Phản ứng canxi cacbua ra axetilen hay CaC2 + H2O tạo ra C2H2 đã được cân bằng chính xác và chi tiết nhất. Bên cạnh đó là một số bài tập có liên quan về CaC2 có lời giải. Để hiểu rõ hơn, mời các bạn tham khảo bài viết CaC2 + H2O → C2H2 ↑ + Ca(OH)2 | CaC2 ra Ca(OH)2 dưới đây.
Mục lục bài viết
1. Phương trình phản ứng:CaC2 + H2O → C2H2 ↑ + Ca(OH)2:
CaC2 + H2O -> C2H2↑ + Ca(OH)2
– Hiện tượng nhận biết phản ứng:
Chất rắn màu đen canxi cacbua bị hòa tan trong nước, tạo ra khí axetilen (C2H2).
– Điều kiện phản ứng:
Không yêu cầu điều kiện cụ thể.
– Bản chất của các chất tham gia phản ứng:
Phản ứng này tạo ra axetilen (C2H2), là quá trình cơ bản trong quá trình sản xuất axetilen công nghiệp. Canxi cacbua (CaC2) được sử dụng như một nguồn cung cấp axetilen trong quá trình này, làm cho phản ứng trở thành cơ sở quan trọng trong việc sản xuất công nghiệp axetilen và đồng thời thể hiện công dụng chủ yếu của CaC2.
2. Tính chất của các chất tham gia phản ứng:
2.1. Tính chất và ứng dụng của CaC2:
Calci carbide (CaC2), còn được biết đến là đất đèn hay khí đá, là một hợp chất hóa học vô cơ có công thức hóa học là CaC2. Với khối lượng mol là 64.099 g/mol, khối lượng riêng đạt 2.22 g/cm3, nó có điểm nóng chảy ở 2.160 °C và điểm sôi ở 2.300 °C. Đặc điểm hóa học nổi bật của nó là khả năng thủy phân nhanh chóng trong nước.
*Tính chất vật lí của CaC2: Màu sắc của đất đèn phụ thuộc vào kích thước và tạp chất, có thể biến đổi từ đen đến trắng xỉn.
*Tính chất hoá học của CaC2:
– Cấu trúc tinh thể: Calci carbide tinh khiết thường là chất rắn gần như không màu. Ở nhiệt độ phòng, cấu trúc tinh thể phổ biến là giống muối với hai ion cacbon (C22−) nằm song song.
– Sản xuất acetylen: Phản ứng với nước, được phát hiện bởi nhà hóa học người Đức Friedrich Wohler vào năm 1862, có thể được biểu diễn như sau: CaC2+2H2O→C2H2+Ca(OH)2
Đây là phản ứng quan trọng để sản xuất acetylen quy mô công nghiệp và là ứng dụng chủ yếu của calci carbide.
– Sản xuất calci cyanamide: Calci carbide phản ứng với nitơ ở nhiệt độ cao để tạo thành calci cyanamide theo phương trình: CaC2+N2→CaCN2+C
Calci cyanamide được sử dụng như một loại phân bón hóa học và có thể thủy phân thành cyanamide – H2NCN.
2.2. Tính chất của H2O:
Với những đặc tính lý hóa đặc biệt như tính lưỡng cực, liên kết hiđrô và tính bất thường của khối lượng riêng, nước đóng một vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực khoa học và cuộc sống hàng ngày. Mặc dù nước phủ kín 70% diện tích bề mặt của Trái Đất, chỉ có 0,3% tổng lượng nước trên hành tinh này là có thể sử dụng được để làm nước uống.
*Tính chất vật lý của nước:
– Ở trạng thái lỏng, nước là chất không có hình dạng cố định, không màu, không mùi và không vị.
– Nước sôi ở 100oC dưới áp suất khí quyển là 760 mmHg (1 atm).
– Nước đóng thành băng ở 0oC, được gọi là nước đá, khác biệt với nước đá khô là CO2 rắn.
