Viết pthh theo sơ đồ:
1)Pentan-> propilen->1,2-điclopropan
↓ …
1)Pentan-> propilen->1,2-điclopropan
↓ ↓
Etilen →P.E propan →propen →P.P
2)Hexan →but-2-en →2,3-đibrombutan
↓
etan →etilen →1-clo etan →ancol etylic →etilen →P.E
3) Đá vôi →Vôi sống →đất đèn →etin →vinyl axetilen →X →cao su buna
—
Phần 1: Sơ đồ chuyển hóa Pentan
Chúng ta sẽ phân tích từng mũi tên một.
1) Pentan -> Etilen
* Phản ứng: Cracking pentan (ankan mạch dài) dưới tác dụng của nhiệt độ cao hoặc xúc tác. Phản ứng cracking có thể tạo ra nhiều sản phẩm khác nhau, bao gồm ankan và anken có số nguyên tử cacbon nhỏ hơn.
* Phương trình hóa học:
C_5H_12 \xrightarrow{nhiệt, xúc tác} C_2H_4 + C_3H_6
Pentan -> propilen
* Phản ứng: Tương tự như trên, đây là phản ứng cracking pentan.
* Phương trình hóa học:
C_5H_12 \xrightarrow{nhiệt, xúc tác} C_3H_6 + C_2H_6
Etilen -> P.E (Polietilen)
* Phản ứng: Phản ứng trùng hợp etilen dưới tác dụng của nhiệt độ, áp suất và xúc tác.
* Phương trình hóa học:
n C_2H_4 \xrightarrow{t^o, p, xt} (-CH_2-CH_2-)_n
Propilen -> 1,2-điclopropan
* Phản ứng: Phản ứng cộng hydro halogenua (ở đây là HCl) vào anken không đối xứng. Tuy nhiên, đề bài cho là “1,2-điclopropan”, điều này có nghĩa là sản phẩm có hai nguyên tử clo gắn vào hai nguyên tử cacbon liền kề của propan. Phản ứng cộng HCl vào propilen chỉ cho 2-clopropan theo quy tắc Markovnikov. Để tạo ra 1,2-điclopropan, ta cần phản ứng với Cl_2 theo tỉ lệ 1:1 hoặc phản ứng với HCl trong điều kiện đặc biệt hoặc qua một số bước trung gian.
Tuy nhiên, nếu ta hiểu “propilen -> 1,2-điclopropan” theo hướng từ propilen (anken) sang dẫn xuất halogen của ankan, thì phản ứng cộng halogen (Cl_2) vào anken là phù hợp hơn, nhưng sản phẩm sẽ là 1,2-đicloropropan.
* Giả định phương trình là cộng Cl_2 vào propilen:
CH_3-CH=CH_2 + Cl_2 \xrightarrow{t^o} CH_3-CHCl-CH_2Cl
Propan -> propen
* Phản ứng: Dehidro hóa propan (anken) dưới tác dụng của nhiệt độ cao và xúc tác.
* Phương trình hóa học:
C_3H_8 \xrightarrow{t^o, xt} C_3H_6 + H_2
Propan -> P.P (Polipropilen)
* Phản ứng: Đầu tiên, propan phải được chuyển hóa thành propen (như bước trên). Sau đó, propen thực hiện phản ứng trùng hợp.
* Bước 1: Dehidro hóa propan
C_3H_8 \xrightarrow{t^o, xt} C_3H_6 + H_2
* Bước 2: Trùng hợp propen
n C_3H_6 \xrightarrow{t^o, p, xt} (-CH_2-CH(CH_3)-)_n
—
Phần 2: Sơ đồ chuyển hóa Hexan
Chúng ta sẽ đi từng bước một.
Hexan -> but-2-en
* Phản ứng: Cracking hexan (ankan mạch dài) dưới tác dụng của nhiệt độ cao hoặc xúc tác. Phản ứng cracking có thể tạo ra nhiều sản phẩm khác nhau. Để thu được but-2-en, ta cần cracking hexan thành các mảnh nhỏ hơn.
