Buzz
1. Phương trình phản ứng hóa học
C2H5Cl + NaOH = C2H5OH + NaCl
Phản ứng giữa C2H5Cl và NaOH để tạo ra C2H5OH và NaCl là một phản ứng thế (SN1), trong đó nhóm rời Cl- trong C2H5Cl bị thay thế bởi nhóm OH- từ NaOH. Đây là phản ứng quan trọng trong tổng hợp etanol từ cloetan. Cloetan (C2H5Cl) là hợp chất hữu cơ với một nguyên tử clo thay thế nguyên tử hydro trong etan (C2H6). Cloetan được dùng làm dung môi và để tổng hợp các hợp chất hữu cơ khác.
Dung dịch NaOH, hay còn gọi là natri hydroxit, chứa ion hidroxit (OH-) và ion natri (Na+). Đây là một kiềm mạnh, thường được dùng trong nhiều ứng dụng hóa học và công nghiệp, bao gồm sản xuất etanol. Khi phản ứng xảy ra, C2H5Cl và NaOH được trộn và khuấy, dẫn đến việc nguyên tử clo trong C2H5Cl bị tách thành ion clo (Cl-) và cation ethyl (C2H5+), trong khi các ion hidroxit (OH-) và ion natri (Na+) vẫn tồn tại trong dung dịch.
Cation ethyl (C2H5+) phản ứng với ion hidroxit (OH-) để tạo ra etanol (C2H5OH). Trong quá trình này, nhóm clo (Cl-) trong C2H5Cl bị thay thế bởi nhóm hydroxyl (OH-). Cation natri (Na+) kết hợp với ion clo (Cl-) để tạo muối natri clorua (NaCl). Sau phản ứng, thu được etanol, một dung môi không màu, và muối NaCl, chất rắn màu trắng có thể tách ra từ dung dịch.
Tóm lại, phản ứng giữa C2H5Cl và NaOH là phản ứng thế (SN1), trong đó C2H5Cl (cloetan) tương tác với NaOH (natri hydroxit) để tạo thành C2H5OH (etanol) và NaCl (natri clorua).
2. Điều kiện để phản ứng C2H5Cl thành C2H5OH
Để thực hiện phản ứng chuyển hóa C2H5Cl + NaOH thành C2H5OH + NaCl, cần tuân theo một số điều kiện và quy tắc cơ bản để đảm bảo phản ứng hiệu quả và an toàn. Dưới đây là các yếu tố quan trọng cần chú ý:
- Sử dụng dung dịch NaOH với nồng độ và khối lượng chính xác:
- Đảm bảo nhiệt độ và áp suất ở mức tối ưu:
- Chọn chất liệu tinh khiết:
- Khuấy đều các thành phần:
- Áp dụng thiết bị bảo hộ an toàn:
Tóm lại, để thực hiện phản ứng chuyển hóa từ C2H5Cl và NaOH thành C2H5OH và NaCl, cần sử dụng dung dịch NaOH với nồng độ và lượng chính xác, duy trì điều kiện nhiệt độ và áp suất thích hợp, sử dụng nguyên liệu tinh khiết, trộn đều các thành phần và áp dụng thiết bị bảo hộ an toàn. Tuân thủ các yếu tố này sẽ giúp đảm bảo phản ứng diễn ra hiệu quả và an toàn.
3. Hướng dẫn thực hiện phản ứng
Để thực hiện phản ứng giữa C2H5Cl và NaOH, cần chuẩn bị các nguyên liệu và thiết bị sau:
- Cloetan (C2H5Cl): Hợp chất hữu cơ với công thức hóa học C2H5Cl, còn gọi là etyl clorua, có thể mua từ các nhà cung cấp hóa chất.
- Natri hidroxit (NaOH): Hợp chất hóa học với công thức NaOH, hay còn gọi là xút, có thể mua dưới dạng bột hoặc dung dịch từ các nhà cung cấp hóa chất.
- Nước (H2O): Được dùng làm dung môi trong quá trình phản ứng.
- Bình chứa nước: Một bình sạch để dùng cho phản ứng và các bước tiếp theo.
- Bình đựng Cloetan và NaOH: Bình hoặc becker để trộn Cloetan với NaOH.
- Bình đựng dung dịch NaCl và Etanol: Bình hoặc becker để thu gom dung dịch NaCl và Etanol sau phản ứng.
