Cân bằng phản ứng hóa học: C2H5OH + O2 → CH3COOH + H2O

1. Hướng dẫn cân bằng phương trình hóa học

- Phương trình hóa học cân bằng: C2H5OH + O2 → CH3COOH + H2O. Đây là phản ứng quan trọng để sản xuất axit axetic từ ancol etylic.

- Để điều chế axit axetic từ ancol etylic, người ta thường dùng men giấm trong quá trình lên men dung dịch C2H5OH (rượu etylic) loãng để sản xuất giấm ăn.

- Nhiệt độ cần thiết cho phản ứng là từ 25 đến 30 độ C

2. Các đặc tính của C2H5OH (ancol etylic) và CH3COOH (axit axetic)

2.1. Về C2H5OH (ancol etylic)

- Ancol Etylic, hay còn gọi là ethanol, rượu etylic, cồn công nghiệp hoặc rượu ngũ cốc, là một hợp chất hữu cơ thuộc nhóm ancol với công thức hóa học C2H5OH hoặc C2H6O.

- Ancol etylic là một chất lỏng trong suốt, có mùi thơm đặc trưng, với các tính chất nổi bật như sau:

• Ancol etylic rất nhẹ, dễ bay hơi và dễ cháy.
• Hoàn toàn hòa tan trong nước.
• Khối lượng riêng của ancol etylic là 0,7936 g/cm³ ở nhiệt độ 15°C.
• Nhiệt độ sôi của ancol etylic là 78,39°C.
• Nhiệt độ đông đặc là -114,15°C.
• Ancol etylic chủ yếu được sử dụng làm dung môi trong các ngành công nghiệp như nước hoa, dược phẩm, mỹ phẩm, in ấn, sơn, dệt may, và nhiều lĩnh vực khác.

- Các đặc tính hóa học của C2H5OH gồm:

• Tham gia vào các phản ứng thế nhóm -OH.
• Phản ứng với kim loại mạnh, giải phóng khí hidro, ví dụ với Na: 2C2H5OH + 2Na → 2C2H5Na + H2.
• Phản ứng với axit vô cơ: C2H5OH + HBr → C2H5Br + H2O.
• Phản ứng với axit hữu cơ (este hóa): CH3COOH + C2H5OH → CH3COOC2H5 + H2O.
• Phản ứng với ancol (xúc tác H2SO4 đặc, 140°C): C2H5OH + HOC2H5 → C2H5OC2H5 + H2O.
• Phản ứng tách nhóm -OH (xúc tác H2SO4 đặc, 170°C):

CH3-CH2-OH → CH2=CH2 + H2O

CH3-CH2-CHOH-CH3 → CH3-CH=CH-CH3 + H2O (sản phẩm chính của quá trình)

→ H2O + CH3-CH2-CH=CH2 (sản phẩm phụ tạo ra)

2.2. Đặc điểm của CH3COOH (axit axetic)

- Axit axetic có công thức hóa học CH3COOH. Đây là một chất lỏng trong suốt, có vị chua và hòa tan hoàn toàn trong nước.

- Những đặc tính nổi bật khác của axit axetic bao gồm:

• Dung dịch axit axetic với nồng độ 2-5% thường được dùng làm giấm ăn trong ngành chế biến thực phẩm.
• Khối lượng riêng của axit axetic ở dạng lỏng là 1,049 g/cm³.
• Nhiệt độ nóng chảy của axit axetic là 16,5°C, đây là nhiệt độ cần thiết để axit axetic chuyển từ trạng thái rắn sang lỏng.
• Nhiệt độ sôi của axit axetic là 118,2°C, khi đó axit axetic chuyển từ lỏng sang hơi, tạo thành hơi axit trong không khí.

