CaC2 + H2O → C2H2 ↑ + Ca(OH)2 | CaC2 ra Ca(OH)2 | CaC2 ra C2H2

CaC2 + H2O → C2H2 ↑ + Ca(OH)2 | CaC2 ra Ca(OH)2 | CaC2 ra C2H2
1. Phản ứng hóa học CaC2 + H2O -> C2H2 + Ca(OH)2
- Phương trình hóa học cho phản ứng là:
CaC2 + 2H2O -> C2H2 + Ca(OH)2
- Hiện tượng nhận biết phản ứng là việc chất rắn màu đen canxi cacbua bị hòa tan trong nước,
tạo ra khí axetilen (C2H2).
- Điều kiện phản ứng: Không yêu cầu điều kiện cụ thể.
- Bản chất của các chất tham gia phản ứng: Phản ứng này tạo ra axetilen (C2H2), là quá trình cơ
bản trong quá trình sản xuất axetilen công nghiệp. Canxi cacbua (CaC2) được sử dụng như một
nguồn cung cấp axetilen trong quá trình này, làm cho phản ứng trở thành cơ sở quan trọng
trong việc sản xuất công nghiệp axetilen và đồng thời thể hiện công dụng chủ yếu của CaC2.
2. Tính chất hóa học của các chất tham gia phản ứng
2.1. Tính chất của CaC2
Calci carbide (CaC2), còn được biết đến là đất đèn hay khí đá, là một hợp chất hóa học vô cơ có
công thức hóa học là CaC2. Với khối lượng mol là 64.099 g/mol, khối lượng riêng đạt 2.22
g/cm3, nó có điểm nóng chảy ở 2.160 °C và điểm sôi ở 2.300 °C. Đặc điểm hóa học nổi bật của
nó là khả năng thủy phân nhanh chóng trong nước.
Tính chất vật lí của CaC2: Màu sắc của đất đèn phụ thuộc vào kích thước và tạp chất, có thể
biến đổi từ đen đến trắng xỉn.
Tính chất hoá học của CaC2:
- Cấu trúc tinh thể: Calci carbide tinh khiết thường là chất rắn gần như không màu. Ở nhiệt độ
phòng, cấu trúc tinh thể phổ biến là giống muối với hai ion cacbon (C22−) nằm song song.
- Sản xuất acetylen: Phản ứng với nước, được phát hiện bởi nhà hóa học người Đức Friedrich
Wohler vào năm 1862, có thể được biểu diễn như sau: CaC2+2H2O→C2H2+Ca(OH)2
Đây là phản ứng quan trọng để sản xuất acetylen quy mô công nghiệp và là ứng dụng chủ yếu của calci carbide.
- Sản xuất calci cyanamide: Calci carbide phản ứng với nitơ ở nhiệt độ cao để tạo thành calci
cyanamide theo phương trình: CaC2+N2→CaCN2+C
Calci cyanamide được sử dụng như một loại phân bón hóa học và có thể thủy phân thành cyanamide – H2NCN.
Ứng dụng của CaC2:
- Khử lưu huỳnh trong sắt (gang trắng, gang xám và thép): CaC2 được sử dụng để khử lưu huỳnh
có thể có trong các loại kim loại như gang trắng, gang xám và thép.
- Làm nhiên liệu sản xuất thép: CaC2 được sử dụng để chuyển các vật liệu sắt thành dạng lỏng,
tùy thuộc vào yêu cầu kinh tế của quá trình sản xuất thép.
- Chống oxy hóa ở các thiết bị môi (thìa) múc kim loại: CaC2 có khả năng chống oxy hóa, do đó
được ứng dụng để bảo vệ kim loại khỏi quá trình oxy hóa trong các thiết bị môi trường như thìa.
- Đèn carbide: CaC2 được sử dụng trong đèn carbide để tạo ra khí acetylen, là nguồn sáng trong
điều kiện không có nguồn điện. Tuy nhiên, đèn carbide không được sử dụng trong môi trường
mỏ than do nguy cơ gây nổ từ khí metan; thay vào đó, đèn Davy được ưa chuộng. Mặc dù đã bị
thay thế bằng đèn điện ở nhiều ứng dụng, nhưng đèn carbide vẫn được sử dụng trong thám
hiểm hang động và môi trường dưới lòng đất.