Khi đã chuẩn bị xong tất cả các dụng cụ và vật liệu, tiến hành thực hiện các bước như sau:
- Đưa Cloetan và NaOH vào bình trộn: Đầu tiên, đo chính xác lượng Cloetan và NaOH theo tỉ lệ phản ứng, sau đó cho chúng vào bình trộn dành riêng cho Cloetan và NaOH.
- Khuấy hỗn hợp và giữ nhiệt độ ở 70-80°C: Sử dụng dụng cụ khuấy để khuấy đều hỗn hợp trong bình, đồng thời duy trì nhiệt độ ở mức 70-80°C bằng bếp hâm nóng hoặc thiết bị điều chỉnh nhiệt độ.
- Sau khi phản ứng hoàn tất, đổ dung dịch vào bình chứa nước và khuấy đều: Đổ dung dịch phản ứng vào bình chứa nước, khuấy đều để giúp tách NaCl và Etanol ra khỏi dung dịch.
- Lọc bỏ chất rắn còn lại bằng phễu lọc: Sử dụng phễu lọc hoặc bộ lọc để loại bỏ các chất rắn không tan. Dung dịch sau lọc sẽ chứa NaCl và Etanol.
- Tiến hành tinh chế và chiết Etanol từ dung dịch: Dung dịch chứa NaCl và Etanol có thể được tinh chế thêm để tách riêng Etanol bằng phương pháp distilasi hoặc các kỹ thuật chiết rượu như sử dụng dung môi phân lớp hoặc trung hòa.
Quá trình tinh chế Etanol từ dung dịch chứa NaCl và Etanol có thể yêu cầu các bước phụ thuộc vào phương pháp sử dụng. Ví dụ, trong phương pháp chưng cất, dung dịch được đun nóng để hơi Etanol bay lên. Sau đó, hơi Etanol được ngưng tụ và làm lạnh để thu được Etanol tinh khiết.
Cần lưu ý rằng việc tinh chế và chiết Etanol phải tuân thủ các quy định và hướng dẫn an toàn. Đảm bảo tuân thủ các quy tắc an toàn và hướng dẫn từ nhà sản xuất hóa chất hoặc chuyên gia liên quan.
Quy trình phản ứng C2H5Cl + NaOH được mô tả ở đây chỉ là cơ bản. Các điều kiện và phương pháp có thể khác nhau tùy thuộc vào mục đích và yêu cầu cụ thể của người thực hiện.
4. Cơ chế của phản ứng
Phản ứng giữa C2H5Cl (etyl clorua) và NaOH (natri hidroxit) trong môi trường nước tạo ra C2H5OH (etanol) và NaCl (muối natri). Đây là phản ứng thế nucleophile, trong đó ion hydroxyl OH- từ NaOH tham gia vào quá trình phản ứng.
Cơ chế của phản ứng được mô tả chi tiết như sau:
Bước 1: Ion hydroxyl OH- trong dung dịch NaOH hoạt động như một nucleophile và tấn công vào nguyên tử cacbon trong phân tử C2H5Cl.
Bước 2: Khi tấn công, một cặp electron từ liên kết cacbon-clo trong C2H5Cl di chuyển về nguyên tử clo, tạo thành ion clo Cl-.
Bước 3: Liên kết cacbon-hydroxyl được hình thành, dẫn đến sự hình thành sản phẩm C2H5OH (etanol). Đồng thời, ion natri Na+ và ion clo Cl- kết hợp để tạo thành muối natri NaCl.
Công thức phản ứng:
C2H5Cl + NaOH → C2H5OH + NaCl
Cơ chế của phản ứng:
C2H5Cl + OH- → C2H5OH + Cl-
Na+ + Cl- → NaCl
Quá trình phản ứng chuyển etyl clorua (C2H5Cl) thành etanol (C2H5OH) nhờ sự tấn công của nucleophile OH- từ NaOH. Đồng thời, phản ứng cũng sinh ra muối natri NaCl như sản phẩm phụ.
Lưu ý rằng phản ứng này chỉ là một ví dụ cơ bản và có thể có nhiều biến thể cùng điều kiện khác tùy vào mục đích sử dụng và yêu cầu cụ thể của người thực hiện.
