Nhận biết, tách và tinh chế hidrocacbon

 BÀI TẬP NHẬN BIẾT, TÁCH VÀ TINH CHẾ HIDROCACBON

I.Phương pháp nhận biết

Bước 1: Xác định tính chất riêng của từng chất cụ thể

Bước 2: Lựa chọn thuốc thử

Bước 3: Trình bày phương pháp nhận biết theo các bước sau:

-         Đánh số thứ tự các lọ hóa chất

-         Tiến hành nhận biết

-         Ghi nhận hiện tượng

-         Viết pthh

Ví dụ:

Nhận biết các lọ khí mất nhãn :

a)N₂, H₂, CH₄, C₂H₂, C₂H₄

b) C₃H₈, C₂H₂, SO₂, CO₂

Hướng dẫn giải:

a)N₂, H₂, CH₄, C₂H₄, C₂H₂

Nhận xét :

-N₂ : không cho phản ứng cháy

-H₂ : phản ứng cháy, sản phẩm cháy không làm đục nước vôi trong

-CH₄ : phản ứng cháy, sản phẩm cháy làm đục nước vôi trong

-Các khí còn lại dùng các phản ứng đặc trưng để nhận biết.

Tóm tắt cách giải :

-Lấy mỗi khí một ít làm mẫu thử.

-Dẫn lần lượt các khí đi qua dd AgNO₃/NH₃. Khí nào tạo được kết tủa vàng là C₂H₂

          C₂H₂ + Ag₂O ->AgC≡CAg ↓ + H₂O

-Dẫn các khí còn lại qua dd nước Brom (màu nâu đỏ). Khí nào làm nhạt màu nước brom là C₂H₄

          H₂C=CH₂ + Br₂ → BrH₂C-CH₂Br

-Lần lượt đốt cháy 3 khí còn lại. Khí không cháy là N₂. Sản phẩm cháy của hai khí kia được dẫn qua dd nước vôi trong. Sản phẩm cháy nào làm đục nước vôi trong là CH₄. Mẫu còn lại là H₂.

          CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O

          CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃ ↓ + H₂O

          H₂ + ½ O₂ →H₂O

b)C₃H₈, C₂H₂, SO₂, CO₂

– Dẫn 4 khí trên lần lượt qua dd nước vôi trong dư.

+Có 2 khí làm đục nước vôi trong: SO₂, CO₂ (nhóm 1)

SO₂ +Ca(OH)₂ → CaSO₃ + H₂O

CO₂ +Ca(OH)₂ → CaCO₃ + H₂O

+ 2 khí không làm đục nước vôi trong: C₃H₈, C₂H₂ (nhóm 2).

– Cho 2 khí ở mỗi nhóm lần lượt qua dd nước Brom. Khí ở nhóm 1 làm mất màu nâu đỏ của dd Brom là SO₂ và khí ở nhóm 2 cũng có hiện tượng như vậy là C₂H₂. Hai khí còn lại là CO₂ và C₃H₈.

 SO₂ + Br₂ + 2H₂O → H₂SO₄ + 2HBr

C₂H₂ + Br₂ → C₂H₂Br₄

II.Phương pháp tách

1)Phương pháp vật lý

-Phương pháp chưng cất để tách rời các chất lỏng hòa lẫn vào nhau, có thể dùng phương pháp chưng cất rồi ngưng tụ thu hồi hóa chất

-Phương pháp chiết (dùng phễu chiết) để tách riêng những chất hữu co tan được trong nước với các chất hữu cơ không tan trong nước do chất lỏng sẽ phân thành 2 lớp

-Phương pháp lọc (dùng phễu lọc) để tách các chất không tan ra khỏi dung dịch

Phương pháp hóa học

Chọn những phản ứng hóa học thích hợp cho từng chất để lần lượt tách riêng các chất ra khỏi hỗn hợp, đồng thời chỉ dùng những phản ứng hóa học mà sau phản ứng dễ dàng tái tạo lại các chất ban đầu

Ví dụ 1: Tách benzen ra khỏi hỗn hợp benzen và nước

Hướng dẫn giải:

