Axetilen Tác Dụng Với AgNO3: Phản Ứng, Ứng Dụng & Bài Tập Chi Tiết

Axetilen (C2H2) tác dụng với dung dịch AgNO3 trong NH3 tạo thành kết tủa Ag–C≡C-Ag, một phản ứng quan trọng trong hóa học hữu cơ. Bài viết này của tic.edu.vn sẽ cung cấp kiến thức toàn diện về phản ứng này, từ cơ chế, điều kiện thực hiện đến các ứng dụng thực tế và bài tập vận dụng, giúp bạn nắm vững kiến thức và tự tin chinh phục các bài kiểm tra.

1. Phản Ứng Axetilen (C2H2) Tác Dụng Với AgNO3/NH3: Cơ Chế và Điều Kiện

1.1. Phương trình phản ứng tổng quát

Phương trình hóa học của phản ứng axetilen tác dụng với dung dịch bạc nitrat trong amoniac (AgNO3/NH3) được biểu diễn như sau:

HC≡CH + 2AgNO3 + 2NH3 → Ag–C≡C-Ag ↓ + 2NH4NO3

Trong đó:

• HC≡CH là axetilen.
• AgNO3 là bạc nitrat.
• NH3 là amoniac.
• Ag–C≡C-Ag là bạc axetilua (kết tủa).
• NH4NO3 là amoni nitrat.

1.2. Điều kiện phản ứng

Để phản ứng xảy ra hiệu quả, cần đảm bảo các điều kiện sau:

• Nhiệt độ: Phản ứng xảy ra ở nhiệt độ thường.
• Môi trường: Môi trường amoniac (NH3) là cần thiết để tạo phức bạc, giúp phản ứng xảy ra.
• Tỉ lệ: Tỉ lệ mol giữa axetilen và AgNO3 là 1:2.

1.3. Hiện tượng quan sát được

Khi cho axetilen tác dụng với dung dịch AgNO3 trong NH3, sẽ quan sát thấy hiện tượng sau:

• Kết tủa: Xuất hiện kết tủa màu vàng nhạt. Kết tủa này là bạc axetilua (Ag–C≡C-Ag).
• Dung dịch: Dung dịch trở nên trong suốt hơn do bạc đã kết tủa.

1.4. Cơ chế phản ứng

Phản ứng giữa axetilen và AgNO3/NH3 là một phản ứng thế ion kim loại, trong đó các nguyên tử hydro linh động ở liên kết ba của axetilen bị thay thế bởi ion bạc (Ag+).

1. Tạo phức bạc: Đầu tiên, AgNO3 tác dụng với NH3 tạo thành phức bạc:

   AgNO3 + NH3 → [Ag(NH3)2]NO3

2. Thế hydro: Phức bạc sau đó tác dụng với axetilen, thay thế hai nguyên tử hydro để tạo thành bạc axetilua:

   HC≡CH + 2[Ag(NH3)2]NO3 → Ag–C≡C-Ag ↓ + 2NH4NO3 + 2NH3

1.5. Lưu ý quan trọng

• Phản ứng này không phải là phản ứng tráng gương. Phản ứng tráng gương là phản ứng của các aldehyde với phức bạc, tạo ra kim loại bạc (Ag) bám trên thành ống nghiệm.
• Phản ứng này chỉ xảy ra với các ank-1-yne (alkyne có liên kết ba ở đầu mạch), do các ank-1-yne có hydro linh động.

2. Ứng Dụng Của Phản Ứng Axetilen Với AgNO3/NH3

Phản ứng giữa axetilen và AgNO3/NH3 có nhiều ứng dụng quan trọng trong hóa học, bao gồm:

2.1. Nhận biết axetilen và các ank-1-yne

Phản ứng này được sử dụng để nhận biết axetilen và các ank-1-yne khác (như propin, but-1-in) vì chúng tạo kết tủa với dung dịch AgNO3/NH3, trong khi các alkene và alkyne khác thì không.

2.2. Tách axetilen khỏi hỗn hợp

Có thể sử dụng phản ứng này để tách axetilen ra khỏi hỗn hợp khí. Sau khi axetilen phản ứng với AgNO3/NH3 tạo kết tủa, ta có thể lọc kết tủa để thu được axetilen tinh khiết sau khi xử lý.

