1. Phản ứng tách là gì?
Phản ứng tách là một trong những loại phản ứng hóa học quan trọng trong hóa học hữu cơ. Đây là quá trình trong đó hai hay nhiều nguyên tử bị tách ra khỏi phân tử hợp chất hữu cơ. Các nguyên tử này có thể bao gồm cacbon, hydro, oxy, nitơ, lưu huỳnh và các nguyên tố khác. Khi phản ứng tách xảy ra, các liên kết trong phân tử hợp chất hữu cơ bị đứt ra, dẫn đến sự tách ra của các nguyên tử thành phần.
Phản ứng tách là một phản ứng quan trọng trong quá trình sản xuất các hợp chất hữu cơ. Ví dụ, phản ứng tách được sử dụng để tạo ra các hợp chất như alkan, alkene và alkyne. Ngoài ra, các phản ứng tách cũng có thể được sử dụng để phân tích cấu trúc phân tử hữu cơ.
Một ví dụ về phản ứng tách là phản ứng giữa etan (C2H6) để tạo ra etylen (C2H4) và hidro (H2). Phản ứng này được biểu diễn bằng công thức sau:
C2H6 → C2H4 + H2
2. Điều kiện xảy ra phản ứng tách:
Phản ứng tách là một quá trình quan trọng trong hóa học, nó xảy ra trong nhiều quá trình sinh học, phân hủy chất hữu cơ và các ứng dụng công nghiệp. Trong phản ứng tách, một phân tử lớn sẽ bị phân hủy thành hai hay nhiều phân tử nhỏ hơn. Để phản ứng tách xảy ra, cần phải có một số điều kiện cụ thể, như sau:
2.1. Nhiệt độ cao:
Nhiệt độ cao là một trong những điều kiện quan trọng nhất để phản ứng tách xảy ra. Nhiệt độ cao giúp tăng động năng lượng của phân tử, làm giảm sự liên kết giữa các nguyên tử trong phân tử và dẫn đến khả năng phân hủy phân tử tách ra thành các phân tử nhỏ hơn. Ví dụ, trong phản ứng tách metan thành hidro và cacbon, nhiệt độ cao giúp giảm liên kết giữa các nguyên tử trong phân tử metan, giúp phân tử metan phân hủy thành hidro và cacbon.
2.2. Áp suất thấp:
Áp suất thấp giúp khí tách ra khỏi các phân tử hoặc chất lỏng dễ bay hơi. Áp suất thấp cũng giúp giảm áp lực trên các liên kết trong phân tử, cũng như giảm áp lực giữa các phân tử, giúp phân hủy phân tử dễ dàng hơn.
2.3. Ánh sáng hoặc tia X:
Ánh sáng hoặc tia X có động năng cao, có thể xâm nhập vào các liên kết trong phân tử, làm giảm độ bền của chúng và giúp phân hủy phân tử. Tùy thuộc vào loại phản ứng tách, ánh sáng hoặc tia X có thể được sử dụng để kích thích phản ứng hoặc tăng tốc phản ứng. Ví dụ, trong quá trình quang hóa, ánh sáng được sử dụng để tách các phân tử hữu cơ.
2.5. Các chất xúc tác:
Các chất xúc tác giúp giảm năng lượng kích hoạt của phản ứng, giúp phân tử phân hủy dễ dàng hơn. Các chất xúc tác có thể là các hợp chất hữu cơ hoặc vô cơ, như axit hoặc kiềm. Ví dụ, trong quá trình sản xuất xăng từ dầu mỏ, các chất xúc tác được sử dụng để giúp phân hủy các phân tử dầu thành các phân tử nhỏ hơn.
Tùy thuộc vào loại phản ứng tách, một số điều kiện có thể khác nhau. Việc hiểu rõ các điều kiện này có thể giúp bạn hiểu thêm về cơ chế của phản ứng và áp dụng chúng trong các ứng dụng thực tế. Ví dụ, phản ứng tách được sử dụng trong sản xuất xăng từ dầu mỏ, trong quá trình quang hóa để sản xuất các hợp chất hữu cơ và trong các ứng dụng sinh học, như phân hủy chất béo để sản xuất biodiesel.
