CH4 ra C2H2 | CH4 → C2H2 + H2

2CH₄ → C₂H₂ + 3H₂

1. Phương trình hóa học của phản ứng CH₄ra C₂H₂

2CH₄ $\underset{LLN}{\overset{{1500}^{o}C}{\to }}$ C₂H₂ + 3H₂

2. Cách lập phương trình hóa học

Viết sơ đồ phản ứng: CH₄ $---\to$ C₂H₂ + H₂

Cân bằng số C ở 2 vế bằng cách thêm hệ số 2 trước CH₄:

2CH₄ $---\to$ C₂H₂ + H₂

Cân bằng số H ở 2 vế bằng cách thêm hệ số 3 trước H₂:

2CH₄ $---\to$ C₂H₂ + 3H₂

Kiểm tra hoàn thành phương trình hoá học:

2CH₄ $\underset{LLN}{\overset{{1500}^{o}C}{\to }}$ C₂H₂ + 3H₂

3. Điều kiện để CH₄ ra C₂H₂

- Nhiệt độ: 1500°C

- Làm lạnh nhanh.

- Phản ứng thực hiện trong công nghiệp.

4. Mở rộng kiến thức về methane (CH₄)

4.1. Trạng thái tự nhiên, tính chất vật lí

- Trong tự nhiên, metan có nhiều trong các mỏ khí (khí thiên nhiên), trong mỏ dầu (khí mỏ dầu), trong các mỏ than (khí mỏ than), trong bùn ao (khí bùn ao), trong khí biogas.

- Metan là chất khí, không màu, không mùi, nhẹ hơn không khí ($d_{\frac{C{H}_4}{kk}}=\frac{16}{29}$) và tan rất ít trong nước.

4.2. Cấu tạo phân tử

- Quan sát công thức cấu tạo của metan thấy giữa nguyên tử cacbon và nguyên tử hiđro chỉ có một liên kết. Những liên kết như vậy là liên kết đơn.

⇒ Trong phân tử metan có bốn liên kết đơn.

4.3. Tính chất hóa học

a. Tác dụng với oxi

- Khi đốt trong oxi, metan cháy tạo thành khí CO₂ và H₂O. Phản ứng tỏa nhiều nhiệt.

CH₄ + 2O₂ $\stackrel{t^0}{\to }$CO₂ + 2H₂O

- Hỗn hợp gồm 1 thể tích metan và 2 thể tích oxi là hỗn hợp nổ mạnh.

b. Tác dụng với clo khi có ánh sáng

- Phương trình hóa học:

CH₄ + Cl₂ $\stackrel{Ánhsáng}{\to }$ CH₃Cl (metyl clorua) + HCl

- Ở phản ứng này, nguyên tử H của metan được thay thế bởi nguyên tử Cl, vì vậy phản ứng này được gọi là phản ứng thế.

4.4. Ứng dụng

- Metan cháy tỏa nhiều nhiệt nên được đùng làm nhiên liệu trong đời sống và trong sản xuất.

- Metan là nguyên liệu dùng điều chế hiđro theo sơ đồ:

Metan + H₂O $\underset{xt}{\stackrel{t^0}{\to }}$cacbon đioxit + hiđro

- Metan còn được dùng để điều chế bột than và nhiều chất khác.

5. Bài tập vận dụng liên quan

Câu 1: Tính chất hóa học nào sau đây không phải của metan?

A. Làm mất màu dung dịch nước brom.

B. Tác dụng với oxi tạo thành CO₂ và nước.

C. Tham gia phản ứng thế.

D. Tác dụng với clo khi có ánh sáng.

Lời giải:

Đáp án: A

Metan không làm mất màu dung dịch brom.

Câu 2: Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp X gồm hai hiđrocacbon kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng thu được 2,24 lít CO₂ (đktc) và 3,24 gam H₂O. Hai hiđrocacbon trong X là

A. C₂H₆ và C₃H₈

B. CH₄ và C₂H₆

C. C₂H₂ và C₃H₄

D. C₂H₄ và C₃H₆

Lời giải:

Đáp án: B

$n_{C{O}_2}$= 2,24 : 22,4 = 0,1 mol;

