C2H4 + H2O là một trong những phản ứng hóa học quan trọng, tạo nên sự kết hợp giữa etylen và nước. Phản ứng này đóng vai trò quan trọng trong nhiều quy trình công nghiệp và tổng hợp hữu cơ. Khi C2H4 tương tác với H2O, nó tạo thành sản phẩm phụ thuộc vào điều kiện và chất xúc tác. Hiểu rõ cơ chế của C2H4 + H2O sẽ mở ra những tiềm năng đáng kể trong việc nâng cao hiệu suất sản xuất và sáng tạo trong lĩnh vực hóa học.
Lý thuyết về C2H4 + H2O
Phương trình hóa học C2H4 tác dụng với H2O
C2H4 + H2O C2H5OH
Điều kiện phản ứng xảy ra C2H4 ra C2H5OH
Xúc tác: H2SO4
Điều kiện khác: nhiệt độ cao
Cách tiến hành thí nghiệm khi điều chế C2H4 ra C2H5OH
Sục khí C2H4 qua nước
Mở rộng điều chế etanol
Trong điều kiện không có oxy thì một số loại men rượu sẽ chuyển hóa đường tạo ra Ethanol và Cacbon dioxit CO2.
Phương trình điều chế như sau
C6H12O6 → 2CH3CH2OH + 2CO2
Quá trình nuôi cấy men rượu theo các điều kiện để sản xuất rượu được gọi là ủ rượu. Men rượu có thể phát triển trong sự hiện diện của khoảng 20% rượu, nhưng nồng độ của rượu trong các sản phẩm cuối cùng có thể tăng lên nhờ chưng cất.
Nội dung mở rộng C2H4 + H2O
Etilen là gì?
Etilen (hay còn gọi là Ethylene) là một chất khí có trong các loại hidrocacbon. Đồng thời, Etilen cũng là một anken (alkene) đơn giản nhất có công thức hóa học là C2H4 (hay CH2=CH2).
Nhắc đến Etilen, người ta sẽ nghĩ ngay đến công dụng làm cho chuối chín nhanh. Công dụng được biết đến đầu tiên của etilen đó chính là khả năng kích thích quả chín. Ngay sau đó, nhiều nhà khoa học đã nghiên cứu về loại khí này và chứng minh etilen được sinh ra từ thành phần thực vật, đặc biệt là các loại quả.
Tìm hiểu khái niệm etilen là gì?
Hiện nay, Etilen C2H4 được ứng dụng trong công nghiệp chất dẻo, là nguyên liệu điều chế polietilen. Đây là hợp chất quan trong được ứng dụng nhiều trong sản xuất.
- Công thức phân tử: C2H4
- Phân tử khối: 28
- Công thức cấu tạo của C2H4:
- Trong công thức cấu tạo C2H4, có một liên kết đôi giữa hai nguyên tử cacbon.
- Trong liên kết đôi có một liên kết kém bền. Liên kết này dễ đứt ra trong các phản ứng hóa học.
- Những hiđrocacbon mạch hở, trong phân tử có một liên kết đôi như etilen gọi là anken, có công thức chung CnH2n với n ≥ 2.
Công thức cấu tạo C2H4
Etilen có tính chất vật lý nào?
Nhìn vào công thức cấu tạo của Etilen, có thể thấy đây là chất khí, không màu, không mùi, nhẹ hơn không khí (d= 28/29), ít tan trong nước. Etilen cũng rất dễ bắt cháy và có mùi ngọt nhẹ của xạ hương.
Etilen tan ít trong nước nhưng tan nhiều trong ete và một số dung môi hữu cơ.
Để nhận biết khí etilen, người ta dùng các phương pháp:
- Dẫn khí etilen qua dung dịch brom (dung dịch có màu cam), quan sát thấy dung dịch brom bị mất màu.
- Dẫn khí etilen qua dung dịch kali pemanganat, quan sát thấy dung dịch kali pemanganat bị mất màu.
