C4H10 ra CH4 | C4H10 ra C3H6 | C4H10 → CH4 + C3H6

Phương trình C₄H₁₀ → CH₄ + C₃H₆

1. Phương trình phản ứng hóa học 

            C₄H₁₀ → CH₄ + C₃H₆

2. Hiện tượng nhận biết phản ứng.

- Sản phẩm thu được sau phản ứng làm mất màu dung dịch brom ở điều kiện thường.

3. Điều kiện phản ứng

- Điều kiện nhiệt độ, áp suất và xúc tác thích hợp.

4. Tính chất hóa học

Trong phân tử C₄H₁₀ các liên kết xích ma bền vững, vì thế C₄H₁₀ tương đối trơ về mặt hóa học: Ở nhiệt độ thường, chúng không phản ứng với axit, bazơ và chất oxi hóa mạnh (như KMnO₄) Dưới tác dụng của ánh sáng, xúc tác, nhiệt, C₄H₁₀ tham gia các phản ứng thế, phản ứng tách và phản ứng oxi hóa.

4.1. Phản ứng thế bởi halogen

- Khi chiếu sáng hoặc đốt nóng hỗn hợp butan và clo sẽ xảy ra phản ứng thế lần lượt các nguyên tử hidro bằng clo. Tương tự như metan.

C₄H₁₀ + Cl₂ → C₄H₉Cl + HCl

- Phản ứng thế H bằng halogen thuộc loại phản ứng halogen hóa, sản phẩm hữu cơ có chứa halogen gọi là dẫn xuất halogen.

4.2. Phản ứng tách (gãy liên kết C-C và C-H)

- Dưới tác dụng của nhiệt và xúc tác (Cr₂O₃, Fe, Pt,...), các ankan không những bị tách hidro tạo thành các hidrocacbon không no mà còn bị gãy các liên kết C-C tạo ra các phân tử nhỏ hơn.

4.3. Phản ứng oxi hóa

- Khi đốt, butan bị cháy tạo ra CO₂, H₂O và tỏa nhiều nhiệt

- Nếu không đủ oxi, ankan bị cháy không hoàn toàn, khi đó ngoài CO₂ và H₂O còn tạo ra các sản phẩm như CO, than muội, không những làm giảm năng suất tỏa nhiệt mà còn gây độc hại cho môi trường.

5. Cách thực hiện phản ứng

- Dưới tác dụng của nhiệt và chất xúc tác thích hợp các ankan bị bẻ gẫy các liên kết C – C tạo thành các phân tử nhỏ hơn.

6. Bạn có biết

- Phản ứng trên gọi là phản ứng cracking (bẻ gãy mạch cacbon).

- Sản phẩm thu được sau phản ứng ngoài C₃H₆ và CH₄ còn có thể có C₂H₆, C₂H₄, C₄H₈, H₂.

- Nếu hiệu suất phản ứng cracking là 100% không có quá trình thứ cấp thì tổng số mol sản phẩm tăng gấp đôi so với các chất tham gia nên khối lượng phân tử trung bình giảm đi một nửa.

- Số mol ankan sau phản ứng luôn bằng số mol ankan ban đầu dù quá trình cracking có nhiều giai đoạn.

- Dù phản ứng xảy ra theo hướng nào thì phản ứng không làm thay đổi khối lượng hỗn hợp: m_{trước phản ứng} = m_{sau phản ứng}.

- Phản ứng luôn làm tăng số mol khí: n_sau > n_trước.

7. Bài tập liên quan

Câu 1. Phát biểu nào sau đây là đúng?

A. Các ankan là những chất tan tốt trong nước

B. Các ankan đều có khối lượng riêng lớn hơn 1g/ml.

C. Ankan có đồng phân mạch cacbon.

D. Có 4 ankan đồng phân cấu tạo của nhau có cùng công thức phân tử C₄H₁₀.

Lời giải:

Đáp án: C

Giải thích:

A sai vì ankan hầu như không tan trong nước.

B sai vì ankan nhẹ hơn nước nên khối lượng riêng nhỏ hơn 1g/ml.

D sai vì C₄H₁₀ chỉ có 2 ankan đồng phân là CH₃-CH₂-CH₂-CH₃ và (CH₃)₃CH.

Câu 2: Cho isopentan tác dụng với Cl2 theo tỉ lệ 1: 1 về số mol, có ánh sáng khuếch tán. Dẫn xuất monoclo nào dễ hình thành nhất?

A. CH3CHClCH(CH3)2

B. CH3CH2CCl(CH3)2

C. (CH3)2CHCH2CH2Cl

D. CH3CH2CH(CH3)CH2Cl

Lời giải:

Đáp án: B

Giải thích: 

Isopentan có 4 vị trí thế clo là a, b, c, d

Theo quy tắc thế, Clo ưu tiên thế vào vị trí C có bậc cao nên sản phẩm chính của phản ứng là

CH₃CH₂CCl(CH₃)₂.

Câu 3. Nhận xét nào sau đây là sai?

A. Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi và khối lượng riêng của các ankan tăng dần theo chiều tăng của phân tử khối.

B. Các ankan không tan trong nước nhưng tan nhiều trong các dung môi hữu cơ.

C. Các ankan có khả năng phản ứng cao.

D. Các ankan đều nhẹ hơn nước

Lời giải:

Đáp án: C

Câu 4. Các tính chất vật lí cơ bản của Metan là:

A. Chất lỏng, không màu, tan nhiều trong nước

B. Chất khí, không màu, không mùi, nhẹ hơn không khí, tan ít trong nước

C. Chất khí không màu, tan nhiều trong nước

D. Chất khí, không màu, không mùi, nặng hơn không khí, tan ít trong nước

Lời giải:

Đáp án: B

Giải thích:

Ở điều kiện tiêu chuẩn, mêtan là chất khí không màu, không mùi, không vị.

Nó hóa lỏng ở −162°C, hóa rắn ở −183°C, và rất dễ cháy.

Một mét khối mêtan ở áp suất thường có khối lượng 717 g.

Câu 5: Trong các ankan đồng phân của nhau, chất nào có nhiệt độ sôi cao nhất?

A. Đồng phân mạch không nhánh

B. Đồng phân mạch phân nhánh nhiều nhất

C. Đồng phân isoankan

D. Đồng phân tert-ankan

Lời giải:

Đáp án: A

Câu 6. Đốt cháy hoàn toàn 11,2 lít khí metan. Biết các thể tích khí đo ở điều kiện tiêu chuẩn.Thể tích khí oxi cần dùng là

A. 22,4 lít

B. 11,2 lít

C. 22,4 lít

D. 11,2 lít

Lời giải:

Đáp án: C

Xem thêm các phương trình hóa học khác:

C3H6 + H2 | CH3-CH=CH2 + H2 → CH3–CH2–CH3 | CH3-CH=CH2 ra CH3–CH2–CH3

C4H4 + H2 → C4H10 | Vinylacetylene ra Butan | C4H4 ra C4H10

Butan ra Axit axetic | C4H10 + O2 → CH3COOH + H2O

CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O | CO2 ra CaCO3 | Ca(OH)2 ra CaCO3

C + HNO3 → CO2 + NO2 + H2O | C ra CO2