Phản ứng điều chế rượu etylic thành etilen hay C2H5OH ra C2H4 thuộc loại phản ứng tách nước đã được cân bằng chính xác và chi tiết nhất. Bên cạnh đó là một số bài tập có liên quan về C2H5OH có lời giải.
Nội dung
Phản ứng điều chế C2H4 từ C2H5OH
Phương trình phản ứng điều chế C2H4 từ C2H5OH:
C2H5OH →170oC, H2SO4 C2H4 + H2O
Phản ứng này thuộc loại phản ứng tách.
Điều kiện của phản ứng điều chế C2H4 từ C2H5OH
- Nhiệt độ: 170oC.
- Xúc tác: H2SO4 đặc.
Cách tiến hành phản ứng điều chế C2H4 từ C2H5OH
- Cho khoảng 2ml C2H5OH khan vào ống nghiệm khô có chứa sẵn vài viên đá bọt, sau đó cho thêm từng giọt H2SO4 đặc vào ống nghiệm, lắc đều ống nghiệm, lắp lại ống nghiệm theo sơ đồ.
- Đun nóng hỗn hợp phản ứng để không trào lên ống dẫn khí, đốt khí sinh ra ở đầu ống dẫn khí và quan sát hiện tượng.
Hiện tượng của phản ứng điều chế C2H4 từ C2H5OH
- Khí thoát ra cháy với ngọn lửa sáng.
- Ngoài ra, có thể nhận ra sản phẩm sinh ra bằng cách dẫn qua dung dịch brom hoặc dung dịch thuốc tím. Thấy các dung dịch này đều mất màu.
Mở rộng kiến thức về C2H5OH
Tính chất hóa học
Phản ứng thế H của nhóm OH:
2CH3CH2OH + 2Na → 2CH3CH2ONa + H2
Phản ứng thế nhóm OH:
(*) Phản ứng với axit vô cơ:
Ví dụ:
C2H5OH + HBr → C2H5Br + H2O
Các ancol khác cũng có phản ứng tương tự, phản ứng này chứng tỏ phân tử ancol có nhóm – OH.
(*) Phản ứng với ancol:
Ví dụ:
2C2H5OH →140oC, H2SO4 C2H5OC2H5 + H2O
C2H5OC2H5: đietyl ete
⇒ Công thức tính số ete tạo thành từ n ancol khác nhau là n(n+1)/2
Phản ứng tách nước (phản ứng đehidrat hoá):
CH3CH2OH →170oC, H2SO4 CH2 = CH2 + H2O
Trong điều kiện tương tự, các ancol no, đơn chức, mạch hở (trừ CH3OH) có thể bị tách nước tạo thành anken. Tổng quát:
CnH2n + 1OH →170oC, H2SO4 CnH2n + H2O
Phản ứng oxi hoá
- Phản ứng oxi hoá hoàn toàn:
C2H6O + 3O2 → 2CO2 + 3H2O - Phản ứng oxi hoá không hoàn toàn bởi CuO, to
CH3CH2OH + CuO → CH3CHO (anđehit axetic) + Cu + H2O
Điều chế
Phương pháp tổng hợp
CH2 = CH2 + H2O →, H2SO4 CH3 – CH2 – OH
Phương pháp sinh hoá: từ tinh bột, đường, … lên men.
(C6H10O5)n →, xt, H2O C6H12O6 →enzim C2H5OH
Ứng dụng
Etanol (C2H5OH) có nhiều ứng dụng trong nhiều lĩnh vực.
Bài tập vận dụng liên quan
Câu 1: Phản ứng nào sau đây không xảy ra?
A. C2H5OH + CH3COOH
B. C2H5OH + HBr
C. C2H5OH + O2
D. C2H5OH + NaOH
Đáp án D
C2H5OH không có tính bazơ, không phản ứng với NaOH.
Câu 2: Độ rượu là
A. Số ml rượu nguyên chất có trong 100 ml dung dịch rượu.
B. Số ml rượu nguyên chất có trong 100 gam dung dịch rượu.
C. Khối lượng rượu nguyên chất có trong 100 gam dung dịch rượu.
D. Khối lượng rượu nguyên chất có trong 100 ml dung dịch rượu.
Đáp án A
Độ rượu là số ml rượu nguyên chất có trong 100 ml hỗn hợp rượu với nước (dung dịch rượu).
