C3H8 → CH4 + C2H4 | C3H8 ra C2H4 | C3H8 ra CH4

Phản ứng cracking C₃H₈ tạo ra C₂H₄ và CH₄ thuộc loại phản ứng cracking đã được cân bằng chính xác và chi tiết nhất. Bên cạnh đó là một số bài tập có liên quan về C₃H₈ có lời giải, mời các bạn đón xem:

C₃H₈ → CH₄ + C₂H₄

1. Phương trình phản ứng propan ra etilen

$C_{3} H_{8} \overset{t^{°}, x t}{\to} C_{2} H_{4} + C H_{4}$

Phản ứng trên là phản ứng tách ankan.

2. Hiện tượng của phản ứng propan ra etilen

- Dẫn hỗn hợp sản phẩm thu được qua bình đựng dung dịch brom thấy dung dịch brom bị nhạt màu.

3. Cách tiến hành phản ứng propan ra etilen

- Crackinh propan trong điều kiện nhiệt độ, xúc tác thích hợp.

4. Mở rộng về tính chất hoá học của ankan

- Ở nhiệt độ thường, các ankan không tác dụng với dung dịch axit, dung dịch kiềm và các chất oxi hóa như dung dịch KMnO₄ (thuốc tím)...

- Khi chiếu sáng hoặc đun nóng, các ankan dễ dàng tham gia các phản ứng thế, phản ứng tách hiđro và phản ứng cháy.

4.1. Phản ứng thế bởi halogen

- Clo có thể thay thế lần lượt từng nguyên tử H trong phân tử metan.

Phương trình hóa học:

CH₄ + Cl₂ $\overset{a s}{\to}$ CH₃Cl + HCl

CH₃Cl + Cl₂ $\overset{a s}{\to}$ CH₂Cl₂ + HCl

CH₂Cl₂ + Cl₂ $\overset{a s}{\to}$ CHCl₃ + HCl

CHCl₃ + Cl₂ $\overset{a s}{\to}$ CCl₄ + HCl

C3H8 → CH4 + C2H4 | C3H8 ra C2H4 | C3H8 ra CH4

- Các đồng đẳng của metan cũng tham gia phản ứng thế tương tự metan.

Nhận xét:

- Nguyên tử hiđro liên kết với nguyên tử cacbon bậc cao hơn dễ bị thế hơn nguyên tử hiđro liên kết với nguyên tử cacbon bậc thấp hơn.

4.2. Phản ứng tách

- Dưới tác dụng của nhiệt và chất xúc tác thích hợp, các ankan có phân tử khối nhỏ bị tách hiđro thành hiđrocacbon không no tương ứng.

Thí dụ:

CH₃ – CH₃ $\overset{500 {}^{o}C, x t}{\to}$ CH₂ = CH₂ + H₂

- Ở nhiệt độ cao và chất xúc tác thích hợp, ngoài việc bị tách hiđro, các ankan còn có thể bị phân cắt mạch cacbon tạo thành các phân tử nhỏ hơn.

Thí dụ:

CH₃ – CH₂ – CH₃ $\overset{t^{o}, x t}{\to} [\begin{array}{l} C_{2} H_{6} + C H_{4} \\ C_{3} H_{6} + H_{2} \end{array}$

4.3. Phản ứng oxi hóa

- Khi bị đốt, các ankan đều cháy, tỏa nhiều nhiệt.

C_nH_{2n + 2} + $\frac{3 n + 1}{2}$ O₂ $\overset{t^{o}}{\to}$ nCO₂ + (n + 1)H₂O

5. Bài tập vận dụng liên quan

Câu 1: Phản ứng tách butan ở 500^oC có xúc tác cho những sản phẩm nào sau đây?

A. CH₃CH=CHCH₃ và H₂ B. CH₃CH=CH₂ và CH₄

C. CH₂=CH-CH=CH₂ và H₂ D. A, B, C đều đúng.

Hướng dẫn giải

Đáp án D

Butan: CH₃-CH₂-CH₂-CH₃

Dưới tác dụng của nhiệt và chất xúc tác thích hợp, các ankan có thể tách hiđro thành hiđro cacbon không no tương ứng hoặc phân cắt mạch cacbon tạo thành các phân tử nhỏ hơn.

