Khi nhắc đến phản ứng hóa học AL4C3 ra CH4, chúng ta chìm đắm vào thế giới của những biến đổi kỳ diệu giữa các chất. Điều này cho phép chúng ta chứng kiến sức mạnh và tính phong phú của hóa học. Sự biến đổi từ cacbua nhôm cacbua (AL4C3) sang metan (CH4) mở ra những cơ hội tuyệt vời để tìm hiểu, khám phá sự hòa quyện giữa hiện thực và những khám phá kỳ diệu mà tự nhiên đã dành tặng chúng ta.
Lý thuyết về AL4C3 ra CH4
Phương trình điều chế CH4
Al4C3 + 12H2O → 4Al(OH)3↓ + 3CH4↑
Điều kiện xảy ra phản ứng
Nhiệt độ phòng
Cách thực hiện phản ứng
Cho Al4C3 tác dụng với nước
Hiện tượng nhận biết phản ứng
Nhôm cacbua tan dần tạo kết tủa keo trắng, đồng thời có khí CH4 thoát ra
Nội dung mở rộng về khí Metan
Khí Metan là gì?
Khí metan (methane) hay còn có tên gọi khác là khí bùn ao, được kí hiệu là CH4 trong hóa học.
Là một hidrocacbon nằm trong dãy đồng đẳng akan. Chúng là thành phần chính của khí dầu mỏ, có trong tự nhiên khá nhiều. Metan được tạo ra trong quá trình chế biến, chưng cất hay sản xuất khí dầu mỏ. Chính vì vậy nó cũng xuất hiện trong gia đình của bạn vì nó có trong các bình gas.
Tính chất vật lí của CH4
- Meta 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 −162C, hóa rắn ở −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 sư liên kết giữa các hidro, chúng chỉ tan trong dung môi không phân cực.
- CH4 không có tính dẫn điện.
Tính chất hóa học của CH4
Công thức cấu tạo Của CH4
Công thức phân tử khí metan
Metan có thể tham gia vào một số phản ứng hóa học như:
- Phản ứng thế với halogen clo, brom
Mêtan phản ứng với Halogen cho ra dẫn xuất halogen và hidro halogenua.
Ví dụ đối với Cl: Metan phản ứng với Clo trong ánh sáng khuếch tán theo nhiều giai đoạn:
CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl
CH3Cl + Cl2 → CH2Cl2 + HCl
CH2Cl2 + Cl2 → CHCl3 + HCl
CHCl3 + Cl2 → CCl4 + HCl
- Phản ứng với hơi nước tạo khí CO
CH4 + H2O = CO + H2O
Điều kiện phản ứng: Nhiệt độ 1000, Chất xúc tác Ni
- Phản ứng cháy với oxi
Phản ứng cháy hoàn toàn:
CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O + Q
Q= −891 kJ/mol ở 25oC, 1 atm
Phản ứng cháy không hoàn toàn: Được dùng trong sản xuất fomanđehit, bột than, khí đốt,…
- Phản ứng phân hủy tạo axetilen
Metan bị nhiệt phân bằng cách nung nóng nhanh metan với 1 lượng nhỏ oxi ở nhiệt độ khoảng 1500oC:
Oxi được dùng để đốt cháy 1 phần metan, cung cấp thêm nhiệt cho phản ứng.
Ứng dụng của Metan đối với đời sống con người
Metan được ứng dụng vào đời sống sinh hoạt và sản xuất của con người rất nhiều, có thể kể đến như:
Ứng dụng CH4 làm các nhiên liệu
CH4 cũng chính là một nhiên liệu không thể thiếu trong đời sống, đặc biệt có trong khí gas. Nấu bằng khí gas, đồ sưởi ấm giúp bạn giảm bớt lượng thải CO, CO2 ra ngoài không khí thay vì dùng bằng than, củi.
Ứng dụng CH4 vào công nghiệp
Metan khá “ tích cực “ trong các phản ứng hóa học ở nhiều dạng khác nhau: rắn, lỏng, khí. Trong các ngành công nghiệp hóa học, metan là nguyên liệu tạo ra một số chất như hydro, methanol, axit axetic và anhydrit axetic.
Ứng dụng của metan trong thực tế
Vậy bạn có biết Metan có ở đâu trong tự nhiên không?
- Metan có thể xuất hiện từ các khí thải của sự đốt cháy nhiên liệu hóa thạch, cháy rừng cũng không ngoại lệ.
- CH4 có trong quá trình sinh học có trong ruột của động vật, tiêu biểu là sự men hóa trong đường ruột, dạ dày của động vật nhai lại.
- Có trong sự phân hủy kị khí ở những nơi ao hồ, đầm lầy, trầm tích dưới đáy biển… Dưới hầm cầu chúng cũng xuất hiện vì sự lên men yếm khí.
- CH4 là một trong những thành phần chính của khí tự nhiên, đặc biệt là khí dầu mỏ, vì thế chúng rất dễ bắt cháy.
- Một điểm đặc biệt lưu ý là metan có nhiều ở trong những hang động, đá giếng sâu. Vì thế tuyệt đối không tự ý đi xuống dưới giếng, hố sâu khi không được chuẩn bị kĩ càng. Muốn xuống giếng sâu phải mang đồ bảo hộ và mặt nạ chống độc. Đặc biệt hơn tuyệt đối không được mang theo bất cứ vật dụng, vật liệu nào dù kích nổ, bắt cháy ở mức độ nào. Chỉ cần bạn sử dụng một ngọn lửa rất nhỏ nhưng trong môi trường chứa nhiều Metan cũng gây cháy lớn, phát nổ và chết người.
