Đồng đẳng của CH4 là

Câu hỏi: Dãy nào sau đây chỉ gồm các chất thuộc dãy đồng đẳng của metan (CH₄)?

A. C₂H₂, C₃H₄, C₄H₆, C₅H₈

B. CH₄, C₂H₂, C₃H₄, C₄H₁₀

C. CH₄, C₂H₆, C₄H₁₀, C₅H₁₂

D. C₂H₆, C₃H₈, C₅H₁₀, C₆H₁₂

Trả lời:

Đáp án đúng: C. CH₄, C₂H₆, C₄H₁₀, C₅H₁₂

- Đáp án A sai vì C₂H₂, C₃H₄, C₄H₆, C₅H₈ thuộc dãy đồng đẳng của ankin C_nH_{2n - 2}.

- Đáp án B sai vì C₂H₂ và C₃H₄ thuộc dãy đồng đẳng của ankin C_nH_{2n - 2}.

- Đáp án D sai vì C₅H₁₀ thuộc dãy đồng đẳng của anken C_nH_2n.

Bạn đọc hãy cùng với Top lời giải tìm hiểu thêm về metan qua bài viết dưới đây nhé!

1. Khí Metan là gì?

- Khí metan (methane) hay còn có tên gọi khác là khí bùn ao, được kí hiệu là CH₄ trong hóa học.

- Là một hidrocacbon nằm trong dãy đồng đẳng akan. Chúng là thành phần chính của khí dầu mỏ, có trong tự nhiên khá nhiều. Metan được tạo ra trong quá trình chế biến, chưng cất hay sản xuất khí dầu mỏ. Chính vì vậy nó cũng xuất hiện trong gia đình của bạn vì nó có trong các bình gas.

2. Tính chất vật lí của CH₄

- Metan là một chất khí không màu, không mùi, không vị.

- Đây là một khí rất độc và dễ bắt cháy, tạo ra lửa có màu xanh.

- CH₄ hóa lỏng khi ở -162°C, còn hóa rắn ở -183°C.

- Điểm bốc cháy: 537 °C.

- Khối lượng riêng của metan: 0.717 kg/m³

- Đây là chất không có khả năn hòa tan trong các dung môi phân cực vì không có sự liên kết giữa các hidro, chúng chỉ tan trong dung môi không phân cực.

- CH₄ không có tính dẫn điện.

3. Tính chất hóa học của CH₄

Metan có thể tham gia vào một số phản ứng hóa học như:

*Phản ứng thế với halogen clo, brom

- Mêtan phản ứng với Halogen cho ra dẫn xuất halogen và hidro halogenua.

- Ví dụ đối với Cl: Metan phản ứng với Clo trong ánh sáng khuếch tán theo nhiều giai đoạn:

CH₄ + Cl₂ → CH₃Cl + HCl

CH₃Cl + Cl₂ → CH₂Cl₂ + HCl

CH₂Cl₂ + Cl₂ → CHCl₃ + HCl

CHCl₃ + Cl₂ → CCl₄ + HCl

*Phản ứng với hơi nước tạo khí CO

CH₄ + H₂O = CO + H₂O

Điều kiện phản ứng: Nhiệt độ 1000, Chất xúc tác Ni

*Phản ứng cháy với oxi

- Phản ứng cháy hoàn toàn:

CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O + Q

Q= −891 kJ/mol ở 25^oC, 1 atm

- Phản ứng cháy không hoàn toàn: Được dùng trong sản xuất fomanđehit, bột than, khí đốt,…

*Phản ứng phân hủy tạo axetilen

4. Ứng dụng của khí Metan

a. Trong làm nhiên liệu

Với khả năng sinh nhiệt cao, metan được xem là một nhiên liệu quan trọng trong sản xuất điện năng, giúp cung cấp sưởi ấm hay nhiên liệu ô tô. Metan sinh ra ít CO₂ hơn so với than đá khi đốt cháy.

+ Được sử dụng làm nhiên liệu cho các lò nướng, nhà cửa hay máy nước nóng, lò nung,... với cơ chế đốt cháy oxy để sinh ra nhiệt

+ Dùng làm nhiên liệu cho động cơ oto hay ở dạng nén hoặc hóa lỏng. Trước đó, khí metan than đã từng được ứng dụng trong các động cơ đốt trong nhưng đòi hỏi độ tinh khiết hoặc khí metan cần được làm sạch tốt nên phải thường xuyên bảo dưỡng và lắp đặt các bộ lọc phụ.

