CH4 ra C2H2 cần những điều kiện gì, tính chất và bài tập vận dụng.

CH4 ra C2H2 cần những điều kiện gì, tính chất và bài tập vận dụng. Hãy cùng Công Decor tìm hiểu chi tiết qua bài viết dưới đây nhé!

Phương trình CH4 ra C2H2

Phản ứng phân hủy khí metan CH4 có thể được biểu diễn như sau:

2CH4 → C2H2↑ + H2↑

Trong đó, khí metan CH4 phân hủy thành khí etin C2H2 và khí hidro H2.

Điều kiện xảy ra phản ứng:

Để phản ứng CH4 tạo ra C2H2 diễn ra một cách tốt nhất, cần có những điều kiện sau:

Nhiệt độ: Nhiệt độ khoảng 1500°C  là nhiệt độ cần thiết để phản ứng xảy ra một cách nhanh chóng và hiệu quả.

Chất xúc tác: Để tăng tốc quá trình phân hủy, có thể sử dụng chất xúc tác, giảm nhiệt độ cần thiết. Chất xúc tác có thể sử dụng trong quá trình này như: Cu, Cr, MgO, Fe, ZnO và Al2O3.

Điều kiện khác: Khi phản ứng xảy ra, cần phải làm lạnh nhanh để ngăn phản ứng tiếp diễn ra.

Cách tiến hành phản ứng CH4 tạo ra C2H2:

Để tiến hành phản ứng CH4 tạo ra C2H2, ta cần tiến hành các bước sau:

Bước 1: Chuẩn bị lò phản ứng với nhiệt độ khoảng 1500°C, có chất xúc tác và thiết bị đo áp suất, nhiệt độ

Bước 2: Cho khí metan CH4 và chất xúc tác vào trong lò phản ứng

Bước 3: Để khí metan CH4 phân hủy và tạo ra  khí C2H2 và H2, ta cần tăng nhiệt độ của lò phản ứng lên  khoảng 1500°C và đợi phản ứng diễn ra

Bước 4: Để ngăn chặn sự phản ứng tiếp diễn xảy ra, ta cần làm lạnh nhanh.

Đặc trưng và tính chất hóa học của metan

Tính chất vật lí

• Metan là chất khí không màu không mùi không vị. Chúng rất độc và dễ bắt cháy, tạo ra lửa màu xanh.
• CH4 hóa lỏng khi ở nhiệt độ – 162 °C, hóa rắn ở nhiệt độ – 183 °C.
• Điểm bốc cháy là 537 °C .
• Khối lượng riêng của metan là 0,717 kg / m3 .
• Metan không có khả năng hòa tan trong các dung môi phân cực vì không có sự liên kết giữa các hidro, chỉ tan trong dung môi không phân cưc.
• Metan không có tính dẫn điện.

Tính chất hóa học

• Tác dụng với oxi

Phản ứng cháy hoàn toàn

Khi đốt trong oxi, metan cháy tạo thành khí CO2 và H2O, tỏa nhiều nhiệt.

CH4 + 2O2 → CO2+ 2H2O (cần nhiệt độ)

Hỗn hợp gồm một thể tích metan và hai thể tích oxi là hỗn hợp nổ mạnh.

Phản ứng cháy không hoàn toàn: Được dùng trong sản xuất fomanđehit, bột than, khí đốt,…

(đốt trong điều kiện thiếu không khí)

2CH4 + 3O2 → 2HCOOH + 2H2O

• Tác dụng với clo khi có ánh sáng

CH4 + Cl2 → HCl + CH3Cl (metyl clorua) (cần nhiệt độ)

CH3Cl + Cl2→ CH2Cl2 + HCl

CH2Cl2 + Cl2 → CHCl3 + HCl

CHCl3 + Cl2 → CCl4 + HCl

Ở phản ứng này, nguyên tử H của metan được thay thế bởi nguyên tử Cl, vì vậy được gọi là phản ứng thế. Đây là phản ứng đặc trưng của liên kết đơn.

•  Phản ứng với hơi nước tạo ra khí CO

CH4 + H2O → CO + H2O

(Điều kiện phản ứng: Nhiệt độ 1000, Chất xúc tác Ni)

•  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)

2CH4  → C2H2 + 3H2

Oxi được dùng để đốt cháy 1 phần metan, cung cấp thêm nhiệt cho phản ứng.

