Điều chế Axetilen

Ôn tập môn Hóa học 11

VnDoc xin giới thiệu bài Điều chế Axetilen được chúng tôi sưu tầm và tổng hợp lí thuyết trong chương trình giảng dạy môn Hóa học lớp 11. Hi vọng rằng đây sẽ là những tài liệu hữu ích trong công tác giảng dạy và học tập của quý thầy cô và các bạn học sinh.

Lưu ý: Nếu bạn muốn Tải bài viết này về máy tính hoặc điện thoại, vui lòng kéo xuống cuối bài viết.

Câu hỏi: Nêu cách điều chế axetilen trong công nghiệp và trong phòng thí nghiệm

Lời giải:

- Trong phòng thí nghiệm và công nghiệp axetilen được điều chế bằng cách cho canxi cacbua (thành phần chính của đất đèn) phản ứng với nước.

CaC₂ + 2H₂O → C₂H₂ + Ca(OH)₂

- Phương pháp hiện đại để điều chế axetilen hiện nay là nhiệt phân metan ở nhiệt độ cao, sau đó làm lạnh nhanh.

Axetilen là gì?

- Axetilen hay acetylene (tên hệ thống là Ethylne) là một hidrocacbon không no nằm trong dãy đồng đẳng ankin. Đây là một chất khí không màu, không mùi với công thức hóa học là C₂H₂.

Cấu tạo phân tử của Axetilen

Axetilen có công thức hóa học là C₂H₂ với một liên kết ba giữa hai nguyên tử cacbon trong một phân tử axetilen.

H - C ≡ C - H

Tính chất vật lý của Axetilen

- Là một chất khí không màu, không mùi, dễ bắt cháy và nhẹ hơn không khí. Nó không tồn tại ở dạng tinh khiết hoàn toàn mà thường được để trong một dung dịch do tính không ổn định ở dạng tinh khiết.

- Là chất ít tan trong nước.

- Khối lượng riêng: 1.097 kg m^-3

- Điểm nóng chảy: - 80.8^oC (192.4 K, -113.4⁰F)

- Điểm sôi: - 84^oC (189 K, -119^oF)

Tính chất hóa học của Axetilen

Phản ứng oxi hóa (cháy)

- Khi đốt axetilen trong không khí, nó sẽ cháy với ngọn lửa sáng và tỏa ra nhiều nhiệt

2C₂H₂ + 5O₂ → 4CO₂ + 2H₂O

Phản ứng cộng

- Phản ứng cộng brom: tương tự như etilen, axetilen cũng làm mất màu dung dịch brom. Sản phẩm mới sinh ra do có liên kết đôi trong phân tử nên có thể cộng thêm một phân tử brom nữa:

HC ≡ CH_(k) + Br – Br_(dd) → Br – CH ≡ CH – Br (l)

Br – CH ≡ CH – Br (l) + Br – Br_(dd) → Br₂CH – CHBr₂

- Trong những điều kiện thích hợp, axetilen còn có phản ứng cộng với hidro cùng một số chất khác:

CH ≡ CH + 2H₂ → CH₃ – CH_{3(Ni, t}^o₎

CH ≡ CH + H₂ → CH₂ = CH_2(Pb/PbCO3)

CH ≡ CH + HCl → CH₂ = CH – Cl_{(HgCl2, t}^o_{: 150 - 200}^o_C)

CH₂ = CH – Cl + HCl → CH₃ – CHCl₂

Phản ứng trùng hợp

- Cũng như ankin, anken có liên kết pi nên có khả năng tham gia phản ứng trùng hợp tạo ra polyme.

- Hai phân tử axetilen có thể cộng hợp lại với nhau tạo ra vinylaxetilen

2CH ≡ CH₂ → CH – C ≡ CH_{(xt, t}^o₎

Phản ứng hiđrat hóa

- Axetilen có phản ứng cộng nước

HC ≡ CH + H – OH → [CH₂ = CH – OH] → CH₃ – CH = O

Điều chế Axetilen

Có thể điều chế axetilen bằng các phương pháp sau:

- Cho canxi cacbua tác dụng với nước

CaC₂ + 2H₂O → C₂H₂ + Ca(OH)₂

- Cho cacbon tác dụng với hidro trong điều kiện có hồ quang điện

2C + H₂ → C₂H₂

- Nhiệt phân metan ở nhiệt độ cao và làm lạnh nhanh sau đó

2CH₄ → C₂H₂ + 3H₂(1500^oC)

Điều chế axetilen trong phòng thí nghiệm

Cách tiến hành

- Cho vài mẩu nhỏ canxi cacbua vào ống nghiệm đã đựng 1ml nước và đậy nhanh bằng nút có ống dẫn khí đầu vuốt nhọn.

- Đốt khí sinh ra ở đầu ống vuốt nhọn.

Phương trình phản ứng

CaC₂ + 2H₂O → C₂H₂ + Ca(OH)₂

- Tuy nhiên, phương pháp điều chế này sinh ra nhiều nhiệt, hàm lượng Canxi Cacbua cũng chứa nhiều tạp chất nên phương pháp này mang lại Axetilen không tinh khiết lắm.

Điều chế axetilen trong công nghiệp

Trong công nghiệp người ta điều chế axetilen bằng cách cho canxi cacbua tác dụng với nước

CaC₂ + 2H₂O → C₂H₂ + Ca(OH)₂

Ứng dụng của Axetilen

- Ứng dụng trong hàn xì: là một thành phần trong đèn oxi – axetilen dùng trong hàn và cắt kim loại. Từ đó giúp cho quá trình xây dựng, lắp ráp cùng việc sử dụng kim loại và uốn cắt kim loại trở nên dễ dàng hơn.

- Trong công nghiệp: nó là nguyên liệu trong sản xuất poli (viny clorua) (được dùng để sản xuất nhựa PVC), cao su, axit axetic và nhiều loại hóa chất quan trọng khác.

Axetilen nguy hiểm thế nào?

Axetilen là một chất không gây độc hại với con người nếu sử dụng ở ngưỡng cho phép. Tuy nhiên, nếu vượt quá mức cho phép có thể gây một số ảnh hưởng đến cơ thể con người như:

- Có thể xảy ra một số hiện tượng buồn nôn, đau ngực, khó thở, nhức đầu, đi loạng choạng, da tái xanh, ngạt thở, đau phổi, hôn mê khi hít phải khí axetilen C2H2

- Nếu tiếp xúc qua da xuất hiện triệu chứng bị phát ban

- Khi sử dụng không đúng cách hay không có kiến thức cũng có thể gây ra một số hậu quả nghiêm trọng như tính dễ cháy, gây nổ của loại khí này cần đặc biệt thận trọng trong sử dụng và bảo quản. Nồng độ axetilen trong không khí từ 2,5% trở lên có thể gây ra cháy nổ.