– Khối lượng riêng của nước (ở 4 °C) là 1 g/ml (hoặc 1 kg/lít).
– Nước là dung môi phân cực có thể hòa tan nhiều chất phân cực khác ở cả trạng thái rắn, lỏng và khí, như đường, muối ăn, axit, khí hidroclorua và khí amoniac.
– Tính dẫn điện của nước thực sự phụ thuộc vào lượng muối tan trong nước, tính chất của muối và nhiệt độ nước. Nước khoáng cao thường có tính dẫn điện mạnh.
– Nước có khả năng dẫn nhiệt tốt.
*Tính chất hóa học của nước:
– Nước tác động với các kim loại kiềm mạnh như Li, Na, K, Ba, Ca… tạo thành dung dịch bazơ và khí H2: H2O + Kim loại → Bazơ + H2↑.
– Kim loại Mg tan rất chậm trong nước nóng.
– Một số kim loại trung bình như Mg, Al, Zn, Fe… phản ứng với hơi nước ở nhiệt độ cao, tạo oxit kim loại và hiđro.
– Nước tác động với oxit bazơ tạo thành dung dịch bazơ tương ứng.
– Nước tác động với oxit axit tạo thành axit tương ứng.
– Nước còn tham gia nhiều phản ứng với các chất khác, bao gồm phản ứng với các phi kim mạnh như Flo và Clo, với Flo bốc cháy khi nó được đun nóng.
3. Điều chế axetilen:
3.1. Điều chế axetilen trong phòng thí nghiệm:
Cách tiến hành
Cho vài mẩu nhỏ canxi cacbua vào ống nghiệm đã đựng 1ml nước và đậy nhanh bằng nút có ống dẫn khí đầu vuốt nhọn.
Đốt khí sinh ra ở đầu ống vuốt nhọn.
Phương trình phản ứng
CaC2 + 2H2O → C2H2 + Ca(OH)2
Tuy nhiên, phương pháp điều chế này sinh ra nhiều nhiệt, hàm lượng Canxi Cacbua cũng chứa nhiều tạp chất nên phương pháp này mang lại Axetilen không tinh khiết lắm.
3.2. Điều chế axetilen trong công nghiệp:
Trong công nghiệp người ta điều chế axetilen bằng cách cho canxi cacbua tác dụng với nước
CaC2 + 2H2O → C2H2 + Ca(OH)2
Điều chế axetilen từ (Ag2C2)
2HCl + Ag2C2 → 2AgCl + C2H2
Điều chế axetilen từ etilen
Sử dụng dẫn xuất halogen của C2H4để điều chế C2H2:
CH2=CH2 + Cl2→ Cl-CH2-CH2-Cl
Cl-CH2-CH2-Cl + 2NaOH → CH = CH + 2NaCl + H2O
4. Bài tập vận dụng có đáp án:
Câu 1: Khi axetilen tham gia phản ứng cộng H2O (dưới tác động của xúc tác HgSO4), sản phẩm hữu cơ thu được là:
A. C2H4(OH)2
B. CH3CHO
C. CH3COOH
D. C2H5OH
Đáp án: B. CH3CHO
Câu 2: Trùng hợp eten, sản phẩm thu được có cấu tạo là:
A. (-CH2=CH2-)n
B. (-CH2-CH2-)n
C. (-CH=CH-)n.
D. (-CH3-CH3-)n
Đáp án: B. (-CH2-CH2-)n (Poli etilen)
Câu 3: Khi oxi hóa etilen bằng dung dịch KMnO4, sản phẩm thu được là:
A. MnO2, C2H4(OH)2, KOH.
B. C2H5OH, MnO2, KOH.
C. C2H4(OH)2, K2CO3, MnO2.
D. K2CO3, H2O, MnO2.
Đáp án: A. MnO2, C2H4(OH)2, KOH.
