C2H5OH + CuO → CH3CHO + Cu + H2O

1. C2H5OH là gì? Tính chất hóa học của C2H5OH

C2H5OH, hay còn gọi là etanol, là một hợp chất hữu cơ quen thuộc được biết đến với tên gọi rượu etylic hoặc cồn. Đây là một chất rất phổ biến, được ứng dụng rộng rãi trong thực phẩm, đồ uống, nhiên liệu và các sản phẩm hóa dầu. Sau đây là một số tính chất hóa học cơ bản của C2H5OH:

1. Công thức hóa học: C2H5OH
2. Trạng thái vật lý: Ở nhiệt độ phòng, etanol là một chất lỏng trong suốt, không màu và không mùi.
3. Điểm sôi: Etanol sôi ở 78,37 độ C (173,07 độ F).
4. Điểm đông: Etanol đóng băng ở -114,14 độ C (-173,45 độ F).
5. Khối lượng riêng: Khối lượng riêng của etanol khoảng 0,789 g/mL ở nhiệt độ phòng.
6. Hòa tan trong nước: Etanol hoàn toàn hòa tan trong nước, tạo thành dung dịch đồng nhất.

Ngoài các đặc tính vật lý, etanol còn sở hữu nhiều đặc điểm hóa học quan trọng khác, bao gồm khả năng hình thành este, tạo ra các thuốc nhuộm, thể hiện tính axit và kiềm trong điều kiện thích hợp, và tạo ra nhiều dẫn xuất hóa học qua các phản ứng hóa học. Etanol cũng có thể gây nghiện khi sử dụng quá mức và ảnh hưởng xấu đến sức khỏe nếu không được sử dụng đúng cách.

2. CuO là gì? Tính chất hóa học của CuO

CuO, hay còn gọi là oxit đồng(II), là hợp chất hóa học chứa đồng (Cu) và oxy (O). Đây là một hợp chất quan trọng với nhiều ứng dụng trong công nghiệp và nghiên cứu khoa học. Dưới đây là những đặc điểm hóa học chính của CuO:

1. Công thức hóa học: CuO.
2. Trạng thái vật lý: CuO thường xuất hiện dưới dạng bột màu đen hoặc nâu. Nó là một chất rắn ở điều kiện bình thường.
3. Điểm nóng chảy: CuO có điểm nóng chảy khoảng 1.320 độ C (2.408 độ F), cho thấy nó có khả năng chịu nhiệt cao.
4. Tính chất nhiệt: CuO có khả năng chịu nhiệt và thường được sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu nhiệt độ cao.
5. Tính chất điện hóa: CuO là một chất bán dẫn, có khả năng dẫn điện khi có điện áp phù hợp. Nó được ứng dụng trong các thiết bị điện tử và điện từ.
6. Tính khử: CuO là một chất khử mạnh, thường dùng trong các phản ứng khử trong hóa học và công nghiệp.

CuO còn có thể được ứng dụng trong lĩnh vực năng lượng mặt trời và năng lượng hạt nhân, sản xuất gương soi, và chế tạo mạch điện tử. Nó cũng được sử dụng trong sản xuất thuốc nhuộm, thạch cao, và có tính kháng khuẩn, vì vậy được áp dụng trong một số sản phẩm chăm sóc da và mỹ phẩm.

3. Cân bằng phương trình hóa học C2H5OH + CuO → CH3CHO + Cu + H2O

Phương trình hóa học bạn cung cấp là một phản ứng oxy hóa-khử giữa etanol (C2H5OH) và oxit đồng(II) (CuO), dẫn đến việc hình thành axetaldehyt (CH3CHO), đồng (Cu) và nước (H2O). Dưới đây là chi tiết phương trình phản ứng:

C2H5OH + CuO → CH3CHO + Cu + H2O

Trong phản ứng này:

• Etanol (C2H5OH) hoạt động như chất khử, chuyển đổi từ etanol thành axetaldehyt (CH3CHO).
• Oxit đồng(II) (CuO) đóng vai trò là chất oxy hóa, chuyển từ CuO thành đồng (Cu).
• Phản ứng sản sinh ra axetaldehyt (CH3CHO) và nước (H2O) như các sản phẩm cuối cùng.

Để cân bằng phương trình phản ứng, cần đảm bảo số lượng nguyên tử và điện tích được bảo toàn. Bạn sẽ phải điều chỉnh các hệ số trong phương trình. Dưới đây là phiên bản cân bằng của phản ứng:

2 C2H5OH + 2 CuO → 2 CH3CHO + 2 Cu + 3 H2O

Phiên bản cân bằng này đảm bảo rằng số lượng nguyên tử và điện tích của các nguyên tố đều được bảo toàn. Phản ứng biến etanol thành axetaldehyt và chuyển đổi oxit đồng thành đồng, đồng thời tạo ra nước.

4. Bài tập ứng dụng phương trình 2 C2H5OH + 2 CuO → 2 CH3CHO + 2 Cu + 3 H2O với đáp án chi tiết

Bài tập 1: Bạn có 100g etanol (C2H5OH) và muốn tính khối lượng các sản phẩm (axetaldehyt, đồng và nước) thu được sau khi phản ứng với 100g CuO theo phương trình: 2 C2H5OH + 2 CuO → 2 CH3CHO + 2 Cu + 3 H2O.

