Phản ứng CH3COONa + NaOH có xúc tác CaO, nhiệt độ, tạo ra CH4 và Na2CO3 là một phản ứng quan trọng trong hóa học hữu cơ. Đây là phản ứng decacboxyl hóa, được sử dụng để giảm mạch carbon của hợp chất hữu cơ.
Phản Ứng CH3COONa Tác Dụng Với NaOH, Xúc Tác CaO
Phương trình hóa học tổng quát:
CH3COONa + NaOH CaO, t°→ CH4↑ + Na2CO3
Giải thích phương trình
- CH3COONa: Natri axetat (Sodium acetate).
- NaOH: Natri hidroxit (Sodium hydroxide), thường được sử dụng ở dạng dung dịch.
- CaO: Canxi oxit (Calcium oxide), đóng vai trò là chất xúc tác và hút ẩm, giúp phản ứng xảy ra dễ dàng hơn.
- t°: Nhiệt độ cao, cần thiết để cung cấp năng lượng cho phản ứng.
- CH4: Methane, sản phẩm khí thoát ra.
- Na2CO3: Natri cacbonat (Sodium carbonate).
Chi Tiết Về Phản Ứng
Điều kiện phản ứng
- Nhiệt độ: Cần đun nóng hỗn hợp phản ứng để cung cấp đủ năng lượng hoạt hóa.
- Xúc tác: CaO (vôi sống) được sử dụng để tăng tốc độ phản ứng và hút ẩm, giúp quá trình diễn ra hiệu quả hơn. Hỗn hợp NaOH và CaO thường được gọi là vôi tôi xút.
Hiện tượng
- Có khí không màu, không mùi (methane) thoát ra. Có thể thu khí methane bằng phương pháp đẩy nước vì methane ít tan trong nước.
Cơ chế phản ứng
Phản ứng decacboxyl hóa xảy ra qua nhiều giai đoạn, trong đó CaO giúp tạo môi trường kiềm mạnh, thúc đẩy quá trình tách nhóm carboxyl (-COO) khỏi natri axetat.
Methane (CH4): Tính Chất và Ứng Dụng
Tính chất vật lý
- Là chất khí, không màu, không mùi.
- Nhẹ hơn không khí (dCH4/kk = 16/29).
- Rất ít tan trong nước.
Tính chất hóa học
-
Phản ứng cháy: Methane cháy trong oxy tạo ra carbon dioxide và nước, tỏa nhiều nhiệt:
CH4 + 2O2 t°→ CO2 + 2H2O
-
Phản ứng thế halogen: Methane có thể tham gia phản ứng thế với halogen (ví dụ: clo) khi có ánh sáng:
CH4 + Cl2 ánh sáng→ CH3Cl + HCl
Phản ứng thế có thể tiếp tục tạo ra các sản phẩm thế khác như CH2Cl2, CHCl3, và CCl4.
Ứng dụng
- Nhiên liệu: Methane là thành phần chính của khí thiên nhiên, được sử dụng rộng rãi làm nhiên liệu trong sinh hoạt và công nghiệp.
- Nguyên liệu hóa học: Methane là nguyên liệu để sản xuất nhiều hóa chất quan trọng như hydro, amoniac, methanol, và các polyme.
Điều Chế Methane Trong Phòng Thí Nghiệm
Phản ứng CH3COONa với NaOH, xúc tác CaO là phương pháp phổ biến để điều chế methane trong phòng thí nghiệm do tính đơn giản và dễ thực hiện.
CH3COONa + NaOH CaO, t°→ CH4↑ + Na2CO3
Bài Tập Vận Dụng
Câu 1: Đốt cháy hoàn toàn 3.2 gam methane, thể tích khí CO2 thu được ở điều kiện tiêu chuẩn là bao nhiêu?
A. 2.24 lít
B. 4.48 lít
C. 6.72 lít
D. 1.12 lít
Hướng dẫn giải:
- Số mol CH4 = 3.2/16 = 0.2 mol
- CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O
- Số mol CO2 = số mol CH4 = 0.2 mol
- Thể tích CO2 = 0.2 * 22.4 = 4.48 lít
- Đáp án B.
Câu 2: Để điều chế methane trong phòng thí nghiệm, người ta sử dụng phương pháp nào sau đây?
A. Nhiệt phân muối natri acetate với vôi tôi xút.
B. Cho axit axetic tác dụng với kim loại natri.
C. Cracking butan.
D. Hydro hóa etilen.
Hướng dẫn giải:
- Phản ứng CH3COONa + NaOH (CaO, t°) → CH4 + Na2CO3 là phương pháp điều chế methane trong phòng thí nghiệm.
- Đáp án A.
Câu 3: Đốt cháy hoàn toàn V lít khí methane, thu được 8.8 gam CO2. Giá trị của V là bao nhiêu?
A. 2.24 lít
B. 4.48 lít
C. 3.36 lít
D. 11.2 lít
Hướng dẫn giải:
- Số mol CO2 = 8.8/44 = 0.2 mol
- CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O
- Số mol CH4 = số mol CO2 = 0.2 mol
- Thể tích CH4 = 0.2 * 22.4 = 4.48 lít
- Đáp án B.
Câu 4: Tính chất nào sau đây không phải của methane?
A. Tác dụng với clo trong điều kiện ánh sáng.
B. Cháy trong oxy tạo ra CO2 và H2O.
C. Làm mất màu dung dịch brom.
D. Nhẹ hơn không khí.
Hướng dẫn giải:
- Methane không làm mất màu dung dịch brom vì là hydrocarbon no.
- Đáp án C.
Câu 5: Thành phần chính của khí thiên nhiên là gì?
A. Etan
B. Propan
C. Methane
D. Butan
Hướng dẫn giải:
- Methane là thành phần chính của khí thiên nhiên.
- Đáp án C.