Mục lục bài viết

1. Cân bằng phương trình C2H4 + KMnO4 + H2O -> C2H4(OH)2 + MnO2 + KOH
2. Đặc điểm, tính chất của C2H4, KMnO4
3. Một số bài tập vận dụng liên quan

1. Cân bằng phương trình C2H4 + KMnO4 + H2O -> C2H4(OH)2 + MnO2 + KOH

3C2H4 + 2KMnO4 + 4H2O → 3C2H4(OH)2 + 2MnO2 + 2KOH

3CH2=CH2 + 4H2O + 2KMnO4 → 3HO-CH2-CH2-OH + 2MnO2 + 2KOH

Để cân bằng phương trình hóa học này, bạn cần đảm bảo rằng số lượng nguyên tố và loại nguyên tố trên cả hai bên của phương trình phải bằng nhau. Dưới đây là cách cân bằng phương trình:

Phương trình ban đầu: C2H4 + KMnO4 + H2O → C2H4(OH)2 + MnO2 + KOH

Bước 1: Cân bằng số lượng các nguyên tố C (carbon) và H (hydrogen): Vế bên trái, có 1 phân tử C2H4 và 1 phân tử H2O, vì vậy có tổng cộng 2 nguyên tố carbon (C) và 6 nguyên tố hydrogen (H). Vế bên phải, có 1 phân tử C2H4(OH)2 và 1 phân tử KOH, vì vậy cũng có tổng cộng 2 nguyên tố carbon (C) và 7 nguyên tố hydrogen (H).

Bước 2: Cân bằng số lượng nguyên tố O (oxygen): Vế bên trái, có 1 phân tử KMnO4, cung cấp 4 nguyên tố oxygen (O), 1 phân tử H2O cung cấp 1 nguyên tố O. Vế bên phải, có 1 phân tử MnO2 và 1 phân tử KOH, cung cấp tổng cộng 2 + 1 = 3 nguyên tố oxygen (O). Bây giờ, để cân bằng số lượng nguyên tố oxygen, bạn cần thêm một số hệ số phía trước các chất để làm cho cả hai bên bằng nhau. Bây giờ phương trình đã được cân bằng về mặt số lượng các nguyên tố C, H và O.

Cách thực hiện: Dẫn khí etilen qua hỗn hợp dung dịch thuốc tím, xuất hiện hiện tượng kết tủa đen là MnO2.

Hiện tượng phản ứng xảy ra:

Phản ứng hóa học giữa C2H4 (etylen), KMnO4 (kali permanganat), H2O (nước), C2H4(OH)2 (ethylene glycol), MnO2 (mangan điôxít), và KOH (kali hydroxit) là một phản ứng oxi hóa của etylen bởi kali permanganat trong môi trường kiềm. Trong quá trình này: Etylen (C2H4) bị oxi hóa thành ethylene glycol (C2H4(OH)2) trong đó hai nguyên tử hydro (H) được thêm vào từ nước (H2O). Kali permanganat (KMnO4) là chất oxi hóa mạnh, trong quá trình phản ứng nó chuyển từ màu tím đậm sang màu xanh lá cây (MnO2) và tạo ra kali hydroxit (KOH). MnO2 là sản phẩm còn lại sau khi kali permanganat bị oxi hóa. Hiện tượng chính trong phản ứng này là sự chuyển đổi màu của kali permanganat và tạo ra sản phẩm chất lỏng ethylene glycol, cùng với các sản phẩm phụ là mangan điôxít và kali hydroxit.

2. Đặc điểm, tính chất của C2H4, KMnO4

Etylen (C2H4):

- Tính chất vật lý của Etylen:

+ Dạng vật lý: Etylen là một khí không màu, không mùi, và không màu. Tính chất nhiệt động: Etylen là một chất dễ cháy và cháy với ngọn lửa màu xanh lam.

+ Tính chất hoà tan: Etylen hoà tan tốt trong các dung môi hữu cơ như ete (diethyl ether), benzen, và dầu động cơ.

+ Tính chất động học: Etylen có một liên kết đôi (liên kết ba) giữa hai nguyên tử carbon, làm cho nó có tính chất hóa học động hơn và có thể tham gia vào các phản ứng hóa học khác nhau.

- Tính chất hoá học của Etylen:

+ Phản ứng oxi hóa: Etylen có thể bị oxi hóa dễ dàng, ví dụ như trong phản ứng với KMnO4 để tạo ra ethylene glycol.

+ Phản ứng polymerization: Etylen có thể dựng thành các đơn vị etylen để tạo ra các polymer như polyethylene.

+ Phản ứng với halogen: Etylen có thể phản ứng với các halogen như clo (Cl2) để tạo ra các hợp chất halogen hóa.

+ Phản ứng với axit sulfuric tạo etyl sulfat: Etylen có thể phản ứng với axit sulfuric (H2SO4) để tạo ra etyl sulfat.

Kali Permanganat (KMnO4):

- Tính chất vật lý của Kali Permanganat:

+ Dạng vật lý: Kali permanganat là một chất rắn tinh thể tím đậm.

+ Tính chất hòa tan: Kali permanganat có khả năng hòa tan trong nước để tạo ra một dung dịch màu tím đậm. Dung dịch này có tính chất oxi hóa mạnh.

- Tính chất hoá học của Kali Permanganat:

+ Tính chất oxi hóa: Kali permanganat là một chất oxi hóa mạnh và có khả năng oxi hóa nhiều chất hữu cơ và không hữu cơ trong các phản ứng hóa học. Trong quá trình này, nó tự phân hủy thành mangan điôxít (MnO2) và ion manganate (MnO4^-).

