Viết và cân bằng phương trình phản ứng hóa học sau C2H2 + O2

Câu hỏi: Viết và cân bằng phương trình hóa học sau:

- C₂H₂ là Hidrocacbon Không no

→ Phản ứng đốt cháy

Cùng Top lời giải mở rộng kiến thức Phản ứng đốt cháy Hidrocacbon và Cacbon dioxit nhé!

I. Phản ứng đốt cháy hidrocacbon

- Các hiđrocacbon đều dễ dàng tham gia phản ứng đốt cháy. Phản ứng cháy có thể xảy ra với 1 hiđrocacbon hoặc hỗn hợp các hiđrocacbon. Trong bài này chỉ đề cập đến phản ứng đốt cháy hỗn hợp các hiđrocacbon. Để giải được các bài toán đốt cháy hỗn hợp các hiđrocacbon, các em phải nắm được đặc điểm phản ứng đốt cháy của từng loại hiđrocacbon cụ thể và biết kết hợp đặc điểm phản ứng đốt cháy của từng loại trong bài toán hỗn hợp:

1. Đốt cháy ankan

- Phương trình tổng quát: 

C_nH_2n+2 + (3n + 1)/2O₂ → nCO₂ + (n + 1)H₂O

- Đặc điểm của phản ứng đốt cháy ankan:

+ n_CO2 < n_H2O hay n/(n+1) = n_CO2/n_H2O

+ Nếu đốt cháy 1 hiđrocacbon mà thu được n_CO2 < n_H2O thì hiđrocacbon đem đốt cháy thuộc loại ankan.

2. Đốt cháy anken hoặc xicloankan

- Phản ứng cháy tổng quát của anken/xicloankan là: 

C_nH_2n + 3n/2O₂ → nCO₂ + nH₂O

- Đặc điểm phản ứng đốt cháy anken/xicloankan: n_CO2 = n_H2O = 2.n_O2/3

- Nếu đốt cháy 1 hiđrocacbon thu được n_CO2 = n_H2O thì hidrocacbon có công thức tổng quát là C_nH_2n.

3. Đốt cháy ankin hoặc ankađien

- Phương trình phản ứng tổng quát:

C_nH_2n-2 + (3n - 1)/2O₂ → nCO₂ + (n - 1)H₂O

- Đặc điểm của phản ứng đốt cháy ankin: n_CO2 > n_H2O và n_CO2 - n_H2O = n_ankin.

- Nếu đốt cháy 1 hiđrocacbon thu được n_CO2 - n_H2O = nhiđrocacbon thì công thức tổng quát của hiđrocacbon là C_nH_2n-2.

4. Phản ứng đốt cháy aren

- Phương trình tổng quát của phản ứng đốt cháy benzen và đồng đẳng của nó: 

C_nH_2n-6 + (3n-3)/2O₂ → nCO₂ + (n-3)H₂O

- Đặc điểm của phản ứng đốt cháy:

+ n_CO2 > n_H2O

+ n_CO2 - n_H2O = 3n_CnH2n-6

5. Đặc điểm của phản ứng đốt cháy hỗn hợp các hiđrocacbon thường gặp    

- Nếu đốt cháy hỗn hợp hiđrocacbon cho n_CO2 < n_H2O thì trong hỗn hợp đốt cháy có chứa ít nhất 1 ankan.

- Nếu đốt cháy hỗn hợp ankan và anken thì n_CO2 < n_H2O và n_ankan (trong hỗn hợp) = n_H2O - n_CO2.

 - Nếu đốt cháy hỗn hợp 2 hiđrocacbon thu được n_CO2 = n_H2O thì hỗn hợp đó có thể gồm:

+ 2 hiđrocacbon đều có công thức C_nH_2n.

+ 1 hiđrocacbon là ankan C_nH_2n+2 chất còn lại là hiđrocacbon có độ bất bão hoà k ≥ 2. Đặc biệt nếu hỗn hợp gồm C_nH_2n+2 và C_mH_2m-2 thì số mol 2 chất trong hỗn hợp bằng nhau.

