Phản ứng cracking là gì? Cơ chế phản ứng cracking? Lý thuyết và bài tập phản ứng cracking?…Bài viết dưới đây của DINHNGHIA.VN sẽ giúp bạn hiểu rõ về đề tài này, hãy cùng tìm hiểu nhé!.
Tìm hiểu về phản ứng cracking là gì?
Khái niệm về phản ứng cracking
Trong điều kiện nhiệt độ và áp suất cao cùng sự có mặt của xúc tác, các ankan có thể bị phá vỡ thành các ankan và anken nhỏ hơn.
Bạn đang xem: Chuyên đề phản ứng cracking: Cơ chế, lý thuyết và Bài tập
Cơ chế của quá trình cracking
- Cracking là quá trình mà trong đó các hợp chất hữu cơ phức tạp như kerogen hoặc các hydrocarbon có cấu trúc lớn bị đẩy vỡ thành các hợp chất đơn giản hơn như các hydrocarbon nhẹ hơn, thông qua việc phá vỡ các liên kết giữa các nguyên tử carbon trong các hợp chất đó.
- Tốc độ phản ứng và sản phẩm cuối cùng của quá trình cracking đều phụ thuộc vào nhiệt độ và sự có mặt của xúc tác. Quá trình cracking giúp chuyển đổi ankan lớn thành anken nhỏ hơn và có ý nghĩa hơn. Quá trình này thường xảy ra ở nhiệt độ cao và áp suất cao.
Một số dạng phản ứng cracking thường gặp
Phản ứng cracking butan (C_{4}H_{10})
Khi thực hiện phản ứng cracking butan, ta thu được hỗn hợp gồm các ankan và anken như: (C_{4}H_{8}, H_{2}, CH_{4}, C_{3}H_{6}, C_{2}H_{6}, C_{2}H_{4}),…
- Phương trình phản ứng:
(C_{4}H_{10} rightarrow C_{4}H_{8} + H_{2})
(C_{4}H_{10} rightarrow CH_{4} + C_{3}H_{6})
(C_{4}H_{10} rightarrow C_{2}H_{6} + C_{2}H_{4})
(C_{4}H_{10} rightarrow C_{3}H_{8} + CH_{2})
Phản ứng cracking pentan (C_{5}H_{12})
Khi thực hiện quá trình cracking pentan, ta thu được hỗn hợp gồm các ankan và anken như: (C_{5}H_{10}, H_{2}, CH_{4}, C_{3}H_{6}, C_{2}H_{6}, C_{2}H_{4}),…
Phương trình phản ứng:
(C_{5}H_{12} rightarrow C_{4}H_{10} + CH_{2})
(C_{5}H_{12} rightarrow C_{3}H_{8} + C_{2}H_{4})
(C_{5}H_{12} rightarrow C_{2}H_{6} + C_{3}H_{6})
(C_{5}H_{12} rightarrow CH_{4} + C_{4}H_{8})
(C_{5}H_{12} rightarrow H_{2} + C_{5}H_{10})
Các dạng bài tập về phản ứng cracking
Dạng 1: Cracking butan
Ví dụ 1: Khi thực hiện quá trình cracking butan, ta thu được 35 mol của hỗn hợp A gồm (CH_{4}, C_{2}H_{6}, H_{2}, C_{2}H_{4}, C_{3}H_{6}, C_{4}H_{8}, C_{4}H_{10}) dư. Dẫn hỗn hợp A qua bình nước brom dư, ta thấy có 20 mol khí thoát ra khỏi bình (biết rằng chỉ (C_{2}H_{4}, C_{3}H_{6}, C_{4}H_{8}) phản ứng với (Br_{2}) và tỉ lệ số mol là 1:1). Nếu đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp A, ta thu được a mol (CO_{2}).
- Tính hiệu suất phản ứng tạo hỗn hợp A.
- Tính giá trị của a.
Cách giải
- Phương trình phản ứng:
(C_{4}H_{10} overset{t,xt^{circ}}{rightarrow}CH_{4} + C_{3}H_{6})
(C_{4}H_{10} overset{t,xt^{circ}}{rightarrow}C_{2}H_{6} + C_{2}H_{4})
Xem thêm : Ngành Logistics là gì? Lương thế nào và cơ hội việc làm ra sao?
(C_{4}H_{10} overset{t,xt^{circ}}{rightarrow}H_{2} + C_{4}H_{8})
Số mol anken thu được:
(n_{anken}= 35 – 20 = 15, mol)
Số mol butan ban đầu là:
(n_{bd} = n_{butan} = n_{s} – n_{anken} = 35 – 15 = 20, mol)
Hiệu suất cracking butan là:
H = (H = frac{(n_{s}-n_{bd})}{n_{bd}}) .100%
= (H = frac{(35-20)}{20}).100% = 75%
2. Đốt cháy hỗn hợp A là đốt cháy butan:
Vậy số mol (CO_{2}) thu được khi đốt cháy hỗn hợp A là 80 mol.
Dạng 2: Cracking pentan
Ví dụ 2: Khi thực hiện quá trình cracking pentan trong một thời gian, ta thu được 1,792 lít của hỗn hợp X chỉ gồm các hidrocarbon. Thêm 4,48 lít khí hiđro vào hỗn hợp X, sau đó nung nóng hỗn hợp này với Ni để phản ứng hoàn toàn, ta thu được 5,824 lít khí hỗn hợp Y. Các thể tích được đo ở điều kiện tiêu chuẩn. Sau khi đốt cháy hoàn toàn Y và cho sản phẩm cháy hấp thụ vào nước vôi dư, khối lượng kết tủa tạo thành là bao nhiêu?
Cách giải
Dạng 3: Phản ứng cracking isopentan
Ví dụ 3: Thực hiện quá trình cracking 11,2 lít hơi isopentan (đktc), ta thu được hỗn hợp A chỉ gồm các ankan và anken. Trong hỗn hợp A, có chứa 7,2 gam chất X, khi đốt cháy chất X ta thu được 11,2 lít khí cacbonic (đktc) và 10,8 gam nước. Hiệu suất của quá trình này là bao nhiêu?
Cách giải
Ta có:
(n_{C_{5}H_{12}} = frac{11,2}{22,4} = 0,5, (mol))
Đốt cháy chất X ta thu được:
(n_{CO_{2}} = frac{11,2}{22,4} = 0,5, (mol))
(n_{H_{2}O} = frac{10,8}{18} = 0,6, (mol) > n_{CO_{2}})
Xem thêm : Vận hạn là gì?
Vậy chất X là ankan
(n_{X} = n_{H_{2}O} – n_{CO_{2}} = 0,6 – 0,5 = 0,1 , (mol))
Suy ra số liên kết C trong chất X là: (frac{0,5}{0,1} = 5)
Số liên kết H trong chất X là: (frac{2.0,6}{0,1} = 12)
Vậy chất X là isopentan dư
Suy ra hiệu suất của quá trình là:
H% = (frac{0,5-0,1}{0,5}).100% = 80%
Dạng 4: Cracking hỗn hợp ankan
Ví dụ 4: Một hỗn hợp X gồm hai ankan A, B đồng đẳng kế tiếp. Khi thực hiện quá trình cracking 11,2 lít (đktc) hỗn hợp X, ta thu được 22,4 lít (đktc) của hỗn hợp Y gồm ankan, anken và H2. Tỉ khối của hơi Y đối với H2 là 8,2. Vậy công thức phân tử và số mol của A, B là bao nhiêu?
Cách giải
Ta có:
(frac{M_{Y}}{M_{X}} = frac{n_{Y}}{n_{X}})
(M_{Y} = 8,2.2 = 16,4)
(M_{Y} = 16,4.2 = 32,8 = 14n_{tb} + 2)
(M_{Y} = 16,4.2 = 32,8 = 14n_{tb} + 2)
Vậy CTPT của A và B lần lượt là: (C_{2}H_{6},C_{3}H_{8})
(frac{n_{A}}{n_{B}} = frac{4}{1} = frac{0,4}{0,1})
Như vậy, bài viết trên đây của DINHNGHIA.VN đã giúp bạn tổng hợp kiến thức về quá trình cracking. Chúc bạn học tốt!.
Xem chi tiết qua video của thầy Phạm Thắng:
Xem thêm >>> Hiđro là gì? Tính chất của hidro và Ứng dụng hidro
Xem thêm >>> Hidro sunfua là gì? Chuyên đề Hiđro sunfua và muối sunfua
