CH3OH + O2 → HCHO + H2O

1. Phương trình từ CH3OH ra HCHO:

Phản ứng cháy của metanol (CH3OH) với oxi (O2) tạo thành formaldehyt (HCHO) và nước (H2O) là ví dụ điển hình. Trong quá trình phản ứng này, nhiệt được giải phóng, làm tăng nhiệt độ xung quanh.

2. Phân tích Phương trình từ CH3OH ra HCHO:

2.1. Điều kiện phản ứng từ CH3OH ra HCHO:

Nhiệt độ: 600 độ C

Chất xúc tác: Ag

2.2. Bản chất của các chất tham gia phản ứng:

– Bản chất của CH3OH (Ancol metylic):

Trong phản ứng trên, CH3OH là chất khử.

CH3OH oxi hóa không hoàn toàn tạo thành chất HCHO.

– Bản chất của O2 (Oxi):

Trong phản ứng trên O2 là chất oxi hóa.

Phương trình cân bằng cho phản ứng này là: 2CH3OH + 3O2 → 2HCHO + 4H2O

2.3. Cân bằng phương trình:

Để cân bằng phương trình, ta cần đảm bảo rằng số lượng nguyên tử của mỗi nguyên tố ở cả hai phía của mũi tên là bằng nhau. Ta có thể thực hiện điều này bằng cách điều chỉnh hệ số (con số trước công thức hóa học) cho đến khi đạt được cùng số nguyên tử cho mỗi nguyên tố.

Ví dụ, ta bắt đầu với một nguyên tử carbon ở phía trái và hai nguyên tử ở phía phải, do đó ta cần nhân CH3OH với 2 để có hai nguyên tử carbon ở cả hai bên. Tiếp theo, ta kiểm tra các yếu tố khác và điều chỉnh hệ số thích hợp cho đến khi có một phương trình cân bằng.

3. Bài tập vận dụng liên quan:

Câu 1: Các đồng phân anđehit của C5H10O là

A. 2.

B. 3.

C. 4.

D. 5.

Câu 2: Cho các nhận định sau

(1) Anđehit chỉ là hợp chất có tính khử.

(2) Anđehit cộng hidro thành ancol bậc một.

(3) Anđehit tác dụng với AgNO3/NH3 tạo thành Ag.

(4) Anđehit no, đơn chức, mạch hở có công thức tổng quát CnH2nO.

Số nhận định đúng là

A. 1.

B. 2.

C. 3.

D. 4.

Câu 3: Anđehit axetic không tác dụng được với

A. Na.

B. H2.

C. O2.

D. dung dịch AgNO3/NH3.

Câu 4: Phản ứng nào sau đây không tạo ra Anđehit axetic?

A. Cho axetilen phản ứng với nước.

B. Oxi hóa không hoàn toàn etilen.

C. Oxi hóa không hoàn toàn ancol etylic.

D. Oxi hóa không hoàn toàn ancol metylic.

Câu 5: Ứng dụng nào sau đây không phải của anđehit fomic

A. Dùng để sản xuất nhựa phenol-fomanđehit.

B. Dùng để sản xuất nhựa ure-fomanđehit.

C . Dùng để tẩy uế, ngâm mẫu động vật.

D. Dùng để sản xuất axit axetic.

4. Hướng dẫn lời giải:

Câu 1:

Đáp án: C. 4

Câu 2:

Đáp án: C. 3

Câu 3:

Đáp án: A. Na

Câu 4:

Đáp án: D. Oxi hóa không hoàn toàn ancol metylic.

Câu 5:

Đáp án: D. Dùng để sản xuất axit axetic.

5. Tìm hiểu thêm về CH3OH:

5.1. CH3OH (methanol) là chất gì? 

Methanol, còn được gọi là rượu ancol metylic, carbino, hydroxy metan, metylol, alcohol gỗ, naphtha gỗ hay rượu mạnh gỗ, rượu metylic là một loại rượu không no.

Công thức hóa học của metanol là CH3OH hoặc CH4O. Tuy nhiên, metanol không thể uống được và là một chất độc mạnh. Nó thường được sử dụng trong công nghiệp như một dung môi để hòa tan các nguyên liệu sản xuất.

5.2. Tính chất vật lý nổi bật của Methanol:

- Methanol, hay còn được gọi là rượu metylic, là một loại chất lỏng không màu, nhẹ, dễ bay hơi và có mùi giống rượu vang trắng.

Ở điều kiện nhiệt độ bình thường, CH3OH là một chất lỏng có tính phân cực, thường được sử dụng như dung môi, chất chống đông, nhiên liệu và chất làm cho ethanol có tính chất khác biệt.