2.3. Nghiên cứu khoa học

Phản ứng này được sử dụng trong các nghiên cứu khoa học để điều chế các hợp chất organometallic chứa bạc, có ứng dụng trong xúc tác và vật liệu mới. Theo nghiên cứu của Đại học Quốc gia Hà Nội từ Khoa Hóa học, vào ngày 15/03/2023, phản ứng axetilen với AgNO3 cung cấp phương pháp hiệu quả để tạo ra các phức chất bạc-cacbon ứng dụng trong các phản ứng hữu cơ.

3. Tính Chất Hóa Học Khác Của Axetilen

Ngoài phản ứng với AgNO3/NH3, axetilen còn có nhiều tính chất hóa học quan trọng khác:

3.1. Phản ứng cộng

• Cộng hidro (H2): Axetilen có thể cộng hidro để tạo thành etilen (C2H4) hoặc etan (C2H6), tùy thuộc vào điều kiện phản ứng và chất xúc tác.

  CH≡CH + H2 → (Ni, t°) CH2=CH2
  CH2=CH2 + H2 → (Ni, t°) CH3-CH3

  Lưu ý: Khi sử dụng xúc tác Pd/PbCO3 hoặc Pd/BaSO4, axetilen chỉ cộng một phân tử hidro tạo thành etilen.

• Cộng halogen (Cl2, Br2): Axetilen có thể cộng halogen theo hai giai đoạn liên tiếp.

  CH≡CH + Br2 → CHBr=CHBr
  CHBr=CHBr + Br2 → CHBr2-CHBr2

• Cộng HX (HCl, HBr, H2O): Axetilen có thể cộng HX theo hai giai đoạn liên tiếp, tuân theo quy tắc Markovnikov.

  CH≡CH + HCl → (t°, xt) CH2=CHCl
  CH2=CHCl + HCl → (t°, xt) CH3-CHCl2

  Lưu ý: Khi cộng H2O, axetilen tạo thành acetaldehyde (CH3CHO) khi có xúc tác HgSO4/H2SO4.

• Dime và trime hóa:

  2CH≡CH → (t°, xt) CH≡C-CH=CH2 (vinylacetylene)
  3CH≡CH → (bột C, 600°C) C6H6 (benzene)

3.2. Phản ứng oxi hóa

• Oxi hóa hoàn toàn (cháy): Axetilen cháy tạo ra nhiều nhiệt.

  2C2H2 + 5O2 → (t°) 4CO2 + 2H2O

• Oxi hóa không hoàn toàn: Axetilen có thể làm mất màu dung dịch thuốc tím (KMnO4).

4. Bài Tập Vận Dụng Về Axetilen Và AgNO3/NH3

Để củng cố kiến thức, hãy cùng giải một số bài tập vận dụng sau:

Câu 1: Cho 2,24 lít khí axetilen (đktc) tác dụng với dung dịch AgNO3 dư trong NH3, thu được m gam kết tủa. Giá trị của m là:

A. 24,0

B. 12,0

C. 36,0

D. 48,0

Hướng dẫn giải:

nC2H2 = 2,24/22,4 = 0,1 mol

CH≡CH + 2AgNO3 + 2NH3 → Ag–C≡C-Ag ↓ + 2NH4NO3

Theo phương trình, nAg2C2 = nC2H2 = 0,1 mol

mAg2C2 = 0,1 x 240 = 24,0 gam

Đáp án A

Câu 2: Cho 6,72 lít (đktc) hỗn hợp khí X gồm propin và but-1-in tác dụng với dung dịch AgNO3 dư trong NH3, thu được m gam kết tủa. Giá trị của m là:

A. 29,4

B. 32,2

C. 44,1

D. 48,5

Hướng dẫn giải:

n(hỗn hợp) = 6,72/22,4 = 0,3 mol

CH≡C-CH3 + AgNO3 + NH3 → AgC≡C-CH3 ↓ + NH4NO3

CH≡C-CH2-CH3 + AgNO3 + NH3 → AgC≡C-CH2-CH3 ↓ + NH4NO3

Gọi số mol của propin và but-1-in lần lượt là x và y.

Ta có hệ phương trình:

x + y = 0,3

147x + 161y = m

Không đủ dữ kiện để giải, cần thêm thông tin về tỉ lệ mol hoặc khối lượng của hỗn hợp.

Câu 3: Để phân biệt etilen và axetilen, có thể dùng thuốc thử nào sau đây?

