Phản ứng giữa C2H5OH (ancol etylic) và H2SO4 đặc ở 170 độ C là một phản ứng quan trọng trong hóa học hữu cơ, tạo ra sản phẩm chính là etilen (C2H4). Phản ứng này còn được gọi là phản ứng tách nước (dehydration) của ancol.
C2H5OH → C2H4 + H2O (Điều kiện: 170°C, H2SO4 đặc)
Cơ chế phản ứng: Axit sulfuric đặc đóng vai trò là chất xúc tác và hút nước, giúp loại bỏ nhóm -OH từ phân tử etanol và hình thành liên kết đôi C=C trong etilen.
Ứng dụng của etilen:
- Nguyên liệu sản xuất polyme: Etilen là monome quan trọng để sản xuất polyetilen (PE), một loại nhựa được sử dụng rộng rãi trong sản xuất bao bì, màng phủ nông nghiệp và nhiều sản phẩm khác.
- Sản xuất các hợp chất hữu cơ khác: Etilen là nguyên liệu để tổng hợp nhiều hợp chất hữu cơ quan trọng như etilen oxit (sử dụng trong sản xuất chất tẩy rửa), etilen glycol (sử dụng làm chất chống đông) và vinyl clorua (sử dụng để sản xuất PVC).
- Kích thích sự chín của trái cây: Etilen là một hormone thực vật có vai trò kích thích sự chín của trái cây.
Lưu ý khi thực hiện phản ứng:
- Nhiệt độ: Nhiệt độ phản ứng cần được kiểm soát chặt chẽ ở khoảng 170°C. Nếu nhiệt độ quá thấp, phản ứng có thể diễn ra chậm hoặc tạo ra sản phẩm phụ là dietyl ete (ở khoảng 140°C). Nếu nhiệt độ quá cao, có thể xảy ra các phản ứng phụ khác như cracking.
- H2SO4 đặc: Sử dụng H2SO4 đặc để đảm bảo hiệu quả hút nước và xúc tác cho phản ứng.
- An toàn: Axit sulfuric đặc là một chất ăn mòn mạnh, cần sử dụng các biện pháp an toàn khi làm việc với nó, bao gồm đeo kính bảo hộ và găng tay.
Ngoài phản ứng tạo etilen, ancol etylic còn có nhiều tính chất hóa học quan trọng khác.
Tính chất hóa học khác của ancol etylic:
-
Phản ứng cháy: Ancol etylic cháy trong không khí tạo ra khí CO2 và nước, tỏa nhiều nhiệt.
C2H5OH + 3O2 → 2CO2 + 3H2O
-
Phản ứng với kim loại kiềm: Ancol etylic phản ứng với kim loại kiềm như natri (Na) hoặc kali (K) tạo ra alkoxide và khí hidro.
2C2H5OH + 2Na → 2C2H5ONa + H2↑
Sản phẩm C2H5ONa được gọi là natri etoxit.
-
Phản ứng este hóa: Ancol etylic phản ứng với axit cacboxylic tạo ra este và nước (phản ứng este hóa). Phản ứng này thường cần xúc tác axit (ví dụ: H2SO4 đặc) và nhiệt độ.
C2H5OH + CH3COOH ⇌ CH3COOC2H5 + H2O (Điều kiện: H2SO4 đặc, nhiệt độ)
Trong đó, CH3COOC2H5 là etyl axetat, một este có mùi thơm.
Câu hỏi và bài tập vận dụng:
Câu 1: Đun nóng 23 gam etanol với H2SO4 đặc ở 170 độ C, thu được V lít khí etilen (đktc). Tính V, biết hiệu suất phản ứng là 80%.
Giải:
- Số mol etanol ban đầu: n(C2H5OH) = 23/46 = 0.5 mol
- Số mol etilen thu được: n(C2H4) = 0.5 * 80% = 0.4 mol
- Thể tích etilen thu được: V = 0.4 * 22.4 = 8.96 lít
Câu 2: Viết phương trình hóa học của phản ứng giữa etanol và axit propionic (CH3CH2COOH) có xúc tác H2SO4 đặc và nhiệt độ.
Giải:
C2H5OH + CH3CH2COOH ⇌ CH3CH2COOC2H5 + H2O
Sản phẩm CH3CH2COOC2H5 là etyl propionat.
Kết luận:
Phản ứng giữa C2H5OH và H2SO4 đặc ở 170 độ C là một phản ứng quan trọng để điều chế etilen. Etilen là một hóa chất công nghiệp quan trọng, được sử dụng rộng rãi trong sản xuất polyme và nhiều hợp chất hữu cơ khác. Ngoài ra, ancol etylic còn tham gia nhiều phản ứng hóa học khác, thể hiện tính chất hóa học đa dạng của nó.