5. Bài tập ứng dụng
Câu 1. Phương pháp nào sau đây thường được sử dụng trong phòng thí nghiệm để tổng hợp ancol etylic?
A. Thủy phân dẫn xuất halogen C2H5Cl trong dung dịch kiềm.
B. Hiđrat hóa eten.
C. Lên men glucozơ để tạo ancol.
D. Cho CH3CHO phản ứng với H2 có mặt Ni, đun nóng.
Giải đáp:
Trong phòng thí nghiệm, phương pháp thường được dùng để tổng hợp ancol etylic là thủy phân dẫn xuất halogen C2H5Cl trong dung dịch kiềm. Phản ứng hóa học xảy ra như sau:
C2H5Cl + NaOH → C2H5OH + NaCl
Trong phản ứng này, dẫn xuất halogen C2H5Cl (etyl clorua) phản ứng với dung dịch kiềm NaOH để sản xuất ancol etylic (C2H5OH) và muối NaCl.
Do đó, đáp án chính xác là A.
Câu 2. Khi rượu etylic cháy trong không khí, hiện tượng quan sát được là:
A. Ngọn lửa màu xanh, không phát ra nhiều nhiệt.
B. Ngọn lửa màu xanh, tỏa ra nhiều nhiệt.
C. Ngọn lửa có màu vàng và phát ra nhiều nhiệt
D. Ngọn lửa có màu đỏ và phát ra nhiều nhiệt
Lời giải:
Khi rượu etylic cháy trong không khí, ngọn lửa sẽ có màu xanh và phát ra nhiệt lượng lớn.
Rượu etylic (C2H5OH) là chất dễ cháy. Khi tiếp xúc với không khí và có đủ nhiệt độ kích thích, nó sẽ cháy trong môi trường có oxy, tạo ra ngọn lửa màu xanh, đặc biệt là xanh lam. Màu xanh này xuất phát từ các phân tử hydrocarbon trong quá trình cháy.
Khi rượu etylic cháy, quá trình oxi hóa sản sinh ra nhiều nhiệt, khiến ngọn lửa phát ra nhiệt lượng lớn. Vì vậy, đáp án chính xác là B.
Câu 3. Khi đun nóng axit axetic với rượu etylic và sử dụng axit sunfuric làm chất xúc tác, ta thu được một chất lỏng không màu, có mùi thơm, không tan trong nước và nổi trên mặt nước. Sản phẩm thu được là
A. Đimetyl ete
B. Etyl axetat
C. Rượu etylic
D. Metan
Lời giải:
Khi axit axetic (CH3COOH) và rượu etylic (C2H5OH) được đun nóng với axit sunfuric (H2SO4) làm xúc tác, sản phẩm thu được là một chất lỏng không màu, có mùi thơm, không hòa tan trong nước và nổi trên bề mặt nước. Sản phẩm này là etyl axetat (CH3COOC2H5).
Phản ứng hóa học diễn ra như sau:
CH3COOH + C2H5OH → CH3COOC2H5 + H2O
Trong phản ứng này, axit axetic kết hợp với rượu etylic dưới ảnh hưởng của axit sunfuric để tạo ra etyl axetat và nước.
Do đó, đáp án chính xác là B.
Câu 4. Rượu etylic có khả năng phản ứng với Na vì
A. phân tử rượu etylic chứa nguyên tử hiđro và oxi
B. phân tử rượu etylic có nhóm – OH
C. Phân tử rượu etylic có chứa nguyên tử oxi
D. Phân tử rượu etylic bao gồm nguyên tử cacbon, hiđro và oxi
Lời giải:
Rượu etylic (C2H5OH) có thể phản ứng với Na vì phân tử của nó chứa nhóm -OH (hydroxyl).
Nhóm -OH trong phân tử rượu etylic là nhóm chức chứa cả nguyên tử oxi và hiđro, gọi là nhóm hydroxyl. Nhóm này có khả năng hình thành liên kết hydro với các chất khác, bao gồm cả kim loại như natri (Na).
Khi rượu etylic phản ứng với Na, nguyên tử natri sẽ thay thế nguyên tử hiđro trong nhóm -OH, tạo ra muối rượu sod etyl (C2H5ONa). Phản ứng này được gọi là phản ứng thế nhóm hydroxyl.
Vì thế, đáp án chính xác là B, vì phân tử rượu etylic chứa nhóm -OH.