Vì benzen không tan trong nước nên dùng phương pháp chiết để tách

Ví dụ 2: Tách riêng từng khí ra khỏi hỗn hợp khí gồm CH₄, C₂H₄, C₂H₂ và CO₂

Hướng dẫn giải:

-Dẫn hỗn hợp qua dd Ca(OH₎₂ dư thu được CaCO₃

CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃ + H₂O

Thoát ra ngoài là hỗn hợp khí CH₄, C₂H₄, C₂H₂

-Dẫn hỗn hợp khí này qua dd AgNO₃/NH₃ thì C₂H₂ bị giữ lại trong kết tủa, thoát ra ngoài là CH₄ và C₂H₄

C₂H₂ + AgNO₃ + NH₃ → Ag-CC-Ag+ NH₄NO₃

-Dẫn hỗn hợp CH₄ và C₂H₄ qua dd Brom thì C₂H₄ bị giữ lại, thu được CH₄ tinh khiết

C₂H₄ + Br₂ → C₂H₄Br₂

*Tái tạo:

- Tái tạo CO₂ bằng cách nhiệt phân muối CaCO₃

CaCO₃  CaO + CO₂

- Tái tạo C₂H₂ bằng cách cho Ag-CC-Ag tác dụng với HCl

Ag-CC-Ag + 2HCl →C₂H₂ + 2AgCl

- Tái tạo C₂H₄ bằng cách cho C₂H₄Br₂ tác dụng với Zn/rượu

C₂H₄Br₂ + Zn  C₂H₄ + ZnBr₂

III. Tinh chế

*Nguyên tắc: Tinh chế là làm sạch hóa chất nguyên chất nào đó bằng cách loại bỏ đi tạp chất ra khỏi hỗn hợp

*Phương pháp: Dùng hóa chất tác dụng với tạp chất mà không phản ứng với nguyên chất tạo ra chất tan hoặc tạo ra kết tủa lọc bỏ đi

Ví dụ 1: Một hỗn hợp gồm có khí etilen, CO₂ và hơi nước.Trình bày phương pháp thu được khí etilen tinh khiết

Hướng dẫn giải:

Khí CO₂ là oxit axit nên bị hấp thụ bởi dung dịch kiềm theo pt:

CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃ + H₂O

H₂SO₄ đậm đặc rất háo nước vì vậy để thu được etielen tinh khiết ta dẫn hỗn hợp lần lượt qua bình 1 chứa Ca(OH)₂ dư, bình 2 chứa H₂SO₄ đậm đặc dư

Ví dụ 2: Nêu phương pháp hóa học để loại bỏ khí etilen có lẫn trong khí metan để thu được metan tinh khiết

Hướng dẫn giải:

Dẫn hỗn hợp qua dung dịch nước Brom dư, khi đó etilen sẽ bị giữ lại, còn khí metan tinh khiết sẽ thoát ra

C₂H₄ + Br₂ → C₂H₄Br₂

III. Bài tập vận dụng

Bài 1: Tinh chế Etilen có lẫn axetilen, metan và sunfurơ

Hướng dẫn:

Dùng AgNO₃/NH₃→Ca(OH)₂→ddBr₂

Bài 2: Tinh chế C₆H₆ có lẫn C₆H₁₂

Dùng ddBr2

Bài 3: Nhận biết các chất sau:

a)n-butan, but-1-in, buta-1,3-đien 

b)CH₄,C₂H₄, H₂, O₂

c) CH₄, C₂H₂, C₂H₄, CO₂

Hướng dẫn:

a)

- Dùng AgNO₃/NH₃, chất nào tạo kết tủa là But-1-in 

- Dùng nước Brom, chất nào làm mất màu là buta-1,3-dien 

- Còn lại là n-butan 

b)

- Dùng dd nước Brom nhận ra C₂H₄ làm mất màu dd Brom

- Dùng tàn đóm đỏ nhận ra oxi

- Đốt hai khí còn lại cho sản phẩm đi qua dd nước vôi trong nhận ra CO₂ và H₂

c)

- Dùng nước vôi trong nhận ra CO₂

- Dùng Ag₂O trong NH3 nhận ra C₂H₂

- Dùng dd nước Brom nhận ra C₂H₄, còn lại là CH₄.