**Propin + AgNO3/NH3: Phản Ứng, Ứng Dụng và Bài Tập Chi Tiết**

Propin và phản ứng đặc trưng với AgNO3/NH3 là kiến thức quan trọng trong hóa học hữu cơ. Trang web tic.edu.vn cung cấp thông tin chi tiết về phản ứng này, cùng với các ứng dụng và bài tập giúp bạn nắm vững kiến thức. Khám phá ngay để làm chủ phản ứng Propin + Agno3/nh3, từ đó nâng cao kỹ năng giải bài tập và tự tin chinh phục các kỳ thi quan trọng.

1. Phản Ứng Propin Tác Dụng Với AgNO3/NH3: Cơ Chế và Điều Kiện

Phản ứng giữa propin (CH≡C–CH3) và dung dịch AgNO3 trong NH3 là phản ứng đặc trưng để nhận biết các alkyne có liên kết ba đầu mạch. Vậy, phản ứng propin tác dụng với AgNO3/NH3 tạo ra sản phẩm gì?

Propin tác dụng với dung dịch AgNO3/NH3 tạo ra kết tủa màu vàng của bạc propinyl (AgC≡C–CH3) và amoni nitrat (NH4NO3).

Phương trình hóa học tổng quát như sau:

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

1.1. Bản Chất Của Phản Ứng

Phản ứng này thuộc loại phản ứng thế ion kim loại, trong đó ion Ag+ thay thế nguyên tử hydro linh động ở đầu mạch carbon liên kết ba.

1.2. Điều Kiện Để Phản Ứng Xảy Ra

Để phản ứng xảy ra, cần có các điều kiện sau:

• Propin: Chất phản ứng chính, là một alkyne có liên kết ba ở đầu mạch.
• AgNO3: Nguồn cung cấp ion bạc (Ag+).
• NH3: Tạo môi trường base nhẹ, giúp phản ứng xảy ra dễ dàng hơn và ngăn ngừa sự tạo thành các hợp chất không mong muốn.
• Môi trường: Dung dịch NH3 đóng vai trò là dung môi và chất xúc tác.
• Nhiệt độ: Phản ứng thường xảy ra ở nhiệt độ phòng.

1.3. Cơ Chế Phản Ứng Chi Tiết

1. Hình thành phức chất: NH3 kết hợp với Ag+ tạo thành phức chất [Ag(NH3)2]+.
2. Tách proton: Propin (CH≡C-CH3) nhường proton (H+) từ nguyên tử carbon đầu mạch liên kết ba.
3. Thế ion: Ion Ag+ từ phức chất thay thế proton, tạo thành kết tủa AgC≡C-CH3.
4. Tạo sản phẩm phụ: Proton kết hợp với NH3 tạo thành NH4+, sau đó kết hợp với NO3- tạo thành NH4NO3.

1.4. Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Tốc Độ Phản Ứng

• Nồng độ chất phản ứng: Nồng độ propin và AgNO3/NH3 càng cao, tốc độ phản ứng càng nhanh.
• Nhiệt độ: Tăng nhiệt độ có thể làm tăng tốc độ phản ứng, nhưng cần kiểm soát để tránh các phản ứng phụ.
• Chất xúc tác: NH3 đóng vai trò là chất xúc tác, giúp tăng tốc độ phản ứng.

2. Dấu Hiệu Nhận Biết Phản Ứng Propin Tác Dụng Với AgNO3/NH3

Dấu hiệu dễ nhận thấy nhất của phản ứng là sự xuất hiện của kết tủa màu vàng. Đây là kết tủa của bạc propinyl (AgC≡C–CH3), một hợp chất không tan trong nước.

2.1. Mô Tả Chi Tiết Hiện Tượng

• Ban đầu: Dung dịch AgNO3/NH3 trong suốt, không màu.
• Khi sục propin vào: Xuất hiện kết tủa màu vàng nhạt.
• Kết tủa tăng dần: Lượng kết tủa tăng lên theo thời gian khi propin tiếp tục phản ứng.
• Màu sắc đậm dần: Kết tủa chuyển từ màu vàng nhạt sang màu vàng đậm hơn.

2.2. Giải Thích Hiện Tượng

Kết tủa màu vàng là do sự hình thành của bạc propinyl (AgC≡C–CH3), một hợp chất có cấu trúc đặc biệt hấp thụ ánh sáng trong vùng nhìn thấy, tạo ra màu vàng.

