Quá trình biến đổi từ C2H2 ra C6H6 đã là một cột mốc đáng kể trong lĩnh vực hóa học. Sự chuyển đổi này đòi hỏi sự đổi mới và sáng tạo của các nhà khoa học, đem lại những tiềm năng to lớn cho ngành công nghiệp và khoa học ứng dụng. Từ việc tối ưu hóa quá trình sản xuất, đến ứng dụng trong lĩnh vực y tế và vật liệu, C2H2 ra C6H6 đang góp phần thúc đẩy sự phát triển bền vững và giải quyết các thách thức toàn cầu.
Lý thuyết C2H2 ra C6H6
Phương trình điều chế benzen
CH≡CH C6H6
Điều kiện phản ứng C2H2 ra C6H6
Nhiệt độ, áp suất, xúc tác
Cách tiến hành phản ứng C2H2 ra C6H6
Trime hóa axetilen ở nhiệt độ và xúc tác thích hợp thu được benzen
Nội dung mở rộng về C6H6
Benzen là chất gì?
Benzen thuộc phân nhóm hydrocarbon thơm, là chất tiền đề để tồng hợp nên nhiều loại hợp chất hữu cơ. Tuy nhiên, gần đây nó đã bị hạn chế sử dụng trong công nghiệp vì có thể ảnh hưởng tới sức khoẻ con người.
Công thức cấu tạo: C6H6 là vòng thơm có hình lục giác, các cạnh được tạo thành từ các liên kết của C và H.
Công thức cấu tạo của benzen
Benzen có ở đâu?
Có thể nói, Benzen có mặt ở khắp mọi nơi, bởi vì nó là nguyên liệu chế tạo nhiều vật dụng như cao su, nhựa, túi nilon,… Do đó, chúng ta có thể dễ dàng ngửi thấy mùi hương của nó khi tiếp xúc với bất kỳ vật dụng nào có chứa thành phần này.
Ở tự nhiên, nó được hình thành từ các vụ cháy rừng hay các đợt phun trào của núi lửa. Đôi khi, chúng ta cũng có thể gửi thấy chúng từ trong xăng dầu, khói xe, khói thuốc lá.
Vì vậy, có thể nói nó tồn tại xung quanh chúng ta. Để phát hiện chính xác sự hiện diện của benzen, người ta thường dùng axit HNO3 đặc nóng hoặc axit H2SO4 đặc để kiểm chứng. Khi thấy xuất hiện chất lỏng màu vàng nổi lên với mùi hạnh nhân đặc trưng thì đó chính là benzen.
Các dẫn xuất, đồng phân của benzen
Benzen dễ xảy ra phản ứng thế hay ankyl hóa, thay thế các nguyên tử hydro để tạo ra các dẫn xuất tương ứng. Điển hình là các hợp chất ankylbenzen với công thức chung là CnH2n-6 với n ≥ 6, chẳng hạn như C6H5CH3, C6H5CH2CH3,…
Các dẫn xuất của benzen
Benzen là mạch chính thì các nhóm ankyl đính vào chính là nhóm thế hay là mạch nhánh.
Các ankylbenzen có đồng phân mạch carbon sẽ được gọi tên dựa vào vị trí của các nguyên tử C trong vòng theo số (1,2,3,…) hay theo chữ cái o (ortho), m (meta), p (para).
Tính chất lý hoá của benzen
Tính chất vật lý
– Là chất lỏng, không màu, có mùi thơm đặc trưng, sôi ở nhiệt độ 80 độ C.
– Nhẹ hơn nước, rất linh động.
– Độ tan:
+ Không tan trong nước, tạo thành lớp phân tách nổi trên mặt nước.
+ Tan rất tốt trong dung môi hữu cơ như aceton, ete, chất béo,…
– Các đồng đẳng cơ bản của benzen thường ở trạng thái là chất lỏng. Những đồng đẳng cao hơn sẽ ở trạng thái rắn.
