Hoàn thành chuỗi phản ứng CH4 → C2H2 → C2H4 → C2H6 → C2H5Cl

Hoàn thành chuỗi phản ứng CH4 → C2H2 → C2H4 → C2H6 → C2H5Cl
1. Viết phương trình hóa học của các phản ứng thực hiện sơ đồ chuyển hóa CH4 →
C2H2 → C2H4 → C2H6 → C2H5Cl
Phương trình phản ứng hóa học
2CH4 -> (1500 độ) C2H2 + 3H2 C2H2+ H2 -> (t*, Pd) C2H4 C2H4 + H2 -> (t*, Ni) C2H6 C2H6 + Cl2 → C2H5Cl + HCl
2. Lưu ý trong việc cân bằng phản ứng hóa học
Để viết một phương trình hóa học đúng, cần những kiến thức sau:
- Công thức của các chất tham gia và sản phẩm: Phải biết viết đúng công thức của các chất
để phản ứng hóa học được diễn ra đúng.
- Xác định đơn chất và hợp chất: Phân biệt được đơn chất và hợp chất là quan trọng để viết đúng công thức.
- Viết công thức của đơn chất và hợp chất: Cần biết cách viết đúng công thức của các đơn
chất và hợp chất theo quy tắc của hóa học.
Để làm được những điều trên, học sinh cần luyện tập viết đúng kí hiệu hóa học của các
nguyên tố, công thức của đơn chất và hợp chất.
Để phát triển kỹ năng viết đúng kí hiệu hóa học, học sinh cần nghe, nhìn, viết và đọc. Họ
cần quan sát giáo viên viết các kí hiệu và luyện tập theo, không viết theo cách tuỳ ý.
Để phát triển kỹ năng sử dụng công thức hóa học, cần lưu ý:
- Viết đúng công thức khi biết số nguyên tử của từng nguyên tố trong một phân tử chất. Để
viết đúng công thức của hợp chất, cần biết về hoá trị.
- Thuộc hoá trị và viết đúng kí hiệu hóa học để có thể lập được sơ đồ phản ứng hóa học.
Tuy nhiên, việc lập sơ đồ phản ứng hóa học chỉ là bước đầu. Để giải các bài tập hóa học, cần
phải có phương trình hóa học đúng và chính xác. Vì vậy, cần hiểu về tính chất hóa học của một
số chất tiêu biểu (như muối, axit, bazơ) và biết cân bằng phản ứng hóa học.
3. Cách cân bằng phản ứng hóa học
Phương pháp cân bằng phương trình hóa học đơn giản bao gồm các bước sau:
1. Xác định các chất oxi hóa và chất khử trong phản ứng để biết số oxi hóa của từng nguyên tố.
2. Viết quá trình oxi hóa và quá trình khử và cân bằng số oxi hóa của từng chất.
3. Tìm hệ số thích hợp cho chất oxi hóa và chất khử sao cho tổng số electron mà chất khử
nhường bằng tổng số electron mà chất oxi hóa nhận.
4. Đặt các hệ số của chất oxi hóa và chất khử vào sơ đồ phản ứng và cân bằng số nguyên
tử không thay đổi số oxi hóa.
5. Kiểm tra lại phản ứng để đảm bảo số nguyên tử oxi ở hai vế phản ứng bằng nhau.
Ví dụ: Fe + H2SO4 đặc, nóng → Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O
Trong ví dụ này, chúng ta xác định được số oxi hóa của các nguyên tố và sau đó thực hiện các bước cân bằng:
1. Chất oxi hóa: H2SO4 (S có số oxi hóa +6) và chất khử: Fe (Fe có số oxi hóa 0).
2. Quá trình oxi hóa: 2Fe → Fe2(SO4)3 (Sắt tăng số oxi hóa từ 0 lên +3) và quá trình khử:
H2SO4 → SO2 + H2O (Lưu ý rằng S tăng số oxi hóa từ +6 lên +4).
3. Tìm hệ số thích hợp: Đặt hệ số 3 trước Fe để cân bằng số electron (2Fe → 2Fe3+) và
đặt hệ số 1 trước H2SO4.
4. Đặt các hệ số vào sơ đồ phản ứng: 3Fe + 2H2SO4 → Fe2(SO4)3 + SO2 + 2H2O.
5. Kiểm tra lại phản ứng: Ta thấy số nguyên tử oxi ở hai vế phản ứng bằng nhau.
Phương pháp này chỉ áp dụng cho phản ứng oxi hóa - khử đơn giản, trong khi phản ứng
oxi hóa - khử phức tạp, đối với các hệ số lớn, cần sử dụng các phương pháp cân bằng khác như
phương pháp thăng bằng electron.
4. Các phương pháp cân bằng phản ứng hóa học
Cách 1: Phương pháp cân bằng phương trình hóa học theo nguyên tử nguyên tố Đây là
một cách đơn giản để cân bằng phương trình hóa học. Các bước thực hiện gồm:
Bước 1: Viết lại phương trình theo dạng nguyên tử riêng biệt.
Bước 2: Xác định số nguyên tử của từng nguyên tố trong sản phẩm.
Bước 3: Cân bằng số nguyên tử của các nguyên tố trong các chất tham gia.
