CH4 ra HCl l CH4 ra CH3Cl | CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl

Phương trình CH₄ + Cl₂ → CH₃Cl + HCl

1. Phương trình phản ứng hóa học

CH₄ + Cl₂ → CH₃Cl + HCl         

2. Hiện tượng nhận biết phản ứng

- Trước khi chiếu sáng hoặc đun nóng hỗn hợp phản ứng có màu vàng (của khí clo). Sau khi phản ứng xảy ra hỗn hợp sản phẩm thu được không có màu.

(Xét phản ứng xảy ra hoàn toàn và vừa đủ, không có chất dư)

3. Điều kiện phản ứng

- Chiếu sáng hoặc đun nóng.

4. Bản chất của các chất tham gia phản ứng

4.1. Bản chất của CH₄ (Metan)

Metan tác dụng với clo khi có ánh sáng, nguyên tử hidro của metan được thay thế bởi nguyên tử clo.

4.2. Bản chất của Cl₂ (Clo)

Cl₂ phản ứng được với một số hợp chất hữu cơ như: CH₄, CH₂=CH₂, C₂H₂,...

5. Tính chất hóa học

5.1. Tính chất hóa học của Metan

Metan có thể tham gia vào một số phản ứng hóa học như sau:

Tham gia phản ứng thế với halogen clo, brom

Metan phản ứng với Halogen cho ra dẫn xuất halogen và hidro halogenua.Ví dụ đối với Cl:

CH₄+ Cl₂ → CH₃Cl + HCl

CH₃Cl + Cl₂ → CH₂Cl₂ + HCl

CH₂Cl₂ + Cl₂ → CHCl₃ + HCl

CHCl₃ + Cl₂ → CCl₄ + HCl

Phản ứng với hơi nước tạo ra 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

Phản ứng cháy không hoàn toàn: Được dùng trong sản xuất fomanđehit, bột than, khí đốt,…

(đốt trong điều kiện thiếu không khí)

Phản ứng phân hủy tạo ra axetilen

Metan bị nhiệt phân bằng cách nung nóng nhanh metan với một lượng nhỏ oxi ở nhiệt độ khoảng 1500^oC (ΔH = 397kJ/mol)

Oxi được dùng để đốt cháy 1 phần metan, cung cấp thêm nhiệt cho phản ứng.

5.2. Tính chất hóa học của Cl2

Clo tác dụng với kim loại

Giống như những phi kim khác, clo sẽ tác dụng với kim loại để tạo ra muối. Người ta gọi muối này là halogenua. Tức là chúng sẽ được đọc bằng việc ghép tên của halogen với đuôi ua.

Clo sẽ tác dụng với hầu hết các kim loại chỉ trừ Au và Pt.

Ví dụ:

2Na+Cl2→2NaCl

2Fe+3Cl2→2FeCl3

Tác dụng hidro

Clo sẽ tác dụng với hidro để tạo ra một hợp chất khí.

H₂+Cl₂→2HCl

HCl khi được hòa tan vào nước sẽ tạo ra một axit. Vậy tính chất hóa học của HCl là gì? Chúng ta sẽ cùng tìm hiểu ở những bài viết sau nhé.

Clo tác dụng với nước

Cl₂ là chất có phản ứng thuận nghịch hay còn gọi là phản ứng hai chiều với nước.

H₂O+Cl₂↔HCl+HClO

Clo phản ứng với dung dịch muối của những halogen hoạt động hóa học yếu hơn

Cl₂+2NaBr→2NaCl+Br₂

Clo tác dụng với những chất có tính khử mạnh

2FeCl₂ + Cl₂→2FeCl₃

Tính chất hóa học của clo cũng có nhiều điểm tương đồng với tính chất hóa học của flo và tính chất hóa học của brom. Bởi đây cũng là những chất halogen hoạt động mạnh. Các em hãy dựa trên sự tương đồng này để viết các phương trình tương ứng với flo và brom nhé.

6. Cách thực hiện phản ứng

- Khi có ánh sáng, khí metan (CH₄) phản ứng với khí clo thu được metyl clorua (CH₃Cl) và hiđro clorua (HCl – khí).

7. Bạn có biết

- Phản ứng trên được gọi là phản ứng thế.

- Tương tự metan (CH₄) các đồng đẳng của metan cũng tham gia phản ứng thế tương tự.

- Clo không chỉ thế một nguyên tử H trong phân tử metan mà có thể thế lần lượt từng nguyên tử H trong phân tử metan.

8. Bài tập liên quan

Câu 1: Để chứng minh sản phẩm của phản ứng cháy giữa metan và oxi có tạo thành khí cacbonic hay không ta cho vào ống nghiệm hóa chất nào say đây?

A. Nước cất

B. Nước vôi trong

C. Nước muối

D. Thuốc tí

Lời giải:

Đáp án: B

Giải thích:

Khi cho nước vôi trong Ca(OH)₂ vào ống nghiệm thấy dung dịch bị vẩn đục chứng tỏ có khí CO₂. CO₂ phản ứng với Ca(OH)₂ tạo kết tủa làm dung dịch bị vẩn đục

CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃ + H₂O

Câu 2. Dãy nào sau đây chỉ gồm các chất thuộc dãy đồng đẳng của Metan

A. C₂H₂, C₃H₄, C₄H₆, C₅H₈.

B. CH₄, C₂H₆, C₄H₁₀, C₅H₁₂.

C. CH₄, C₂H₂, C₃H₄, C₄H₁₀.

D. C₂H₆, C₃H₈, C₅H₁₀, C₆H₁₂

Lời giải:

Đáp án: B

Câu 3: Phản ứng hóa học đặc trưng của metan là:

A. Phản ứng thế.

B. Phản ứng cộng.

C. Phản ứng oxi hóa – khử.

D. Phản ứng phân hủy.

Lời giải:

Đáp án: A

Giải thích: Phản ứng hóa học đặc trưng của metan là Phản ứng thế.

Câu 4: Trong phòng thí nghiệm có thể thu khí CH₄ bằng cách:

A. Đẩy không khí (ngửa bình)

B. Đẩy axit

C. Đẩy nước (úp bình)

D. Đẩy bazo

Lời giải:

Đáp án: C

Giải thích: CH₄ không tan trong nước nên cần phải thu bằng phương pháp đẩy nước.

Câu 5: Các tính chất vật lí cơ bản của metan là:

A. Chất lỏng, không màu, tan nhiều tron 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

Xem thêm các phương trình liên quan khác:

C2H6 + Cl2 → HCl + C2H5Cl

FeCl2 ra FeCl3 | FeCl2 + Cl2 → FeCl3

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

CH4 ra C2H2 | CH4 → C2H2 + H2

CH3COONa ra CH4 l CH3COONa + NaOH → CH4 + Na2CO3