Tính chất hoá học
Benzen có chứa nhân thơm nên sẽ tham gia vào cả phản ứng cộng và phản ứng thế.
* Phản ứng thế
– Tác dụng với halogen ngay tại nhiệt độ thường với tác nhân xúc tác là sắt :
C6H6 + Br2 → C6H5Br + HBr
– Phản ứng nitro hoá (Tác dụng với axit HNO3 đặc).
C6H6+HO−NO2 →C6H5−NO2+H2O
– Tác dụng với dẫn xuất của Halogen với tác nhân xúc tác là AlCl3 khan:
C6H6 + CH3−Cl → C6H5−CH3 + HCl
C6H6 + C2H5−Cl → C6H5−C2H5 + HCl
* Phản ứng cộng
Do có cấu tạo đặc biệt nên benzen tham gia cả vào phản ứng cộng. Tuy nhiên, để phản ứng này diễn ra cần phải có điều kiện xúc tác. Cụ thể như sau
– Phản ứng cộng hiđro: Điều kiện nhiệt độ 10 độ C, chất xúc tác Niken.
C6H6 + 3H2O → C6H12 (cyclohexane)
– Phản ứng cộng halogen (clo, brom): Tác nhân xúc tác là ánh sáng.
C6H6 + 3Cl2 → C6H6Cl6 (hexaclohexan)
* Phản ứng oxy hóa
Vì là hợp chất hydrocabon nên Benzen sẽ bị oxy hoá để tạo ra sản phẩm cuối cùng là khí CO2 và nước. Tuy nhiên, nó không tác dung với KMO4 để làm mất màu thuốc tím.
C6H6 + O2 → 6CO2 + 3H2O
Điều chế benzen theo những phương pháp nào?
Benzen có thể được tổng hợp theo những cách sau đây:
– Sản phẩm của quá trình trùng hợp axetilen. Điều kiện để phản ứng diễn ra là khi có tác nhân xúc tác là C và thực hiện ở nhiệt độ 600 độ C.
3CH=CH → C6H6
– Phản ứng giữa axit benzoic với natri hydroxit.
C6H5COOH + NaOH → C6H6 + Na2CO3
– Quá trình chưng cất nhựa than đá.
– Được tổng hợp từ xiclohexan, n-hexan với tác nhân xúc tác là Pt và nhiệt độ:
C6H12 → C6H6 + 3H2
C6H14 → C6H6 + 4H2
Ứng dụng chính của benzen
- Đối với ngành công nghiệp, benzen là hoá chất được sử dụng rộng rãi. Nó là nguyên liệu để tổng hợp ra monome trong sản xuất polyme, đáp ứng nhu cầu của quá trình sản xuất các loại chất dẻo, cao su, tơ sợi…
- Được sử dụng là dung môi hoà tan các chất hữu cơ, được sử dụng trong phòng nghiên cứu để phục vụ cho các thí nghiệm phân tách các chất,…
- Bên cạnh đó, nó cũng là thành thần để tổng hợp ra nhiều dẫn chất phục vụ cho các ngành công nghiệp khác như phenol, nitrobenzen, anilin,..
Ứng dụng trong sản xuất cao su, chất dẻo
Bài tập vận dụng liên quan C6H6
Câu 1. Benzen tác dụng với H2 dư có mặt bột Ni xúc tác, thu được
- hex-1-en
- hexan
- 3 hex-1-in
- xiclohexan
Đáp án D
Câu 2: Toluen tác dụng với Br2 chiếu sáng (tỷ lệ mol 1 : 1), thu được sẩn phẩm hữu cơ là
- o-bromtoluen
- m-bromtoluen.
- phenylbromua
- benzylbromua
Đáp án D
Câu 3: Chất nào sau đây có khả năng tham gia phản ứng trùng hợp tạp polime?
- benzen
- toluen
- 3 propan
- stiren
Đáp án D
Câu 4: Chất nào sau đây làm mất màu dung dịch KMnO4 ở nhiệt độ thường?