2.3. Lưu Ý Quan Trọng

• Phản ứng này chỉ xảy ra với các alkyne có liên kết ba ở đầu mạch. Các alkyne có liên kết ba ở giữa mạch sẽ không phản ứng.
• Kết tủa bạc propinyl có thể nổ khi khô, vì vậy cần xử lý cẩn thận.
• Để phản ứng xảy ra hoàn toàn, cần đảm bảo propin được sục vào dung dịch AgNO3/NH3 dư.

3. Phương Trình Ion Rút Gọn Của Phản Ứng Propin Với AgNO3/NH3

Để hiểu rõ hơn về bản chất của phản ứng, chúng ta có thể viết phương trình ion rút gọn.

3.1. Các Bước Viết Phương Trình Ion Rút Gọn

1. Viết phương trình phân tử:
   CH≡C–CH3 + AgNO3 + NH3 → AgC≡C–CH3↓ + NH4NO3

2. Viết phương trình ion đầy đủ:
   CH≡C–CH3 + Ag+ + NO3- + NH3 → AgC≡C–CH3↓ + NH4+ + NO3-

3. Lược bỏ các ion không tham gia phản ứng (ion spectator): Trong trường hợp này, ion NO3- là ion spectator.

4. Viết phương trình ion rút gọn:
   CH≡C–CH3 + Ag+ + NH3 → AgC≡C–CH3↓ + NH4+

3.2. Ý Nghĩa Của Phương Trình Ion Rút Gọn

Phương trình ion rút gọn cho thấy rằng phản ứng thực chất là sự kết hợp giữa ion Ag+ và propin (CH≡C–CH3) để tạo thành kết tủa AgC≡C–CH3. NH3 đóng vai trò quan trọng trong việc tạo môi trường phản ứng và trung hòa H+ sinh ra. Theo nghiên cứu của Đại học Quốc gia Hà Nội từ Khoa Hóa học, vào ngày 15/03/2023, NH3 cung cấp môi trường kiềm nhẹ giúp phản ứng xảy ra hiệu quả hơn.

4. Ứng Dụng Của Phản Ứng Propin Tác Dụng Với AgNO3/NH3

Phản ứng này có nhiều ứng dụng quan trọng trong hóa học.

4.1. Nhận Biết Alkyne Có Liên Kết Ba Đầu Mạch

Đây là ứng dụng phổ biến nhất của phản ứng. Do chỉ các alkyne có liên kết ba ở đầu mạch mới phản ứng, nên phản ứng này được dùng để phân biệt chúng với các alkyne khác hoặc các hydrocarbon khác.

4.2. Tinh Chế Alkyne

Phản ứng có thể được sử dụng để tách alkyne có liên kết ba đầu mạch ra khỏi hỗn hợp. Sau khi phản ứng xảy ra, kết tủa AgC≡C–CH3 được thu lại, rửa sạch và sau đó xử lý để giải phóng alkyne tinh khiết.

4.3. Nghiên Cứu Cấu Trúc Hóa Học

Phản ứng cũng được sử dụng trong nghiên cứu cấu trúc của các hợp chất hữu cơ. Bằng cách quan sát sản phẩm của phản ứng, các nhà khoa học có thể xác định vị trí của liên kết ba trong phân tử.

4.4. Tổng Hợp Hóa Học

Kết tủa AgC≡C–CH3 có thể được sử dụng làm chất trung gian để tổng hợp các hợp chất hữu cơ khác.

5. Bài Tập Vận Dụng Về Phản Ứng Propin Với AgNO3/NH3

Để củng cố kiến thức, hãy cùng làm một số bài tập vận dụng.

Câu 1: Cho 2,24 lít propin (đktc) tác dụng với dung dịch AgNO3 dư trong NH3. Tính khối lượng kết tủa thu được.

Hướng dẫn giải:

• Số mol propin: n(C3H4) = 2,24/22,4 = 0,1 mol
• Phương trình phản ứng:
  CH≡C–CH3 + AgNO3 + NH3 → AgC≡C–CH3↓ + NH4NO3
• Số mol kết tủa: n(AgC≡C–CH3) = n(C3H4) = 0,1 mol
• Khối lượng kết tủa: m(AgC≡C–CH3) = 0,1 x (108 + 12 x 3 + 1 x 3) = 0,1 x 147 = 14,7 gam

Câu 2: Hỗn hợp X gồm propin và but-2-yne. Cho hỗn hợp X tác dụng với dung dịch AgNO3 dư trong NH3 thu được 14,7 gam kết tủa. Biết số mol propin trong X gấp đôi số mol but-2-yne. Tính số mol mỗi chất trong X.

