Butan (C4H10): Tính chất vật lý, tính chất hóa học, ứng dụng và cách điều chế

1. Định nghĩa về Butan (C4H10) là gì?

1.1. Butan là gì? C4H10 là gì?

- Định nghĩa: Butan (C4H10) là một hyđrocacbon no thuộc dãy đồng đẳng của ankan.

- Công thức phân tử: C4H10.

- Công thức cấu tạo:

- Danh pháp

+ Ankan không phân nhánh

• Tên ankan: Tên mạch cacbon + an

CH3-CH2-CH2-CH3 - (Butan)

• Tên gốc ankyl: Tên mạch cacbon chính + yl

CH3CH2CH2CH2 - (Butyl)

+ Ankan phân nhánh

• Số chỉ vị trí nhánh + tên nhánh + tên mạch chính + an

1.2. Khí Butan có thể tìm thấy ở đâu trong tự nhiên?

2. Tính chất lý hóa của Butan (C4H10)

2.1. Tính chất vật lý

- Butan là chất khí, không màu, dễ cháy, dễ hóa lỏng. Butan có trong khí thiên nhiên, khí chế biến dầu.

2.2. Tính chất hóa học

- Trong phân tử C4H10 chỉ có liên kết và . Đó là các liên kết xích ma bền vững, vì thế C4H10 tương đối trơ về mặt

hóa học: Ở nhiệt độ thường, chúng không phản ứng với axit, bazơ và chất oxi hóa mạnh (như KMnO4) Dưới tác

dụng của ánh sáng, xúc tác, nhiệt, C4H10 tham gia các phản ứng thế, phản ứng tách và phản ứng oxi hóa.

• Phản ứng thế bởi halogen

- Khi chiếu sáng hoặc đốt nóng hỗn hợp butan và clo sẽ xảy ra phản ứng thế lần lượt các nguyên tử hidro bằng clo.

Tương tự như metan.

C4H10 + Cl2 → C4H9Cl + HCl

- Phản ứng thế H bằng halogen thuộc loại phản ứng halogen hóa, sản phẩm hữu cơ có chứa halogen gọi là dẫn

xuất halogen.

• Phản ứng tách (gãy liên kết C-C và C-H)

- Dưới tác dụng của nhiệt và xúc tác (Cr2O3, Fe, Pt,...), các ankan không những bị tách hidro tạo thành các

hidrocacbon không no mà còn bị gãy các liên kết C-C tạo ra các phân tử nhỏ hơn.

• Phản ứng oxi hóa

- Khi đốt, butan bị cháy tạo ra CO2, H2O và tỏa nhiều nhiệt

- Nếu không đủ oxi, ankan bị cháy không hoàn toàn, khi đó ngoài CO2 và H2O còn tạo ra các sản phẩm như CO,

than muội, không những làm giảm năng suất tỏa nhiệt mà còn gây độc hại cho môi trường.

3. Điều chế Butan (C4H10) như thế nào?

Điều chế bằng cách cho etyl clorua (hoặc etyl bromua) tác dụng với natri (kim loại), dạng iso được điều chế bằng

cách đồng phân hóa n-butan dưới tác dụng của AlCl3 và HCl ở nhiệt độ 90 - 105 , 10-12 atm hoặc trên các chất xúc

tác axit rắn.

C4H6 + 2H2 → C4H10

2C2H5Cl + 2Na → C4H10 + 2NaCl

4. Ứng dụng của Butan (C4H10)

- Dùng làm nhiên liệu điều chế butađien, isobutilen và xăng tổng hợp

5. Một số bài tập liên quan đến Butan (C4H10)

Bài tập 1: Trong phòng thí nghiệm, người ta điều chế metan bằng phương pháp nào sau đây?

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

B. Phân hủy hợp chất hữu cơ

C. Tổng hợp cacbon và hidro

D Cracking butan

Lời giải: Đáp án A

Bài tập 2: Trong các khẳng định sau, khẳng định nào đúng?

A. Ankan từ C4H10 trở đi có đồng phân cấu tạo

B. Ankan mà phân từ chỉ chứa C bậc I và C bậc II là ankan không phân nhánh

C. Ankan có cả dạng mạch hở và mạch vòng

D. A và B đúng

Lời giải: Đáp án D

A. 5,60

B. 7,84

C. 4,48

D. 10,08.

Lời giải: Đáp án A

nH2O = 0,35 mol

Ta thấy tất cả các khí trong hỗn hợp đều là ankan.

=> nX = nH2O - nCO2 => nCO2 = nH2O - nX = 0,35 - 0,1 = 0,25 mol => V = 5,6 lít