- Khí Metan tuy không độc trực tiếp nhưng cũng gây nguy hiểm cho con người như: dễ bắt cháy gây nổ, tích tụ quá nhiều sẽ gây ngạt thở, đồng thời còn có khả năng gây nhiễm độc khí CO.
- Metan còn là một trong những chất tạo nên hiện tượng hiệu ứng nhà kính, nóng lên toàn cầu. Nó có ở trong khí quyển Trái Đất nhưng không đáng kể. Mật độ Metan còn thay đổi theo mùa, tuy nhiên hiện nay nó vẫn đang có chiều hướng tăng.
Bài tập liên quan AL4C3 ra CH4
Câu 1: Cho dung dịch NH3 dư vào dd AlCl3 và ZnCl2 thu được A.
Nung A được chất rắn B. Cho luồng H2 đi qua B nung nóng sẽ thu được chất rắn:
- Zn và Al
- Zn và Al2O3
- ZnO và Al2O3
- Al2O3
Đáp án D
AlCl3 + 3NH3 + 6H2O → Al(OH)3 + 3NH4Cl
ZnCl2 + 2NH3 + 2H2O → Zn(OH)2 + 2NH4Cl
Zn(OH)2 + NH3 dư → [Zn(NH3)6](OH)2
Câu 2. Trong các kim loại sau: Cu, Fe, Pb, Al người ta thường dùng kim loại nào để làm vật liệu dẫn điện hay dẫn nhiệt.
- Chỉ có Cu
- Cu và Al
- Fe và Al
- Chỉ có Al
Đáp án B
Đồng và nhôm được dùng làm vật liệu dẫn nhiệt
Câu 3: Kim loại nào sau đây được dùng nhiều nhất để đóng gói thực phẩm:
- Zn
- Fe
- Sn
- Al
Đáp án D
Câu 4. Cho hỗn hợp K và Al vào H2O, thấy hỗn hợp tan hết. Chứng tỏ:
- Nước dư
- Nước dư và nK > nAl
- Nước dư và nK < nAl
- Al tan hoàn toàn trong H2O
Đáp án B
Câu 5. Khi hoà tan AlCl3 vào nước, hiện tượng xảy ra là:
- Dung dịch vẫn trong suốt
- Có kết tủa
- Có kết tủa đồng thời có giải phóng khí
- Có kết tủa sau đó kết tủa tan
Đáp án B
Hòa tan AlCl3 vào nước thì Al3+ bị thủy phân tạo kết tủa
Al3+ + 3H2O → Al(OH)3 + 3H+
Câu 6. Phản ứng nào sau đây điều chế được CH4 tinh khiết hơn?
(1) Al4C3 + 12H2O → 4Al(OH)3↓ + 3CH4↑
(2) C4H10 C3H6 + CH4
(3) CH2(COONa)2 + 2NaOH 2Na2CO3 + CH4
(4) CH3COONa + NaOH Na2CO3 + CH4
- (1), (2), (3), (4).
- (2), (3), (4).
- (1), (3), (4).
- (3), (4).
Đáp án C
Câu 7. Trong phòng thí nghiệm, người ta điều chế CH4 bằng phương pháp nào sau đây?
- Nung natri axetat khan với hỗn hợp vôi tôi xút
- Phân hủy hợp chất hữu cơ
- Tổng hợp cacbon và hidro
- Cracking butan
Đáp án A: CH2(COONa)2 + 2NaOH 2Na2CO3 + CH4
Câu 8. Đốt cháy hoàn toàn một thể tích khí thiên nhiên gồm metan, etan, propan bằng oxi không khí (trong không khí, oxi chiếm 20% thể tích), thu được 3,92 lít khí CO2 (ở đktc) và 4,95 gam nước.
Thể tích không khí (ở đktc) nhỏ nhất cần dùng để đốt cháy hoàn toàn lượng khí thiên nhiên trên là:
- 70,0 lít.
- 35 lít.
- 84,0 lít.
- 56,0 lít
Đáp án B
nCO2 = 3,92/22,4 = 0,175 mol;
nH2O = 4,95/18 = 0,275 mol
Bảo toàn nguyên tố O:
2.nO2 = 2.nCO2 + nH2O
=> 2x = 0,175.2 + 0,275 => x = 0,3125
Thể tích không khí cần dùng là nhỏ nhất => oxi trong không khí phản ứng vừa đủ
=>VO2(đktc) = 0,3125 . 22,4 = 7 lít
VKhôngKhí(đktc) = 5.7 = 35 lít
…………………..
Phản ứng hóa học AL4C3 ra CH4 không chỉ là một phản ứng giữa các chất hóa học, mà còn chứa đựng thông điệp sâu sắc về sự kỳ diệu và tính phong phú của cuộc sống, thế giới tự nhiên. Nó thúc đẩy chúng ta tìm hiểu, khám phá quá trình tự nhiên diễn ra xung quanh chúng ta như một phần không thể tách rời trong cả quá trình sáng tạo và tiến hóa của vũ trụ.
Xem thêm:
