Cân bằng phương trình C2H5OH + O2 → CO2 + H2O và bài tập án dụng

1. Cân bằng phương trình C2H5OH + O2 → CO2 + H2O 

2. Điều kiện xác định phản ứng đốt cháy rượu etylic

Phản ứng trên chỉ xảy ra khi cả hai thành phần quan trọng, C2H5OH (rượu etylic) và O2 (khí oxi), cùng tồn tại trong môi trường. Cả hai chất này đều có tính chất oxy hóa, có khả năng tác động lên các phân tử khác để tạo ra các sản phẩm mới. Khi C2H5OH và O2 tương tác với nhau, kết quả cuối cùng là sự hình thành của CO2 (khí cacbonic) và H2O (nước).

Sản phẩm CO2 là một khí không màu, không mùi, không vị, không độc hại và có tính chất oxy hóa cao. Nó thường được tạo ra trong các phản ứng đốt cháy và có ảnh hưởng đáng kể đến biến đổi khí quyển và hiệu ứng nhà kính. Trong khi đó, sản phẩm H2O là một chất lỏng trong suốt, không màu, không mùi, không vị, không độc hại và có tính chất oxy hóa thấp.

Để đạt được độ hoàn thiện của phản ứng, cần đảm bảo có đủ C2H5OH và O2 trong môi trường. Nếu thiếu bất kỳ một chất nào trong quá trình phản ứng, phản ứng sẽ không thể diễn ra hoặc chỉ diễn ra một phần.

Ngoài ra, nhiệt độ là một yếu tố quan trọng để kích thích phản ứng. Trong trường hợp này, nhiệt độ phải đạt trên 400 độ C để có thể kích thích phản ứng diễn ra mạnh mẽ. Cuối cùng, chất xúc tác là một yếu tố không thể thiếu để tăng cường hiệu suất của phản ứng. Thường, oxit kim loại hoặc oxit của kim loại kiềm được sử dụng như chất xúc tác để tạo điều kiện tốt nhất cho phản ứng.

Tóm lại, phản ứng C2H5OH + O2 → CO2 + H2O là một phản ứng quan trọng trong lĩnh vực hóa học, và để đạt được hiệu suất tốt nhất, cần phải đảm bảo đủ điều kiện, bao gồm sự hiện diện của cả hai chất, nhiệt độ và chất xúc tác.

3. Ứng dụng của phản ứng C2H5OH + O2 → CO2 + H2O

Phản ứng C2H5OH + O2 → CO2 + H2O là một trong những phản ứng hóa học cơ bản và quan trọng, được biết đến như là phản ứng oxi hóa của rượu etylic. Đây không chỉ là một khía cạnh lý thú trong lĩnh vực hóa học, mà còn có nhiều ứng dụng thực tiễn trong cuộc sống và công nghiệp.

- Chế tạo rượu: Phản ứng C2H5OH + O2 → CO2 + H2O đóng vai trò quan trọng trong quá trình sản xuất rượu etylic, một nguyên liệu quý giá trong ngành công nghiệp rượu. Tại các nhà máy sản xuất rượu, quá trình này được thực hiện một cách tỉ mỉ để biến đổi các nguyên liệu cơ bản như nho, lúa mì, hoa quả và củ cải thành những chai rượu tinh túy.

Một bước đầu tiên trong quá trình sản xuất rượu là lên men. Tại đây, các enzym tự nhiên hoặc men men được thêm vào nguyên liệu cơ bản để chuyển đổi đường thành cồn và khí carbon dioxide (CO2). Quá trình này có thể kéo dài từ một vài tuần đến vài tháng, tùy thuộc vào loại rượu và mục đích sử dụng cuối cùng.

Sau khi quá trình lên men hoàn tất, rượu etylic đã được tạo thành trong nguyên liệu cơ bản. Tuy nhiên, nó vẫn còn kết hợp với nước và các hợp chất khác. Để tách rượu etylic và nước ra khỏi các chất còn lại, quá trình chưng cất được sử dụng. Trong quá trình này, hỗn hợp được đun nóng, và rượu etylic có nhiệt độ sôi thấp hơn so với nước, nên nó bay hơi đầu tiên. Hơi rượu etylic sau đó được ngưng tụ lại để tạo thành rượu nguyên chất, trong khi nước và các phần còn lại không mong muốn được loại bỏ.

Quá trình phản ứng và tách rượu etylic từ các nguyên liệu cơ bản này không chỉ đòi hỏi sự chuyên nghiệp mà còn phải tuân thủ các tiêu chuẩn chất lượng nghiêm ngặt. Kết quả là những chai rượu vang, whisky, hoặc rượu sake ngon mắt và hương vị độc đáo, đã từng bước thăng hoa qua quy trình phản ứng này.

- Nhiên liệu động cơ: Phản ứng C2H5OH + O2 → CO2 + H2O không chỉ là một phản ứng hóa học cơ bản, mà còn là một nguồn cung cấp năng lượng đáng chú ý, biến rượu etylic trở thành một lựa chọn hấp dẫn trong việc sản xuất nhiên liệu động cơ. Rượu etylic, thường được gọi là ethanol, đã tạo ra sự quan tâm đặc biệt trong ngành ô tô, hàng không và hàng hải.

Một trong những ứng dụng phổ biến nhất của ethanol là làm nhiên liệu cho các động cơ xe hơi. Ethanol có thể được kết hợp với xăng trong tỷ lệ nhất định để tạo thành loại nhiên liệu gọi là "E85." E85 chứa từ 51% đến 83% ethanol, phụ thuộc vào quy định của mỗi quốc gia. Nhiên liệu này được coi là một giải pháp tốt hơn cho môi trường so với xăng thông thường, vì nó có khả năng giảm khí thải carbon dioxide (CO2), một chất gây hiệu ứng nhà kính.

Ngoài ra, ethanol cũng được sử dụng trong hàng không và hàng hải. Trong ngành hàng không, nó được thêm vào nhiên liệu máy bay để tăng khả năng đốt cháy và giảm phát thải. Trong hàng hải, ethanol có thể được sử dụng làm một phần của nhiên liệu cho các tàu thủy lớn.

Tuy ethanol có nhiều lợi ích về môi trường và hiệu suất, nhưng cũng đặt ra một số thách thức, như sự cạnh tranh với nguồn lương thực và vấn đề về cơ sở hạ tầng cung cấp. Tuy nhiên, dù có những khó khăn, sự phát triển và sử dụng của ethanol trong nhiên liệu động cơ đóng một vai trò quan trọng trong việc giảm thiểu tác động của ngành công nghiệp lên môi trường và tài nguyên tự nhiên.

- Chất tẩy rửa: Rượu etylic là một chất tẩy rửa hiệu quả. Phản ứng C2H5OH + O2 → CO2 + H2O được sử dụng để sản xuất các sản phẩm tẩy rửa đa dạng cho nhiều ứng dụng, bao gồm cả tẩy rửa bề mặt kim loại và các bề mặt khác. Sự khả năng hòa tan chất bẩn và mỡ trên bề mặt làm cho rượu etylic trở thành một lựa chọn lý tưởng cho các sản phẩm tẩy rửa.

- Sản xuất thuốc: Rượu etylic được sử dụng để sản xuất một số loại thuốc và chất phụ gia. Phản ứng C2H5OH + O2 → CO2 + H2O được sử dụng để tạo ra các dung môi và thành phần cho các loại thuốc khác nhau. Nó cũng có thể được sử dụng để chiết xuất các hợp chất từ các loại thực vật khác nhau.

- Sản xuất thực phẩm: Rượu etylic có nhiều ứng dụng trong ngành sản xuất thực phẩm. Nó được sử dụng làm chất bảo quản và tạo mùi cho nhiều sản phẩm thực phẩm, bao gồm cả thực phẩm đóng hộp, sốt, mứt, nước chấm và đồ ăn đóng gói. Ngoài ra, rượu etylic còn được sử dụng trong việc sản xuất các loại bánh kẹo và đồ uống.

Trong tổng hợp, phản ứng C2H5OH + O2 → CO2 + H2O là một quá trình quan trọng và đa dạng có ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ công nghiệp đến đời sống hàng ngày của con người.

4. Bài tập vận dụng phương trình C2H5OH + O2 → CO2 + H2O

Câu 1. Trong phòng thí nghiệm, một lượng nhỏ etilen được điều chế

A. từ khí cracking dầu mỏ

B. từ ancol etylic

C. từ khí etan C2H6

D. từ phản ứng của cacbon với hidro

Đáp án B

Câu 2. 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.

Câu 3. Dãy sau đây gồm các chất tác dụng được với etilen trong điều kiện thích hợp?

A. Hiđro, nước, oxi, brom, hiđro bromua

B. Hiđro, nước, oxi, brom, natri hiđroxit

C. Hiđro, nước, oxi, brom, axit cacbonic

D. Hiđro, nước, oxi, brom, axit axetic

Đáp án A

Dãy sau đây gồm các chất tác dụng được với etilen trong điều kiện thích hợp là:

A. Hiđro, nước, oxi, brom, hiđro bromua

C2H4+ H2 → C2H6

C2H4+ H2O → C2H5OH

C2H4 + 3O2→ 2CO2 + 2H2O

2C2H4 + 2HBr → 2C2H4Br + H2

Câu 4. Dẫn m gam hỗn hợp gồm metan và etilen đi qua dung dịch nước brom thì thấy lượng brom tham gia phản ứng là 16 gam. Khí bay ra được đốt cháy hoàn toàn và dẫn sản phẩm cháy đi qua dung dịch Ba(OH)2 dư thì thu được 59,1 gam kết tủa. Giá trị của m là:

A. 4 gam

B. 5 gam

C. 8 gam

D. 2,8 gam

Đáp án C

Câu 5. Khi dẫn khí etilen vào dung dịch Brom dư đựng trong ống nghiệm có quan sát thấy

A. màu của dung dịch brom nhạt dần, có chất kết tủa

B. màu của dung dịch brom không thay đổi

C. màu của dung dịch brom nhạt dần, có khí thoát ra

D. màu của dung dịch brom nhạt dần, có chất lỏng không tan chìm xuống đáy ống nghiệm

Đáp án D

Khi dẫn khí etilen vào dung dịch Brom dư đựng trong ống nghiệm có quan sát thấy. Hiện tượng quan sát được là: Màu vàng của dung dịch nhạt hơn lúc đầu

Phương trình phản ứng hóa học

C2H4 + Br2 → C2H4Br2

Vì Br2 dư nên dd không trong suốt mà chỉ nhạt màu

Xem thêm bài viết: Cân bằng phương trình Mg + HNO3 → Mg(NO3)2 + NO + H2O