Cách 2: Cân bằng phương trình hóa học bằng phương pháp chẵn - lẻ
Phương pháp này dựa trên nguyên tắc rằng nếu số nguyên tử của một nguyên tố ở một vế
là số chẵn, thì số nguyên tử của nguyên tử đó ở vế kia cũng phải là số chẵn. Nếu số nguyên tử
là số lẻ, ta sẽ nhân đôi số nguyên tử của chất đó ở vế chứa số nguyên tử lẻ. Sau đó, ta tiếp tục
cân bằng các hệ số còn lại.
Ví dụ: Cân bằng phương trình: FeS2 + O2 → Fe2O3 + SO2
Ta thấy, ở vế trái số nguyên tử oxi là 2, tức là nguyên tử O2 luôn có số chẵn. Tuy nhiên, ở
vế phải, oxi trong SO2 là số chẵn, trong khi oxi trong Fe2O3 là số lẻ. Vì vậy, ta cần nhân đôi
số nguyên tử oxi trong Fe2O3.
Sau đó, ta cân bằng các hệ số còn lại và ta được: 4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2.
Cách 3: Phương pháp cân bằng phương trình hóa học dựa trên nguyên tố chung nhất
Phương pháp này dựa trên việc chọn nguyên tố xuất hiện nhiều nhất trong phản ứng và
cân bằng số nguyên tử của nguyên tố đó trước. Sau đó, ta cân bằng các nguyên tố còn lại.
Ví dụ: Cân bằng phản ứng: NaOH + Fe2(SO4)3 → Fe(OH)3 + Na2SO4
Ta thấy số nguyên tử Na ở vế trái là một, Fe là 2 và ở vế phải Na là 2 và Fe là một, nên ta
làm chẵn số nguyên tử Na và Fe trước
2NaOH + Fe2(SO4)3 → 2Fe(OH)3 + 3Na2SO4
Cách 4: Phương pháp cân bằng PTHH bằng hóa trị tác dụng
Phương pháp này dựa trên việc sử dụng hóa trị của các nguyên tố trong chất tham gia và
chất sản phẩm để cân bằng phương trình. Các bước thực hiện gồm:
Bước 1: Xác định hóa trị của từng nguyên tố trong phản ứng.
Bước 2: Tìm bội số chung nhỏ nhất của các hóa trị này.
Bước 3: Tìm hệ số tương ứng để cân bằng phản ứng.
Bước 4: Thay các hệ số vào phương trình hoá học.
Cách 5: Phương pháp cân bằng phương trình hóa học bằng phương pháp cân bằng electron
Phương pháp này áp dụng cho các phản ứng oxi hóa - khử. Các bước thực hiện gồm:
Bước 1: Xác định các chất oxi hóa và chất khử trong phản ứng.
Bước 2: Viết phương trình oxi hóa và phương trình khử, cân bằng số oxi hóa của từng chất.
Bước 3: Tìm hệ số thích hợp để số electron mà chất khử nhường bằng số electron mà chất oxi hóa nhận.
Bước 4: Đặt các hệ số vào phương trình và cân bằng số nguyên tử không thay đổi số oxi hóa.
Bước 5: Kiểm tra lại phản ứng để đảm bảo số nguyên tử oxi ở hai vế bằng nhau.
Cách 6: Phương pháp cân bằng PTHH dựa vào phản ứng cháy của hợp chất chứa O
Đối với phản ứng cháy của hợp chất chứa oxi, ta thực hiện theo trình tự sau:
Bước 1: Cân bằng nguyên tố C
Bước 2: Cân bằng nguyên tố H
Bước 3: Cân bằng nguyên tố O bằng cách lấy tổng số nguyên tử O ở vế phải rồi trừ cho số
nguyên tử O có trong hợp chất; tiếp theo, đem chia đôi để được hệ số của phân tử O2, nếu hệ
số là số lẻ thì nhân các hệ số ở cả hai vế cho 2
Cách 7: Phương pháp cân bằng PTHH dựa vào bản chất hóa học của phản ứng
Dựa vào bản chất hóa học của phản ứng, ta có thể cân bằng được phương trình một cách nhanh chóng và chính xác.
Ví dụ: Cân bằng phương trình: Fe2O3 + CO → Fe + CO2
Trong phản ứng này, khi CO bị oxi hóa thành CO2 nó sẽ kết hợp thêm oxi, như vậy trong
phân tử Fe2O3 có 3 nguyên tử oxi đã đủ để biến 3 phân tử CO thành 3 phân tử CO2. Do đó, ta
cần thêm hệ số 3 trước phân tử CO và CO2, tiếp theo là hệ số 2 trước Fe. Cuối cùng, ta được phương trình: Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2
Cách 8: Phương pháp cân bằng phương trình hóa học theo trình tự kim loại – phi kim
Một cách cân bằng phương trình hóa học đơn giản mà các em có thể dễ dàng thực hiện là
cân bằng theo trình tự kim loại → phi kim → hidro → oxi
Ví dụ: Cân bằng phương trình phản ứng:
CuFeS2 + O2 → CuO + Fe2O3 + SO2
Ta thấy, nguyên tử Cu đã cân bằng 2 vế nên sẽ bắt đầu cân bằng kim loại Fe, tiêp theo cân
bằng lại Cu, S rồi tới O. Sau đó nhân đôi hệ số, ta được phương trình như sau:
4CuFeS2 + 13O2 → 4CuO + 2Fe2O3 + 8SO2