- Ngoài ra để giải được các bài toán đốt cháy hỗn hợp hiđrocacbon, các em cần vận dụng tốt các định luật bảo toàn khối lượng và bảo toàn nguyên tố:

+ n_O2 = n_CO2 + 1/2.n_H2O

+ m_hiđrocacbon = m_C + m_H = 12n_CO2 + 2n_H2O

II. Cacbon Đioxit là gì?

1. Định nghĩa CO₂

- Khí CO₂ hay còn đọc là cacbon dioxit hoặc dioxit cacbon. Ngoài ra còn có các tên gọi khác như thán khí, anhiđrít cacbonic, khí cacbonic.  

- Ở nhiệt độ bình thường, cacbon dioxit tồn tại ở dạng khí. Bao gồm 1 nguyên tử Cacbon và 2 nguyên tử oxi.

- Ở điều kiện bình thường, cacbon dioxit có dạng khí trong khí quyển Trái Đất, còn khi trong trạng thái rắn, nó sẽ được gọi là băng khô. Khí CO₂ tạo ra CO ở nhiệt độ 2000⁰C.

- Ở nhiệt độ 25^oC, dioxit cacbon nặng hơn không khí khoảng 1,5 lần. Khí cacbonic không duy trì sự cháy.

Đá CO₂ (Đá khô) 

- Đây là phần khí cacbon dioxit bị đóng băng. Loại đá khô này có rất nhiều công dụng trong trong đời sống như là bảo quản thực phẩm tươi sống, thực phẩm chín, sữa chua, tạo khói trên sân khấu, sửa móp méo xe hơi, bảo quản thi hài,…

- Để thuận tiện hơn trong quá trình sử dụng, đá CO₂ cần phải được đưa qua khuôn để ép thành dạng viên hoặc dạng khối tùy theo nhu cầu sử dụng.

- Lưu ý: Trong quá trình sử dụng đá khô:

   + Cần đeo găng tay vì đá khô gây bỏng lạnh

   + Không nên chứa đựng đá khô trong các thùng kín. Vì áp suất do băng khô gây ra có thể làm nổ thùng.

Khí CO₂ sinh ra từ đâu?

- Ngoài được tạo ra trong quá trình hô hấp của động vật và con người, Khí cacbonic trong không khí thu được từ nhiều cách khác nhau. Chẳng hạn như khí CO₂ sinh ra từ:

   + Quá trình hô hấp của các sinh vật hiếu khí.

   + Quá trình hô hấp của động vật

   + Khí thoát ra từ núi lửa.

   + Khí thoát ra từ các đám cháy

   + Quá trình lên men do các vi sinh vật sản xuất.

Nồng độ CO₂ trong không khí là bao nhiêu?

- Trong khí quyển có 78,1% là nito, 20,9% là oxy, 0,035% là khí cacbonic và lượng nhỏ còn lại là khí khác.

2. Tính chất hóa học của CO₂ – cacbondioxit

- Cacbon dioxit là oxit axit

   + Cacbon dioxit tan trong nước tạo thành axit cacbonic (là một điaxit rất yếu): CO₂ + H₂O ↔ H₂CO₃

   + Cacbon dioxit tác dụng với oxit bazơ → muối : CaO + CO₂ → CaCO₃ (t⁰)

   + Cacbon dioxit tác dụng với dung dịch bazơ → muối + H₂O

- Cacbon dioxit bền, ở nhiệt độ cao thể hiện tính oxi hóa khi tác dụng với các chất khử mạnh

   + CO₂ + 2Mg → 2MgO + C (CO₂ ra C)

   + CO₂ + C → 2CO ( CO₂ ra CO)

CO₂ có duy trì sự cháy không?

- CO₂ không cháy và không duy trì sự cháy. Thường dùng trong công tác cứu hỏa. Được nén trong các bình chữa cháy.

- Tuy nhiên, có một số đám cháy mà khí cacbondioxit không có tác dụng, thậm chí còn xảy ra tình phản tác dụng khiến cho đám cháy to hơn. Và đó chính là đám cháy có sự tham gia của các kim loại kiềm như Mg, Na, K,…

- Những kim loại kiềm có tính khử rất mạnh, thế nên khi có sự tác động thêm của khí cacbondioxit sẽ khiến cho ngọn lửa bùng phát mạnh hơn, khi đó thiệt hại lớn là điều không thể tránh khỏi.

3. Tính chất vật lý của CO₂

- Cacbon điôxít là khí không màu, không mùi. Mà khi hít thở phải ở nồng độ cao có thể gây ngạt thở. Đồng thời tạo ra vị chua trong miệng và cảm giác nhói ở mũi và cổ họng.

