Cân bằng phương trình hóa học: Al4C3 + H2O → CH4 + Al(OH)3

1. Cân bằng phương trình hóa học: Al4C3 + H2O → CH4 + Al(OH)3

Khi đề cập đến phản ứng hóa học từ Al4C3 tạo thành CH4, chúng ta khám phá sự phong phú và kỳ diệu của hóa học. Điều này giúp chúng ta nhận thấy sự mạnh mẽ và đa dạng của các phản ứng hóa học.

Phương trình phản ứng để điều chế CH4 từ Al4C3 là:

Al4C3 + 12H2O → 4Al(OH)3↓ + 3CH4↑.

Để thực hiện phản ứng điều chế metan trong phòng thí nghiệm, bạn cần thực hiện các bước sau đây:

- Chuẩn bị một lượng chất Al4C3 cần thiết.

- Đặt chất Al4C3 vào bình hoặc ống nghiệm.

- Đặt bình hoặc ống nghiệm ở nhiệt độ phòng để phản ứng diễn ra.

- Đổ nước vào bình hoặc ống nghiệm chứa Al4C3.

Khi thực hiện phản ứng, Al4C3 sẽ phản ứng với nước để tạo ra Al(OH)3 kết tủa màu trắng và đồng thời sinh ra khí metan (CH4).

Dấu hiệu nhận diện phản ứng là khi nước được thêm vào Al4C3, chất Al4C3 sẽ từ từ tan trong nước, tạo ra kết tủa màu trắng và khí metan (CH4) sẽ bọt ra khỏi dung dịch.

2. Các phương pháp điều chế metan

(1) Trong ngành công nghiệp

Trong ngành công nghiệp, quá trình điều chế CH4 thường được thực hiện bằng cách tách khí metan và các dẫn xuất của nó từ khí thiên nhiên và dầu mỏ. Phương pháp này giúp sản xuất CH4 một cách nhanh chóng và hiệu quả hơn.

(2) Tại phòng thí nghiệm

Có nhiều cách để điều chế CH4 trong phòng thí nghiệm, bao gồm:

- Để có một lượng nhỏ metan, người ta thường nung natri axetat cùng với vôi tỏi xút. Một phương pháp khác là cho nhôm cacbua phản ứng với nước:

  Al4C3 + 12H2O → 4Al(OH)3 + 3CH4.

- Một cách khác để điều chế khí metan là thông qua phản ứng giữa muối natri axetat và xút, đây là quá trình nhiệt phân muối natri của axit carboxylic:

  CH3–COONa + NaOH → Na2CO3 + CH4.

- CH4 cũng có thể được tổng hợp bằng cách cộng hidro vào cacbon:

  C + 2H2 → CH4.

- Cuối cùng, CH4 có thể được sản xuất thông qua phản ứng giữa khí CO và hidro:

  CO + 3H2 → H2O + CH4.

3. Bài tập vận dụng liên quan

Câu 1. Có bao nhiêu phát biểu đúng trong số các phát biểu sau:

(1) Metan cháy với oxi tạo hơi nước và khí lưu huỳnh đioxit.

(2) Phản ứng hóa học giữa metan và clo được gọi là phản ứng thế.

(3) Trong phản ứng giữa metan và clo, chỉ có một nguyên tử hiđro duy nhất của metan có thể được thay thế bởi nguyên tử clo.

(4) Hỗn hợp gồm hai thể tích metan và một thể tích oxi tạo thành hỗn hợp dễ nổ cao.

A. 1

B. 2

C. 3

D. 4

Đáp án A

Các phát biểu không đúng là:

(1) Khi metan cháy với oxi, sản phẩm tạo ra là hơi nước và khí lưu huỳnh đioxit => Sai, vì thực tế tạo ra khí cacbonic (CO2) chứ không phải lưu huỳnh đioxit.

(2) Phản ứng giữa metan và clo được gọi là phản ứng thế => Sai.

(4) Hỗn hợp gồm hai thể tích metan và một thể tích oxi không phải là hỗn hợp nổ mạnh => Sai, hỗn hợp nổ mạnh phải là một thể tích metan và hai thể tích oxi. Chỉ có phát biểu (3) là chính xác.

Câu 2. Khi cho dung dịch NH3 dư vào dung dịch AlCl3 và ZnCl2, thu được chất A. Nếu nung A sẽ tạo ra chất rắn B. Khi cho luồng H2 đi qua B và nung nóng, chất rắn thu được là:

A. Zn và Al

B. Zn và Al2O3

C. ZnO và Al2O3

D. Al2O3

Đáp án là D

Câu 3. Trong số các kim loại Cu, Fe, Pb, và Al, kim loại nào thường được sử dụng làm vật liệu dẫn điện và dẫn nhiệt?

A. Chỉ có Cu

B. Cu và Al

C. Fe và Al

D. Chỉ có Al

Đáp án đúng là B

Câu 4. Kim loại nào dưới đây được sử dụng phổ biến nhất để đóng gói thực phẩm?

A. Zn

B. Fe

C. Sn

D. Al

Đáp án là D

Câu 5. Khi cho hỗn hợp K và Al vào H2O và thấy chúng tan hết, điều này chứng tỏ:

A. Nước còn dư

B. Nước còn dư và nK > nAl

C. Nước còn dư và nK < nAl

D. Al hoàn toàn tan trong H2O

Đáp án là B

Câu 6. Khi hòa tan AlCl3 vào nước, hiện tượng quan sát được là:

A. Dung dịch vẫn giữ được sự trong suốt.

B. Xuất hiện kết tủa.

C. Kết tủa xuất hiện và có khí giải phóng.

D. Kết tủa xuất hiện rồi sau đó tan trở lại.

Đáp án là B

Khi hòa tan AlCl3 vào nước, bạn sẽ thấy kết tủa xuất hiện do Al3+ bị thủy phân tạo ra kết tủa Al(OH)3.