- Các phản ứng hóa học của CH3COOH:

• Phản ứng với kim loại: Axit axetic tương tác với kim loại như sắt (Fe), mangan (Mn), và kẽm (Zn), tạo ra muối và khí hidro (H2), ví dụ: 2CH3COOH + Zn → (CH3COO)2Zn + H2 ↑
• Phản ứng với oxit bazơ: Axit axetic phản ứng với oxit bazơ như oxit đồng (CuO), tạo thành muối và nước, ví dụ: 2CH3COOH + CuO → (CH3COO)2Cu + H2O
• Phản ứng với dung dịch kiềm: Axit axetic phản ứng với dung dịch kiềm như natri hidroxit (NaOH), tạo thành muối và nước, ví dụ: CH3COOH + NaOH → CH3COONa + H2O
• Phản ứng với dung dịch muối: Axit axetic tác dụng với dung dịch muối như cacbonat kali (K2CO3), tạo ra muối mới, giải phóng khí carbon dioxide (CO2) và nước, ví dụ: 2CH3COOH + K2CO3 → 2CH3COOK + CO2 ↑ + H2O
• Phản ứng với rượu etylic: Axit axetic tác dụng với rượu etylic (ethanol) trong môi trường axit sulfuric đặc và nhiệt, tạo ra este etyl axetat có mùi thơm, ít tan trong nước và thường dùng làm dung môi trong công nghiệp. CH3–CH2–OH + CH3–COOH (H2SO4 đặc, nhiệt) ⇔ CH3–COO–CH2–CH3 + H2O

3. Bài tập ứng dụng có đáp án

Bài 1: Xếp các dãy chất dưới đây theo thứ tự nhiệt độ sôi tăng dần từ trái sang phải

A. C2H6, C2H5OH, CH3CHO, CH3COOH.

B. C2H6, CH3CHO, C2H5OH, CH3COOH.

C. CH3CHO, C2H6, C2H5OH, CH3COOH.

D. C2H6, CH3CHO, CH3COOH, C2H5OH.

Đáp án:

C2H6 và CH3CHO không có liên kết hidro, vì vậy chúng có nhiệt độ sôi thấp hơn so với các ancol và axit.

Vì phân tử khối của C2H6 nhỏ hơn CH3CHO, nên nhiệt độ sôi của C2H6 thấp hơn nhiệt độ sôi của CH3CHO.

Liên kết hidro trong CH3COOH bền hơn so với C2H5OH, vì vậy nhiệt độ sôi của CH3COOH cao hơn nhiệt độ sôi của C2H5OH.

Theo đó, dãy chất theo thứ tự tăng dần nhiệt độ sôi là C2H6 < CH3CHO < C2H5OH < CH3COOH.

Vì vậy, đáp án chính xác là đáp án B.

Bài 2: Trong số các chất dưới đây, chất nào không phản ứng với dung dịch axit axetic:

A. Mg.

B. NaOH.

C. NaHCO3.

D. NaNO3.

Trả lời: Chúng ta có các phương trình phản ứng như sau:

A. Mg + 2CH3COOH → (CH3COO)2Mg + H2

B. CH3COOH + NaOH → CH3COONa + H2O

C. 15CH3COOH + 10NaHCO3 → 10CH3COONa + 2H2O + 20CO2

Vậy đáp án chính xác là đáp án D

Bài 3: Để phân biệt C2H5OH và CH3COOH, cần dùng hóa chất nào sau đây?

A. Na

B. dung dịch AgNO3

C. CaCO3

D. dung dịch NaCl

Lời giải: Nên sử dụng CaCO3 vì CH3COOH phản ứng với CaCO3 tạo khí CO2 theo phương trình 2CH3COOH + CaCO3 → (CH3COO)2Ca + CO2 + H2O

Vì vậy, đáp án chính xác là sử dụng hóa chất CaCO3

Bài 4: Hãy chọn câu đúng về hiện tượng khi rượu etylic cháy trong không khí:

A. ngọn lửa màu xanh, không phát sinh nhiệt

B. ngọn lửa màu xanh, phát ra nhiều nhiệt

C. ngọn lửa màu vàng, phát ra nhiều nhiệt

D. ngọn lửa màu đỏ, phát ra nhiều nhiệt

Lời giải:

Phương trình phản ứng là: C2H5OH + 3O2 → 2CO2 + 3H2O. Khi cháy, C2H5OH tạo ngọn lửa xanh và phát ra nhiều nhiệt.

