Phản ứng cracking là gì?

Câu hỏi : Phản ứng cracking là gì?

Trả lời :

Trong điều kiện có nhiệt độ, áp suất cao và xúc tác thì ankan có thể bị bẻ gãy mạch C tạo thành các ankan và anken nhỏ hơn được gọi là phản ứng cracking. 

Cùng Top lời giải tìm hiểu chi tiết về phản ứng cracking nhé.

Phản ứng cracking là gì ?    

Trong điều kiện có nhiệt độ, áp suất cao và xúc tác thì ankan có thể bị bẻ gãy mạch C tạo thành các ankan và anken nhỏ hơn được gọi là phản ứng cracking. 

Cracking là quá trình trong đó các hợp chất hữu cơ phức tạp như kerogen hoặc các hydrocarbon cấu trúc lớn bị phá vỡ thành các hợp chất đơn giản hơn như là các hydrocarbon nhẹ hơn, bằng cách bẻ gãy các liên kết giữa các nguyên tử carbon trong các hợp chất trên. 

Tốc độ phản ứng của cracking và các sản phẩm cuối cùng phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ và sự có mặt của các chất xúc tác.

Cracking phá vỡ các alkan lớn thành các alken nhỏ hơn, hữu dụng hơn. Quá trình này có thể đòi hỏi nhiệt độ cao và áp suất cao.

Cơ chế của phản ứng cracking

Cracking được biết đến là quá trình trong đó các hợp chất hữu cơ phức tạp như kerogen hay các hydrocarbon cấu trúc lớn bị phá vỡ thành các hợp chất đơn giản hơn như các hydrocarbon nhẹ hơn, qua cách bẻ gãy các liên kết giữa các nguyên tử carbon trong các hợp chất trên.

Tốc độ phản ứng của cracking cũng như các sản phẩm cuối cùng đều phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ và sự có mặt của các chất xúc tác. Cracking làm phá vỡ các ankan lớn thành các anken nhỏ hơn và hữu dụng hơn. Quá trình này thường đòi hỏi nhiệt độ cao và áp suất cao.

Một số phản ứng cracking thường gặp

Phản ứng cracking butan C₄H₁₀ 

Khi thực hiện phản ứng cracking butan thì sẽ thu được hỗn hợp gồm các ankan và anken như: C₄H₈,H₂,CH₄,C₃H₆,C₂H6,C₂H₄,…

Phương trình phản ứng:

C₄H₁₀ →C₄H₈+H₂

C₄H₁₀ →CH₄+C₃H₆

C₄H₁₀ →C₂H₆+C₂H₄

C₄H₁₀ →C3H₈+CH₂

Phản ứng cracking pentan C₅H₁₂ 

Khi thực hiện cracking butan thì sẽ thu được hỗn hợp gồm các ankan và anken như: C₅H10,H₂,CH₄,C3H₆,C2H₆,C₂H₄,…

Phương trình phản ứng:

C₅H₁₂ →C₄H₁₀ +CH₂

C₅H₁₂ →C3H₈+C₂H₄

C₅H₁₂ →C2H₆+C₃H₆

C₅H₁₂ →CH₄+C₄H₈

C₅H₁₂ →H₂+C₅H₁₀ 

Phương pháp giải & Ví dụ minh họa

- Dưới tác dụng của nhiệt độ, xúc tác, ankan có thể phản ứng theo nhiều hướng:

Ví dụ:

Đặc biệt, trong điều kiện thích hợp phản ứng còn có thể:

- Phản ứng không làm thay đổi khối lượng hỗn hợp:

m_{trước phản ứng} = m_{sau phản ứng} ⇒ M_đ/M_s = n_s/n_đ

hàm lượng C và H trước và sau phản ứng là như nhau ⇒ đốt cháy hỗn hợp sau phản ứng được qui về đốt cháy hỗn hợp trước phản ứng.

- Phản ứng luôn làm tăng số mol khí: n_sau > n_trước ⇒ P_sau > P_đầu ⇒ M_tb sau < M_tb đầu (vì m_đầu = m_sau)

Ví dụ:

- Số mol anken sinh ra : n_anken = n_s – n_đ; Hiệu suất phản ứng: H = (n_s - n_đ)/n_đ .100%

Ví dụ minh họa

Bài 1: Crackinh butan thu được 35 mol hh A gồm CH₄, C₂H₆, H₂, C₂H₄, C₃H₆, C₄H₈ và C₄H₁₀ dư. Dẫn A lội qua bình nước brom dư thấy có 20 mol khí đi ra khỏi bình (biết rằng chỉ có C₂H₄, C₃H₆, C₄H₈ phản ứng với Br₂ và đều theo tỉ lệ số mol 1:1). Nếu đốt cháy hoàn toàn A thì thu được a mol CO₂.

a. Tính hiệu suất phản ứng tạo hh A.

b. Tính giá trị của a.

Hướng dẫn:

a. Phương trình phản ứng:

Số mol anken thu được: n_anken= 35 - 20 = 15mol

Số mol butan ban đầu là: n_đ = n_butan = n_s - n_anken = 35 – 15 = 20 mol

Hiệu suất cracking butan là H = (n_s- n_đ)/n_đ .100% = (35-20)/20.100% = 75%

b. Đốt cháy hỗn hợp A là đốt chay butan:

C₄H₁₀ + 11/2O₂ → 4CO₂ + 5H₂O

20                                80 mol

Vậy số mol CO₂ thu được khi đốt cháy hỗn hợp A là 80 mol