Phương trình hóa học: 3CH2=CH2 + 2KMnO4 + 4H2O → 3CH2OH-CH2OH + 2MnO2 + 2KOH.
Câu 4: Khí axetilen không có tính chất hóa học nào sau đây?
A. Phản ứng cộng với dung dịch brom.
B. Phản ứng cháy với oxi.
C. Phản ứng cộng với hiđro.
D. Phản ứng thế với clo ngoài ánh sáng.
Đáp án: D. Khí axetilen không có phản ứng thế với clo ngoài ánh sáng.
Câu 5: Phương pháp hiện đại để điều chế axetilen hiện nay là
A. Nhiệt phân etilen ở nhiệt độ cao.
B. Nhiệt phân benzen ở nhiệt độ cao.
C. Nhiệt phân canxi cacbua ở nhiệt độ cao.
D. Nhiệt phân metan ở nhiệt độ cao.
Đáp án: D. Nhiệt phân metan ở nhiệt độ cao.
Câu 6. Etilen có các tính chất hóa học sau:
A. Tham gia phản ứng cộng, phản ứng trùng hợp, phản ứng với thuốc tí và phản ứng cháy.
B. Chỉ tham gia phản ứng thế và phản ứng với dung dịch thuốc tím.
C. Chỉ tham gia phản ứng cháy.
D. Chỉ tham gia phản ứng cộng, phản ứng trùng hợp, không tham gia phản ứng cháy.
Đáp án: A. Etilen tham gia phản ứng cộng, phản ứng trùng hợp, phản ứng với thuốc tí và phản ứng cháy.
Câu 7: Cho chất axetilen (C2H2) và benzen (C6H6), hãy chọn nhận xét đúng trong các nhận xét sau:
A. Hai chất đó giống nhau về công thức phân tử và khác nhau về công thức đơn giản nhất.
B. Hai chất đó khác nhau về công thức phân tử và giống nhau về công thức đơn giản nhất.
C. Hai chất đó khác nhau về công thức phân tử và khác nhau về công thức đơn giản nhất.
D. Hai chất đó có cùng công thức phân tử và cùng công thức đơn giản nhất.
Đáp án: B. Công thức đơn giản nhất của axetilen: CH. Công thức đơn giản nhất của benzen: CH. Do đó, hai chất khác nhau về công thức phân tử và giống nhau về công thức đơn giản nhất.
Câu 8. Phát biểu nào sau được dùng để định nghĩa công thức đơn giản nhất của hợp chất hữu cơ?
A. Công thức đơn giản nhất là công thức biểu thị số nguyên tử của mỗi nguyên tố trong phân tử.
B. Công thức đơn giản nhất là công thức biểu thị tỉ lệ tối giản về số nguyên tử của các nguyên tố trong phân tử.
C. Công thức đơn giản nhất là công thức biểu thị tỉ lệ phần trăm số mol của mỗi nguyên tố trong phân tử.
D. Công thức đơn giản nhất là công thức biểu thị tỉ lệ số nguyên tử C và H có trong phân tử.
Đáp án: B.
Câu 9. Nhận định nào sau đây là sai?
A. Các hiđrocacbon thơm đều là chất lỏng hoặc chất rắn ở điều kiện thường.
B. Nguồn cung cấp benzen chủ yếu từ nhựa than đá.
C. Oxi hóa không hoàn toàn ancol bậc I được anđehit.
D. Phenol tan tốt trong nước lạnh.
Đáp án: D.
Câu 10. Tính chất vật lý của axetilen là
A. Chất khí không màu, không mùi, ít tan trong nước, nặng hơn không khí.
B. Chất khí không màu, không mùi, ít tan trong nước, nhẹ hơn không khí.
C. Chất khí không màu, không mùi, tan tốt trong nước, nhẹ hơn không khí.
D. Chất khí không màu, mùi hắc, ít tan trong nước, nặng hơn không khí.
Đáp án: B.