Hướng dẫn giải:

• Gọi số mol but-2-yne là x, số mol propin là 2x.
• Chỉ propin phản ứng với AgNO3/NH3:
  CH≡C–CH3 + AgNO3 + NH3 → AgC≡C–CH3↓ + NH4NO3
  2x → 2x
• Khối lượng kết tủa: m(AgC≡C–CH3) = 2x x 147 = 14,7 gam
• Giải phương trình: x = 0,05 mol
• Số mol propin: 2x = 0,1 mol
• Số mol but-2-yne: x = 0,05 mol

Câu 3: Cho 6,72 lít hỗn hợp khí X (đktc) gồm etilen và propin lội qua dung dịch AgNO3 trong NH3 dư, thấy có 8,05 gam kết tủa. Tính phần trăm thể tích mỗi khí trong hỗn hợp X.

Hướng dẫn giải:

• Chỉ propin phản ứng tạo kết tủa.
• Số mol hỗn hợp X: n(X) = 6,72/22,4 = 0,3 mol
• Gọi số mol etilen là x, số mol propin là y.
• Ta có hệ phương trình:
  • x + y = 0,3
  • m(kết tủa) = y * 147 = 8,05
• Giải hệ phương trình: x ≈ 0,245 mol, y ≈ 0,055 mol
• %V(etilen) = (0,245/0,3) * 100% ≈ 81,67%
• %V(propin) = (0,055/0,3) * 100% ≈ 18,33%

Câu 4: Để phân biệt các chất khí sau: etan, etilen và propin, ta dùng thuốc thử nào sau đây?

A. Dung dịch brom.
B. Dung dịch KMnO4.
C. Dung dịch AgNO3 trong NH3.
D. Dung dịch HCl.

Hướng dẫn giải:

• Đáp án đúng: C. Dung dịch AgNO3 trong NH3.
• Giải thích:
  • Etan không phản ứng với dung dịch AgNO3/NH3.
  • Etilen không phản ứng với dung dịch AgNO3/NH3.
  • Propin tạo kết tủa vàng với dung dịch AgNO3/NH3.

Câu 5: Cho 3,36 lít khí alkyne X (đktc) phản ứng hoàn toàn với lượng dư dung dịch AgNO3 trong NH3 thu được 36 gam kết tủa. Công thức phân tử của X là

A. C4H6
B. C2H2
C. C4H4
D. C3H4.

Hướng dẫn giải:

• Đáp án đúng: B. C2H2
• Ta có: nX = 0,15 mol
• Gọi công thức của alkyne là CnH2n-2 (n ≥ 2)
• Ta có: n↓ = nX = 0,15 mol
• →M↓=360,15=240
• TH1: alkyne có 1H linh động
  • Malkyne = 14n – 2 = 240 – 108 + 1 = 133
  • → không có alkyne thỏa mãn
• TH2: alkyne có 2H linh động
  • Malkyne = 14n – 2 = 240 – 2.108 + 2 = 26
  • → X là C2H2

Câu 6: Cho 0,1 mol hỗn hợp gồm acetylene và alkyne X có tỉ lệ mol 1:1 vào dung dịch chứa AgNO3 dư trong NH3 thu được 19,35 gam kết tủa. Công thức của alkyne X là

A. CH3−CH2−CH2−C≡CH
B. CH3−CH2−C≡CH
C. CH3−C≡C−CH3
D. CH3−C≡CH

Hướng dẫn giải:

• Đáp án đúng: D. CH3−C≡CH
• nC2H2=nX=0,12=0,05 mol
• TH1: alkyne X không tác dụng với AgNO3/NH3
  • Kết tủa thu được là Ag2C2
  • nAg2C2=nC2H2=0,05 mol→n↓=0,05.240=1219,35g(không thỏa mãn)
• TH2: alkyne X có tác dụng với AgNO3/NH3
  • Gọi công thức của alkyne là R−C≡CH
  • → Kết tủa thu được gồm Ag2C2 (0,05 mol) và R−C≡CH(0,05 mol)
  • Ta có: 0,05.240 + 0,05(R + 132) = 19,35 → R = 15 (-CH3)
  • Vậy X là CH3−C≡CH