$n_{H_{2}O}$ = 3,24 : 18 = 0,18 mol

$n_{H_{2}O}$ > $n_{C{O}_2}$→ X là ankan

→ X có CTPT chung là C_nH_2n+2

n_X = $n_{H_{2}O}$ - $n_{C{O}_2}$

= 0,18 – 0,1 = 0,08 mol

→ n = $\frac{n_{C{O}_2}}{n_X}$ 

= $\frac{0,1}{0,08}$ = 1,25

→  Hai hiđrocacbon kế tiếp là CH₄ và C₂H₆

Câu 3: Điều kiện để xảy ra phản ứng giữa metan và khí clo là

A. Có ánh sáng

B. Có axit làm xúc tác

C. Có sắt làm xúc tác

D. Làm lạnh.

Lời giải:

Đáp án: A

Điều kiện để xảy ra phản ứng giữa metan và khí clo là có ánh sáng

Phương trình phản ứng: $C{H}_4+C{l}_2\stackrel{ánhsáng}{\to }C{H}_{3}Cl+HCl$

Câu 4: Khối lượng CO₂ và H₂O thu được khi đốt cháy 16 gam khí metan là

A. 44 gam và 36 gam

B. 44 gam và 18 gam

C. 22 gam và 18 gam

D. 22 gam và 36 gam

Lời giải:

Đáp án: A

Số mol của CH₄ là: $n_{C{H}_4}=\frac{16}{16}$ = 1 mol

Phương trình phản ứng:

$\begin{array}{c}C{H}_4+2O_2\stackrel{t^o}{\to }C{O}_2+2H_{2}O\\ \text{1 1 2 (mol)}\end{array}$

Theo phương trình phản ứng ta có:

$n_{C{O}_2}$= 1 mol suy ra $m_{C{O}_2}$= 1.44 = 44 gam

$n_{H_{2}O}$ = 2 mol suy ra $m_{H_{2}O}$ = 2.18 = 36 gam

Câu 5: Chọn câu đúng trong các câu sau:

A. Metan có nhiều trong khí quyển.

B. Metan có nhiều trong nước biển.

C. Metan có nhiều trong nước ao, hồ.

D. Metan có nhiều trong các mỏ khí, mỏ dầu và mỏ than.

Lời giải:

Đáp án: D

Metan có nhiều trong các mỏ khí, mỏ dầu và mỏ than.

Câu 6: Đốt cháy hợp chất hữu cơ nào sau đây thu được số mol CO₂ nhỏ hơn số mol H₂O?

A. CH₄

B. C₄H₆

C. C₂H₄

D. C₆H₆

Lời giải:

Đáp án: A

CH₄ + 2O₂ $\stackrel{t^0}{\to }$ CO₂ + 2H₂O

1 → 1 2 mol

Câu 7: Ứng dụng của metan là

A. Metan cháy tỏa nhiều nhiệt nên được đùng làm nhiên liệu trong đời sống và trong sản xuất.

B. Metan là nguyên liệu dùng điều chế hiđro.

C. Metan còn được dùng để điều chế bột than và nhiều chất khác.

D. Cả A, B, C đều đúng.

Lời giải:

Đáp án: D

Ứng dụng của metan là

+ Metan cháy tỏa nhiều nhiệt nên được đùng làm nhiên liệu trong đời sống và trong sản xuất.

+ Metan là nguyên liệu dùng điều chế hiđro.

+ Metan còn được dùng để điều chế bột than và nhiều chất khác.

Câu 8: Đốt cháy 4,8 gam metan trong oxi, sau phản ứng thu được V lít khí CO₂. Giá trị của V là

A. 3,36 lít

B. 4,48 lít

C. 5,60 lít

D. 6,72 lít

Lời giải:

Đáp án: D

Số mol CH₄ là: $n_{C{H}_4}=\frac{\mathrm{4,8}}{16}$ = 0,3 mol

Phương trình phản ứng:

$\begin{array}{c}C{H}_4+2O_2\stackrel{t^o}{\to }C{O}_2+2H_{2}O\\ \mathrm{0,3}\text{0,3 (mol)}\end{array}$

Theo phương trình phản ứng ta có: $n_{C{O}_2}$= 0,3 mol

Vậy thể tích CO₂ thu được là: V = 0,3.22,4 = 6,72 lít.

Câu 9: Tính chất vật lý của metan là

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

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

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

D. Chất khí, màu vàng lục, tan nhiều trong nước.

Lời giải:

Đáp án: A

Tính chất vật lý của metan là chất khí, không màu, không mùi, nhẹ hơn không khí, ít tan trong nước.