Do đó, đáp án chính xác là đáp án B

Bài 5: Điền cụm từ phù hợp vào chỗ trống dưới đây:

a) Axit axetic là một chất …… không màu, có vị …… và hòa tan …… trong nước.

b) Axit axetic được dùng làm nguyên liệu để chế tạo ……

c) Giấm ăn là dung dịch …… với nồng độ từ 2 đến 5%.

d) Bằng cách …… butan với chất xúc tác phù hợp, ta có thể tạo ra ……

Trả lời: Các cụm từ phù hợp để điền vào chỗ trống là:

a) lỏng – có vị chua – hòa tan vô hạn trong nước.

b) dược phẩm, phẩm nhuộm, nhựa và sợi tổng hợp.

c) axit axetic với nồng độ

d) oxi hóa – axit axetic

Bài 6: Xác định chất nào trong các chất dưới đây phản ứng với kim loại, bazo và oxit bazo theo thứ tự: Na, NaOH, Mg, CaO

a) C2H5OH

b) CH3COOH

c) CH3CH2CH2OH

d) CH3CH2COOH

Trả lời:

- Phản ứng với kim loại Na, tạo ra khí hidro

2C2H5OH + 2Na → 2C2H5ONa + H2 ↑

2CH3COOH + 2Na → 2CH3COONa + H2 ↑

2CH3CH2CH2OH + 2Na → 2CH3CH2CH2ONa + H2 ↑

2CH3CH2COOH + 2Na → 2CH3CH2COONa + H2 ↑

- Phản ứng với bazo NaOH, tạo ra nước:

CH3COOH + NaOH → CH3COONa + H2O

CH3CH2COOH + NaOH → CH3CH2COONa + H2O

- Phản ứng với kim loại Mg, giải phóng khí hiđro

2CH3COOH + Mg → (CH3COO)2Mg + H2 ↑

2CH3CH2COOH + Mg → (CH3CH2COO)2Mg + H2 ↑

- Phản ứng với oxit bazo CaO, tạo thành nước:

2CH3COOH + CaO → (CH3COO)2Ca + H2O

2CH3CH2COOH + CaO → (CH3CH2COO)2Ca + H2O

Bài 7: Có 60 g CH3COOH phản ứng với 100 g CH3CH2OH, sau phản ứng thu được 55 g CH3COOC2H5. Thực hiện các yêu cầu sau:

a) Viết phương trình hóa học và xác định tên các sản phẩm thu được.

b) Tính toán hiệu suất của phản ứng này.

Trả lời:

a) Phương trình hóa học của phản ứng là:

CH3COOH + CH3CH2OH ⇔ CH3COOC2H5 (etyl axetat)

b) Theo thông tin từ đề bài:

nCH3COOH = 60 / 60 = 1 (mol)

nCH3CH2OH = 100 / 46 = 2,17 (mol)

Dựa vào phương trình hóa học đã thiết lập ở trên, ta có:

nCH3COOH = nCH3CH2OH = nCH3COOC2H5 = 1 mol

Khối lượng lý thuyết của CH3COOC2H5 thu được là: mCH3COOC2H5 = 1 x 88 = 88 g

Do đó, hiệu suất phản ứng tính được là: H = (55 / 88) x 100% = 62,5%

Để tìm hiểu thêm về hóa học, bạn có thể tham khảo bài viết của Mytour về chủ đề: Ancol là gì? Bậc của ancol là gì? Cách xác định bậc ancol chính xác nhất