Ứng dụng của Metan CH4

Metan CH4 có nhiều ứng dụng trong đời sống và công nghiệp

Trong công nghiệp, CH4 được sử dụng như một nguồn nhiên liệu trong ngành công nghiệp dầu khí, sản xuất điện năng, cung cấp sưởi ấm hay nhiên liệu ô tô.  Ngoài ra, metan cũng được sử dụng như một chất làm lạnh trong công nghiệp điều hòa không khí.

Trong đời sống, metan CH4 được ứng dụng như một nguồn nhiên liệu sạch, tiết kiệm chi phí. Ngày nay, nhiều xe hơi sử dụng metan để thay thế cho xăng, dầu diesel. Ngoài ra, metan cũng được sử dụng như một nguyên liệu để sản xuất các đồ dùng như vải, nilon.

Bài tập vận dụng

Câu 1: Thể tích khí oxi cần dùng để đốt cháy hết 4,48 lít khí metan là

A. 6,72 lít

B. 8,96 lít

C. 9,52 lít

D. 10,08 lít

Hướng dẫn giải:

Đáp án B

Số mol CH4 là: nCH4  = 0,2 mol

Phương trình phản ứng: CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O

0,2        0,4 (mol)

Từ đó suy ra, nO2 = 0,4 mol

Thể tích khí Oxi cần dùng là VO2 = 0,4 x 22,4 = 8,96 lít

Câu 2: Tính chất hóa học nào sau đây không phải của metan?

A. Làm mất màu dung dịch nước brom.

B. Tác dụng với oxi tạo thành CO2 và nước.

C. Tham gia phản ứng thế.

D. Tác dụng với clo khi có ánh sáng.

Hướng dẫn giải:

Đáp án A

Metan không làm mất màu dung dịch brom.

Câu 3: Điều kiện để xảy ra phản ứng giữa metan và khí clo là

A. Có sắt làm xúc tác

B. Có ánh sáng

C. Làm lạnh.

D. Có axit làm xúc tác

Hướng dẫn giải:

Đáp án B

Điều kiện để xảy ra phản ứng giữa metan và khí clo là có ánh sáng

Phương trình phản ứng:

CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl  (điều kiện: ánh sáng)

Câu 4: Khối lượng CO2 và H2O thu được khi đốt cháy 16 gam khí metan là

A. 44 gam và 36 gam

B. 22 gam và 18 gam

C. 44 gam và 18 gam

D. 22 gam và 36 gam

Hướng dẫn giải:

Đáp án A

Số mol của CH4 là: nCH4 = 16/16 = 1 mol

Phương trình phản ứng:

CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O

1           2 (mol)

Từ phương trình, ta có

nCO2 = 1 mol => mCO2 = 1.44 = 44gam

nH2O = 2 mol => mH2O = 2. 18 = 36 gam

Câu 5: Chọn câu đúng trong các câu sau:

A. Metan có nhiều trong khí quyển.

B. Metan có nhiều trong các mỏ khí, mỏ dầu và mỏ than.

C. Metan có nhiều trong nước biển.

D. Metan có nhiều trong nước ao, hồ.

Hướng dẫn giải:

Đáp án B

Metan có nhiều trong các mỏ khí, mỏ dầu và mỏ than.

Câu 6: Đốt cháy hợp chất hữu cơ nào sau đây thu được số mol CO2 nhỏ hơn số mol H2O?

A. CH4

B. C2H4

C. C4H6

D. C6H6

Hướng dẫn giải:

Đáp án A

CH4 + 2O2 →  CO2 + 2 H2O

1          2 (mol)

Câu 7: Ứng dụng của metan là

A. Metan là nguyên liệu dùng điều chế hiđro.

B. Metan còn được dùng để điều chế bột than và nhiều chất khác.

C. Metan cháy tỏa nhiều nhiệt nên được dùng làm nhiên liệu trong đời sống và trong sản xuất.

D. Cả A, B, C đều đúng.

Hướng dẫn giải:

Đáp án D

Ứng dụng của metan là

+ Metan cháy tỏa nhiều nhiệt nên được đùng làm nhiên liệu trong đời sống và trong sản xuất.

