CH4 + Br2 → CH3Br + HBr | CH4 ra CH3Br | Br2 ra CH3Br

Phản ứng CH₄ + Br₂ hay CH₄ ra CH₃Br hoặc Br₂ ra CH₃Br thuộc loại phản ứng thế bởi halogen , phản ứng halogen hóa đã được cân bằng chính xác và chi tiết nhất. Bên cạnh đó là một số bài tập có liên quan về CH₄ có lời giải, mời các bạn đón xem:

CH₄ + Br₂ CH₃Br + HBr

1. Phương trình phản ứng CH₄ tác dụng với Br₂

CH₄ + Br₂ $\stackrel{t^{°}}{\to }$ CH₃Br + HBr

2. Hiện tượng của phản ứng CH₄ tác dụng với Br₂

- Trước phản ứng hỗn hợp phản ứng có màu nâu đỏ (của dung dịch brom). Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn hỗn hợp sản phẩm thu được không màu.

3. Cách tiến hành phản ứng CH₄ tác dụng với Br₂

- Ở nhiệt độ cao, khí metan (CH₄) phản ứng với brom (tỉ lệ 1:1) (Brom ở trạng thái hơi) thu được metyl bromua (CH₃Br) và hiđro bromua (HBr – khí).

4. Mở rộng về tính chất hoá học của ankan

- Ở nhiệt độ thường, các ankan không tác dụng với dung dịch axit, dung dịch kiềm và các chất oxi hóa như dung dịch KMnO₄ (thuốc tím)...

- Khi chiếu sáng hoặc đun nóng, các ankan dễ dàng tham gia các phản ứng thế, phản ứng tách hiđro và phản ứng cháy. 

4.1. Phản ứng thế bởi halogen

- Clo có thể thay thế lần lượt từng nguyên tử H trong phân tử metan.

Phương trình hóa học:

          CH₄ + Cl₂ $\stackrel{as}{\to }$ CH₃Cl + HCl

          CH₃Cl + Cl₂ $\stackrel{as}{\to }$CH₂Cl₂ + HCl

          CH₂Cl₂ + Cl₂ $\stackrel{as}{\to }$ CHCl₃ + HCl

          CHCl₃ + Cl₂ $\stackrel{as}{\to }$CCl₄ + HCl

- Các đồng đẳng của metan cũng tham gia phản ứng thế tương tự metan.

Nhận xét:

- Nguyên tử hiđro liên kết với nguyên tử cacbon bậc cao hơn dễ bị thế hơn nguyên tử hiđro liên kết với nguyên tử cacbon bậc thấp hơn.

4.2. Phản ứng tách

- Dưới tác dụng của nhiệt và chất xúc tác thích hợp, các ankan có phân tử khối nhỏ bị tách hiđro thành hiđrocacbon không no tương ứng.

Thí dụ:

CH₃ – CH₃ $\stackrel{500{}^{o}C,xt}{\to }$CH₂ = CH₂ + H₂

- Ở nhiệt độ cao và chất xúc tác thích hợp, ngoài việc bị tách hiđro, các ankan còn có thể bị phân cắt mạch cacbon tạo thành các phân tử nhỏ hơn.

Thí dụ:

          CH₃ – CH₂ – CH₃ $\stackrel{t^o,xt}{\to }\left[\begin{array}{l}{C}_2{H}_6+C{H}_4\\ C_3{H}_6+H_2\end{array}\right.$

4.3. Phản ứng oxi hóa

- Khi bị đốt, các ankan đều cháy, tỏa nhiều nhiệt.

          C_nH_{2n + 2} + $\frac{3n+1}{2}$O₂ $\stackrel{t^o}{\to }$ nCO₂ + (n + 1)H₂O

5. Bài tập vận dụng liên quan

Câu 1: Đốt cháy hợp chất hữu cơ nào sau đây thu được số mol CO₂ nhỏ hơn số mol H₂O?

A. CH₄

B. C₄H₆

C. C₂H₄

D. C₆H₆

Hướng dẫn giải:

Đáp án A

CH₄ + 2O₂ $\stackrel{t^o}{\to }$ CO₂ + 2H₂O

1                   →     1        2                mol

Câu 2: Ứng dụng của metan là

A. Metan cháy tỏa nhiều nhiệt nên được đùng làm nhiên liệu trong đời sống và trong sản xuất.

B. Metan là nguyên liệu dùng điều chế hiđro.

C. Metan còn được dùng để điều chế bột than và nhiều chất khác.

D. Cả A, B, C đều đúng.

Hướng dẫn giải:

Đáp án D

Ứng dụng của metan là

+ Metan cháy tỏa nhiều nhiệt nên được đùng làm nhiên liệu trong đời sống và trong sản xuất.

+ Metan là nguyên liệu dùng điều chế hiđro.

+ Metan còn được dùng để điều chế bột than và nhiều chất khác.