+ Đóng vai trò quan trọng trong việc phát điện khi đốt nó như một nhiên liệu trong tubin khí. Trong nhà máy nhiệt điện: dùng khí metan làm nhiên liệu phối hợp với than cho ra hiệu qua tốt đồng thời giảm thiểu nguy cơ ô nhiễm môi trường.

+ Ngoài ra, ở nhiều nơi, metan còn được xem là khí thiên nhiên sử dụng trong sưởi ấm và nấu ăn

b. Trong công nghiệp

- Là nguyên liệu quan trọng để sản xuất hydro methanol hay axit axetic cùng anhydrit axetic

- Dùng để điều chế axetilen và anhehit axetic

5. Phương pháp điều chế metan

Để điều chế metan có rất nhiều cách, nhưng chủ yếu sử dụng một số phương pháp sau:

*Sử dụng nhôm cacbua:

Al₄C₃ + 12H₂O → 4Al(OH)₃ + 3CH₄ (khí).

Có thể thay thế nước cho HCl: 

Al₄C₃ + 12HCl → 4Al(OH)₃ + 3CH₄ (khí)

*Cho phản ứng với vôi tôi xút có sự xúc tác CaO ở nhiệt độ cao:

CH₃COONa + NaOH → CH₄ + Na₂CO₃

*Phản ứng trực tiếp, dùng niken làm chất xúc tác:

C + 2H₂ → CH₄

*Sử dụng khí CO:

CO + 3H₂  → H₂O + CH₄

*Điều chế metan từ đường glucose:

C₆H₁₂O₅ →  3CO₂ + 3CH₄

*Điều chế từ khí tự nhiên

*Cho phản ứng cracking ankan có từ 3C trở lên:

C₃H₈ → CH₄ + C₂H₄

6. Dãy đồng đẳng của Metan

- Đồng đẳng là hiện tượng các chất hữu cơ có cấu tạo và tính chất hóa học tương tự nhau nhưng thành phần phân tử khác nhau một hay nhiều nhóm CH₂.

- Các chất thuộc cùng dãy đồng đẳng hợp thành một dãy đồng đẳng có công thức chung.

- Công thức tổng quát của dãy đồng đẳng metan là: C_nH_2n+2 ( n ≥ 1)

7. Bài tập về metan

Câu 1. Khí metan có lẫn tạp chất là khí cacbonic và khí sunfurơ. Để thu được khí metan tinh khiết cần

A. Dẫn hỗn hợp qua nước vôi trong dư.

B. Đốt cháy hỗn hợp rồi dẫn qua nước vôi trong.

C. Dẫn hỗn hợp qua bình đựng dung dịch H₂SO₄.

D. Dẫn hỗn hợp qua bình đựng dung dịch brom dư.

Trả lời

Đáp án A

Dẫn hỗn hợp khí qua nước vôi trong dư. Khí CO₂; SO₂ phản ứng bị giữ lại, khí metan không phản ứng thoát ra khỏi dung dịch thu được metan tinh khiết.

CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃↓ + H₂O

SO₂ + Ca(OH)₂ → CaSO₃ ↓ + H₂O

Câu 2: Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm CH₄, C₃H₆ và C₄H₁₀ thu được 4,4 gam CO₂ và 2,52 gam H₂O. Tính m? 

A. 1,48g.

B. 2,48g.

C. 14,8g. 

D. 24,7g.

Trả lời

Bài 3: Khí Clo hóa hoàn toàn hiđrocacbon X thu được chất hữu cơ Y có khối lượng phân tử lớn hơn khối lượng phân tử của X là 138. Công thức phân tử của X là

A. CH₄.

B. C₂H₆.

C. C₃H₈.

D. C₄H₁₀.

Trả lời

Đáp án A

C_nH_m + mCl₂ → C_nCl_m + mHCl

⇒ 35,5m – m = 138 ⇒ m = 4 

⇒ CTPT: CH₄

Câu 4: Đốt cháy hoàn toàn một hiđrocacbon A thu được 4,48 lít CO₂ (đktc) và 7,2 gam H₂O. Vậy A là 

A. CH₄. 

B. C₂H₄. 

C. C₂H₆.

D. C₃H_8.

Trả lời