Câu 2: Phản ứng đặc trưng của ankan là:

A. Cộng với halogen B. Thế với halogen

C. Crackinh D. Đề hiđro hoá

Hướng dẫn giải

Đáp án B

Ở phân tử ankan chỉ có liên kết C-C và C-H. Đó là các liên kết xích ma bền vững, vì thế ankan tương đối trơ về mặt hóa học. Ở nhiệt độ thường chúng không phản ứng với axit, bazơ và chất oxi hóa mạnh như KMnO₄.

Dưới tác dụng của ánh sáng, xúc tác và nhiệt độ, ankan tham gia các phản ứng thế với halogen, phản ứng tách và phản ứng oxi hóa. Tuy nhiên, phản ứng đặc trưng của ankan là thế với halogen: C_nH_2n+2 + Cl₂ $\overset{A S}{\to}$ C_nH_2n+1Cl + HCl

Halogen có thể thay thế lần lượt từng nguyên tử H trong phân tử ankan.

Câu 3: Ankan X có công thức phân tử C₆H₁₄. Clo hóa X, thu được 4 sản phẩm dẫn xuất monoclo. Tên gọi của X là

A. 2,2-đimetylbutan B. 3-metylpentan

C. hexan D. 2,3-đimetylbutan

Hướng dẫn giải

Đáp án B

$\begin{array}{l} \overset{↓}{C} H_{3} - \overset{↓}{C} H_{2} - \underset{|↓}{\overset{↓}{C}} H - C H_{2} - C H_{3} \\ C H_{3} \end{array}$

Vị trí mũi tên cho biết Cl có thể thế H gắn với C đó

→ Clo hóa 3-metylpentan được 4 sản phẩm thế monoclo.

Câu 4: Sản phẩm của phản ứng thế clo (1:1, ánh sáng) vào 2,2-đimetylpropan là:

(1) CH₃C(CH₃)₂CH₂Cl;

(2) CH₃C(CH₂Cl)₂CH₃;

(3) CH₃ClC(CH₃)₃

A. (1); (2). B. (2); (3). C. (2). D. (1)

Hướng dẫn giải

Đáp án D

$\begin{array}{l} C H_{3} \\ C H_{3} - C_{|}^{|} - C H_{3} \\ C H_{3} \end{array}$

4 nhóm -CH₃ có vị trí đối xứng nhau nên chỉ có 1 sản phẩm thế clo 1:1.

Câu 5: Clo hóa ankan X theo tỉ lệ mol 1:1 tạo sản phẩm dẫn xuất monoclo có thành phần khối lượng clo là 45,223%. Công thức phân tử của X là

A. C₄H₁₀ B. C₃H₈ C. C₃H₆ D. C₂H₆.

Hướng dẫn giải

Đáp án B

C_nH_2n+2 + Cl₂→ C_nH_2n+1Cl + HCl

→ $\frac{35,5}{14 n + 1 + 35,5}$ .100 = 45,223%

→ n = 3 → CTPT X: C₃H₈.

Câu 6: Đốt cháy hoàn toàn một thể tích khí thiên nhiên gồm metan, etan, propan bằng oxi không khí (trong không khí, oxi chiếm 20% thể tích), thu được 7,84 lít khí CO₂ (đktc) và 9,9 gam nước. Thể tích không khí (đktc) nhỏ nhất cần dùng để đốt cháy hoàn toàn lượng khí thiên nhiên trên là

A. 70,0 lít B. 78,4 lít C. 84,0 lít D. 56,0 lít.

Hướng dẫn giải

Đáp án A

$n_{C O_{2}}$ = 7,84 : 22,4 = 0,35 mol;

