Bước 1: Hoàn thành phản ứng từ CH3COONa thành CH4
Phương pháp: Để điều chế metan (CH4) trong phòng thí nghiệm từ muối natri axetat (CH3COONa), chúng ta thực hiện phản ứng vôi tôi xút. Đây là phương pháp phổ biến và được học trong chương trình Hóa học 9.
Phản ứng hóa học:
CH3COONa + NaOH (rắn) →CaO, t° CH4↑ + Na2CO3
Giải thích: Trong phản ứng này, natri axetat phản ứng với natri hiđroxit (NaOH) khi đun nóng. Canxi oxit (CaO) được thêm vào hỗn hợp với vai trò là chất xúc tác và làm giảm nhiệt độ nóng chảy của NaOH, giúp phản ứng xảy ra ở nhiệt độ thấp hơn và dễ dàng hơn. Sản phẩm thu được là khí metan (CH4) và natri cacbonat (Na2CO3).
Bước 2: Hoàn thành phản ứng từ CH4 thành C2H2
Phương pháp: Để chuyển từ metan (CH4) sang axetilen (C2H2), chúng ta thực hiện phản ứng nhiệt phân metan ở nhiệt độ rất cao. Đây là phương pháp chính để điều chế axetilen trong công nghiệp.
Phản ứng hóa học:
2CH4 →1500°C, làm lạnh nhanh C2H2 + 3H2
Giải thích: Khi metan được nung nóng đến nhiệt độ khoảng 1500°C và sau đó làm lạnh nhanh, nó sẽ bị phân hủy để tạo thành axetilen (C2H2) và khí hiđro (H2). Việc làm lạnh nhanh là rất quan trọng để ngăn axetilen tiếp tục phân hủy thành cacbon và hiđro.
Bước 3: Hoàn thành phản ứng từ C2H2 thành C2H4
Phương pháp: Axetilen (C2H2) có liên kết ba, nên có khả năng tham gia phản ứng cộng hiđro (H2). Để tạo ra etilen (C2H4) (chỉ có liên kết đôi), chúng ta cần cộng hiđro không hoàn toàn vào axetilen với xúc tác và điều kiện nhiệt độ thích hợp. Phản ứng này thuộc loại phản ứng cộng.
Phản ứng hóa học:
C2H2 + H2 →Ni (hoặc Pd/PbCO3), t° C2H4
Giải thích: Axetilen có liên kết ba kém bền. Khi tác dụng với khí hiđro (H2) với xúc tác niken (Ni) hoặc paladi được “ngộ độc” (ví dụ Pd/PbCO3) và đun nóng ở điều kiện thích hợp, một liên kết pi trong liên kết ba sẽ bị phá vỡ, và mỗi nguyên tử cacbon sẽ nhận thêm một nguyên tử hiđro, tạo thành etilen (C2H4) có liên kết đôi. Điều kiện phản ứng rất quan trọng để ngăn phản ứng cộng tiếp tục xảy ra tạo thành etan (C2H6).
Bước 4: Hoàn thành phản ứng từ C2H4 thành C2H4Br2
Phương pháp: Etilen (C2H4) có liên kết đôi, đặc trưng bởi khả năng tham gia phản ứng cộng với các halogen như brom (Br2). Đây là một phản ứng cộng điển hình của anken và cũng là phản ứng dùng để nhận biết etilen.
Phản ứng hóa học:
C2H4 + Br2 → C2H4Br2
Giải thích: Liên kết đôi trong phân tử etilen kém bền. Khi etilen tiếp xúc với dung dịch brom (Br2), liên kết đôi sẽ bị phá vỡ và hai nguyên tử brom sẽ cộng vào hai nguyên tử cacbon của liên kết đôi, tạo thành hợp chất 1,2-đibrometan (C2H4Br2). Phản ứng này làm mất màu dung dịch brom, nên thường dùng để phân biệt etilen với metan.
Chúc các em học tốt và luôn yêu thích môn Hóa học nhé!