* Ví dụ về một phản ứng cracking:
C_6H_14 \xrightarrow{nhiệt, xúc tác} C_4H_8 + C_2H_6
Trong đó, C_4H_8 có thể là but-1-en hoặc but-2-en (cis hoặc trans).
but-2-en -> 2,3-đibrombutan
* Phản ứng: Phản ứng cộng brom (Br_2) vào anken (but-2-en).
* Phương trình hóa học:
CH_3-CH=CH-CH_3 + Br_2 \rightarrow CH_3-CHBr-CHBr-CH_3
Hexan -> etan
* Phản ứng: Cracking hexan.
* Ví dụ về một phản ứng cracking:
C_6H_14 \xrightarrow{nhiệt, xúc tác} C_2H_6 + C_4H_8
etan -> etilen
* Phản ứng: Dehidro hóa etan (ankan) dưới tác dụng của nhiệt độ cao và xúc tác.
* Phương trình hóa học:
C_2H_6 \xrightarrow{t^o, xt} C_2H_4 + H_2
etilen -> 1-clo etan
* Phản ứng: Phản ứng cộng hydro clorua (HCl) vào etilen.
* Phương trình hóa học:
C_2H_4 + HCl \rightarrow C_2H_5Cl
1-clo etan -> ancol etylic
* Phản ứng: Phản ứng thủy phân dẫn xuất halogen no trong môi trường kiềm.
* Phương trình hóa học:
C_2H_5Cl + NaOH \xrightarrow{t^o, dd} C_2H_5OH + NaCl
ancol etylic -> etilen
* Phản ứng: Phản ứng dehidrat hóa ancol etylic (ancol no) dưới tác dụng của axit sulfuric đặc và nhiệt độ.
* Phương trình hóa học:
C_2H_5OH \xrightarrow{H_2SO_4 đặc, t^o} C_2H_4 + H_2O
etilen -> P.E
* Phản ứng: Phản ứng trùng hợp etilen.
* Phương trình hóa học:
n C_2H_4 \xrightarrow{t^o, p, xt} (-CH_2-CH_2-)_n
—
Phần 3: Sơ đồ chuyển hóa Đá vôi
Chúng ta sẽ đi từng bước một, đây là một sơ đồ quan trọng để sản xuất cao su buna.
Đá vôi -> Vôi sống
* Phản ứng: Phản ứng nhiệt phân đá vôi (canxi cacbonat).
* Phương trình hóa học:
CaCO_3 \xrightarrow{t^o} CaO + CO_2
Vôi sống -> đất đèn
* Phản ứng: Vôi sống (canxi oxit) tác dụng với cacbon (than cốc) ở nhiệt độ rất cao trong lò điện.
* Phương trình hóa học:
CaO + 3C \xrightarrow{t^o cao} CaC_2 + CO
đất đèn -> etin
* Phản ứng: Phản ứng thủy phân đất đèn (canxi cacbua) với nước.
* Phương trình hóa học:
CaC_2 + 2H_2O \rightarrow C_2H_2 + Ca(OH)_2
etin -> vinyl axetilen
* Phản ứng: Phản ứng đime hóa (hai phân tử) của axetilen dưới tác dụng của xúc tác thích hợp (ví dụ: CuCl hoặc NH_4Cl).
* Phương trình hóa học:
2C_2H_2 \xrightarrow{CuCl, NH_4Cl} CH \equiv C-CH=CH_2
vinyl axetilen -> X
* Phản ứng: Để chuyển từ vinyl axetilen sang cao su buna (là một loại polime, cụ thể là poli(buta-1,3-dien)), ta cần tạo ra buta-1,3-dien trước. Vinyl axetilen có thể được hidrat hóa để tạo ra các sản phẩm khác nhau, nhưng để tạo ra buta-1,3-dien, ta cần một phản ứng cộng hydro hoặc một phản ứng tách nước/hydro nào đó.
Tuy nhiên, dựa vào mục đích cuối cùng là cao su buna (poli(buta-1,3-dien)), thì “X” ở đây có khả năng là buta-1,3-dien. Vinyl axetilen có thể được hydro hóa một phần để tạo ra buta-1,3-dien.
* Giả định: X là buta-1,3-dien (C_4H_6).
Phản ứng này thường là một phản ứng phức tạp hơn, có thể qua các bước trung gian hoặc dùng xúc tác đặc biệt để cộng H_2 vào liên kết ba của vinyl axetilen một cách chọn lọc để tạo ra liên kết đôi liên hợp.
