Phản ứng đốt cháy butan (C4H10) trong oxy (O2) là một phản ứng tỏa nhiệt mạnh, tạo ra khí cacbonic (CO2) và nước (H2O). Đây là một phản ứng quan trọng trong nhiều ứng dụng thực tế, từ việc cung cấp năng lượng đến các quy trình công nghiệp.
Phản Ứng Tổng Quát C4H10 + O2
Phương trình hóa học cân bằng cho phản ứng đốt cháy hoàn toàn butan là:
2C4H10 + 13O2 → 8CO2 + 10H2O
Alt: Mũi tên nhiệt độ màu đỏ, biểu tượng cho phản ứng tỏa nhiệt khi đốt cháy C4H10 thành CO2 và H2O
Điều kiện phản ứng:
- Nhiệt độ cao (thường là mồi lửa hoặc tia lửa điện)
Cách thực hiện phản ứng:
- Đốt cháy khí butan (C4H10) trong môi trường giàu oxy (O2).
- Đảm bảo phản ứng xảy ra hoàn toàn để tạo ra CO2 và H2O. Nếu thiếu oxy, có thể tạo ra các sản phẩm phụ như CO (cacbon monoxit) hoặc C (cacbon).
Hiện tượng nhận biết phản ứng:
- Ngọn lửa màu xanh lam (khi cháy hoàn toàn).
- Sản phẩm khí CO2 làm vẩn đục nước vôi trong (Ca(OH)2).
Ứng Dụng Thực Tế của Phản Ứng C4H10 Ra CO2
Phản ứng đốt cháy butan được ứng dụng rộng rãi trong đời sống và công nghiệp:
- Nguồn năng lượng: Butan là thành phần chính của khí gas hóa lỏng (LPG) được sử dụng trong các thiết bị sưởi ấm, nấu ăn và động cơ đốt trong.
- Sản xuất điện: Trong các nhà máy điện, butan có thể được đốt cháy để tạo ra nhiệt, từ đó sản xuất ra điện năng.
- Nguyên liệu hóa học: CO2 thu được từ quá trình đốt cháy butan có thể được sử dụng làm nguyên liệu trong sản xuất hóa chất, phân bón và các sản phẩm khác.
Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Phản Ứng C4H10 Ra CO2
Hiệu suất của phản ứng đốt cháy butan tạo ra CO2 chịu ảnh hưởng bởi một số yếu tố:
- Nồng độ oxy: Đảm bảo đủ lượng oxy để phản ứng cháy hoàn toàn. Thiếu oxy dẫn đến sản phẩm cháy không hoàn toàn, tạo ra các chất độc hại như CO.
- Nhiệt độ: Nhiệt độ cao giúp phản ứng xảy ra nhanh chóng và triệt để hơn.
- Tỷ lệ hỗn hợp: Tỷ lệ giữa butan và oxy cần được điều chỉnh để đạt hiệu quả cháy tối ưu.
Bài Tập Vận Dụng Về Phản Ứng Đốt Cháy Butan
Ví dụ 1: Đốt cháy hoàn toàn 5,8 gam butan, thể tích khí CO2 thu được ở điều kiện tiêu chuẩn là bao nhiêu?
Hướng dẫn:
- Số mol butan: n(C4H10) = 5.8 / 58 = 0.1 mol
- Theo phương trình: 2C4H10 + 13O2 → 8CO2 + 10H2O, 2 mol C4H10 tạo ra 8 mol CO2
- Vậy 0.1 mol C4H10 tạo ra 0.4 mol CO2
- Thể tích CO2 (đktc): V(CO2) = 0.4 * 22.4 = 8.96 lít
Đáp án: 8.96 lít.
Alt: Sơ đồ phương trình hóa học 2C4H10 + 13O2 → 8CO2 + 10H2O, minh họa tỉ lệ mol giữa các chất tham gia và sản phẩm
Ví dụ 2: Đốt cháy hoàn toàn m gam butan, sản phẩm cháy được hấp thụ hoàn toàn vào dung dịch Ca(OH)2 dư, thu được 20 gam kết tủa CaCO3. Tính giá trị của m.
Hướng dẫn:
- Số mol CaCO3: n(CaCO3) = 20 / 100 = 0.2 mol
- CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O, vậy số mol CO2 bằng số mol CaCO3 = 0.2 mol
- Theo phương trình đốt cháy butan, 8 mol CO2 được tạo ra từ 2 mol C4H10, vậy 0.2 mol CO2 được tạo ra từ 0.05 mol C4H10
- Khối lượng butan: m(C4H10) = 0.05 * 58 = 2.9 gam
Đáp án: 2.9 gam.
Alt: Phương trình hóa học cân bằng 2C4H10 + 13O2 → 8CO2 + 10H2O được sử dụng trong bài tập tính toán lượng chất
Ví dụ 3: Đốt cháy hoàn toàn 1.16 gam butan cần bao nhiêu lít khí O2 (đktc)?
Hướng dẫn:
- Số mol butan: n(C4H10) = 1.16 / 58 = 0.02 mol
- Theo phương trình: 2C4H10 + 13O2 → 8CO2 + 10H2O, 2 mol C4H10 cần 13 mol O2
- Vậy 0.02 mol C4H10 cần 0.13 mol O2
- Thể tích O2 (đktc): V(O2) = 0.13 * 22.4 = 2.912 lít
Đáp án: 2.912 lít.
Alt: Phương trình hóa học 2C4H10 + 13O2 → 8CO2 + 10H2O, thể hiện mối quan hệ tỉ lệ mol giữa butan và oxy trong phản ứng cháy
Phản ứng đốt cháy C4h10 Ra Co2 là một phản ứng hóa học quan trọng với nhiều ứng dụng thực tiễn. Việc hiểu rõ về phương trình, điều kiện và các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng này giúp chúng ta sử dụng hiệu quả nguồn năng lượng từ butan và ứng dụng nó trong nhiều lĩnh vực khác nhau.