Câu 3: Điều kiện của phản ứng tách nước : CH3-CH2-OH → CH2 = CH2 + H2O là :
A. H2SO4 đặc, 120oC
B. H2SO4 loãng, 140oC
C. H2SO4 đặc, 170oC
D. H2SO4 đặc, 140oC
Đáp án C
CH3-CH2-OH →170oC, H2SO4 CH2 = CH2 + H2O
Câu 4: Cho 0,1 lít cồn etylic 95o tác dụng với Na dư thu được V lít khí H2 (đktc). Biết rằng ancol etylic nguyên chất có khối lượng riêng là 0,8 g/ml, khối lượng riêng của nước là 1 g/ml. Giá trị của V là
A. 43,23 lít.
B. 37 lít.
C. 18,5 lít.
D. 21,615 lít
Đáp án D
Trong 0,1 lít cồn etylic 95o có:
Số ml C2H5OH nguyên chất = 0,1 1000 0,95 = 95 ml
Khối lượng C2H5OH nguyên chất = 95 0,8 = 76 gam
Số mol C2H5OH = 76/46 = 1,65 mol
Số ml nước = 5 ml
Khối lượng nước = 5 1 = 5 gam
Số mol nước = 5/18 = 0,28 mol
Phương trình phản ứng của Na với dung dịch ancol:
2H2O + 2Na → 2NaOH + H2 (1)
2C2H5OH + 2Na → 2C2H5ONa + H2 (2)
Theo phương trình (1), (2) và giả thiết ta có:
nH2=1/2(nC2H5OH+nH2O)=21,615 lít.
Câu 5: Cho 15,6 gam hỗn hợp hai ancol (rượu) đơn chức, kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng tác dụng hết với 9,2 gam Na, thu được 24,5 gam chất rắn. Hai ancol đó là
A. C3H5OH và C4H7OH.
B. C2H5OH và C3H7OH
C. C3H7OH và C4H9OH.
D. CH3OH và C2H5OH.
Đáp án B
Đặt công thức trung bình của hai ancol là R¯OH
Phản ứng hóa học:
R¯OH + Na → R¯ONa + 1/2H2
Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng cho phản ứng, ta có:
mR¯OH + mNa = mR¯ONa + mH2
=> mH2 = 15,6 + 9,2 – 24,5 = 0,3 gam
nH2 = 0,3/2 = 0,15 mol
=> nR¯OH = 0,3/2, nR¯ = 0,15/0,17 = 0,88
Ta thấy 0,29 < nR¯ < 0,43 => Hai ancol là : C2H5OH và C3H7OH
Câu 6: Trộn 20 ml cồn etylic 92o với 300 ml axit axetic 1M thu được hỗn hợp X. Cho H2SO4 đặc vào X rồi đun nóng, sau một thời gian thu được 21,12 gam este. Biết khối lượng riêng của ancol etylic nguyên chất là 0,8 gam/ml. Hiệu suất phản ứng este hoá là
A. 75%.
B. 80%.
C. 85%.
D. Kết quả khác
Đáp án B
nC2H5OH = 20 0,92 0,846 = 14,9 mol
nCH3COOH = 0,3 mol
nCH3COOCH3 = 21,12/88 = 0,24 mol
Phương trình phản ứng của este:
CH3COOH + C2H5OH ⇄ CH3COOCH3 + H2O (1)
mol: 0,24 ← 0,24 ← 0,24
Phản ứng xảy ra theo tỉ lệ 1:1, ban đầu số mol ancol nhiều hơn số mol axit nên từ (1) suy ra ancol dư, hiệu suất phản ứng tính theo axit.
Theo (1) số mol axit và ancol tham gia phản ứng là 0,24 mol. Vậy hiệu suất phản ứng là: H = 0,24/0,3 * 100% = 80%.
Câu 7: Thực hiện phản ứng tách nước một rượu đơn chức X ở điều kiện thích hợp. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được chất hữu cơ Y có tỉ khối đối với X là 37/23. Công thức phân tử của X là
A. CH3OH.
B. C3H7OH.
C. C4H9OH.
D. C2H5OH
Đáp án D
Vì MY/MX > 1 nên đây là phản ứng tách nước tạo ete.
Đặt công thức phân tử của ancol X là ROH.
Phương trình phản ứng:
2ROH → ROR + H2O
Y là ROR. Theo giả thiết ta có:
MY/MX = 37/23 ⇒ R = 2 ⇒ R = C2H5-
Vậy ancol X là C2H5OH.
Câu 8: Đun 1 mol hỗn hợp hai rượu no, đơn chức liên tiếp trong dãy đồng đẳng ở với H2SO4 đặc ở 140oC thu được m gam ete, biết hiệu suất của C2H5OH là 60% và của C4H9OH là 40%. Giá trị của m là
A. 24,48 gam.
B. 28,4 gam.
C. 19,04 gam.
D. 23,72 gam
Đáp án D
Theo giả thiết ta thấy số mol các ancol tham gia phản ứng là:
nC2H5OH = 1 3/5 60% = 0,36 mol
nC4H9OH = 1 2/5 40% = 0,16 mol
Tổng số mol hai ancol tham gia phản ứng là 0,36 + 0,16 = 0,52 mol.
Đặt công thức trung bình của hai ancol là R¯OH
Phương trình phản ứng:
2R¯OH → R¯OR¯ + H2
Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có:
mete = mR¯OH – mH2O = 0,36 46 + 0,16 74 – 0,26 * 18 = 23,72 gam.