Câu 7. Phản ứng nào dưới đây sẽ tạo ra CH4 tinh khiết hơn?

(1) Al4C3 + 12H2O → 4Al(OH)3↓ + 3CH4↑

(2) C4H10 → C3H6 + CH4

(3) CH2(COONa)2 + 2NaOH → 2Na2CO3 + CH4

(4) CH3COONa + NaOH → Na2CO3 + CH4

A. (1), (2), (3), (4).

B. (2), (3), (4).

C. (1), (3), (4).

D. (3), (4).

Đáp án là C

Phản ứng (1) tạo ra CH4 nhưng kèm theo sản phẩm phụ Al(OH)3, do đó không tạo CH4 tinh khiết.

Phản ứng (2) sinh ra CH4 và C3H6, không cho CH4 tinh khiết.

Phản ứng (3) tạo CH4 và Na2CO3, không cho CH4 tinh khiết.

Phản ứng (4) tạo ra CH4 và Na2CO3, không cho CH4 tinh khiết.

Câu 8. Trong phòng thí nghiệm, phương pháp nào dưới đây được sử dụng để điều chế CH4?

A. Nung natri axetat khan với hỗn hợp vôi tôi và xút

B. Phân hủy các hợp chất hữu cơ

C. Tổng hợp từ cacbon và hidro

D. Crack metan từ butan

Đáp án A: CH2(COONa)2 + 2NaOH → 2Na2CO3 + CH4

Câu 9. Để đốt cháy hoàn toàn một thể tích khí thiên nhiên bao gồm metan, etan và propan bằng oxi từ không khí (trong không khí, oxi chiếm 20% thể tích), bạn cần sử dụng thể tích không khí nhỏ nhất là bao nhiêu để thu được 3,92 lít khí CO2 (ở đktc) và 4,95 gam nước?

A. 70,0 lít.

B. 35 lít.

C. 84,0 lít.

D. 56,0 lít.

Đáp án là B

Công thức của khí thiên nhiên (methane, CH4) là C2H6

Bảo toàn nguyên tố oxi:

2nO2 = 2nCO2 + nH2O

Số mol CO2 thu được = 3,92 / 22,4 = 0,175 mol

Số mol H2O thu được = 4,95 / 18 = 0,275 mol

Số mol O2 cần = 2 * 0,175 = 0,35 mol

Do đó, thể tích không khí cần dùng là nhỏ nhất, với lượng oxy trong không khí phản ứng vừa đủ.

V_O2 ở điều kiện tiêu chuẩn = 0.35 * 22.4 = 7 lít

V_KhôngKhí ở điều kiện tiêu chuẩn = 5 * 7 = 35 lít

Câu 10. Phát biểu nào dưới đây là không chính xác?

(1) Metan phản ứng với Clo khi có ánh sáng.

(2) Metan là khí không màu, không mùi và nhẹ hơn không khí.

(3) Metan cháy sinh ra nhiều nhiệt, vì vậy nó được sử dụng làm nhiên liệu trong sinh hoạt và sản xuất.

(4) Hỗn hợp metan và clo là một hỗn hợp dễ nổ.

(5) Phân tử metan chứa bốn liên kết đơn giữa carbon và hydro.

(6) Metan phản ứng với clo ở nhiệt độ phòng.

A. 1, 3, 5.

B. 1, 2, 6.

C. 2, 4, 6.

D. 2, 4, 5.

Lựa chọn đúng là C

Các phát biểu sai là: 2, 4, 6

(2) Metan là khí không màu, không mùi và nhẹ hơn không khí => Sai, metan nhẹ hơn không khí.

(4) Hỗn hợp metan và clo không phải là hỗn hợp nổ => Sai.

(6) Metan không phản ứng với clo ở điều kiện thường => Sai, phản ứng chỉ xảy ra khi có ánh sáng.

Câu 11. Để thu khí CH4 trong phòng thí nghiệm, bạn có thể sử dụng phương pháp:

A. Đẩy không khí ra ngoài (ngửa bình).

B. Đẩy axit.

C. Đẩy nước (đặt bình úp).

D. Đẩy bazơ.

Đáp án C

Trong phòng thí nghiệm, để thu khí CH4, bạn có thể làm cách này: đẩy nước vào hỗn hợp có chứa metan. Vì khí metan không hòa tan trong nước, khi nước được đẩy vào hỗn hợp, metan sẽ thoát ra và có thể được thu thập.

Câu 12. Các phát biểu nào sau đây là sai?

1) Metan phản ứng với clo khi có ánh sáng.

2) Metan là khí không màu, không mùi, nhẹ hơn không khí.

3) Metan cháy tỏa nhiệt nhiều nên thường được dùng làm nhiên liệu trong đời sống và công nghiệp.

4) Hỗn hợp metan và clo là hỗn hợp dễ gây nổ.

5) Phân tử metan có bốn liên kết đơn với nguyên tử hydro.

6) Metan phản ứng với clo ở nhiệt độ thường.

Đáp án C

Các phát biểu sai: 2, 4, 6

2) Metan là khí không màu, không mùi, nhẹ hơn không khí => Sai, khí metan nhẹ hơn không khí.

4) Hỗn hợp metan và clo không phải là hỗn hợp nổ => Sai.

6) Metan không phản ứng với clo ở điều kiện thường => Sai, cần có ánh sáng để phản ứng xảy ra.

Đây là toàn bộ nội dung bài viết của Mytour về phương trình cân bằng Al4C3 + H2O → CH4 + Al(OH)3. Cảm ơn các bạn đã theo dõi!