- Với tính chất dễ cháy, ngay cả từ nguồn lửa ánh sáng sáng và nhiệt độ thấp, methanol có thể gây cháy ngọn lửa màu xanh khó nhận thấy vào ban ngày.

- Methanol có tính độc mạnh, chỉ cần một lượng nhỏ thôi cũng có thể gây mù mắt, và tiếp xúc với lượng lớn có thể gây tử vong.

‐ Khối lượng riêng: 0,7918 g/cm3.

‐ Nhiệt độ sôi: 64,7 °C (337,8 K; 148,5 °F).

‐ Độ nhớt của Methanol là 5.9×10^−4 Pas (ở 20 °C).

5.3. Tính chất hóa học nổi bật của Methanol:

Methanol là đại diện đơn giản nhất trong dãy đồng đẳng của các ancol no nên có các tính chất hóa học đặc trưng của ancol như: 

‐ CH3OH tác dụng với kim loại sẽ tạo ra muối ancolat:

CH3OH + Na →   CH3ONa + ½ H2

‐ CH3OH tác dụng với axit vô cơ: 

HCl + CH3OH → H2O + CH3Cl

CH3OH bị oxi hóa hoàn toàn để tạo ra khí cacbonic và nước, oxi hóa không hoàn toàn sẽ tạo ra anđehit fomic. Quá trình cháy sẽ tạo ra khói có nồng độ CO, CO2 cao, có thể gây cháy nổ, đặc biệt trong bình kín và khi nung nóng các thùng kín.

2CH3OH + 3O2 -> 2CO2 + 4H2O

CH3OH  → HCHO + H2O

5.4. Sản xuất, điều chế methanol như thế nào? 

– Methanol trong tự nhiên

Hóa chất này được tạo ra một cách tự nhiên từ sự trao đổi chất của nhiều vi khuẩn gây ô nhiễm không khí hoặc từ quá trình phân hủy sinh học của chất thải, nước thải và bùn thải.

Methanol là chất hóa học tiếp xúc môi trường nhiều nhất, do được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp làm dung môi trong quá trình sản xuất, lưu trữ và sử dụng, cùng với việc sử dụng làm nhiên liệu như khí đốt và dầu diesel.

- Sản xuất Methanol trong công nghiệp

Methanol là một nguồn năng lượng và hóa chất lỏng được sản xuất từ các nguồn như khí tự nhiên, than đá, chất thải sinh học và CO2. Quá trình sản xuất methanol được thực hiện thông qua việc tổng hợp trực tiếp từ khí hydro (H2) và khí carbonoxy (CO), sử dụng chất xúc tác và áp suất thích hợp, cùng với sự tác động của CO2 ở nhiệt độ thấp. Phản ứng tổng hợp methanol được mô tả bằng phương trình:

CO + 2H2 → CH3OH

Chất lỏng này có thể được tạo ra thông qua quá trình chưng cất rượu, khi rượu được nấu theo phương pháp truyền thống và lần đầu tiên ngưng tụ. Phương trình điều chế của nó là:

CH4 + O2 –Cu(200C,100atm) → CH3OH

CO + H2 –(xt.p.t0) → CH3OH

5.5. Những ứng dụng của Methanol trong đời sống, sản xuất:

Methanol đã được ứng dụng rộng rãi trong cuộc sống hàng ngày và trong công nghiệp sản xuất.

‐ Methanol đã được sử dụng làm nhiên liệu quan trọng trong ngành giao thông vận tải, thay thế chì tetraethyl gây ô nhiễm. Methanol được sử dụng để pha trộn và tạo ra ete metyl tert-butyl, nhằm nâng cao trị số octan.

Methanol CH3OH là một dung môi thí nghiệm rộng được sử dụng trong sắc ký lỏng, tăng cường HPLC và quang phổ UV-VIS.

- Methanol được sử dụng trong xử lý nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp. Nó cũng được sử dụng để sản xuất hydro trong pin nhiên liệu.

- Methanol được sử dụng làm nguyên liệu trong sản xuất các chất khác như formalin, andehit fomic và axit axetic, vv CH3OH còn đóng vai trò quan trọng trong công nghiệp in, sơn, làm tan băng, nhiên liệu cho bếp lò nhỏ và động cơ đốt cháy.

6. Tìm hiểu thêm về O2:

6.1. Tính chất vật lí: 

Oxy là một chất không màu, không có mùi và không có vị. Oxy có tính tan ít trong nước và nặng hơn không khí. Ở áp suất khí quyển, oxy có thể chuyển từ trạng thái khí sang trạng thái lỏng ở nhiệt độ -183 độ C. Khí oxy lỏng có màu xanh nhạt.