$n_{H_{2} O}$ = 9,9 : 18 = 0,55 mol

Bảo toàn nguyên tố O: 2. $n_{O_{2}}$ = 2. $n_{C O_{2}}$ + $n_{H_{2} O}$

→ 2. $n_{O_{2}}$ = 2.0,35 + 0,55 → $n_{O_{2}}$ = 0,625 mol

$V_{O_{2}}$ = 0,625.22,4 = 14 lít

Vì oxi chiếm $\frac{1}{5}$ V_kk → V_kk = 5.14 = 70 lít

Câu 7: Khi brom hóa một ankan chỉ thu được một dẫn xuất monobrom duy nhất có tỉ khối hơi đối với hiđro là 75,5. Tên của ankan là

A. 3,3-đimetylhexan B. 2,2-đimetylpropan

C. isopentan D. 2,2,3-trimetylpentan.

Hướng dẫn giải

Đáp án B

C_nH_2n+2 + Br₂ → C_nH_2n+1Br + HBr

→ 14n + 81 = 75,5.2 → n = 5 → CTPT: C₅H₁₂

Khi brom hóa ankan chỉ thu được một dẫn xuất monobrom duy nhất

nên CTCT của X là:

$\begin{array}{l} C H_{3} \\ C H_{3} - C_{|}^{|} - C H_{3} \\ C H_{3} \end{array}$ 2,2-đimetylpropan

Câu 8: Hỗn hợp khí A gồm etan và propan. Đốt cháy hỗn hợp A thu được khí CO₂ và hơi nước theo tỷ lệ thể tích 11:15. Thành phần phần trăm theo khối lượng của hai chất lần lượt là:

A. 18,5% và 81,5% B. 45% và 55%

C. 28,1% và 71,9% D. 25% và 75%

Hướng dẫn giải

Đáp án A

Đặt $n_{C_{2} H_{6}}$ = a ; $n_{C_{3} H_{8}}$ = b;

Có $V_{C O_{2}}$ : $V_{H_{2} O}$ = 11 : 15

→ (2a + 3b) : (3a + 4b) = 11 : 15

→ b = 3a

Tỉ lệ thể tích bằng tỉ lệ số mol

Giả sử $n_{C_{2} H_{6}}$ = 1 mol → $n_{C_{3} H_{8}}$ = 3 mol

→ mA = 1.30 + 3.44 = 162 gam

→ % $m_{C_{2} H_{6}}$ = $\frac{30}{162} .100$ = 18,5%

% $m_{C_{3} H_{8}}$ = $\frac{3.44}{162} .100$ = 81,5%

Câu 9: Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp X gồm hai hiđrocacbon kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng thu được 2,24 lít CO₂ (đktc) và 3,24 gam H₂O. Hai hiđrocacbon trong X là

A. C₂H₆ và C₃H₈ B. CH₄ và C₂H₆ .

C. C₂H₂ và C₃H₄ D. C₂H₄ và C₃H₆

Hướng dẫn giải

Đáp án B

$n_{C O_{2}}$ = 2,24 : 22,4 = 0,1 mol;

$n_{H_{2} O}$ = 3,24 : 18 = 0,18 mol

$n_{H_{2} O}$ > $n_{C O_{2}}$ → X là ankan → X có CTPT chung là C_nH_2n+2

n_X = $n_{H_{2} O}$ - $n_{C O_{2}}$ = 0,18 – 0,1 = 0,08 mol

→ n = $\frac{n_{C O_{2}}}{n_{X}}$ = $\frac{0,1}{0,08}$ = 1,25

→ Hai hiđrocacbon kế tiếp là CH₄ và C₂H₆

Câu 10: Đốt cháy hoàn toàn một hiđrocacbon X, dẫn sản phẩm cháy lần lượt qua bình đựng P₂O₅ và Ca(OH)₂ thì khối lượng các bình này tăng lên lần lượt là 0,9 gam và 1,1 gam. Công thức phân tử của X là:

A. C₄H₁₀ B. C₃H₈ C. C₂H₆ D. CH₄