+ Phản ứng khử: Kali permanganat có thể tham gia vào các phản ứng khử khi tiếp xúc với các chất khử mạnh như axit sulfuric đặc hoặc hydrochloric đặc để tạo ra các sản phẩm khử như mangan điôxít (MnO2).

+ Ứng dụng trong xử lý nước: Kali permanganat được sử dụng để tẩy trắng, khử trùng, và loại bỏ các chất hữu cơ và vi khuẩn trong xử lý nước cấp và nước thải.

+ Ứng dụng trong hóa học phân tích: Kali permanganat thường được sử dụng để xác định nồng độ các chất hữu cơ trong phân tích hóa học và là một chất tạo màu trong các phản ứng hóa học.

3. Một số bài tập vận dụng liên quan

Bài 1. Cho phản ứng C2H4 + KMnO4 + H2O → C2H4(OH)2 + MnO2 + KOH. Tổng hệ số cân bằng của phản ứng (khi tối giản) là:

A. 16

B. 9

C. 10

D. 7

Hướng dẫn giải: Đáp án đúng là A

3C2H4 + 2KMnO4 + 4H2O → 3C2H6O2 + 2MnO2 + 2KOH => tổng hệ số cân bằng = 3 + 2 + 4 + 3 + 2 + 2 = 16

Bài 2. Đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol hỗn hợp X gồm 2 anken là đồng đẳng kế tiếp nhau thu được CO2 và H2O có khối lượng hơn kém nhau 6,76 gam. Công thức của 2 anken là:

A. C2H4 và C3H6

B. C3H6 và C4H8

C. C4H8 và C5H10

D. C2H4 và C4H8

Phương pháp giải:

+ Đốt cháy hoàn toàn anken thu được số mol CO2 và H2O bằng nhau.

+ Từ mCO2 - mH2O => tính x

+ Tính số C trung bình => CTPT 2 anken

Lời giải:

Đốt cháy hoàn toàn anken thu được số mol CO2 và H2O bằng nhau.

Gọi nCO2 = nH2O = x mol

mCO2 - mH20 = 44x - 18x = 6,76 => x = 0,26 mol

=> số C trung bình = 0,26 / 0,1 = 2,6

=> công thức phân tử của 2 anken là C2H4 và C3H6

Đáp án đúng là A.

Bài 3. Dãy các chất đều làm mất màu dung dịch thuốc tím là

A. Etilen, axetilen, anđehit fomic, toluen

B. Axeton, etilen, anđehit axetic, cumen

C. Benzen, but-1-en, axit fomic, p-xilen

D. Xiclobutan, but-1-in, m-xilen, axit axetic

Lời giải: Đáp án: A

Giải thích: Axeton, benzen, xiclobutan không làm mất màu dung dịch thuốc tím.

Bài 4. Chất nào sau đây làm mất màu dung dịch KMnO4 ở điều kiện thường

A. Benzen B. Axetilen C. Metan D. Toluen

Xem đáp án: Đáp án B

Axetilen có công thức CH≡CH nên làm mất màu dung dịch KMnO4 ở điều kiện thường.

3C2H2 + 8KMnO4 + 4H2O → 3(COOH)2 + 8MnO2 + 8KOH

Bài 5. Đốt cháy hoàn toàn 20ml hỗn hợp X gồm C3H6, CH4, CO (thể tích CO gấp 2 lần thể tích CH4) thu được 24ml CO2 (các thể tích khí đo ở cùng điều kiện). Tỉ khối của X so với H2 là:

A. 12,9

B. 25,8

C. 22,2

D. 11,1

Phương pháp giải:

+ Đặt a, b, 2b lần lượt là thể tích của C3H6, CH4, CO

+ Bảo toàn nguyên tố C: V CO2 = 3V C3H6 + V CH4 + V CO

Đặt a, b, 2b lần lượt là thể tích của C3H6, CH4, CO => Vx = a + b + 2b = 20

V CO2 = 3a + b + 2b = 24 => a = 2 và b = 6

=> Mx = (42.2 + 16.6 + 28.12) / 20 = 25,8 => d X/H2 = 12,9

Đáp án đúng là A.

Bài 6. Có 2,24 lít hỗn hợp A gồm 2 anken kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng và hidro. Đốt cháy hết A cần 6,944 lít khí oxi. Sản phẩm cháy cho qua bình đựng P2O5 thấy khối lượng bình tăng 3,96 gam. Chất khí được đo ở điều kiện tiêu chuẩn. Công thức cấu tạo 2 anken và % thể tích của hidro trong hỗn hợp A ladf:

A. C3H6; C4H8 và 80%. B. C2H4, C3H6 và 80%. C. C2H4, C3H6 và 20%. D. C3H6; C4H8 và 20%.

Phương pháp giải Gọi nCnH2n = a mol; nH2 = b mol => PT(1) CnH2n + 1,5nO2 → nCO2 + nH2O

a → 1,5na → na

2H2 + O2 → 2H2O

b → 0,5b → b

+) nO2 phản ứng = PT(2) +) nH2O sinh ra = PT(3)

nhỗn hợp = 0,1 mol; nO2 = 0,31 mol;

Gọi công thức phân tử của 2 anken là CnH2n Gọi nCnH2n = a mol; nH2 = b mol => a + b = 0,1 (1)

CnH2n + 1,5nO2 → nCO2 + nH2O

a → 1,5na → na

2H2 + O2 → 2H2O

b → 0,5b → b