Câu 10: Phản ứng hóa học đặc trưng của metan là

A. Phản ứng phân hủy

B. Phản ứng tách

C. Phản ứng cộng

D. Phản ứng thế

Lời giải:

Đáp án: D

Phản ứng hóa học đặc trưng của metan là phản ứng thế.

Câu 11: Thành phần phần trăm về khối lượng của các nguyên tố cacbon và hiđro trong CH₄ lần lượt là

A. 40% và 60%

B. 80% và 20%

C. 75% và 25%

D. 50% và 50%

Lời giải:

Đáp án: C

Ta có: %m_C = $\frac{12}{16}.100\%$ = 75%

%m_H = 100% - 75% = 25%

Câu 12: Khí metan có lẫn khí cacbonic, để thu được khí metan tinh khiết cần

A. Dẫn hỗn hợp qua nước vôi trong dư.

B. Đốt cháy hỗn hợp rồi dẫn qua nước vôi trong.

C. Dẫn hỗn hợp qua bình đựng dung dịch H₂SO₄.

D. Dẫn hỗn hợp qua bình đựng dung dịch brom dư.

Lời giải:

Đáp án: A

Khí metan có lẫn khí cacbonic, để thu được khí metan tinh khiết cần dẫn hỗn hợp khí qua nước vôi trong dư.

Khí CO₂ phản ứng bị giữ lại, khí metan không phản ứng thoát ra khỏi dung dịch thu được metan tinh khiết.

Phương trình phản ứng: CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃↓ + H₂O

Câu 13: Đốt cháy hoàn toàn m gam khí metan thu được 13,44 lít khí CO₂ ở đktc. Giá trị của m là

A. 10,2 gam

B. 7,8 gam

C. 8,8 gam

D. 9,6 gam

Lời giải:

Đáp án: D

Số mol của CO₂ là: $n_{C{O}_2}=\frac{\mathrm{13,44}}{\mathrm{22,4}}$ = 0,6 mol

Phương trình phản ứng:

$\begin{array}{c}C{H}_4+2O_2\stackrel{t^o}{\to }C{O}_2+2H_{2}O\\ \text{0,6 0,6 (mol)}\end{array}$

Theo phương trình phản ứng ta có: $n_{C{H}_4}$= 0,6 mol

Vậy khối lượng của CH₄ là: m = 0,6.16 = 9,6 gam.

Câu 14: CH₄ không tan trong nước nên cần phải thu bằng phương pháp đẩy nước và đặt úp bình.

 Khí metan phản ứng được với chất nào sau đây?

A. CO₂

B. HCl

C. CO

D. O₂

Lời giải:

Đáp án: D

Phương trình phản ứng:

$C{H}_4+2O_2\stackrel{t^o}{\to }C{O}_2+2H_{2}O$

Câu 15: Trong phòng thí nghiệm, người ta có thể thu khí CH₄ bằng cách

A. Đẩy không khí (ngửa bình).

B. Đẩy axit.

C. Đẩy nước (úp bình)

D. Đẩy nước (ngửa bình).

Lời giải:

Đáp án: C

Câu 16: Thể tích khí oxi cần dùng để đốt cháy hết 4,48 lít khí metan là

A. 6,72 lít

B. 8,96 lít

C. 9,52 lít

D. 10,08 lít

Lời giải:

Đáp án: B

Số mol CH₄ là: $n_{C{H}_4}=\frac{\mathrm{4,48}}{\mathrm{22,4}}$ = 0,2 mol

Phương trình phản ứng:

$\begin{array}{c}C{H}_4+2O_2\stackrel{t^o}{\to }C{O}_2+2H_{2}O\\ \text{0,2 0,4 (mol)}\end{array}$

Theo phương trình phản ứng ta có $n_{O_2}$= 0,4 mol

Vậy thể tích khí oxi cần dùng là $V_{O_2}$= 0,4.22,4 = 8,96 lít.

Xem thêm các phương trình hóa học hay khác:

Al4C3 + H2O → CH4 + Al(OH)3 | Al4C3 ra CH4

Al4C3 ra CH4 l Al4C3 + H2O → CH4 + Al(OH)3 | Nhôm cacbua ra Metan

C + H2 → C2H2 | C ra C2H2

C2H2 + H2 → C2H6 | C2H2 ra C2H6

C2H2 ra C2H6 l C2H2 + H2 → C2H6 l Axetilen ra Benzen