C3H6 + H2 → C3H8 | Phân tích phương trình hóa học

1. Phương trình phản ứng Propen H2:

CH3-CH=CH2 + H2 Ni,t⁰> CH3–CH2–CH3

C3H6 + H2 Ni,t⁰> C3H8

C3H6 + H2 → C3H8

C3H6 + 2H2 → C3H8

2. Phân tích phản ứng hóa học Propen H2:

2.1. Điều kiện để phản ứng C3H6 và H2 xảy ra:

Nhiệt độ, xúc tác niken

2.2. Cách cân bằng Phương trình:

Để làm cân bằng phương trình C3H6 + H2 → C3H8, chúng ta cần thực hiện các bước sau:

Bước 1: Xác định số lượng nguyên tử của mỗi nguyên tố trong phản ứng. Trong trường hợp này, chúng ta có:

Số nguyên tử C bên trái là 3, bên phải là 3.

Số nguyên tử H bên trái là 8, bên phải là 10.

Bước 2: Chọn một nguyên tố có số nguyên tử khác nhau ở hai bên để cân bằng. Trong trường hợp này, ta chọn H.

Bước 3: Thêm hệ số thích hợp vào phía trước của các chất tham gia để cân bằng số nguyên tử của nguyên tố đã chọn. Ta thêm hệ số 2 vào phía trước của H2 để cân bằng số nguyên tử H:

Bước 4: Kiểm tra lại xem phương trình đã cân bằng chưa. Nếu chưa, tiếp tục thực hiện các bước trên cho tới khi phương trình cân bằng. Trong trường hợp này, phương trình đã được cân bằng vì số nguyên tử của từng nguyên tố đều bằng nhau ở cả hai bên.

Bước 5: Viết lại phương trình đã cân bằng một cách rõ ràng và đúng quy tắc. Ta có:

C3H6 + 2H2 → C3H8

2.3. Phản ứng cộng của Anken cộng H2:

Trong phân tử anken, liên kết đôi Pi có tính bền kém hơn liên kết σ. Do đó, anken có tính chất đặc trưng là tham gia vào các phản ứng cộng, trùng hợp và oxi hóa.

– Anken có khả năng tương tác với hidro (Anken + H2)

Khi đun nóng có kim loại niken làm xúc tác, anken kết hợp với hidro tạo thành ankan tương ứng. 

Anken + H2 → Ankan

CH2=CH2 + H2 → CH3-CH3

– Tổng quát: CnH2n + H2 → CnH2n+2

3. Bài tập vận dụng liên quan: 

Câu 1: Áp dụng quy tắc Maccopnhicop vào trường hợp nào sau đây?

A. Phản ứng cộng của Br2 với anken đối xứng.

B. Phản ứng cộng của HX vào anken đối xứng.

C. Phản ứng trùng hợp của anken.

D. Phản ứng cộng của hidro xen (HX) với anken không đối xứng.

Câu 2: Khi cho but-1-en tác dụng với dung dịch HBr, theo quy tắc Markovnikov, sản phẩm chính là sản phẩm nào sau đây?

A. CH3-CH2-CHBr-CH2Br.

B. CH2Br-CH2-CH2-CH2Br

C. CH3-CH2-CHBr-CH3.

D. CH3-CH2-CH2-CH2Br.

Đề bài: Đậu hỗn hợp X gồm 3 khí C3H4, C2H2 và H2 vào 1 bình kín có dung tích 8,96 lít (ở điều kiện tiêu chuẩn) chứa bột Ni. Sau khi nung nóng bình mô thức trong một khoảng thời gian, thu được hỗn hợp khí Y. Biết tỉ lệ khối của X so với Y là 0,75. Hãy tính số mol của H2 tham gia vào phản ứng.

A. 0,75 mol

B. 0,30 mol

C. 0,10 mol

D. 0,60 mol

4. Hướng dẫn lời giải: 

Câu 1:

Đáp án: D. Phản ứng cộng của HX vào anken bất đối xứng.

Câu 2:

Đáp án: C. CH3-CH2-CHBr-CH3.

