3
Clo hóa 2-metylbutan được 4 sản phẩm thế monoclo.
Vị trí mũi tên cho biết Cl có thể thế H gắn với C đó
Câu 2: Sản phẩm của phản ứng thế clo (1:1, ánh sáng) vào 2,2-đimetylpropan là:
(1) CH3C(CH3)2CH2Cl;
(2) CH3C(CH2Cl)2CH3 ;
(3) CH3ClC(CH3)3
A. (1); (2)
B. (2); (3)
C. (2)
D. (1)
Hướng dẫn giải:
Đáp án D
CH3CH3- C – CH3 CH3
4 nhóm -CH3 có vị trí đối xứng nhau nên chỉ có 1 sản phẩm thế clo 1:1
Câu 3: Phản ứng tách butan ở 500oC có xúc tác cho những sản phẩm nào sau đây?
A. CH3CH=CHCH3 và H2
B. CH3CH=CH2 và CH4
C. CH2=CH-CH=CH2 và H2
D. A, B, C đều đúng.
Hướng dẫn giải:
Đáp án D
Butan: CH3-CH2-CH2-CH3
Dưới tác dụng của nhiệt và chất xúc tác thích hợp, các ankan có thể tách hiđro thành hiđro cacbon không no tương ứng hoặc phân cắt mạch cacbon tạo thành các phân tử nhỏ hơn.
Câu 4: Propan cháy trong oxi tạo khí cacbonic và hơi nước. Theo phương trình phản ứng thì:
A. 1 lít oxi phản ứng vừa đủ với 5 lít propan.
B. 1 lít khí cacbonic tạo ra từ 3 lít propan.
C. 1 lít nước tạo ra từ 0,8 lít oxi.
D. 1 lít oxi tham gia phản ứng tạo 0,6 lít khí cacbonic.
Hướng dẫn giải:
Đáp án D
C3H8 + 5O2 → t°C 3CO2 + 4H2O
Theo phương trình: VCO2 = 3/5 VO2 = 0,6/1 = 0,6 lít
Câu 5: Ankan X có chứa 14 nguyên tử hiđro trong phân tử. Số nguyên tử cacbon trong một phân tử X là
A. 4
B. 5
C. 6
D. 7
Hướng dẫn giải:
Đáp án C
CTPT tổng quát của ankan là CnH2n + 2
Số H = 14 → 2n + 2 = 14 → n = 6.
→ Công thức phân tử của ankan X là C6H14
Câu 6: Ankan X có chứa 82,76% cacbon theo khối lượng. Số nguyên tử hiđro trong một phân tử X là
A. 6
B. 8
C. 10
D. 12
Hướng dẫn giải:
Đáp án C
Đặt CTPT X là CnH2n+2
12n + 14n+2 . 100 = 82,76% → n = 4
→ CTPT: C4H10
Câu 7: Ankan X có chứa 20% hiđro theo khối lượng. Tổng số nguyên tử trong một phân tử X là
A. 8
B. 11
C. 6
D. 14
Hướng dẫn giải:
Đáp án A
Đặt CTPT X là CnH2n+2
35,514n+1 + 35,5 = 20% → n = 2
→ CTPT: C2H6
Tổng số nguyên tử trong một phân tử X là 2 + 6 = 8.
Câu 8: Clo hóa ankan X theo tỉ lệ mol 1:1 tạo sản phẩm dẫn xuất monoclo có thành phần khối lượng clo là 45,223%. Công thức phân tử của X là
A. C4H10
B. C3H8
C. C3H6
D. C2H6
Hướng dẫn giải:
Đáp án B
CnH2n+2 + Cl2 → CnH2n+1Cl + HCl
→ n.2,914n+2 = 4,4822,4.100 = 45,223%
→ n = 3 → CTPT X: C3H8
Câu 9: Đốt cháy hoàn toàn 2,9 gam ankan X, thu được 4,48 lít CO2 (đktc). Công thức phân tử của X là
A. C3H8
B. C4H10
C. C5H10
D. C5H12
Hướng dẫn giải:
Đáp án B
Đặt CTPT X là CnH2n+2
Bảo toàn nguyên tố cacbon: n.nCnH2n+2 = n.CO2
→ n.2,914n+2 = 4,4822,4 → n = 4
→ CTPT: C4H10
Câu 10: Đốt cháy hoàn toàn một hiđrocacbon X thu được 0,11 mol CO2 và 0,132 mol H2O. Khi X tác dụng với khí clo (theo tỉ lệ số mol 1:1) thu được một sản phẩm hữu cơ duy nhất. Tên gọi của X là
A. 2,2-đimetylpropan
B. etan
C. 2-metylpropan
D. 2-metylbutan
Hướng dẫn giải:
Đáp án A
nH2O > nCO2 → X là ankan
→ X có CTPT là CnH2n+2
nX = nH2O – nCO2 = 0,132 – 0,11 = 0,022 (mol)
→ Bảo tòan nguyên tố C: n.nCnH2n+2 = n.CO2
→ 0,022n = 0,11 → n = 5 → CTPT: C5H12
C5H12 tác dụng với khí clo thu được sản phẩm hữu cơ duy nhất nên CTCT của X là 2,2-đimetylpropan
Săn shopee siêu SALE:
- Sổ lò xo Art of Nature Thiên Long màu xinh xỉu
- Biti’s ra mẫu mới xinh lắm
- Tsubaki 199k/3 chai
- L’Oreal mua 1 tặng 3
Nếu bạn muốn tìm hiểu thêm các phương trình hóa học hay khác, hãy ghé thăm trang web fptskillking.edu.vn