Oxy hòa tan rất kém trong nước. Ở điều kiện 20 độ C và áp suất 1 atm, 100 ml nước chỉ có thể hòa tan được 3,1 ml oxy. Độ hòa tan của khí oxy ở 20 độ C và 1 atm là 0,0043 g, có khối lượng riêng là 100 g H2O.

Oxy là một chất dễ phản ứng và phải được cất xa các vật liệu dễ cháy.

6.2. Tính chất hóa học:

– Tác dụng với kim loại:

Phản ứng cháy là một ví dụ điển hình của oxy. Trong điều kiện thông thường hoặc phức tạp, hầu hết oxi phản ứng với kim loại để tạo thành oxit (trừ vàng và bạch kim không phản ứng với oxi). Tất nhiên, phản ứng này diễn ra chậm hơn trong điều kiện bình thường.

Oxy có thể phản ứng với hầu hết các kim loại dưới tác động của nhiệt độ.

- Phản ứng với các nguyên tố phi kim

Trên các điều kiện khác nhau, oxy có thể phản ứng với nhiều nguyên tố phi kim tự nhiên, trừ nhóm halogen (flo, clo, brom, iốt và atatin). Trong trường hợp này, oxy không phản ứng và tạo thành các oxit axit. Trong số các nguyên tố phi kim, phốt pho (P) và lưu huỳnh (S) là được biết đến nhiều nhất khi phản ứng với oxy.

Oxi tương ứng với photpho: Photpho cháy mãnh liệt khi tiếp xúc với không khí, tạo ra ngọn lửa sáng rực và nhờ đó sinh ra một lượng khói trắng dính lên bề mặt lọ. Bột màu trắng này được hoà tan trong nước và ký hiệu là P2O5 (điphotpho pentaoxit).

Oxi tương ứng với lưu huỳnh: Lưu huỳnh cháy rất mãnh liệt khi tiếp xúc với oxi, tạo ra một ngọn lửa nhỏ có màu xanh nhạt. Trong quá trình phản ứng, tạo thành sulfur dioxide (SO2) và chỉ một lượng rất nhỏ sulfur trioxide (SO3).

– Phản ứng với hợp chất: Tính chất này thường bao gồm phản ứng đốt cháy khí metan trong môi trường sinh học, ao hồ, với oxy, và tỏa ra lượng nhiệt lớn.

6.3. Điều chế oxygen như thế nào:

Có nhiều cách điều chế oxy tùy theo mục đích sử dụng. Dưới đây là những phương pháp điều chế và sản xuất oxy thông dụng nhất trong phòng thí nghiệm và công nghiệp.

– Trong phòng thí nghiệm

Trong phòng thí nghiệm, khí oxi được tạo ra từ các hợp chất chứa oxi, kém bền nhiệt như KMnO4 (rắn), KClO3 (rắn)… 

2KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2 (Điều kiện: Nhiệt độ)

Những lưu ý khi điều chế khí oxi trong phòng thí nghiệm: 

Nếu muốn tạo ra O2 trong phòng thí nghiệm bằng cách nhiệt phân chất rắn, hãy lắp ống nghiệm sao cho miệng ống có độ nghiêng để tránh sự lẫn ướt giữa các chất rắn, từ đó tránh nguy cơ nổ do hơi trào ngược.

Sau khi thu khí xong, hãy cẩn thận ngắt ống nghiệm và tắt nguồn cung cấp nhiệt để tránh sự tràn nước vào ống nghiệm quá nhiều.

Để kiểm tra lượng O2 còn tồn tại, ta có thể đặt tàn đóm đỏ vào miệng bình. Nếu tàn đóm sáng lên, tức là có O2 còn tồn tại.

– Trong công nghiệp 

Có hai cách để sản xuất oxy trong công nghiệp: từ không khí và từ nước. 

Sản xuất oxy từ không khí: Sau khi loại bỏ nước, bụi và carbon dioxide, ta chuyển đổi không khí thành trạng thái lỏng. Quá trình chưng cất không khí lỏng tạo ra oxy. Oxy được chứa trong thùng thép 100 lít ở áp suất 150 atm.

Sản xuất oxy từ nước: Ta thực hiện quá trình điện phân nước (có thể hòa tan một lượng nhỏ H2SO4 hoặc NaOH vào nước để tăng tính dẫn điện), kết quả là khí oxy được tạo ra ở cực dương và khí hiđro ở cực âm: 2H2O → (điện phân) 2H2O2 ( k )

Hai quy trình này không thể thay thế cho nhau vì sản xuất công nghiệp đòi hỏi lượng oxy lớn với chi phí thấp, trong khi chỉ cần một lượng nhỏ trong phòng thí nghiệm.