Một cách trực tiếp để thu được buta-1,3-dien từ axetilen là thông qua phản ứng đime hóa axetilen tạo vinyl axetilen, sau đó hydro hóa vinyl axetilen. Tuy nhiên, hydro hóa hoàn toàn sẽ tạo but-1-en hoặc but-2-en. Để có buta-1,3-dien, cần hydro hóa chọn lọc.
Một phương pháp khác để tạo Butadien từ Axetilen: Axetilen có thể được tổng hợp thành butadien theo nhiều cách. Một trong những cách là dime hóa axetilen thành vinyl axetilen, sau đó đồng phân hóa hoặc phản ứng tiếp. Tuy nhiên, nếu xem xét trực tiếp từ vinyl axetilen, có thể có phản ứng tách hoặc thêm nhóm chức.
Thực tế, quá trình từ vinyl axetilen đến buta-1,3-dien có thể là:
CH \equiv C-CH=CH_2 \xrightarrow{X, t^o} CH_2=CH-CH=CH_2
Phản ứng này có thể là một phản ứng đồng phân hóa hoặc điều chỉnh liên kết pi dưới tác dụng của xúc tác thích hợp. Một cách thường gặp trong công nghiệp là đime hóa axetilen tạo vinyl axetilen, sau đó có thể hydro hóa một phần hoặc điều chỉnh cấu trúc để tạo butadien. Tuy nhiên, đơn giản nhất nếu X là buta-1,3-dien, thì cần có phản ứng từ vinyl axetilen.
Giả định đơn giản hóa cho bài tập:
CH \equiv C-CH=CH_2 \xrightarrow{chuyển hóa} CH_2=CH-CH=CH_2
vinyl axetilen -> cao su buna
* Phản ứng: Phản ứng trùng hợp buta-1,3-dien (X) để tạo thành cao su buna. Buta-1,3-dien trùng hợp theo kiểu cộng 1,4.
* Phương trình hóa học:
n CH_2=CH-CH=CH_2 \xrightarrow{xt, t^o, p} (-CH_2-CH=CH-CH_2-)_n
—
Hy vọng với những giải thích chi tiết từng bước như vậy, các em đã hiểu rõ hơn về cách viết các phương trình hóa học theo sơ đồ. Hãy luyện tập thêm với nhiều sơ đồ khác nhau để nâng cao kỹ năng nhé!
Đáp án:
Giải thích các bước giải:
1. C5H12 → C3H6 + C2H6 (cracking, t,xt)
C3H6 + Cl2 → CH2Cl-CH2Cl-CH3 ( CCl4)
C3H6 + H2 → C3H8(Ni, t)
C3H8 → C3H6 + H2(xt, t)
nCH2=CH-CH3 → (CH2-CH-CH3)n ( xt,t)
C5H12 → C2H4 + C3H8 (xt,t)
nCH2=CH2 → (CH2-Ch2)n (xt,t)
2. C6H14 → CH3-CH=CH-CH3 + C2H6(xt,t)
CH3-CH=CH-CH3 + Br2 → CH3-CH(Br)-CH(Br)-CH3 (CCl4)
C6H14 → C2H6 + C4H8 (xt,t)
C2H6 → CH2=CH2 + H2 (xt,t)
CH2=CH2 + HCl → CH3-CH2Cl (xt,t)
CH3-CH2Cl + H2O → CH3-CH2-OH + HCl
CH3-CH2-OH → CH2=CH2 + H2O (HgSO4,170)
nCH2=CH2 → (CH2-CH2)n (xt,t)
3. CaCO3 → CaO + CO2 (t)
CaO + 3C → CaC2 + CO (t)
CaC2 + H2O → Ca(OH)2 + CH≡CH
2CH≡CH → CH≡C-CH=CH2 (NH4Cl, CuCl,t)
CH≡C-CH=CH2 + H2 → CH2=CH-CH=CH2 (Pd/PbCO3, t)
nCH2=CH-CH=CH2 → (CH2-CH=CH-CH2)n (trùng hợp, t,xt)
Những cái trong ngoặc là điều kiện phản ứng nha!
Bạn xem hình