3. Bài tập vận dụng:
Câu 1: Khi tiến hành craking 22,4 lít khí C4H10 (đktc) thu được hỗn hợp A gồm CH4, C2H6, C2H4, C3H6, C4H8, H2 và C4H10 dư. Đốt cháy hoàn toàn A thu được x gam CO2 và y gam H2O. Giá trị của x và y tương ứng là:
A. 176 và 180. B. 44 và 18. C. 44 và 72. D. 176 và 90.
Đáp án: D
Câu 2: Craking n-butan thu được 35 mol hỗn hợp A gồm H2, CH4, C2H4, C2H6, C3H6, C4H8 và một phần butan chưa bị craking. Giả sử chỉ có các phản ứng tạo ra các sản phẩm trên. Cho A qua bình nước brom dư thấy còn lại 20 mol khí. Nếu đốt cháy hoàn toàn A thì thu được x mol CO2. Hiệu suất phản ứng tạo hỗn hợp A là:
A. 57,14%. B. 75,00%. C. 42,86%. D. 25,00%.
Đáp án: B
Câu 3: Craking 40 lít n-butan thu được 56 lít hỗn hợp A gồm H2, CH4, C2H4, C2H6, C3H6, C4H8 và một phần n-butan chưa bị craking (các thể tích khí đo ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất). Giả sử chỉ có các phản ứng tạo ra các sản phẩm trên. Hiệu suất phản ứng tạo hỗn hợp A là:
A. 40%. B. 20%. C. 80%. D. 20%.
Đáp án: A
Câu 4: Craking 8,8 gam propan thu được hỗn hợp A gồm H2, CH4, C2H4, C3H6 và một phần propan chưa bị craking. Biết hiệu suất phản ứng là 90%. Khối lượng phân tử trung bình của A là:
A. 39,6. B. 23,16. C. 2,315. D. 3,96.
Đáp án: B
Câu 5: Khi crackinh hoàn toàn một thể tích ankan X thu được ba thể tích hỗn hợp Y (các thể tích khí đo ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất); tỉ khối của Y so với H2 bằng 12. Công thức phân tử của X là:
A. C6H14. B. C3H8. C. C4H10. D. C5H12.
Đáp án: D
Câu 6: Craking m gam n-butan thu được hợp A gồm H2, CH4, C2H4, C2H6, C3H6, C4H8 và một phần butan chưa bị craking. Đốt cháy hoàn toàn A thu được 9 gam H2O và 17,6 gam CO2. Giá trị của m là
A. . 5,8. B. 11,6. C. 2,6. D. 23,2.
Đáp án: A
Câu 7: Cho 224,00 lít metan (đktc) qua hồ quang được V lít hỗn hợp A (đktc) chứa 12%
C2H2 ;10% CH4 ; 78%H2 (về thể tích). Giả sử chỉ xảy ra 2 phản ứng:
2CH4 à C2H2 + 3H2 (1)
CH4 à C + 2H2 (2)
Giá trị của V là:
A. 407,27. B. 448,00. C. 520,18. D. 472,64.
Đáp án: A
Câu 8: Cracking 5,8 gam C4H10 được hỗn hợp khí X. Khối lượng H2O thu được khi đốt cháy hoàn toàn X là:
A. 9g B. 4,5 g C. 36g D. 18g
Đáp án: A
Câu 9: Cracking 1 hiđrocacbon X thu được hỗn hợp sản phẩm gồm metan, etan, eten, propan, propen và buten. X là:
A. butan B. pentan C. propan D. hexan
Đáp án: B
Câu 10: Cracking V lít butan thu được 35 lít hỗn hợp A gồm: H2, CH4, C2H4, C2H6, C3H6, C4H8 và 1 phần butan chưa bị cracking. Cho hỗn hợp A lội rất từ từ qua bình đựng brom dư thấy thể tích còn lại 20 lít. % butan đã phản ứng là:
A. 60% B. 25% C. 85% D. 75%
Đáp án: D
Câu 11: Khi cracking một ankan khí ở điều kiện thường thu được một hỗn hợp gồm ankan và anken trong đó có hai chất X và Y có tỉ khối so với nhau là 1,5. Công thức của X và Y là:
A. C2H6 và C3H8 C. C4H8 và C6H12
B. C2H4 và C3H6 D. C3H8 và C5H6
Đáp án: B
Câu 12: Thực hiện phản ứng đề hiđro hóa một hiđrocacbon M thuộc dãy đồng đẳng của metan thu được một hỗn hợp gồm H2 và 3 hiđrocacbon N, P, Q. Đốt cháy hoàn toàn 4,48 lít khí N hoặc P, hoặc Q đều thu được 17,92 lít CO2 và 14,4 gam H2O (thể tích các khí ở đktc). Hãy xác định cấu tạo của M?