Câu 9: Đun nóng một rượu (ancol) đơn chức X với dung dịch H2SO4 đặc trong điều kiện nhiệt độ thích hợp sinh ra chất hữu cơ Y, tỉ khối hơi của X so với Y là 1,6428. Công thức phân tử của X là
A. C3H8O.
B. C2H6O.
C. CH4O.
D. C4H8O
Đáp án B
Vì MX/MY > 1 nên đây là phản ứng tách 1 phân tử nước từ 1 phân tử ancol.
Gọi khối lượng phân tử của ancol X là M thì khối lượng phân tử của Y là M – 18.
Theo giả thiết ta có :
MM – 18 = 1,6428 ⇒ M = 46. Vậy ancol X là C2H5OH.
Câu 10: Đốt cháy hoàn toàn a gam hỗn hợp hai rượu no, đơn chức liên tiếp trong dãy đồng đẳng thu được 3,584 lít CO2 ở đktc và 3,96gam H2O. Tính a và xác định CTPT của các rượu
A. 3,32 gam ; CH3OH và C2H5OH.
B. 4,32 gam ; C2H5OH và C3H7OH
C. 2,32 gam ; C3H7OH và C4H9OH.
D. 3,32 gam ; C2H5OH và C3H7OH
Đáp án D
Gọi n¯ là số nguyên tử C trung bình và x là tổng số mol của hai rượu.
CnH2n+1OH + 3n¯/2 O2 → n¯CO2↑ + (n¯+1)/2 H2O
mol: x → n¯x → (n¯+1)x
nCO2 = n¯.x = 3,584/22,4 = 0,16 mol (1)
nH2O = (n¯+1)x = 3,96/18 = 0,22 mol (2)
Từ (1) và (2) giải ra x = 0,06 và n¯ = 2,67.
Ta có: a = (14n¯ + 18).x = (14.2,67) + 18.0,06 = 3,32gam.
n¯ = 2,67 => hai ancol là C2H5OHC3H7OH
Câu 11: Lên men hoàn toàn m gam glucozơ thành ancol etylic. Toàn bộ khí CO2 sinh ra trong quá trình này được hấp thụ hết vào dung dịch Ca(OH)2 dư tạo ra 40 gam kết tủa. Nếu hiệu suất của quá trình lên men là 75% thì giá trị của m là
A. 60.
B. 58.
C. 30.
D. 48
Đáp án D
Phương trình phản ứng:
C6H12O6 → lên men rượu 2C2H5OH + 2CO2 (1)
CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O (2)
Theo (1), (2) và giả thiết ta có:
nC6H12O6phản ứng = 1/2 nCO2 = 1/2 nCaCO3 = 1/2 * 40/100 = 0,2mol.
Vì hiệu suất phản ứng lên men là 75% nên lượng glucozơ cần cho phản ứng là:
nC6H12O6 đã lên men = 0,2/75% = 0,267mol = 60gam.
Câu 12: Lên men m gam glucozơ với hiệu suất 90%, lượng khí CO2 sinh ra hấp thụ hết vào dung dịch nước vôi trong, thu được 10 gam kết tủa. Khối lượng dung dịch sau phản ứng giảm 3,4 gam so với khối lượng dung dịch nước vôi trong ban đầu. Giá trị của m là
A. 20,0.
B. 30,0.
C. 13,5.
D. 15,0
Đáp án D
Phương trình phản ứng:
C6H12O6 → lên men rượu 2C2H5OH + 2CO2 (1)
CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O (2)
2CO2 + Ca(OH)2 → Ca(HCO3)2 (3)
Khối lượng dung dịch giảm = khối lượng CaCO3 kết tủa – khối lượng của CO2. Suy ra:
mCO2 = mCaCO3 – mdung dịch giảm = 6,6gam ⇒ nCO2 = 0,15mol.
Theo (1) ta có:
nC6H12O6phản ứng = 1/2 nCO2 = 1/2 * 0,15 = 0,075mol.
Vì hiệu suất phản ứng lên men là 90% nên lượng glucozơ cần cho phản ứng là:
nC6H12O6 đã lên men = 0,075/90% = 83,3mol = 15gam.
Câu 13:Đi từ 150 gam tinh bột sẽ điều chế được bao nhiêu ml ancol etylic 46o bằng phương pháp lên men ancol? Cho biết hiệu suất phản ứng đạt 81% và d = 0,8 g/ml.
Đáp án D
Ta có sơ đồ:
(C6H10O5)n → nC6H12O6 → 2nC2H5OH
Khối lượng tinh bột tham gia phản ứng là: 150 81% = 121,5 gam.
n(C6H10O5)n = nC6H12O6 = 12nC2H5OH
nC2H5OH = 2n.n(C6H10O5)n = 2n.121,5/162 = 0,8n
Thể tích ancol nguyên chất là:
VC2H5OHnguyenchat = 0,8n 46 / 0,8 = 46n
VC2H5OH46o = 46/46 * 46n = 46n.