Kết quả:

• Đầu tiên, chúng ta cần xác định số mol của etanol và CuO dựa trên khối lượng và khối lượng phân tử của chúng.
• Khối lượng phân tử của C2H5OH (etanol) = 2(12.01) + 6(1.01) + 16.00 = 46.08 g/mol.
• Số mol etanol = khối lượng etanol / khối lượng phân tử etanol = 100g / 46.08 g/mol ≈ 2.17 mol.
• Khối lượng phân tử của CuO = 65 + 16.00 = 79.55 g/mol.
• Số mol CuO = khối lượng CuO / khối lượng phân tử CuO = 100g / 79.55 g/mol ≈ 1.26 mol.
• Theo phản ứng, mỗi mol etanol sản xuất một mol CH3CHO và một mol Cu.
• Do đó, số mol CH3CHO và Cu thu được là 2.17 mol.
• Phản ứng còn tạo ra 1.5 mol H2O cho mỗi mol etanol.
• Vậy số mol H2O tạo ra là 2.17 mol etanol x 1.5 mol H2O/mol etanol = 3.26 mol.
• Tiếp theo, tính khối lượng các sản phẩm:
  • Khối lượng CH3CHO = số mol CH3CHO x khối lượng phân tử CH3CHO = 2.17 mol x 44.05 g/mol ≈ 95.57g.
  • Khối lượng Cu = số mol Cu x khối lượng phân tử Cu = 2.17 mol x 65 g/mol ≈ 137.88g.
  • Khối lượng H2O = số mol H2O x khối lượng phân tử H2O = 3.26 mol x 18.02 g/mol ≈ 58.92g.
• Do đó, tổng khối lượng sản phẩm là 95.57g CH3CHO + 137.88g Cu + 58.92g H2O ≈ 292.37g.

Bài tập 2: Nếu có 50g CuO và muốn biết lượng etanol (C2H5OH) cần thiết để hoàn tất phản ứng theo phương trình: 2 C2H5OH + 2 CuO → 2 CH3CHO + 2 Cu + 3 H2O, hãy tính khối lượng etanol cần.

Kết quả:

• Đầu tiên, tính số mol của CuO dựa trên khối lượng và khối lượng phân tử của nó.
• Khối lượng phân tử của CuO = 65 + 16.00 = 79.55 g/mol.
• Số mol CuO = khối lượng CuO / khối lượng phân tử CuO = 50g / 79.55 g/mol ≈ 0.63 mol.
• Theo phương trình, mỗi mol CuO yêu cầu 1 mol etanol.
• Vậy số mol etanol cần là 0.63 mol.
• Khối lượng phân tử của C2H5OH (etanol) = 2(12.01) + 6(1.01) + 16.00 = 46.08 g/mol.
• Khối lượng etanol cần = số mol etanol x khối lượng phân tử etanol = 0.63 mol x 46.08 g/mol ≈ 29.01g.

Bài tập 3: Giả sử bạn có 10g etanol và 20g CuO, hãy tính tổng khối lượng sản phẩm cuối cùng và xác định chất nào còn dư sau phản ứng theo phương trình: 2 C2H5OH + 2 CuO → 2 CH3CHO + 2 Cu + 3 H2O.

Kết quả:

• Như đã tính toán trong bài tập 1, từ 10g etanol và 20g CuO, bạn sẽ thu được 95.57g CH3CHO, 137.88g Cu và 58.92g H2O.
• Giờ hãy kiểm tra khối lượng etanol và CuO ban đầu:
  • Khối lượng etanol ban đầu = 10g.
  • Khối lượng CuO ban đầu = 20g.
• Trong phản ứng này, lượng etanol và CuO ban đầu đã được tiêu thụ hoàn toàn. Do đó, không còn chất nào dư thừa sau phản ứng.

Bài tập 4: Nếu bạn có 30g CuO và muốn biết khối lượng của các sản phẩm (axetaldehyt, đồng, và nước) thu được sau phản ứng theo phương trình: 2 C2H5OH + 2 CuO → 2 CH3CHO + 2 Cu + 3 H2O, hãy tính tổng khối lượng sản phẩm cuối cùng.

Kết quả:

• Khi có 30g CuO, theo bài tập 1, bạn sẽ thu được 95.57g CH3CHO, 137.88g Cu và 58.92g H2O.
• Vì chỉ có CuO, khối lượng tổng của các sản phẩm cuối cùng là 95.57g CH3CHO + 137.88g Cu + 58.92g H2O = 292.37g.

Bài tập 5: Với 15g etanol, bạn cần xác định khối lượng đồng (Cu) thu được theo phản ứng: 2 C2H5OH + 2 CuO → 2 CH3CHO + 2 Cu + 3 H2O. Hãy tính khối lượng đồng sản phẩm.

Đáp án:

• Đầu tiên, bạn cần tính số mol etanol và CuO từ khối lượng và khối lượng phân tử. Quy trình tính số mol etanol và CuO giống như trong bài tập 1.
• Vì 1 mol Cu sản xuất 1 mol etanol, nên số mol Cu là 2.17 mol.
• Khối lượng phân tử của Cu là 65 g/mol.
• Khối lượng đồng thu được là số mol Cu nhân khối lượng phân tử Cu = 2.17 mol x 65 g/mol ≈ 137.88g.

Bài tập 6: Với 40g CuO, bạn cần tính khối lượng H2O thu được sau phản ứng: 2 C2H5OH + 2 CuO → 2 CH3CHO + 2 Cu + 3 H2O. Hãy tính khối lượng H2O sản phẩm.

Đáp án:

• Khi có 40g CuO, theo bài tập 1, bạn sẽ thu được 95.57g CH3CHO, 137.88g Cu và 58.92g H2O.
• Vì mục tiêu là tính khối lượng H2O, nên khối lượng H2O thu được là 58.92g.