Tìm hiểu tính chất của etilen
Tính chất hóa học của Etilen
Etilen (C2H4) là một hiđrocacbon không no nằm trong dãy đồng đẳng của anken. Etilen tác dụng được với rất nhiều chất ở nhiều dạng khác nhau như: Oxy, dung dịch brom, phản ứng trùng hợp của etilen C2H4,… Đây là một chất khí có thể tham gia phản ứng ở nhiều dạng khác nhau.
Tính cháy (Tác dụng với oxi)
- Tương tự metan, khi đốt etilen cháy hoàn toàn tạo ra khí cacbonic (CO2), hơi nước (H2O) và phản ứng tỏa nhiều nhiệt.
- Phương trình phản ứng:
C2H4 + 3O2 → 2CO2 + 2H2O (nhiệt độ)
Phản ứng cộng với dung dịch Brom
Thí nghiệm: Dẫn khí etilen qua dung dịch brom màu da cam đựng trong ống nghiệm.
Hiện tượng:
- Ban đầu dung dịch brom có màu da ca
- Sau khi dẫn khí etilen vào thấy dung dịch brom bị mất màu.
Nhận xét: Etilen đã phản ứng với brom trong dung dịch. Ta có PTHH của phản ứng:
CH2= CH2 (k) + Br2 (dd) → Br – CH2 – CH2 – Br (l)
Kết luận:
- Như vậy, liên kết kém bền trong liên kết đôi bị đứt ra và mỗi phân tử etilen đã kết hợp thêm một phân tử brom. Phản ứng trên được gọi là phản ứng cộng.
- Ngoài brom, trong những điều kiện thích hợp, etilen còn có phản ứng cộng với một số chất khác, như hidro, clo. Nhìn chung, các chất có liên kết đôi (tương tự etilen) dễ tham gia phản ứng cộng.
Phản ứng với clo
CH2 = CH2 + Cl2 → CH2=CH2Cl – HCl
Phản ứng cộng hidro
C2H4 +H2 → C2H6
Phản ứng cộng axit
CH2= CH2 + HCl (khí) → CH3CH2Cl
C2H4 + HBr → C2H5Br
Phản ứng cộng nước (có điều kiện nhiệt độ và sự xúc tác của axit)
C2H4 + H2O → C2H5OH
Phản ứng trùng hợp
Trong điều kiện thích hợp (nhiệt độ, áp suất, xúc tác), liên kết kém bền trong phân tử etilen bị đứt ra, dẫn đến hiện tượng các phân tử etilen kết hợp lại với nhau tạo thành phân tử có kích thước và khối lượng rất lớn, gọi là polietilen (viết tắt là PE).
PE là chất rắn, không độc, không tan trong nước, là nguyên liệu quan trọng trong công nghiệp chất dẻo.
…+ CH2 = CH2 + CH2 = CH2 + CH2 = CH2 + … → … – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 –… (điều kiện xúc tác áp suất, nhiệt độ)
Đây được gọi là phản ứng trùng hợp.
Điều chế Etilen như thế nào?
Etilen thường được điều chế và ứng dụng nhiều nhất trong hai môi trường phổ biến: Phòng thí nghiệm và trong công nghiệp.
Tìm hiểu cách điều chế etilen
Điều chế Etilen trong phòng thí nghiệm
Trong phòng thí nghiệm, etilen được điều chế bằng cách đun etanol với axit sunfuric đậm đặc theo sơ đồ:
CH3CH2OH → CH2=CH2 + H2O (H2SO4, nhiệt độ)
Điều chế Etilen trong công nghiệp
Trong công nghiệp, etilen được điều chế bằng phản ứng tách hiđro từ ankan tương ứng hoặc bằng phản ứng craking.
Etilen có vai trò gì? Các ứng dụng nổi bật của Etilen
Etilen ứng dụng và có mặt ở rất nhiều lĩnh vực khác nhau trong cuộc sống. Trong đó, ứng dụng Etilen nổi bật nhất trong các ngành đặc trưng như: Sinh học, công nghiệp và nông nghiệp.