+ Metan là nguyên liệu dùng điều chế hiđro.

+ Metan còn được dùng để điều chế bột than và nhiều chất khác.

Câu 8: Đốt cháy 4,8 gam metan trong oxi, sau phản ứng thu được V lít khí CO2. Giá trị của V là

A. 6,72 lít

B. 5,60 lít

C. 3,36 lít

D. 4,48 lít

Hướng dẫn giải:

Đáp án A

Số mol CH4 là: nCH4=  4,8/16 = 0,3 mol

Phương trình phản ứng:

CH4 + 2 O2  →   CO2 + 2 H2O

0,3                       0,3 (mol)

Từ phương trình phản ứng, ta có: nCO2 = 0,3 mol

Vậy thể tích CO2 thu được là: V = 0,3.22,4 = 6,72 lít.

Câu 9: Tính chất vật lý của metan là

A. Chất khí, không màu, không mùi, nhẹ hơn không khí, ít tan trong nước.

B. Chất lỏng, không màu, tan nhiều trong nước.

C. Chất khí, không màu, mùi xốc, nặng hơn không khí, ít tan trong nước.

D. Chất khí, màu vàng lục, tan nhiều trong nước.

Hướng dẫn giải:

Đáp án A

Tính chất vật lý của metan là chất khí, không màu, không mùi, nhẹ hơn không khí, ít tan trong nước.

Câu 10: Phản ứng hóa học đặc trưng của metan là

A. Phản ứng phân hủy

B. Phản ứng tách

C. Phản ứng cộng

D. Phản ứng thế

Hướng dẫn giải:

Đáp án D

Phản ứng hóa học đặc trưng của metan là phản ứng thế.

Câu 12: Khí metan có lẫn khí cacbonic, để thu được khí metan tinh khiết cần

A. Dẫn hỗn hợp qua nước vôi trong dư.

B. Đốt cháy hỗn hợp rồi dẫn qua nước vôi trong.

C. Dẫn hỗn hợp qua bình đựng dung dịch H2SO4.

D. Dẫn hỗn hợp qua bình đựng dung dịch brom dư.

Hướng dẫn giải:

Đáp án A

Khí metan có lẫn khí cacbonic, để thu được khí metan tinh khiết cần dẫn hỗn hợp khí qua nước vôi trong dư.

Khí CO2 phản ứng bị giữ lại, khí metan không phản ứng thoát ra khỏi dung dịch thu được metan tinh khiết.

Phương trình phản ứng: CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3↓ + H2O

Câu 13: Đốt cháy hoàn toàn m gam khí metan thu được 13,44 lít khí CO2 ở đktc. Giá trị của m là

A. 10,2 gam

B. 7,8 gam

C. 8,8 gam

D. 9,6 gam

Hướng dẫn giải:

Đáp án D

Số mol của CO2 là: 13,44/22,4 = 0,6 mol

Phương trình phản ứng:

CH4 + 2O2  →  CO2 + 2 H2O

0,6                     0,6 (mol)

Từ phương trình phản ứng, ta có: nCH4 = 0,6 mol

Vậy khối lượng của CH4 là: m = 0,6.16 = 9,6 gam.

Câu 14: Trong phòng thí nghiệm, người ta có thể thu khí CH4 bằng cách

A. Đẩy không khí (ngửa bình).

B. Đẩy axit.

C. Đẩy nước (úp bình)

D. Đẩy nước (ngửa bình).

Hướng dẫn giải:

Đáp án C

CH4 không tan trong nước nên cần phải thu bằng phương pháp đẩy nước và đặt úp bình.

Câu 15: Khí metan phản ứng được với chất nào sau đây?

A. CO2

B. HCl

C. CO

D. O2

Hướng dẫn giải:

Đáp án D

Trên đây là bài viết CH4 ra C2H2 cần những điều kiện gì, tính chất và bài tập vận dụng. Hy vọng bài viết đã mang đến cho bạn nhiều thông tin hữu ích. Hãy theo dõi website Công Decor để có thêm nhiều bài viết hay nữa nhé!