A. CH3-CH2-CH2-CH2-CH3 C. CH3-CH2-CH(CH3)2
B. CH3-CH(CH3)2 D. CH3-CH2-CH2-CH3
Đáp án: D
Câu 13: Thực hiện phản ứng cracking m gam isobutan, thu được hỗn hợp A gồm các hiđrocacbon. Dẫn hỗn hợp A qua bình nước brom có hòa tan 6,4 gam brom. Nước brom mất màu hết, có 4,704 lít hỗn hợp khí B (đktc) gồm các hiđrocacbon thoát ra. Tỉ khối hơi B so với hiđro bằng 117/7 . Giá trị của m là:
A. 8,7 gam B. 5,8 gam C. 6,96 gam D. 10,44gam
Đáp án: A
Câu 14: Thực hiện phản ứng cracking hoàn toàn m gam isobutan, thu được hỗn hợp A gồm hai hiđrocacbon. Cho hỗn hợp A qua dung dịch nước brom có hòa tan 11,2 gam Br2. Brom bị mất màu hoàn toàn. Có 2,912 lít khí (đktc) thoát ra khỏi bình brom, khí này có tỉ khối so với CO2 bằng 0,5. Giá trị của m là:
A. 5,22 gam B. 5,8 gam C. 6,96 gam D. 4,64 gam
Đáp án: B
Câu 15: Nung một lượng butan trong bình kín (có xúc tác thích hợp) thu được hỗn hợp khí X gồm ankan và anken. Tỉ khối của X so với khí hiđro là 21,75. Phần trăm thể tích của butan trong X là:
A. 50% B. 66,67 % C. 33,33,% D. 25 %
Đáp án: A
Câu 16: Khi cracking hoàn toàn một thể tích ankan X thu được ba thể tích hỗn hợp Y ( các thể tích khí đo ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất). Tỉ khối của Y so với H2 bằng 12. Tìm công thức phân tử của X:
A. C5H12 B. C4H10 C. C3H8 D. C6H14
Đáp án: A
Câu 17: Cracking 560 lít C4H10 thu được 1010 lít hỗn hợp khí X khác nhau. Biết các thể tích khí đều đo ở đktc. Tính thể tích C4H10 chưa bị cracking
A. 100 lít B. 110 lít C. 60 lít D. 500 lít
Đáp án: B
Câu 18: Đề hidro hóa hoàn toàn hỗn hợp X gồm etan và propan có tỉ khối hơi so với hidro là 19,2 ta thu được hỗn hợp Y gồm eten và propen. Thành phần % theo thể tích của eten và propen trong Y lần lượt là:
A. 20% và 80% C. 40% và 60%
B. 50% và 50% D. 60% và 40%
Đáp án: C
Câu 19: Hỗn hợp khí gồm etan và propan có tỉ khối so với hidro là 20,25 được nung trong bình với chất xúc tác để thực hiện phản ứng đề hidro hóa. Sau 1 thời gian thu được hỗn hợp khí có tỉ khối so với hidro là 16,2 gồm các ankan, anken và hidro. Tính hiệu suất phản ứng đề hidro hóa biết rằng tốc độ phản ứng của etan và propan là như nhau?
A. 30% B. 50% C. 25% D. 40%
Đáp án: C
Câu 20: Khi crackinh hoàn toàn một ankan X thu được hỗn hợp Y (các thể tích khí đo ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất); tỉ khối của Y so với H2 bằng 29. Công thức phân tử của X là:
A. C6H14. B. C3H8. C. C4H10. D. C5H12
Đáp án: A