Etilen ứng dụng trong kích thích quả chín
Trong công nghiệp
Trong công nghiệp, etilen là nguyên liệu quan trọng được ứng dụng triệt để:
- Công nghiệp tổng hợp polime cùng nhiều chất hữu cơ khác.
- Có thể tổng hợp các chất hữu cơ thiết yếu khác nhau từ ethylene như etanol, etilen glicol…
- Ứng dụng trong sản xuất bao bì, dệt may, điện tử.
- Nguyên liệu trong sản xuất vật liệu xây dựng chất phú, chất kết dính.
- Sử dụng cho ngành hóa dầu, dẫn xuất.
Trong nông nghiệp
- Etilen làm tăng sự sinh trưởng của các tế bào thực vật.
- Dùng trong kích thích sự nảy mầm và sinh trưởng của các loại cây trồng, cây cối.
- Giúp tăng năng suất cây trồng, phục vụ cho các ngành nông nghiệp trồng trọt, canh tác
- Đặc biệt, etilen được ứng dụng trong việc kích thích quả mau chín.
Trong sinh học
- Etilen cùng quá trình chín của trái cây: Dưới tác động của etilen, trái cây chín nhanh hơn. Để làm chậm quá trình chín của quả, người ta sẽ hạn chế sự tổng hợp etilen bằng cách rút dần khí này theo độ chín của quả hoặc hạ thấp nhiệt độ cùng giảm độ thoáng.
- Etilen cùng hiện tượng rơi rụng: Hiện tượng rụng của các bộ phận cây (hoa, quả, cành, lá) được bắt đầu từ sự gãy cuống. Sự gãy cuống phụ thuộc vào tương quan của etilen và auxin. Etilen kích thích còn auxin lại ức chế lại sự rơi rụng.
- Etilen và sự ứng động: Etilen cùng auxin cũng gây hiện tượng vận động cảm ứng ở thực vật, trong đó auxin tác động gián tiếp thông qua cảm ứng sự tổng hợp etilen.
- Etilen và sự nảy mầm, chối của một số loài cây: Etilen làm tăng tốc độ nảy mầm của một số loài cây. Đôi khi, etilen được dùng để thúc đẩy sự nảy mầm của khoai tây và các loại căn hành.
- Etilen và sự cảm ứng ra hoa: Etilen là thành phần cơ bản trong khối gia tăng quá trình trổ hoa. Etilen được ứng dụng để ức chế trổ hoa trong một vài trường hợp, tuy nhiên nó có ảnh hưởng đến sự kích thích trong cây dứa, xoài và vải. Đối với những cây đơn tính, etilen có khả năng thay đổi giới tính của hoa đang phát triển…
Câu hỏi bài tập liên quan
Câu 1. Trong phân tử etilen giữa hai nguyên tử cacbon có
- hai liên kết đôi.
- một liên kết đôi.
- một liên kết đơn.
- một liên kết ba.
Đáp án B
Câu 2. Etilen có tính chất vật lý nào sau đây?
- là chất khí không màu, không mùi, tan nhiều trong nước, nhẹ hơn không khí.
- là chất khí, không màu, không mùi, ít tan trong nước, nhẹ hơn không khí.
- là chất khí màu vàng lục, mùi xốc, ít tan trong nước, nặng hơn không khí.
- là chất khí không màu, mùi hắc, tan trong nước, nặng hơn không khí.
Đáp án B
Câu 3. Khi đốt cháy khí etilen thì số mol CO2 và H2O được tạo thành theo tỉ lệ
- 2 : 1.
- 1 : 2.
- 1 : 3.
- 1 : 1.
Đáp án D
Câu 4. Cho rượu etylic nguyên chất tác dụng với kali dư. Số phản ứng hóa học xảy ra là
- 1.
- 2.
- 3.
- 4.
Đáp án A
Câu 5. Cho rượu etylic 80o tác dụng với natri dư. Số phản ứng hóa học xảy ra là
- 1.
- 2.
- 3.
- 4.