- Thúc trái cây chín nhanh: Khí acetylen, được tạo ra từ CaC2, có thể được sử dụng để thúc trái
cây chín nhanh, tương tự như khí ethylen.
- Tạo tiếng nổ cho các phát bắn tượng trưng của súng thần công: CaC2 được sử dụng để tạo ra
tiếng nổ lớn trong các sự kiện tượng trưng, đặc biệt là trong các phát bắn của súng thần công.
- Trong pháo hiệu hàng hải nổi: Cùng với calci phosphide, calci carbide được sử dụng trong pháo
hiệu hàng hải nổi, có khả năng tự cháy.
2.2. Tính chất của H2O
Với những đặc tính lý hóa đặc biệt như tính lưỡng cực, liên kết hiđrô và tính bất thường của
khối lượng riêng, nước đóng một vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực khoa học và cuộc sống
hàng ngày. Mặc dù nước phủ kín 70% diện tích bề mặt của Trái Đất, chỉ có 0,3% tổng lượng
nước trên hành tinh này là có thể sử dụng được để làm nước uống.
Tính chất vật lý của nước:
- Ở trạng thái lỏng, nước là chất không có hình dạng cố định, không màu, không mùi và không vị.
- Nước sôi ở 100oC dưới áp suất khí quyển là 760 mmHg (1 atm).
- Nước đóng thành băng ở 0oC, được gọi là nước đá, khác biệt với nước đá khô là CO2 rắn.
- Khối lượng riêng của nước (ở 4 °C) là 1 g/ml (hoặc 1 kg/lít).
- Nước là dung môi phân cực có thể hòa tan nhiều chất phân cực khác ở cả trạng thái rắn, lỏng
và khí, như đường, muối ăn, axit, khí hidroclorua và khí amoniac.
- Tính dẫn điện của nước thực sự phụ thuộc vào lượng muối tan trong nước, tính chất của muối
và nhiệt độ nước. Nước khoáng cao thường có tính dẫn điện mạnh.
- Nước có khả năng dẫn nhiệt tốt.
Tính chất hóa học của nước:
- Nước tác động với các kim loại kiềm mạnh như Li, Na, K, Ba, Ca... tạo thành dung dịch bazơ và
khí H2: H2O + Kim loại → Bazơ + H2↑.
- Kim loại Mg tan rất chậm trong nước nóng.
- Một số kim loại trung bình như Mg, Al, Zn, Fe… phản ứng với hơi nước ở nhiệt độ cao, tạo oxit kim loại và hiđro.
- Nước tác động với oxit bazơ tạo thành dung dịch bazơ tương ứng.
- Nước tác động với oxit axit tạo thành axit tương ứng.
- Nước còn tham gia nhiều phản ứng với các chất khác, bao gồm phản ứng với các phi kim mạnh
như Flo và Clo, với Flo bốc cháy khi nó được đun nóng.
3. Một số bài tập vận dụng liên quan
Câu 1: Khi axetilen tham gia phản ứng cộng H2O (dưới tác động của xúc tác HgSO4), sản phẩm hữu cơ thu được là: A. C2H4(OH)2 B. CH3CHO C. CH3COOH D. C2H5OH Đáp án: B. CH3CHO
Câu 2: Trùng hợp eten, sản phẩm thu được có cấu tạo là: A. (-CH2=CH2-)n B. (-CH2-CH2-)n C. (-CH=CH-)n. D. (-CH3-CH3-)n
Đáp án: B. (-CH2-CH2-)n (Poli etilen)
Câu 3: Khi oxi hóa etilen bằng dung dịch KMnO4, sản phẩm thu được là: A. MnO2, C2H4(OH)2, KOH. B. C2H5OH, MnO2, KOH. C. C2H4(OH)2, K2CO3, MnO2. D. K2CO3, H2O, MnO2.