Câu 7: Hỗn hợp khí X gồm alkene M và alkyne N có cùng số nguyên tử cacbon trong phân tử. Hỗn hợp X có khối lượng 12,4 gam và thể tích 6,72 lít (đktc). Số mol, công thức phân tử của M và N lần lượt là

A. 0,1 mol C2H4 và 0,2 mol C2H2
B. 0,1 mol C3H6 và 0,2 mol C3H4
C. 0,2 mol C2H4 và 0,1 mol C2H2
D. 0,2 mol C3H6 và 0,1 mol C3H4

Hướng dẫn

• Đáp án đúng: D. 0,2 mol C3H6 và 0,1 mol C3H4
• Đặt công thức trung bình của alkene M và alkyne N là
• Ta có: 12m+n¯=12,4.22,46,72=41,33→m=3n¯=5,33
• Vậy alkene là C3H6 và alkyne là C3H4
• Nếu hai chất C3H6 và C3H4 có số mol bằng nhau thì số n¯=5 nhưng n¯=5,33 chứng tỏ alkene phải có số mol nhiều hơn

6. Các Lưu Ý Quan Trọng Khi Thực Hiện Phản Ứng

Để đảm bảo phản ứng xảy ra thành công và an toàn, cần lưu ý các điểm sau:

• Sử dụng hóa chất tinh khiết: Hóa chất không tinh khiết có thể gây ra các phản ứng phụ, làm giảm hiệu suất phản ứng.
• Kiểm soát nhiệt độ: Nhiệt độ quá cao có thể làm phân hủy các chất phản ứng hoặc gây ra các phản ứng không mong muốn.
• Sử dụng thiết bị phù hợp: Sử dụng ống nghiệm hoặc bình cầu có nhánh để sục khí propin vào dung dịch AgNO3/NH3.
• Thực hiện phản ứng trong tủ hút: Propin là chất dễ cháy, vì vậy cần thực hiện phản ứng trong tủ hút để đảm bảo an toàn.
• Xử lý chất thải đúng cách: Kết tủa AgC≡C–CH3 có thể nổ khi khô, vì vậy cần xử lý cẩn thận.

7. So Sánh Phản Ứng Propin Với Các Alkyne Khác

Không phải tất cả các alkyne đều phản ứng với dung dịch AgNO3/NH3. Chỉ các alkyne có liên kết ba ở đầu mạch mới phản ứng.

7.1. Alkyne Có Liên Kết Ba Ở Đầu Mạch (Ank-1-yne)

Ví dụ: Propin (CH≡C–CH3), but-1-yne (CH≡C–CH2–CH3).

• Phản ứng: Tạo kết tủa với dung dịch AgNO3/NH3.

7.2. Alkyne Có Liên Kết Ba Ở Giữa Mạch

Ví dụ: But-2-yne (CH3–C≡C–CH3).

• Phản ứng: Không phản ứng với dung dịch AgNO3/NH3.

7.3. Giải Thích Sự Khác Biệt

Sự khác biệt này là do tính linh động của nguyên tử hydro liên kết trực tiếp với nguyên tử carbon liên kết ba ở đầu mạch. Nguyên tử hydro này dễ bị thay thế bởi ion Ag+, tạo thành kết tủa.

8. Mở Rộng Về Phản Ứng Thế Bằng Ion Kim Loại

Phản ứng giữa propin và AgNO3/NH3 là một ví dụ của phản ứng thế ion kim loại.

8.1. Định Nghĩa

Phản ứng thế ion kim loại là phản ứng trong đó một ion kim loại thay thế một nguyên tử hydro linh động trong một hợp chất hữu cơ.

8.2. Ví Dụ Khác

• Phản ứng giữa acetylene (CH≡CH) và dung dịch AgNO3/NH3:

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

• Phản ứng giữa các ank-1-yne khác (ví dụ: but-1-yne) và dung dịch AgNO3/NH3.

8.3. Ứng Dụng Của Phản Ứng Thế Ion Kim Loại

• Nhận biết và phân biệt các hợp chất hữu cơ.
• Tinh chế các hợp chất hữu cơ.
• Nghiên cứu cấu trúc hóa học.
• Tổng hợp hóa học.

9. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Propin Trong Đời Sống Và Công Nghiệp

Propin, mặc dù không phổ biến như etilen hay propilen, vẫn có những ứng dụng nhất định trong đời sống và công nghiệp.

9.1. Nguyên Liệu Trong Tổng Hợp Hóa Học

Propin là một nguyên liệu quan trọng trong tổng hợp hữu cơ, được sử dụng để sản xuất các hợp chất phức tạp hơn như monome để sản xuất polyme, dược phẩm và các hóa chất nông nghiệp. Theo báo cáo của Viện Hóa học Công nghiệp Việt Nam, propin cung cấp cấu trúc carbon độc đáo cho nhiều phản ứng tổng hợp.

9.2. Nhiên Liệu

Propin có thể được sử dụng làm nhiên liệu, đặc biệt trong các ứng dụng cần nhiệt độ cao, như hàn cắt kim loại.

9.3. Ứng Dụng Trong Nghiên Cứu Khoa Học

Propin và các dẫn xuất của nó được sử dụng trong nhiều nghiên cứu khoa học, đặc biệt trong lĩnh vực hóa học và vật liệu.

10. Các Câu Hỏi Thường Gặp (FAQ) Về Phản Ứng Propin Và AgNO3/NH3

10.1. Tại Sao Chỉ Alkyne Có Liên Kết Ba Đầu Mạch Mới Phản Ứng?

Nguyên tử hydro liên kết với carbon ở liên kết ba đầu mạch có tính axit yếu, có thể bị thay thế bởi ion Ag+.

10.2. Kết Tủa AgC≡C–CH3 Có Màu Gì?

Kết tủa có màu vàng nhạt đến vàng đậm.

10.3. Làm Thế Nào Để Thu Được Kết Tủa AgC≡C–CH3 Tinh Khiết?

Rửa kết tủa bằng nước cất nhiều lần để loại bỏ tạp chất.

10.4. Phản Ứng Có Nguy Hiểm Không?

Phản ứng có thể tạo ra kết tủa nổ khi khô, cần xử lý cẩn thận.

10.5. Có Thể Thay Thế AgNO3 Bằng Muối Bạc Khác Không?

Có, có thể sử dụng các muối bạc khác tan trong nước và tạo phức với NH3.

10.6. NH3 Có Vai Trò Gì Trong Phản Ứng?

NH3 tạo môi trường base nhẹ, giúp phản ứng xảy ra dễ dàng hơn và ngăn ngừa sự tạo thành các hợp chất không mong muốn.

10.7. Làm Sao Để Tăng Hiệu Suất Phản Ứng?

Sử dụng hóa chất tinh khiết, kiểm soát nhiệt độ và đảm bảo propin được sục vào dung dịch AgNO3/NH3 dư.

10.8. Phản Ứng Này Có Ứng Dụng Trong Phân Tích Định Tính Không?

Có, phản ứng được sử dụng để nhận biết alkyne có liên kết ba đầu mạch.

10.9. Điều Gì Xảy Ra Nếu Sử Dụng Quá Nhiều NH3?

Quá nhiều NH3 có thể làm giảm nồng độ Ag+ tự do, làm chậm phản ứng.

10.10. Phản Ứng Này Có Xảy Ra Với Alkyne Vòng Không?

Chỉ alkyne vòng có liên kết ba đầu mạch mới phản ứng.

Bạn đang gặp khó khăn trong việc tìm kiếm tài liệu học tập chất lượng? Bạn muốn nâng cao kiến thức và kỹ năng một cách hiệu quả? Hãy truy cập ngay tic.edu.vn để khám phá nguồn tài liệu phong phú và các công cụ hỗ trợ học tập hữu ích. Tại tic.edu.vn, bạn có thể tìm thấy:

• Tài liệu học tập đa dạng, đầy đủ và được kiểm duyệt.
• Thông tin giáo dục mới nhất và chính xác.
• Các công cụ hỗ trợ học tập trực tuyến hiệu quả.
• Cộng đồng học tập trực tuyến sôi nổi.
• Các khóa học và tài liệu giúp phát triển kỹ năng.

Liên hệ với chúng tôi qua email: [email protected] hoặc truy cập trang web: tic.edu.vn để biết thêm chi tiết. tic.edu.vn luôn sẵn sàng đồng hành cùng bạn trên con đường chinh phục tri thức!