- Cacbon điôxít tồn tại ở rất nhiều trạng thái khác nhau. Tùy vào môi trường, điều kiện và nhiều yếu tố khác mà hình thành các dạng khác nhau.

   + Ở nhiệt độ bình thường, Khí cacbonic tồn tại ở dạng khí.

   + Ở nhiệt độ -78^oC cacbon điôxít ngưng tụ tạo thành các tinh thể có màu trắng. Và được nén lại thành viên. Được gọi là CO₂ viên nén, hay còn gọi là băng khô hoặc đá khô.

   + Ở áp suất trên 5,1 bar, CO₂ dạng nước, hay còn gọi là CO₂ lỏng.

- Sử dụng bình CO₂ cho hồ thủy sinh, điều này có thật sự cần thiết?

+ Bình CO₂ sẽ tạo điều kiện thuận lợi giúp cây thủy sinh thực hiện quá trình quang hợp. Bởi vì nếu như lượng cacbondioxit không được cung cấp đầy đủ thì hệ thực vật của hồ rất dễ rơi vào trạng thái còi cọc, chậm phát triển.

+ Do đó, lắp đặt một bình CO₂ dạng lỏng cho hồ thủy sinh là điều cần thiết để ngăn ngừa tình trạng cacbondioxit thấp, để từ đó có thể duy trì sự tăng trưởng ổn định của cây thủy sinh.

4. Tác hại của khí CO₂ (carbon dioxide)

- Việc gia tăng nồng độ khí Cacbon dioxit vào môi trường làm gia tăng trầm trọng hiệu ứng nhà kính. Làm trái đất nóng lên, ảnh hưởng trực tiếp đến cuộc sống của con người chúng ta.

- Và tác hại dễ nhận thấy nhất đó là nồng độ thán khí trong không khí quá cao, chẳng hạn như ở trong phòng kín chứa nồng độ Cacbon dioxit quá cao dẫn đến tình trạng thiếu oxy cung cấp cho cơ thể, gây ngạt thở.

- Hàm lượng khí trong không khí trong lành là khoảng 0,04%, và CO₂ trong không khí bị thải ra từ sự thở là khoảng 4,5%,…

- Lúc này độc nó trở hại đối với con người và các động vật khác. Cacbon đioxit là một trong những chất trung gian có thể tự điều chỉnh việc cung cấp máu theo khu vực. Nếu như nồng độ cacbon dioxit cao thì các mao mạch giãn nở ra để cho lượng máu đến các mô gần hơn.

5. Ứng dụng của CO₂

a. Ứng dụng của CO₂ trong các ngành công nghiệp và đời sống

- Cacbon dioxit được ứng dụng rất nhiều trong lĩnh vực công nghiệp và thực tiễn đời sống. Dưới đây là 1 số ứng dụng của cacbon dioxit:

- Khí CO₂ ứng dụng trong thực phẩm

- CO₂ lỏng và viên nén được ứng dụng trong lĩnh vực công nghiệp thực phẩm. CO₂ lỏng Giúp bảo quản thực phẩm, vận chuyển thực phẩm đông lạnh và kem.

- Cacbondioxit được sử dụng trong quá trình sản xuất nước ngọt đóng chai (cocacola, pepsi,..) và soda.

- CO₂ lỏng được dùng để tạo gas cho thức uống, và trung hòa nước thải.

- Ứng dụng trong việc làm các loại bánh nướng: Thường người ta sử dụng bột nở để làm bánh nướng. Bột nở sản sinh ra khí cacbon dioxit làm bánh phồng lên.

- Ứng dụng của CO₂ dùng để loại bỏ cafein có trong cafe.

b. Ứng dụng của CO₂ trong công nghiệp

- Cacbon dioxit thường được sử dụng trong các áo phao cứu hộ hay những ống hơi trong súng hơi, trong bơm xe đạp.

- Ứng dụng trong lĩnh vực chữa cháy cứu hỏa.

- Sử dụng trong công nghệ hàn.

c. Ứng dụng của CO₂ trong y tế

- Đá khô dùng trong y tế.

- Ứng dụng trong các lĩnh vực dược phẩm và công nghiệp hóa chất.

- Ứng dụng trong các nhà kính để cung cấp khí cho thực vật.

- Tiêu diệt được nhiều loại sâu hại nếu nồng độ cacbon dioxit cao.