Câu 3:

Đáp án: C. 0,10 mol

nX = 0,4 mol

Ta có: dX/Y= MY=nY/nX = nY/0,4= 0,75 ⇒ nY = 0,3 (mol)

=> nH2 phản ứng = giảm = nX – nY = 0,4 – 0,3 = 0,1 mol

5. Tìm hiểu thêm về C3H6:

5.1. Định nghĩa của propen C3H6:

– Định nghĩa: Propen (C3H6) là một hydrocacbon không no thuộc dãy đồng đẳng của anken. Propen là một chất khí, không màu, có mùi tương tự như dầu mỏ.

– Công thức phân tử: C3H6.

– Công thức cấu tạo: CH2=CH-CH3

– Danh pháp

+ Tên quốc tế: C3H6 có tên gọi là propen.

+ Tên nhóm CH2=CH-CH2- được gọi là nhóm anlyl.

Propylene, còn được biết đến với các tên gọi khác như Propene, Propen hoặc methyl ethylene, là một hợp chất hữu cơ không bão hòa với công thức hóa học C3H6.

Propylene C3H6 tồn tại dưới dạng chất khí ở nhiệt độ phòng và áp suất khí quyển. Như nhiều loại anken khác, propylene không màu và có một mùi thơm nhẹ.

5.2. Công thức cấu tạo củaC3H6:

C3H6 - Propylen là một hợp chất hữu cơ không no có một liên kết đôi và liên kết không ổn định. Tuy nhiên, phân tử khí này có một moment điện lưỡng nhỏ do tính đối xứng (nhóm điểm Cs).

Với khối lượng lớn hơn, propene có mật độ và điểm sôi cao hơn so với khí ethylene, điểm sôi thấp hơn một chút so với propan C3H8, làm cho nó dễ bay hơi hơn.

Propene có cùng công thức thực nghiệm với cyclopropane, nhưng các nguyên tử được liên kết theo cách khác nhau, tạo nên các cấu trúc đồng phân cho các phân tử này.

5.3. Tính chất vật lí:

C3H6 là một hợp chất hydrocacbon không bão hòa có công thức phân tử C3H6. C3H6 bao gồm hai loại cấu trúc đồng phân: propen và xiclopropan. Các đặc tính vật lý của C3H6 phụ thuộc vào cấu trúc phân tử của nó.

Propen là một chất khí không màu, không mùi, dễ cháy và dễ nổ. Nhiệt độ sôi của propen là -47,7 độ C, nhiệt độ nóng chảy là -185,2 độ C. Khối lượng riêng của propen là 0,616 g/L ở 0 độ C và 1 atm. Propen có tính chất cực yếu do sự chênh lệch độ âm điện giữa các nguyên tử cacbon và hiđrô.

Xiclopropan là một chất khí không màu, có mùi ngọt, cháy và nổ dễ dàng. Nhiệt độ sôi của xiclopropan là -32,8 độ C và nhiệt độ nóng chảy là -127,6 độ C. Xiclopropan có khối lượng riêng là 1,879 g/L ở 0 độ C và áp suất 1 atm. Thêm vào đó, xiclopropan cũng có tính chất cực mạnh do góc uốn của vòng ba nguyên tử cacbon.

5.4. Tính chất hóa học:

Mởđâu tiên, chúng ta sẽ xem xét Phản ứng cộng:

Phản ứng cộng axit và nước vào anken thường tạo ra một hỗn hợp gồm hai đồng phân, trong đó có một đồng phân là phản ứng chính.

CH3=CH−CH3 → CH3−CH−CH3OH + H2O (điều kiện: H2SO4)

‐ Cộng halogen

CH3CH=CH2 +Br2 → CH3CHBrCH2Br

CH3CH=CH2 + Cl2 → CH3CHClCH2Cl

‐ Cộng BH3 (axit lewis)

CH3−CH=CH2  CH3−CH2−CH2−OH

Phản ứng trùng hợp: ở điều kiện nhiệt độ, áp suất, xúc tác thích hợp

nCH2=CH →  (−CH−CH−)n

            |                     |

             CH3               CH3

Thứ hai, Phản ứng oxi hóa:

‐ Làm mất màu dung dịch KMnO4

3C3H6 + 2KMnO4 + 4H2O → 2KOH + 2MnO2 + 3C3H6(OH)2

‐ Oxi hóa bằng KMnO4,  K2Cr2O7 đậm đặc, ở nhiệt độ cao

10C3H6 + 12KMnO4 + 18H2SO4 → 15CH3COOH + 1H2O + 12MnSO4 + 6K2SO4

‐ Phản ứng hidro hóa: 

C3H6 + H2 → C3H8 (điều kiện: Ni/Pd/Pt)

‐ Phản ứng cháy: tạo ra CO2, H2) và tỏa nhiều nhiệt

C3H6 + 9O2 → 3CO2 + 3H2O

5.5. Phương Pháp điều chế:

‐ Tách nước từ ancol

CH3CH2CH2OH → CH3CH=CH2 + H20 (điều kiện: H2SO4, 170C)

‐ Tách HX từ dẫn xuất của halogen:

C3H7Cl + NaOH → C3H6 + NaCl + H2O

‐ Khử dẫn xuất 2 lần thế halogen

CH3CHBrCH2Br +Zn → CH3CH = CH2 + ZnBr2 ( nhiệt độ)

‐ Hiđro hóa ankin:

C3H4 + H2 → C3H6 (điều kiện: Pd/PbCO3)

‐ Nhiệt phân este

C3H7−O−COCH3 → C3H6 + CH3COOH

‐ Cracking butan: 

C3H7−O−COCH3 → C3H6 + CH3COOH

5.6. Ứng dụng của C3H6:

Nhiều sản phẩm quan trọng được làm từ polypropylene, bao gồm màng, sợi, bao bì, ba lô, mũ và túi xách, v.v. 

Ngoài ra, propylen C3H6 còn được sử dụng để sản xuất một số hóa chất quan trọng trong ngành công nghiệp như propylen oxit, cumene, acrylonitrile, butiraldehid và axit acrylic. Chúng ta có thể chuyển đổi propen C3H6 và benzen C6H6 thành axeton và phenol thông qua quy trình cumen. Propylen cũng được sử dụng để sản xuất isopropanol (propan-2-ol), propylen oxit, acrylonitrile và epichlorohydrin. Propen C3H6 được sử dụng làm nhiên liệu trong các nhà máy công nghiệp. Đồng thời, khí Asetilen có thể thay thế Oxy trong quá trình hàn và cắt kim loại.

Theo các nghiên cứu, C3H6 có thể gây kích ứng da, mắt và hệ hô hấp ở nồng độ cao. C3H6 cũng có thể gây ảnh hưởng đến chức năng thần kinh trung ương, nhịp tim không đều và gây tử vong ở nồng độ rất cao. Tuy vậy, C3H6 không được xem là chất gây ung thư hay gây dị ứng. Vì vậy, C3H6 có độc tính nhưng không quá nguy hiểm nếu tiếp xúc trong khoảng thời gian ngắn và ở nồng độ thấp.

5.7. Cách sử dụng, lưu trữ và bảo quản C3H6:

Để sử dụng, lưu trữ và bảo quản C3H6 an toàn, cần tuân thủ các quy định dưới đây:

- Đảm bảo sử dụng C3H6 trong không gian thoáng, tránh xa nguồn nhiệt và lửa. Tránh hút thuốc hoặc sử dụng các thiết bị điện trong khu vực có chất khí C3H6.

- Để an toàn, hãy lưu trữ C3H6 trong bình chứa thép không gỉ hoặc nhôm, có van an toàn và áp suất thấp. Đặt bình chứa ở một nơi khô ráo, mát mẻ và xa tầm với trẻ em và vật nuôi.

- Để bảo quản C3H6 tốt, hãy đảm bảo nhiệt độ dưới 40°C và áp suất dưới 10 bar. Tránh để bình chứa tiếp xúc trực tiếp với ánh nắng mặt trời hoặc nguồn nhiệt khác.

- Trong trường hợp xảy ra rò rỉ C3H6, cần sơ tán người và vật dụng ra khỏi khu vực nguy hiểm, thông báo cho cơ quan chức năng và sử dụng thiết bị bảo hộ cá nhân để tiến hành xử lý. Tránh hít phải hoặc tiếp xúc da với C3H6.