Axetilen (C2H2) là một hidrocacbon có nhiều ứng dụng trong đời sống và trong công nghiệp như làm nhiên liệu hay dùng để tổng hợp các chất khác. Vậy axetilen có công thức cấu tạo như thế nào? Những tính chất vật lý và hóa học của axetilen có gì đặc biệt? Chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về những vấn đề này trong bài viết hôm nay các bạn nhé!

Xem thêm:

Tính chất vật lý và hóa học của axetilen

I. Tính chất vật lý của axetilen

Axetilen là một chất khí không màu, không mùi, ít tan trong nước.Axetilen nhẹ hơn không khí (dC2H2/kk = 26/29). Khối lượng riêng của C2H2 bằng 1,097 kg/m3, nóng chảy ở – 80,8 °C, sôi ở – 84 °C.

II. Cấu tạo phân tử của axetilen

Axetilen là một hidrocacbon cũng là một ankin đơn giản nhất. Nó có công thức phân tử là C2H2 và phân tử khối bằng 26 g/mol. Công thức cấu tạo của C2H2 là: H–C≡C–H hay viết gọn là HC≡CH.

tinh-chat-vat-ly-va-hoa-hoc-cua-axetilen-c2h2

Trong công thức cấu tạo của axetilen, giữa hai nguyên tử C có 1 liên kết ba. Trong liên kết ba này có 2 liên kết kém bền, dễ bị đứt lần lượt trong các phản ứng hóa học hữu cơ.

III. Tính chất hóa học của axetilen

Etilen có những phản ứng hóa học đặc trưng như phản ứng cháy, phản ứng cộng, phản ứng trùng hợp và phản ứng hidrat hóa.

1. Phản ứng cháy của axetilen

Axetilen cháy trong oxi tạo ra CO2 và hơi nước, tương tự các hidrocacbon khác như metan, etilen.

2C2H2 + 5O2 (t°) → 4CO2 + 2H2O

2. Phản ứng cộng của axetilen

Axetilen tham gia phản ứng cộng với halogen, hidro halogenua (HCl, HBr,…), AgNO3 trong môi trường NH3…

– Phản ứng cộng với halogen:

HC≡CH + Br–Br → Br–CH=CH–Br

Br–CH=CH–Br + Br–Br → Br2CH–CHBr2

– Phản ứng cộng với hidro halogen:

HC≡CH + HBr → CH2=CHBr

– Phản ứng cộng với AgNO3 trong môi trường NH3:

HC≡CH + AgNO3 + NH3 + H2O → Ag–C≡C–Ag ↓ màu vàng + NH4NO3

3. Phản ứng trùng hợp của axetilen

Các phân tử C2H2 có thể kết hợp với nhau trong phản ứng trùng hợp để tạo thành polime.

nHC≡CH (t°, xt, p) → (–HC=CH–)n

4. Phản ứng hidrat hóa của axetilen

Axetilen có phản ứng hidrat hóa để tạo thành sản phẩm cuối cùng là axit axetic theo sơ đồ sau:

HC≡CH + H2O (H2SO4) → H–CH=CH–H → CH3COOH

IV. Ứng dụng của axetilen

Axetilen có nhiều ứng dụng quan trọng. Một trong những ứng dụng của axetilen quan trọng nhất là làm nhiên liệu trong đèn xì oxi – axetilen để hàn cắt kim loại. Khi C2H2 cháy trong O2 tạo ra ngọn lửa có nhiệt độ lên đến 3000 °C.

ung-dung-cua-axetilen-c2h2

Trong công nghiệp, axetilen là nguyên liệu để sản xuất nhiều hóa chất quan trọng như poli (vinyl clorua) – dùng để sản xuất nhựa PVC, cao su, axit axetic…

V. Điều chế của axetilen

Cách điều chế axetilen trong phòng thí nghiệm và trong công nghiệp là dùng canxi cacbua (CaC2) – thành phần chính của đèn phản ứng với nước.

CaC2 + 2H2O → C2H2 + Ca(OH)2

C2H2 có thể được điều chế từ C và H2 khi có hồ quang điện:

2C + H2 (hồ quang điện) → C2H2

Hiện nay, phương pháp hiện đại để điều chế C2H2 là nhiệt phân CH4 ở nhiệt độ cao.

2CH4 → C2H2 + 3H2 (Điều kiện: 1500 °C)

Giải bài tập về Axetilen

Câu 1. Hãy cho biết trong các chất sau :

CH3–CH3, CH≡CH, CH2=CH2, CH4, CH≡C–CH3

a) Chất nào có liên kết ba trong phân tử.

b) Chất nào làm mất màu dung dịch brom.