Đáp án: A. MnO2, C2H4(OH)2, KOH.
Phương trình hóa học: 3CH2=CH2 + 2KMnO4 + 4H2O → 3CH2OH-CH2OH + 2MnO2 + 2KOH.
Câu 4: Khí axetilen không có tính chất hóa học nào sau đây?
A. Phản ứng cộng với dung dịch brom.
B. Phản ứng cháy với oxi.
C. Phản ứng cộng với hiđro.
D. Phản ứng thế với clo ngoài ánh sáng.
Đáp án: D. Khí axetilen không có phản ứng thế với clo ngoài ánh sáng.
Câu 5: Phương pháp hiện đại để điều chế axetilen hiện nay là
A. Nhiệt phân etilen ở nhiệt độ cao.
B. Nhiệt phân benzen ở nhiệt độ cao.
C. Nhiệt phân canxi cacbua ở nhiệt độ cao.
D. Nhiệt phân metan ở nhiệt độ cao.
Đáp án: D. Nhiệt phân metan ở nhiệt độ cao.
Câu 6. Etilen có các tính chất hóa học sau:
A. Tham gia phản ứng cộng, phản ứng trùng hợp, phản ứng với thuốc tí và phản ứng cháy.
B. Chỉ tham gia phản ứng thế và phản ứng với dung dịch thuốc tím.
C. Chỉ tham gia phản ứng cháy.
D. Chỉ tham gia phản ứng cộng, phản ứng trùng hợp, không tham gia phản ứng cháy.
Đáp án: A. Etilen tham gia phản ứng cộng, phản ứng trùng hợp, phản ứng với thuốc tí và phản ứng cháy.
Câu 7: Cho chất axetilen (C2H2) và benzen (C6H6), hãy chọn nhận xét đúng trong các nhận xét sau:
A. Hai chất đó giống nhau về công thức phân tử và khác nhau về công thức đơn giản nhất.
B. Hai chất đó khác nhau về công thức phân tử và giống nhau về công thức đơn giản nhất.
C. Hai chất đó khác nhau về công thức phân tử và khác nhau về công thức đơn giản nhất.
D. Hai chất đó có cùng công thức phân tử và cùng công thức đơn giản nhất.
Đáp án: B. Công thức đơn giản nhất của axetilen: CH. Công thức đơn giản nhất của benzen: CH.
Do đó, hai chất khác nhau về công thức phân tử và giống nhau về công thức đơn giản nhất.
Câu 8. Phát biểu nào sau được dùng để định nghĩa công thức đơn giản nhất của hợp chất hữu cơ?
A. Công thức đơn giản nhất là công thức biểu thị số nguyên tử của mỗi nguyên tố trong phân tử.
B. Công thức đơn giản nhất là công thức biểu thị tỉ lệ tối giản về số nguyên tử của các nguyên tố trong phân tử.
C. Công thức đơn giản nhất là công thức biểu thị tỉ lệ phần trăm số mol của mỗi nguyên tố trong phân tử.
D. Công thức đơn giản nhất là công thức biểu thị tỉ lệ số nguyên tử C và H có trong phân tử. Đáp án: B.
Câu 9. Nhận định nào sau đây là sai?
A. Các hiđrocacbon thơm đều là chất lỏng hoặc chất rắn ở điều kiện thường.
B. Nguồn cung cấp benzen chủ yếu từ nhựa than đá.
C. Oxi hóa không hoàn toàn ancol bậc I được anđehit.
D. Phenol tan tốt trong nước lạnh. Đáp án: D.
Câu 10. Tính chất vật lý của axetilen là
A. Chất khí không màu, không mùi, ít tan trong nước, nặng hơn không khí.
B. Chất khí không màu, không mùi, ít tan trong nước, nhẹ hơn không khí.
C. Chất khí không màu, không mùi, tan tốt trong nước, nhẹ hơn không khí.
D. Chất khí không màu, mùi hắc, ít tan trong nước, nặng hơn không khí. Đáp án: B.