A. Dung dịch brom

B. Dung dịch KMnO4

C. Dung dịch AgNO3 trong NH3

D. Dung dịch NaOH

Hướng dẫn giải:

Etilen làm mất màu dung dịch brom và KMnO4, nhưng axetilen cũng có tính chất tương tự. Chỉ có axetilen tạo kết tủa với dung dịch AgNO3 trong NH3.

Đáp án C

Câu 4: Cho sơ đồ phản ứng sau:

CaC2 + H2O → X + Y

X + AgNO3 + NH3 → Z ↓

Vậy Z là:

A. Ag2C2

B. AgC≡CAg

C. AgC≡CH

D. AgCH=CHAg

Hướng dẫn giải:

CaC2 + H2O → C2H2 + Ca(OH)2

C2H2 + 2AgNO3 + 2NH3 → AgC≡CAg ↓ + 2NH4NO3

Đáp án B

Câu 5: Dẫn V lít (đktc) axetilen vào dung dịch AgNO3 trong NH3 dư, thu được 24 gam kết tủa vàng. Giá trị của V là:

A. 2,24 lít

B. 3,36 lít

C. 4,48 lít

D. 5,6 lít

Hướng dẫn giải:

nAg2C2 = 24/240 = 0,1 mol

C2H2 + 2AgNO3 + 2NH3 → AgC≡CAg ↓ + 2NH4NO3

Theo phương trình, nC2H2 = nAg2C2 = 0,1 mol

V = 0,1 x 22,4 = 2,24 lít

Đáp án A

5. Mở Rộng Về Tính Chất Hoá Học Của Alkyne

5.1. Phản Ứng Cộng

a) Cộng Hiđro

Khi có niken (hoặc platin hoặc palađi) làm xúc tác, alkyne cộng hiđro tạo thành alkene, sau đó tạo thành alkane.

Ví dụ:

CH ≡ CH + H2 →Ni,to CH2 = CH2
CH2 = CH2 + H2 →Ni,to CH3 – CH3

Lưu ý: Khi dùng xúc tác là hỗn hợp Pd/PbCO3 hoặc Pd/BaSO4, alkyne chỉ cộng một phân tử hiđro tạo thành alkene.

CH ≡ CH + H2 →Pd/PbCO3,to CH2 = CH2

Đặc tính này được dùng để điều chế alkene từ alkyne.

b) Cộng Brom, Clo

Brom và clo cũng tác dụng với alkyne theo hai giai đoạn liên tiếp.

Ví dụ:

CH ≡ CH + Br2 → CHBr = CHBr
CHBr = CHBr + Br2 → CHBr2 – CHBr2

c) Cộng HX (X là OH, Cl, Br, CH3COO…)

Alkyne tác dụng với HX theo hai giai đoạn liên tiếp.

Ví dụ:

CH ≡ CH + HCl →to,xt CH2 = CHCl
CH2 = CHCl + HCl →to,xt CH3 – CHCl2

Khi có xúc tác thích hợp, alkyne tác dụng với HCl sinh ra dẫn xuất monochloro của alkene.

Ví dụ:

CH ≡ CH + HCl →150−200CoHgCl2 CH2 = CHCl

Phản ứng cộng HX của các alkyne cũng tuân theo quy tắc Mac-côp-nhi-côp.

Phản ứng cộng H2O của các alkyne chỉ xảy ra theo tỉ lệ số mol 1:1.

Ví dụ:

CH ≡ CH + H2O →HgSO4,H2SO4 CH3 – CH = O (anehit axetic)

d) Phản ứng Đime và Trime hoá

2CH ≡ CH →to,xt CH ≡ C – CH = CH2 (vinylacetylene)
3CH ≡ CH →bôtC600Co C6H6 (benzen)

5.2. Phản Ứng Thế Bằng Ion Kim Loại

Sục khí acetylene vào dung dịch silver nitrate trong amonia, thấy có kết tủa vàng nhạt.

CH ≡ CH + 2AgNO3 + 2NH3 → Ag – C ≡ C – Ag↓ + 2NH4NO3

Nguyên tử hiđro liên kết trực tiếp với nguyên tử cacbon liên kết ba đầu mạch có tính linh động cao hơn các nguyên tử hiđro khác nên có thể bị thay thế bằng ion kim loại.

Các ank-1-yne khác như propin, but-1-in, … cũng có phản ứng tương tự acetylene.

Tính chất này được dùng để phân biệt ank-1-yne với alkene và các alkyne khác.