Bài làm:

a) Chất có liên kết ba trong phân tử là:

CH≡CH và CH≡C–CH3

b) Chất làm mất màu dung dịch brom là những chất có liên kết đôi và liên kết ba trong phân tử:

CH≡CH, CH2=CH2 và CH≡C–CH3

Câu 2. Cần bao nhiêu ml dd brom 0,1M để tác dụng hết với:

a) 0,224 lít etilen (ở đktc)?

b) 0,224 lít axetilen (ở đktc)?

Bài làm:

a) Phương trình hóa học:

CH2=CH2 + Br2 → CH2Br–CH2Br

Ta có: nBr2 = nC2H4 = 0,224/22,4 = 0,01 (mol)

⇒ Vdd Br2 = 0,01/0,1 = 0,1 (lít) = 100 ml

b) Phương trình hóa học:

HC≡CH + 2Br2 → Br2–CH–CH–Br2

Ta có: nBr2 = 2nC2H4 = 2 x (0,224/22,4) = 0,02 (mol)

⇒ Vdd Br2 = 0,02/0,1 = 0,2 (lít) = 200 ml

Câu 3. Biết rằng 0,1 lít khí etilen (đktc) làm mất màu tối đa 50 ml dd brom. Nếu dùng 0,1 lít khí axetilen (ở đktc) thì có thể làm mất màu tối đa bao nhiêu ml dd brom trên?

Bài làm:

Ta có phương trình hóa học của các phản ứng:

CH2=CH2 + Br2 → CH2Br–CH2Br

HC≡CH + 2Br2 → Br2–CH–CH–Br2

Theo PTHH, ta thấy: axetilen có thể làm mất màu lượng dung dịch brom gấp đôi etilen.

Do đó, nếu 0,1 lít khí C2H4 làm mất màu tối đa 50 ml dd Br2 thì 0,1 lít khí C2H2 có thể làm mất màu tối đa 100 ml dd Br2.

Câu 4. Đốt cháy 28 ml hỗn hợp khí metan (CH4) và axetilen (C2H2) cần phải dùng 67,2 ml khí oxi.

a) Tính % thể tích của mỗi khí trong hỗn hợp.

b) Tính thể tích khí CO2 sinh ra.

(Biết các thể tích khí đo ở cùng điều kiện t° và áp suất).

Bài làm:

Do các thể tích khí được đo cùng điều kiện t° và áp suất nên tỉ lệ về số mol cũng bằng tỉ lệ về thể tích.

a) Gọi x (ml) và y (ml) lần lượt là thể tích các khí CH4 và C2H2

Theo đề ra, ta có: x + y = 28 (1)

CH4 + 2O2 (t°) → CO2 + 2H2O  (A)

2C2H2 + 5O2 (t°) → 4CO2 + 2H2O  (B)

Theo PTHH (A) và (B), ta có thể tích của O2 tham gia phản ứng là:

2x + 2,5y = 67,2 (2)

Giải hệ gồm 2 phương trình (1) và (2), ta được: x = 5,6 (ml) và y = 22,4 (ml)

% thể tích các khí trong hỗn hợp:

  • %VCH4 = (5,6/28) x 100 = 20%
  • %VC2H2 = 100 – 20 = 80%

b) Theo PTHH (A) và (B), ta có:

VCO2 = x + 2y = 5,6 + 2 x 22,4 = 50,4 (ml)

Câu 5. Cho 0,56 lít (ở đktc) hỗn hợp khí gồm C2H4, C2H2 tác dụng hết với dd brom dư, khối lượng brom đã tham gia phản ứng là 5,6 gam.

a) Hãy viết PTHH xảy ra.

b) Tính % thể tích của mỗi khí trong hỗn hợp.

Bài làm:

a) Phương trình hóa học xảy ra:

CH2=CH2 + Br2 → CH2Br–CH2Br

HC≡CH + 2Br2 → Br2–CH–CH–Br2

b) Theo đề ra, ta có:

– Số mol của hỗn hợp khí: nhh = 0,56/22,4 = 0,025 (mol)

– Số mol của Br2 là: nBr2 = 5,6/160 = 0,035 (mol)

Gọi a (mol) và b (mol) lần lượt là số mol của C2H4 và C2H2, dựa vào PTHH ta có:

  • nhh = a + b = 0,025 (1)
  • nBr2 = a + 2b = 0,035 (2)

Giải hệ gồm 2 phương trình trên, ta được: a = 0,015 (mol), b = 0,01 (mol)

% thể tích các khí trong hỗn hợp:

  • %VC2H4 = (0,015/0,025) x 100 = 60%
  • %VC2H2 = 100 – 60 = 40%