Phản ứng giữa CuO và ancol etylic (C2H5OH), hay còn gọi là ethanol, là một phản ứng oxi hóa khử quan trọng trong hóa học hữu cơ. Trong phản ứng này, CuO đóng vai trò là chất oxi hóa, còn C2H5OH đóng vai trò là chất khử. Kết quả của phản ứng là sự chuyển hóa C2H5OH thành CH3CHO (acetaldehyd), đồng thời CuO bị khử thành Cu kim loại.
Phương Trình Phản Ứng và Điều Kiện
1. Phương trình hóa học:
CH3CH2OH + CuO →to CH3CHO + Cu + H2O2. Điều kiện phản ứng:
- Nhiệt độ cao (đun nóng) là điều kiện cần thiết để phản ứng xảy ra.
3. Cách tiến hành thí nghiệm:
- Dẫn hơi C2H5OH qua ống sứ đựng CuO dư đã được đun nóng.
Diễn Biến và Hiện Tượng Phản Ứng
1. Quá trình oxi hóa khử:
- Oxi hóa: Ethanol (CH3CH2OH) bị oxi hóa thành acetaldehyd (CH3CHO). Số oxi hóa của carbon thay đổi từ -1 sang +1.
C⁻¹ → C⁺¹ + 2e⁻ - Khử: Đồng(II) oxit (CuO) bị khử thành đồng kim loại (Cu). Số oxi hóa của đồng giảm từ +2 xuống 0.
Cu⁺² + 2e⁻ → Cu⁰
2. Hiện tượng quan sát được:
- CuO ban đầu có màu đen.
- Sau phản ứng, CuO chuyển dần thành đồng kim loại (Cu) có màu đỏ gạch.
Ứng Dụng và Mở Rộng Kiến Thức về Ancol
1. Tính Chất Hóa Học Đặc Trưng của Ancol
- Phản ứng thế H của nhóm OH (tính axit yếu):
- Tác dụng với kim loại kiềm (Na, K) giải phóng khí H2.
2ROH + 2Na → 2RONa + H2↑ - Glycerol (glixerin) và các ancol đa chức có các nhóm -OH liền kề có khả năng hòa tan Cu(OH)2 tạo phức xanh lam.
2C3H5(OH)3 + Cu(OH)2 → [C3H5(OH)2O]2Cu + 2H2O
- Tác dụng với kim loại kiềm (Na, K) giải phóng khí H2.
2. Phản Ứng Thế Nhóm OH
- Phản ứng với axit vô cơ: Tạo thành dẫn xuất halogen.
C2H5OH + HBr →to C2H5Br + H2O - Phản ứng tạo ete: Khi đun nóng ancol với H2SO4 đặc ở 140°C.
2C2H5OH →140oC,H2SO4 C2H5OC2H5 + H2O
3. Phản Ứng Tách Nước (Dehidrat hóa)
- Tạo thành alkene (olefin) khi đun nóng với H2SO4 đặc ở 170°C.
CH3CH2OH →170oC,H2SO4 CH2 = CH2 + H2O
4. Phản Ứng Oxi Hóa
- Oxi hóa hoàn toàn (đốt cháy): Ancol cháy tạo ra CO2, H2O và tỏa nhiệt.
CnH2n + 2O + 3n2O2 →to nCO2 + (n + 1)H2O - Oxi hóa không hoàn toàn:
- Ancol bậc 1 bị oxi hóa thành aldehyd (như phản ứng với CuO).
- Ancol bậc 2 bị oxi hóa thành ketone.
- Ancol bậc 3 không phản ứng trong điều kiện này.
Bài Tập Vận Dụng
Câu 1: Đốt cháy hoàn toàn 1 mol ancol no, đơn chức, mạch hở cần 3,5 mol O2. Công thức phân tử của ancol là:
A. C2H5OH
B. C3H7OH
C. C4H9OH
D. CH3OH
Hướng dẫn giải:
Áp dụng công thức đốt cháy ancol no, đơn chức, mạch hở:
CnH2n+2O + (3n/2)O2 -> nCO2 + (n+1)H2OTa có: 3n/2 = 3.5 => n = 7/3. Vì n phải là số nguyên, ta thấy không có đáp án nào phù hợp. Đề bài có lẽ đã cho số mol O2 không chính xác.
Câu 2: Cho 4,6 gam một ancol no, đơn chức phản ứng hết với Na dư, thu được 1,12 lít khí H2 (đktc). Công thức của ancol là:
A. CH3OH
B. C2H5OH
C. C3H7OH
D. C4H9OH
Hướng dẫn giải:
n(H2) = 1,12/22,4 = 0,05 mol
2ROH + 2Na -> 2RONa + H2
n(ROH) = 2*n(H2) = 0,1 mol
M(ROH) = 4,6/0,1 = 46 g/mol
=> ROH là C2H5OH
Đáp án B
Thông qua việc hiểu rõ phản ứng giữa ancol etylic và CuO, cũng như các tính chất hóa học liên quan, người học có thể nắm vững kiến thức về hóa học hữu cơ và ứng dụng chúng vào giải quyết các bài tập thực tế.