- benzen
- toluen
- 3 propan
- stiren
Đáp án D
Câu 5. Toluen phản ứng với hỗn hợp H2SO4 đặc và HNO3 đặc dư sẽ thu được sản phẩm nào?
- 2,3,4-trinitroluen.
- o-nitrotoluen và m-nitrotoluen.
- 2,4,6-trinitroluen (TNT).
- m-nitrotoluen và p-nitrotoluen.
Đáp án C: Sản phẩm thu được là 2,4,6-trinitrotoluen (TNT).
Câu 6: Đốt cháy hoàn toàn ankybenzen X thu được 7,84 lít CO2 (đktc) và 3,6 gam H2O. Công thức phân tử của X là
- C6H6
- C7H8
- C8H8
- C8H10
Đáp án B
Gọi công thức hợp chất hữu cơ ankybenzen X là CnH2n-6
Ta có: 3nX = nCO2 – nH2O = 0,35 – 0,2 = 0,15 mol
=> nX = 0,05 mol
Bảo toàn nguyên tố C => 0,05n = 0,35 => n = 7
=> CTPT của X là C7H8
Câu 7 Khi cho một ít benzen vào ống nghiệm đựng nước brom, lắc nhẹ. Hiện tượng quan sát được là:
- nước brom mất màu, thu được chất lỏng đồng nhất
- chất lỏng trong ống nghiệm chia thành 2 lớp: lớp có màu đỏ và lớp không màu
- chất lỏng trong ống nghiệm không thay đổi
- nước brom mất màu, có chất lỏng không tan chìm xuống đáy ống nghiệm
Đáp án B: chất lỏng trong ống nghiệm chia thành 2 lớp: lớp có màu đỏ và lớp không màu
Câu 8. Trong không khí, nhất ở các khu đô thị lớn có một lượng Benzen vượt quá giới hạn cho phép là một thành phần gây ô nhiễm không khí. Lượng benzen đó có nguồn gốc chủ yếu là do
- khí phát thải từ các động cơ ô tô, xem máy do nhiên liệu đốt cháy chưa hoàn toàn.
- hơi benzen thoát ra từ các giàn khoan dầu khí.
- sinh ra từ khí thải nhà máy
- sinh ra từ sản xuất nông nghiệp
Đáp án A
Câu 9. Cho các phát biểu sau:
(1) Benzen cháy trong không khí cho ngọn lửa nhiều muội than
(2) Benzen là chất lỏng không màu, hòa tan được trong nước
(3) Benzen là hóa chất độc hại có nguy cơ gây ung thư khi tiếp xúc trực tiếp với nó
(4) Hòa tan iot vào benzen thu được dung dịch đồng nhất không phân lớp.
(5) Ở điều kiện thường benzen tác dụng với H2 tạo thành hexan
Số phát biểu đúng là:
- 1
- 2
- 3
- 4
Đáp án B
Câu 10. Hóa chất để phân biệt: benzen, axetilen, striren là:
- Dung dịch Brom
- Dung dịch Brom, Dung dịch AgNO3/NH3
- Dung dịch AgNO3
- Cu(OH)2, dung dịch AgNO3/NH3
Đáp án B
………………………….
Quá trình chuyển đổi C2H2 ra C6H6 đã chứng minh sức mạnh của sự sáng tạo và nghiên cứu khoa học. Sự tiến bộ trong công nghệ đã giúp chúng ta biến một hợp chất đơn giản thành một chất phức tạp và quan trọng trong ngành công nghiệp và y học. Việc chuyển đổi này đã mở ra cánh cửa cho những ứng dụng mới và tiềm năng vượt trội. C2H2 ra C6H6 không chỉ là một thành tựu khoa học, mà còn là một bước tiến quan trọng trong việc giải quyết các thách thức toàn cầu và mang lại những lợi ích vượt trội cho con người và môi trường.
Xem thêm:
