Butan | C4H10 (Là gì, TCVL, hóa học, điều chế, ứng dụng, mindmap)

Tổng hợp kiến thức về Butan (C₄H₁₀) : Cấu tạo phân tử, Tính chất vật lí, hóa học, phương pháp điều chế, ứng dụng, Mindmap giúp học sinh ôn tập, bổ sung kiến thức cũng như hoàn thành tốt các bài kiểm tra môn Hóa học.

Butan là gì?

- Khái niệm: Là một hợp chất hữu cơ thuộc nhóm các hydrocacbon no thuộc dãy đồng đẳng của ankan với công thức hóa học là C₄H₁₀

- Cấu tạo phân tử: Mỗi nguyên tử cacbon liên kết với 4 nguyên tử hidro và mỗi nguyên tử hidro lại liên kết với một nguyên tử cacbon.

+ Công thức cấu tạo CH₃-CH₂-CH₂-CH₃

- Đồng phân: C₄H₁₀ có hai đồng phân cấu  là butan và isobutan(2-metylpropan)

+  Từ C₄H₁₀ trở đi mới có mạch cacbon

- Danh pháp: 

+ Mạch phân nhánh: Số chỉ vị trí nhánh + tên nhánh + tên mạch chính + an

+ Mạch không phân nhánh

  *Tên ankan: Tên mạch cacbon + an

Ví dụ: 

CH₃-CH₂-CH₂-CH₃ - (Butan)

   *Tên gốc ankyl: Tên mạch cacbon chính + yl

Ví dụ: 

CH₃CH₂CH₂CH₂ - (Butyl)

Trạng thái tự nhiên

Trong tự nhiên, butan có trong khí dầu mỏ, khí thiên nhiên và khí chế biến dầu

Tính chất vật lý

+ C₄H₁₀ là chất khí không màu ở nhiệt độ phòng và áp suất khí quyển

+ Rất dễ cháy, dễ dàng bị hóa lỏng và nhanh chóng bốc hơi ở nhiệt độ phòng

+ Phân tử khối: 58 g/mol

+ Nhiệt độ nóng chảy: - 138,3°C (134,9 K)

+ Nhiệt độ sôi: - 0,5°C 

+ Độ hoà tan trong nước: 6,1 mg/100 ml ở 20 °C

Tính chất hóa học

+ C₄H₁₀ có liên kết xích ma bền vững nên nó tương đối trơ về mặt hóa học

+ Không phản ứng với axit, bazơ và chất oxi hóa mạnh (như KMnO₄) ở nhiệt độ thường

+ Tham gia các phản ứng thế, phản ứng tách, phản ứng oxi hóa dưới tác dụng của ánh sáng, xúc tác, nhiệt độ

*Phản ứng oxi hóa

- Butan bị đốt cháy trong không khí tạo ra CO₂  và H₂O; phản ứng tỏa nhiều nhiệt

- Cháy không hoàn toàn nếu không đủ oxi, khi đó sẽ tạo ra các sản phẩm như CO, than muội  gây độc hại cho môi trường và giảm năng suất tỏa nhiệt

*Phản ứng thế bởi halogen

- Giống như Metan, 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.

  C₄H₁₀ + Cl₂ → C₄H₉Cl + HCl

- Thuộc 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) 

+ Butan bị tách hidro tạo thành các hidrocacbon không no dưới tác dụng của nhiệt và xúc tác (Cr₂O₃, Fe, Pt,...) 

+ Các liên kết C-C bị gãy tạo ra các phân tử nhỏ hơn như C₃H₈ (propan), C₂H₄ (eten), C₂H₆ (etan), C₂H₂ (i-etin)

Phương pháp điều chế

- Cho etyl bromua hay etyl clorua tác dụng với kim loại Natri (phản ứng Vuyêc)

C₄H₆ + 2H₂ → C₄H₁₀

2C₂H₅Cl + 2Na → C₄H₁₀ + 2NaCl

- Dạng iso được điều chế bằng cách đồng phân hoá n-butan dưới tác dụng của AlCl₃ và HCl ở 90-105^oC, 10 - 12 atm hoặc trên các chất xúc tác axit rắn

Ứng dụng

+ Dùng làm nguyên liệu để điều chế butadien, isobutylen, xăng tổng hợp,... 

+ Có thể được dùng để làm pháo hoa

+ Hỗn hợp B với propan được dùng rộng rãi làm nhiên liệu 

+ Ứng dụng để làm nến, khí đốt cho bếp gas

Sơ đồ tư duy về Butan

Một số câu hỏi

Câu 1: Có bao nhiêu đồng phân ứng với công thức phân tử C₄H₁₀

A. 2

B. 3

C. 4

D. 5

Câu 2: Nhận biết các chất sau: butan, but-1-in, but-2-in.

Câu 3: Hãy nêu phương pháp điều chế Butan từ C₂H₂ và các chất cần khác theo sơ đồ phản ứng sau:

C₂H₂ → C₄H₄ → Butan 

Câu 4: Tiến hành phản ứng tách H₂ từ butan (C₄H₁₀), sau một thời gian thu được hỗn hợp X gồm C₄H₆, C₄H₈, H₂ và C₄H₁₀ dư, tỉ khối hơi của X so với không khí là 1. Nếu cho 1 mol X vào dung dịch brom (dư) thì số mol brom tham gia phản ứng là 

A. 0,4 mol.              

B. 0,35 mol.            

C. 0,5 mol.                    

D. 0,60 mol.

Câu 5: Cho iso-butan tác dụng với Br₂ (hơi) theo tỉ lệ mol 1:1 (askt) thì sản phẩm chính monobrom có công thức cấu tạo là?

A. CH₃CBr(CH₃)₂

B. CH₂BrCH(CH₃)₂

C. CH₃CH₂CHBrCH₃

D. CH₃CHBrCH₂CH₃