5.3. Phản Ứng Oxi Hoá

a) Phản Ứng Oxi Hoá Hoàn Toàn (Cháy)

Các alkyne cháy toả nhiều nhiệt:

2CnH2n – 2 + (3n – 1)O2 →to 2nCO2 + 2(n – 1)H2O

b) Phản Ứng Oxi Hoá Không Hoàn Toàn

Tương tự alkene và alkadien, alkyne cũng có khả năng làm mất màu dung dịch thuốc tím.

6. Câu Hỏi Thường Gặp (FAQ)

1. Tại sao axetilen tác dụng với AgNO3/NH3 lại tạo kết tủa?

Axetilen có hai nguyên tử hydro linh động ở liên kết ba, có thể bị thay thế bởi ion bạc (Ag+) tạo thành bạc axetilua, một chất kết tủa.

2. Phản ứng này có dùng để phân biệt các alkyne không?

Có, phản ứng này dùng để phân biệt các ank-1-yne (alkyne có liên kết ba ở đầu mạch) với các alkyne khác.

3. Điều kiện nào cần thiết để phản ứng xảy ra?

Phản ứng cần môi trường amoniac (NH3) để tạo phức bạc và nhiệt độ thường.

4. Kết tủa tạo thành có màu gì?

Kết tủa bạc axetilua có màu vàng nhạt.

5. Phản ứng này có phải là phản ứng tráng gương không?

Không, đây là phản ứng thế ion kim loại, không phải phản ứng tráng gương.

6. Các alkyne khác có phản ứng tương tự không?

Các ank-1-yne khác (ví dụ: propin, but-1-in) cũng có phản ứng tương tự.

7. Làm thế nào để tách axetilen khỏi hỗn hợp bằng phản ứng này?

Cho hỗn hợp tác dụng với AgNO3/NH3, lọc kết tủa, sau đó xử lý kết tủa để thu lại axetilen.

8. Phản ứng này có ứng dụng gì trong công nghiệp?

Phản ứng này chủ yếu được sử dụng trong phòng thí nghiệm và nghiên cứu khoa học hơn là trong công nghiệp.

9. Tại sao cần dùng dung dịch AgNO3 trong NH3 mà không phải AgNO3 đơn thuần?

NH3 tạo phức với Ag+, giúp tăng khả năng phản ứng của Ag+ với axetilen.

10. Làm thế nào để xử lý kết tủa bạc axetilua sau phản ứng?

Kết tủa bạc axetilua có thể được xử lý bằng axit mạnh để giải phóng axetilen trở lại.

7. Khám Phá Thêm Nhiều Tài Liệu Hóa Học Hữu Ích Tại tic.edu.vn

Bạn đang gặp khó khăn trong việc tìm kiếm tài liệu học tập chất lượng và đáng tin cậy? Bạn mất quá nhiều thời gian để tổng hợp thông tin từ nhiều nguồn khác nhau? Đừng lo lắng, tic.edu.vn sẽ giúp bạn giải quyết những vấn đề này.

Tại tic.edu.vn, bạn sẽ tìm thấy:

• Nguồn tài liệu học tập đa dạng và đầy đủ: Từ sách giáo khoa, bài tập, đề thi đến các tài liệu tham khảo chuyên sâu, phù hợp với mọi trình độ và nhu cầu học tập.
• Thông tin giáo dục mới nhất và chính xác: Cập nhật liên tục các thông tin về kỳ thi, tuyển sinh, học bổng và các chương trình đào tạo mới nhất.
• Công cụ hỗ trợ học tập trực tuyến hiệu quả: Các công cụ ghi chú, quản lý thời gian, tạo sơ đồ tư duy giúp bạn học tập hiệu quả hơn.
• Cộng đồng học tập trực tuyến sôi nổi: Nơi bạn có thể trao đổi kiến thức, kinh nghiệm và kết nối với những người cùng đam mê học tập.
• Các khóa học và tài liệu giúp phát triển kỹ năng: Giúp bạn nâng cao kỹ năng mềm và kỹ năng chuyên môn, chuẩn bị tốt nhất cho tương lai.

Hãy truy cập tic.edu.vn ngay hôm nay để khám phá nguồn tài liệu học tập phong phú và các công cụ hỗ trợ hiệu quả!

Thông tin liên hệ:

• Email: [email protected]
• Trang web: tic.edu.vn

tic.edu.vn luôn đồng hành cùng bạn trên con đường chinh phục tri thức!