Đáp án B
Câu 6. Nhận xét nào sau đây là sai?
- Rượu etylic là chất lỏng, không màu.
- Rượu etylic tan vô hạn trong nước.
- Rượu etylic có thể hòa tan được iot.
- Rượu etylic nặng hơn nước.
Đáp án D
Câu 7. Độ rượu là
- số ml rượu etylic có trong 100 ml hỗn hợp rượu với nước.
- số ml nước có trong 100 ml hỗn hợp rượu với nước.
- số gam rượu etylic có trong 100 ml hỗn hợp rượu với nước.
- số gam nước có trong 100 gam hỗn hợp rượu với nước.
Đáp án A
Câu 8. Rượu etylic tác dụng được với dãy hóa chất là
- NaOH; Na; CH3COOH; O2.
- Na; K; CH3COOH; O2.
- C2H4; K; CH3COOH; Fe.
- Ca(OH)2; K; CH3COOH; O2.
Đáp án B
C2H5OH + Na → C2H5ONa +1/2H2
C2H5OH + K → C2H5OK + 1/2H2
CH3COOH + C2H5OH → CH3COOC2H5 + H2O
C2H5OH + 3O2 → 2CO2 + 3H2O
Câu 9. Trong 100 ml rượu 40° có chứa
- 40 ml nước và 60 ml rượu nguyên chất.
- 40 ml rượu nguyên chất và 60 ml nước.
- 40 gam rượu nguyên chất và 60 gam nước.
- 40 gam nước và 60 gam rượu nguyên chất.
Đáp án B
Câu 10. Công thức cấu tạo của rượu etylic là
- CH2 – CH3 – OH.
- CH3 – O – CH3.
- CH2 – CH2 – OH2.
- CH3 – CH2 – OH.
Đáp án D
Câu 11. Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp 3 ancol đơn chức, thuộc cùng dãy đồng đẳng, thu được 7,612 lít khí CO2 (đktc) và 10,8 gam H2O. Giá trị của m là
- 5,42.
- 7,42.
- 9,44.
- 4,72.
Đáp án C
Ta có: nCO2 = 0,34 mol; nH2O = 0,6 mol
Ta thấy: nH2O > nCO2 => 3 ancol là no, đơn chức, mạch hở
=> nancol = nH2O – nCO2 = 0,6 – 0,34 = 0,26 mol
Đặt công thức chung của 3 ancol là CnH2n+2O
Ta có: nO(ancol)= nancol= 0,26 mol; nC(ancol) = nCO2 = 0,34 mol;
nH(ancol) = 2.nH2O = 2.0,6 = 1,2 mol
Ta có: m= mO(ancol) + mC(ancol) + mH(ancol )
= 0,26.16 + 0,34.12 + 1,2.1 = 9,44 gam
Câu 12. Cho 9,2 gam C2H5OH tác dụng với lượng dư Na sau phàn ứng hoàn toàn thu được V lít khí H2 (đktc). Giá trị của m là
- 2,24.
- 3,36.
- 4,48.
- 6,72.
Đáp án A
Ta có
nC2H5OH = 9,2 : 46 = 0,2 mol
Phương trình hóa học: 2C2H5OH + 2Na → 2C2H5ONa + H2
Theo phản ứng: 0,2 → 0,1 (mol)
=> n = 0,1 mol
Thể tích khí H2 sinh ra là: VH2 = 0,1.22,4 = 2,24 lít
……………………..
Tóm lại, phản ứng hóa học C2H4 + H2O là một quá trình đáng chú ý trong lĩnh vực công nghiệp và hóa học hữu cơ. Sự tương tác giữa etilen và nước đã tạo ra nhiều sản phẩm quan trọng có ảnh hưởng lớn đến cuộc sống, nền kinh tế. Phản ứng này có thể giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất và phát triển các ứng dụng sáng tạo. Nhờ sự tiến bộ trong nghiên cứu và ứng dụng C2H4 + H2O, chúng ta hướng tới một tương lai hứa hẹn.
Xem thêm:
