CH3CHO + H2 → C2H5OH được biên soạn là phương pháp điều chế rượu etylic từ anđehit axetic. Với nhiệt độ xúc tác thích hợp sẽ thu được etanol. Hi vọng nội dung phần giải phương trình này sẽ giúp bạn đọc viết và viết đúng phản ứng cũng như vận dụng tốt vào việc giải các bài toán về ancol etylic.
1. Phương trình phản ứng CH3CHO tạo thành C2H5OH:
CH3CHO + H2 Ni, t0 > C2H5OH
Đây là quá trình hydro hóa aldehyde. Trong phản ứng này, một nhóm hydro được thêm vào nhóm carbonyl của CH3CHO để tạo ra C2H5OH, còn được gọi là rượu etylic. Phản ứng thuộc loại phản ứng khử, trong đó anđehit axetic bị hiđro khử thành ancol etylic. Sản phẩm của phản ứng là rượu etylic, một chất lỏng không màu, tan trong nước và có mùi đặc trưng.
Phản ứng này có thể diễn ra trong môi trường kiềm hoặc axit, với sự có mặt của chất xúc tác kim loại như niken, bạc hoặc bạch kim. Phản ứng này rất có ý nghĩa trong công nghiệp hóa chất, vì rượu etylic là một hợp chất quan trọng được sử dụng trong nhiều lĩnh vực như dung môi, nhiên liệu, chất khử trùng và chất tạo mùi.
2. Phân tích phản ứng CH3CHO tạo C2H5OH:
2.1. Điều kiện để điều chế rượu etylic phản ứng:
Phản ứng CH3CHO + H2 → C2H5OH là phản ứng khử anđehit axetic bằng hiđro tạo ancol etylic. Điều kiện để xảy ra phản ứng này là phải có chất xúc tác là kim loại như niken, bạc hoặc đồng và nhiệt độ cao khoảng 200 độ C.
– Cơ chế phản ứng: Phản ứng giữa CH3CHO và H2 thuộc loại phản ứng khử, trong đó CH3CHO bị H2 khử thành C2H5OH. Cơ chế phản ứng này là thế nhiệt động học, tức là phản ứng xảy ra theo chiều giảm năng lượng tự do Gibbs. Điều này có nghĩa là phản ứng sẽ diễn ra khi nhiệt độ và áp suất cao, vì điều này sẽ tạo ra sản phẩm có năng lượng tự do Gibbs thấp hơn.
– Chất xúc tác: Phản ứng giữa CH3CHO và H2 cần có mặt chất xúc tác để tăng tốc độ phản ứng. Xúc tác thường dùng cho phản ứng này là các kim loại nhóm VIII như Ni, Pt, Pd, Rh hay Ru. Chất xúc tác sẽ tạo bề mặt cho các phân tử CH3CHO và H2 tiếp xúc với nhau, đồng thời giúp hoạt hóa các liên kết trong các phân tử này dễ bị đứt và tạo ra sản phẩm hơn.
– Nồng độ và tỉ lệ mol: Phản ứng giữa CH3CHO và H2 còn phụ thuộc vào nồng độ và tỉ lệ mol của hai chất phản ứng. Theo định luật Le Chatelier, khi nồng độ chất phản ứng tăng thì phản ứng sẽ diễn ra theo chiều tiêu thụ chất đó. Vì vậy để tăng hiệu suất của phản ứng ta nên duy trì nồng độ CH3CHO và H2 cao. Tuy nhiên nếu nồng độ quá cao sẽ xảy ra hiện tượng ngưng tụ hoặc quá bão hòa, làm giảm bề mặt tiếp xúc của các phân tử với chất xúc tác. Vì vậy, chúng ta cần điều chỉnh nồng độ cho phù hợp với điều kiện thực tế. Ngoài ra tỉ lệ mol CH3CHO và H2 cũng ảnh hưởng đến phản ứng. Theo phương trình cân bằng, tỷ lệ mol lý tưởng của hai chất này là 1:1. Tuy nhiên trong thực tế ta thường dùng một lượng dư H2 để đảm bảo CH3CHO bị khử hoàn toàn.
2.2. Nhận biết hiện tượng xảy ra khi xảy ra phản ứng CH3CHO + H2 → C2H5OH:
Nhận biết hiện tượng xảy ra CH3CHO + H2 → C2H5OH là:
– mùi rượu etylic bay ra.
– có sự giảm nồng độ CH3CHO và tăng nồng độ C2H5OH trong dung dịch. Ngoài ra, các chất chỉ thị màu có thể được sử dụng để phát hiện sự hiện diện của andehit và rượu. Ví dụ, nếu dùng Fehling dung dịch A và B, CH3CHO sẽ làm dung dịch chuyển sang màu đỏ gạch do tạo kết tủa Cu2O, còn C2H5OH không phản ứng. Nếu dùng dung dịch Br2/CCl4 thì CH3CHO bị oxi hóa thành axit axetic làm mất màu dung dịch, còn C2H5OH không phản ứng.
2.3. Cách thực hiện phản ứng CH3CHO + H2 → C2H5OH?
Để thực hiện phản ứng này ta cần có các điều kiện sau:
Nhiệt độ: khoảng 200°C
– Chất xúc tác: Ni (niken)
– Áp suất: cao
Cơ chế phản ứng có thể được mô tả như sau:
Hydro phân ly thành nguyên tử H trên bề mặt Ni.
– Nguyên tử H phản ứng với nhóm CHO của anđehit axetic tạo thành nhóm CHOH.
– Nhóm CHOH bị tái cấu trúc thành nhóm OH tạo ra ancol etylic.
Phương trình phản ứng có thể được viết như sau:
CH3CHO + H2 → C2H5OH
2.4. Phương trình ion của phản ứng CH3CHO + H2 → C2H5OH:
Phương trình ion của phản ứng CH3CHO + H2 → C2H5OH là phương trình biểu diễn các ion tham gia phản ứng hóa học. Phương trình ion có thể được viết bằng cách xác định các ion trong dung dịch phản ứng và viết chúng dưới dạng ion. Trong trường hợp này CH3CHO và C2H5OH là phân tử không phân li thành ion nên viết dưới dạng phân tử. H2 là chất khí không tan trong nước nên còn viết dưới dạng phân tử. Phương trình ion của phản ứng là:
CH3CHO + H2 → C2H5OH
Phương trình này cho thấy không có sự thay đổi về số lượng và loại ion trong dung dịch phản ứng. Do đó, phản ứng này là một phản ứng ion, tức là không tạo thành kết tủa, khí hoặc axit yếu hoặc bazơ yếu.
2.5. Cân bằng phương trình CH3CHO + H2 → C2H5OH:
Để cân bằng phương trình CH3CHO + H2 → C2H5OH ta có thể dùng phương pháp áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố. Theo đó, chúng ta cần đảm bảo rằng số lượng nguyên tử của mỗi nguyên tố ở cả hai vế của phương trình là như nhau. Chúng ta có thể làm như sau:
– Bước 1: Viết số lượng nguyên tử của mỗi nguyên tố ở cả hai vế của phương trình:
|
Yếu tố |
Bên trái |
Bên phải |
|
CŨ |
2 |
2 |
|
h |
6 |
6 |
|
Ô |
Đầu tiên |
Đầu tiên |
– Bước 2: Kiểm tra xem có yếu tố nào mất cân đối không. Nếu có ta thêm một thừa số để chất chứa nguyên tố đó cân bằng. Nếu không, chúng ta chuyển sang bước cuối cùng.
Trong trường hợp này, chúng tôi thấy rằng tất cả các yếu tố đều cân bằng, vì vậy chúng tôi không cần bất kỳ hệ số bổ sung nào.
– Bước 3: Viết lại phương trình với các hệ số tìm được (nếu có). Đây là phương trình cân bằng.
CH3CHO + H2 → C2H5OH
Đây là cách cân bằng phương trình CH3CHO + H2 → C2H5OH đơn giản và chính xác.
