Hoàn thành chuỗi ptpư sau: CaC2→ C2H2 → C2H4→ C2H6 C6H6 → brom benzen

Chào các em học sinh thân mến! Cô rất vui được đồng hành cùng các em trong việc giải quyết bài tập hóa học thú vị này. Đây là một chuỗi phản ứng quan trọng, giúp chúng ta ôn lại các kiến thức về hợp chất hữu cơ đã học trong chương trình Hóa học 9. Chúng ta hãy cùng nhau phân tích và hoàn thành từng bước một nhé!

Để hoàn thành chuỗi phản ứng, chúng ta sẽ đi từng bước theo yêu cầu của đề bài:

Bước 1: ${\text{CaC}}_2\to {\text{C}}_2{\text{H}}_2$

Lời giải:

Phản ứng này là phương pháp điều chế axetilen (${\text{C}}_2{\text{H}}_2$) trong phòng thí nghiệm từ canxi cacbua (${\text{CaC}}_2$) và nước.

Phương trình hóa học:

${\text{CaC}}_2+2{\text{H}}_2\text{O}\to {\text{C}}_2{\text{H}}_2\uparrow +\text{Ca}{\left(\text{OH}\right)}_2$

Giải thích:

Canxi cacbua (đất đèn) phản ứng rất mãnh liệt với nước, tạo thành khí axetilen (là một hidrocacbon không no có liên kết ba) và canxi hiđroxit. Đây là phản ứng quen thuộc để điều chế ${\text{C}}_2{\text{H}}_2$ trong phòng thí nghiệm.

Bước 2: ${\text{C}}_2{\text{H}}_2\to {\text{C}}_2{\text{H}}_4$

Lời giải:

Để chuyển axetilen (${\text{C}}_2{\text{H}}_2$) thành etilen (${\text{C}}_2{\text{H}}_4$), chúng ta thực hiện phản ứng cộng hiđro. Axetilen có liên kết ba, nên nó có thể cộng một phân tử ${\text{H}}_2$ để tạo thành etilen có liên kết đôi.

Phương trình hóa học:

${\text{C}}_2{\text{H}}_2+{\text{H}}_2\stackrel{\text{xúc tác},{\text{t}}^{\circ }}{\to }{\text{C}}_2{\text{H}}_4$

Giải thích:

Axetilen là hiđrocacbon không no có liên kết ba. Nó có khả năng tham gia phản ứng cộng. Để chuyển hóa axetilen thành etilen (tức là chỉ cộng một phân tử ${\text{H}}_2$ và dừng lại ở liên kết đôi), cần có điều kiện xúc tác và nhiệt độ thích hợp. Phản ứng này phá vỡ một liên kết pi của liên kết ba, tạo thành liên kết đôi.

Bước 3: ${\text{C}}_2{\text{H}}_4\to {\text{C}}_2{\text{H}}_6$

Lời giải:

Để chuyển etilen (${\text{C}}_2{\text{H}}_4$) thành etan (${\text{C}}_2{\text{H}}_6$), chúng ta tiếp tục thực hiện phản ứng cộng hiđro. Etilen có liên kết đôi, nên nó có thể cộng một phân tử ${\text{H}}_2$ để tạo thành etan có liên kết đơn.

Phương trình hóa học:

${\text{C}}_2{\text{H}}_4+{\text{H}}_2\stackrel{\text{Ni},{\text{t}}^{\circ }}{\to }{\text{C}}_2{\text{H}}_6$

Giải thích:

Etilen là hiđrocacbon không no có liên kết đôi. Nó cũng có khả năng tham gia phản ứng cộng. Khi cho etilen phản ứng với hiđro dưới xúc tác niken (Ni) và nhiệt độ cao, liên kết đôi sẽ bị phá vỡ, hiđro sẽ cộng vào hai nguyên tử cacbon, tạo thành etan (một hiđrocacbon no, chỉ có liên kết đơn).

Bước 4:

Lời giải:

Để chuyển axetilen (${\text{C}}_2{\text{H}}_2$) thành benzen (${\text{C}}_6{\text{H}}_6$), chúng ta thực hiện phản ứng trime hóa (hay trùng hợp vòng) axetilen.

Phương trình hóa học:

$3{\text{C}}_2{\text{H}}_2\stackrel{\text{C hoạt tính},600{}^{\circ }\text{C}}{\to }{\text{C}}_6{\text{H}}_6$

Giải thích:

Axetilen dưới điều kiện nhiệt độ cao (khoảng $600{}^{\circ }\text{C}$) và có mặt xúc tác là cacbon hoạt tính (than hoạt tính) có thể trùng hợp 3 phân tử lại với nhau để tạo thành vòng benzen. Đây là một phản ứng quan trọng để tổng hợp benzen từ axetilen.

Bước 5: ${\text{C}}_6{\text{H}}_6\to \text{brom benzen}$

Lời giải:

Để chuyển benzen (${\text{C}}_6{\text{H}}_6$) thành brombenzen (${\text{C}}_6{\text{H}}_5\text{Br}$), chúng ta thực hiện phản ứng thế với brom.

Phương trình hóa học:

${\text{C}}_6{\text{H}}_6+{\text{Br}}_2\stackrel{\text{Fe},{\text{t}}^{\circ }}{\to }{\text{C}}_6{\text{H}}_5\text{Br}+\text{HBr}$

Giải thích:

Benzen là một hiđrocacbon thơm, có cấu trúc vòng bền vững. Nó tham gia phản ứng thế dễ hơn phản ứng cộng. Khi cho benzen phản ứng với brom lỏng trong điều kiện có bột sắt (Fe) làm xúc tác và đun nóng, một nguyên tử hiđro trên vòng benzen sẽ bị thay thế bởi một nguyên tử brom, tạo thành brombenzen và giải phóng khí hiđro bromua ($\text{HBr}$).

Chúc mừng các em đã hoàn thành chuỗi phản ứng này! Qua bài tập, chúng ta đã ôn lại nhiều dạng phản ứng quan trọng của các hiđrocacbon không no và hiđrocacbon thơm. Nếu có bất kỳ thắc mắc nào, đừng ngần ngại hỏi cô nhé!