Câu 3: Đốt cháy 4,8 gam metan trong oxi, sau phản ứng thu được V lít khí CO₂. Giá trị của V là

A. 3,36 lít

B. 4,48 lít

C. 5,60 lít

D. 6,72 lít

Hướng dẫn giải:

Đáp án D

Số mol CH₄ là: $n_{C{H}_4}=\frac{\mathrm{4,8}}{16}$= 0,3 mol

Phương trình phản ứng:

$\begin{array}{l}C{H}_4+2O_2\stackrel{t^o}{\to }C{O}_2+2H_{2}O\\ \mathrm{0,3}\text{ \hspace{0.17em}\hspace{0.17em}\hspace{0.17em}\hspace{0.17em}0,3 (mol)}\end{array}$

Theo phương trình phản ứng ta có: $n_{C{O}_2}$= 0,3 mol

Vậy thể tích CO₂ thu được là: V = 0,3.22,4 = 6,72 lít.

Câu 4: Tính chất vật lý của metan là

A. Chất khí, không màu, không mùi, nhẹ hơn không khí, ít tan trong nước.

B. Chất lỏng, không màu, tan nhiều trong nước.

C. Chất khí, không màu, mùi xốc, nặng hơn không khí, ít tan trong nước.

D. Chất khí, màu vàng lục, tan nhiều trong nước.

Hướng dẫn giải:

Đáp án A

Tính chất vật lý của metan là chất khí, không màu, không mùi, nhẹ hơn không khí, ít tan trong nước.

Câu 5: Phản ứng hóa học đặc trưng của metan là

A. Phản ứng phân hủy

B. Phản ứng tách

C. Phản ứng cộng

D. Phản ứng thế

Hướng dẫn giải:

Đáp án D

Phản ứng hóa học đặc trưng của metan là phản ứng thế.

Câu 6: Thể tích khí oxi cần dùng để đốt cháy hết 4,48 lít khí metan là

A. 6,72 lít

B. 8,96 lít

C. 9,52 lít

D. 10,08 lít

Hướng dẫn giải:

Đáp án B

Số mol CH₄ là: $n_{C{H}_4}=\frac{\mathrm{4,48}}{\mathrm{22,4}}$= 0,2 mol

Phương trình phản ứng:

$\begin{array}{l}C{H}_4+2O_2\stackrel{t^o}{\to }C{O}_2+2H_{2}O\\ \text{0,2 0,4 (mol)}\end{array}$

Theo phương trình phản ứng ta có $n_{O_2}$= 0,4 mol

Vậy thể tích khí oxi cần dùng là $V_{O_2}$ = 0,4.22,4 = 8,96 lít.

Câu 7: Tính chất hóa học nào sau đây không phải của metan?

A. Làm mất màu dung dịch nước brom.

B. Tác dụng với oxi tạo thành CO₂ và nước.

C. Tham gia phản ứng thế.

D. Tác dụng với clo khi có ánh sáng.

Hướng dẫn giải:

Đáp án A

Metan không làm mất màu dung dịch brom.

Câu 8: Điều kiện để xảy ra phản ứng giữa metan và khí clo là

A. Có ánh sáng

B. Có axit làm xúc tác

C. Có sắt làm xúc tác

D. Làm lạnh.

Hướng dẫn giải:

Đáp án A

Điều kiện để xảy ra phản ứng giữa metan và khí clo là có ánh sáng

Phương trình phản ứng: $C{H}_4+C{l}_2\stackrel{ánhsáng}{\to }C{H}_{3}Cl+HCl$

Câu 9: Khối lượng CO₂ và H₂O thu được khi đốt cháy 16 gam khí metan là

A. 44 gam và 36 gam

B. 44 gam và 18 gam

C. 22 gam và 18 gam

D. 22 gam và 36 gam

Hướng dẫn giải:

Đáp án A

Số mol của CH₄ là:$n_{C{H}_4}=\frac{16}{16}$ = 1 mol

Phương trình phản ứng:

$\begin{array}{l}C{H}_4+2O_2\stackrel{t^o}{\to }C{O}_2+2H_{2}O\\ \text{1 \hspace{0.17em}\hspace{0.17em}\hspace{0.17em}\hspace{0.17em}1 2 (mol)}\end{array}$

Theo phương trình phản ứng ta có:

$n_{C{O}_2}$ = 1 mol suy ra $m_{C{O}_2}$ = 1.44 = 44 gam

$n_{H_{2}O}$ = 2 mol suy ra $m_{H_{2}O}$ = 2.18 = 36 gam

Câu 10: Chọn câu đúng trong các câu sau:

A. Metan có nhiều trong khí quyển.

B. Metan có nhiều trong nước biển.

C. Metan có nhiều trong nước ao, hồ.

D. Metan có nhiều trong các mỏ khí, mỏ dầu và mỏ than.

Hướng dẫn giải:

Đáp án D

Metan có nhiều trong các mỏ khí, mỏ dầu và mỏ than.

Xem thêm các phương trình hóa học hay khác:

• CH₄ + Cl₂ → CH₃Cl + HCl
• CH₄ + 2O₂ → CO₂ + H₂O
• CH₄ + O₂ → H₂O + HCHO
• 2CH₄ → C₂H₂ + 3H₂
• CH₄ + 2Cl₂ → 2HCl + CH₂Cl₂
• CH₄ + 3Cl₂ → 3HCl + CHCl₃
• CH₄ + 4Cl₂ → 4HCl + CCl₄
• CH₄ + 2Br₂ → 2HBr + CH₂Br₂
• CH₄ + H₂O → CO + 3H₂