2.6. Ứng dụng của Phản ứng CH3CHO + H2 → C2H5OH:
Phản ứng CH3CHO + H2 → C2H5OH là phản ứng cộng hiđro, trong đó fomanđehit (CH3CHO) phản ứng với hiđro (H2) tạo thành etanol (C2H5OH). Dưới đây là một số ứng dụng của phản ứng này:
Sản xuất etanol: Phản ứng này là phương pháp tổng hợp etanol, một loại rượu được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và ngành y tế. Ethanol có thể được sử dụng làm nhiên liệu, dung môi, chất khử trùng và nguyên liệu thô trong sản xuất các sản phẩm hóa học khác.
– Nhiên liệu sinh học: Ethanol là nhiên liệu sinh học quan trọng, được sử dụng trong ngành công nghiệp nhiên liệu sinh học. Phản ứng CH3CHO + H2 → C2H5OH cung cấp phương pháp sản xuất etanol từ formaldehyde và hydro, tăng nguồn cung cấp nhiên liệu sinh học thân thiện với môi trường.
Sản xuất hóa chất: Ethanol có thể được sử dụng làm cơ sở để sản xuất nhiều loại hợp chất hữu cơ khác, chẳng hạn như xeton, este và axit axetic. Các hợp chất này được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp hóa chất.
Dung môi: Ethanol là dung môi phổ biến trong nhiều ứng dụng khác nhau. Nó có thể được sử dụng làm dung môi trong ngành sơn, mực in, mỹ phẩm và dược phẩm.
– Ngành y tế: Ethanol được sử dụng trong ngành y tế như một chất khử trùng và tẩy trang trước khi tiêm. Nó cũng được sử dụng để sản xuất thuốc và dược chất.
3. Bài tập liên quan:
Câu 1: Công thức phân tử của ancol C4H10O có bao nhiêu công thức cấu tạo khác nhau?
MỘT.1
B. 2
c.3
mất 4
Câu 2: Công thức cấu tạo của ancol etylic là
A. CH2–CH3–OH.
B. CH3–O–CH3.
C. CH2–CH2–OH2.
D. CH3–CH2–OH.
Câu 3: Từ ancol etylic có thể điều chế được những sản phẩm nào sau đây?
A. Axit axetic
B. Cao su tổng hợp
C. Etyl axetat
D. Cả 3 đáp án trên đều đúng
Câu 4: Rượu etylic tan tốt trong nước vì
A. Rượu etylic tạo liên kết hiđro với nước
B. Rượu etylic uống được
C. Rượu etylic là chất lỏng
D. Rượu etylic chứa cacbon và hiđro
Câu 5: Trong 100ml rượu 40° có chứa
A. 40 ml nước và 60 ml rượu nguyên chất.
B. 40 ml rượu nguyên chất và 60 ml nước.
C. 40 gam rượu nguyên chất và 60 gam nước.
D. 40 gam nước và 60 gam ancol nguyên chất.
Câu 6: Cho các phát biểu sau, phát biểu đúng là
a) Anđehit chỉ là chất khử.
(b) Anđehit cộng H2 thành ancol bậc một.
(c) Anđehit tác dụng với AgNO3/NH3 tạo thành Ag.
(d) Anđehit không no, mạch hở, đơn chức có công thức chung CnH2nO.
A. (c), (d)
B. (b), (c), (d)
C. (b), (c)
D. (a), (d), (e)
4. Hướng dẫn giải:
Câu hỏi 1:
Đáp án: D. 4
CH3-CH2-CH2-CH2-OH
CH3-CH2-CH(OH)-CH3
CH3-CH(CH3)-CH2-OH
CH3-CH(OH)(CH3)-CH3
Có tất cả 4
Câu 2:
Đáp án: D. CH3–CH2–OH.
Câu 3:
Đáp án: C. Etyl axetat.
Câu 4:
Đáp án: A. Ancol etylic tạo được liên kết hiđro với nước.
Câu 5:
Đáp án: B. 40ml rượu nguyên chất và 40ml nước.
Câu 6:
Đáp án: B. (b), (c), (d)
(a) Sai, anđehit là hợp chất vừa có tính oxi hóa vừa có tính khử.
(b) đúng
(c) đúng
(d) sai, vì anđehit no, đơn chức, mạch hở có công thức chung là CnH2nO
(e) sai, anđehit no vẫn có phản ứng cộng vào -CHO . nhóm
Vậy có 2 phát biểu đúng.
