PHẦN 1: LÝ THUYẾT TRỌNG TÂM

I. Công thức và đặc điểm cấu tạo

Ethylic alcohol (ethanol) có CTPT: $C_2H_6O$ (hay $C_2H_5OH$).

CTCT thu gọn: $CH_3–CH_2–OH$

Đặc điểm cấu tạo quan trọng: Trong phân tử ethylic alcohol có nhóm –OH (nhóm hydroxyl). Đây là nhóm nguyên tử gây nên tính chất đặc trưng của ethylic alcohol, giúp phân biệt với ethane ($CH_3–CH_3$) cùng 2 nguyên tử C.

So sánh ethylic alcohol và ethane:

Lưu ý: Ethylic alcohol tác dụng được với Na còn ethane thì không, vì ethylic alcohol có nhóm –OH – đây chính là nhóm chức gây ra tính chất đặc trưng.

II. Tính chất vật lý

Ethylic alcohol là chất lỏng, không màu, có mùi đặc trưng, vị cay, sôi ở 78,3°C, có khối lượng riêng 0,789 g/mL (ở 20°C) → nhẹ hơn nước. Ethylic alcohol tan vô hạn trong nước và hoà tan được nhiều chất như iodine, benzene…

Độ cồn là số mililit ethylic alcohol nguyên chất có trong 100 mL dung dịch (ở 20°C). Ký hiệu: $X°$ hoặc $X\%$ vol.

Ví dụ: Cồn y tế $70°$ nghĩa là trong 100 mL dung dịch cồn có chứa 70 mL ethylic alcohol nguyên chất.

Công thức tính độ cồn:

$$\text{Độ cồn} = \dfrac{V_{\text{ethylic alcohol nguyên chất}}}{V_{\text{dung dịch}}} \times 100\%$$

Thông tin thêm: Cồn y tế (60°–85°) có tính diệt khuẩn vì ethylic alcohol gây đông tụ protein, phá vỡ cấu trúc vi khuẩn. Trên nhãn chai bia, rượu vang… ghi 4% vol, 14% vol, 40% vol… chính là độ cồn.

Lưu ý quan trọng:

• Ethylic alcohol nhẹ hơn nước (vì $d = 0{,}789$ g/mL < 1 g/mL).
• Ethylic alcohol dễ bay hơi hơn nước (nhiệt độ sôi 78,3°C < 100°C) → đây là cơ sở để chưng cất rượu.
• Ethylic alcohol tan vô hạn trong nước → cơ sở để pha loãng cồn.

III. Tính chất hoá học

1. Phản ứng cháy

Ethylic alcohol dễ cháy trong không khí, tạo $CO_2$ và $H_2O$, toả nhiều nhiệt:

$$C_2H_5OH + 3O_2 \xrightarrow{t^o} 2CO_2 + 3H_2O$$

→ Ứng dụng: làm nhiên liệu trong đèn cồn, phối trộn với xăng (xăng sinh học E5).

2. Phản ứng với natri

Kim loại mạnh như Na, K thay thế được nguyên tử H trong nhóm –OH, giải phóng khí $H_2$:

$$2C_2H_5OH + 2Na \to 2C_2H_5ONa + H_2 \uparrow$$

Hiện tượng: Na tan dần, sủi bọt khí không màu ($H_2$).

Lưu ý: Chỉ những chất có nhóm –OH mới tác dụng được với Na. Các chất như $CH_3–CH_3$, $CH_2=CH_2$ không tác dụng với Na.

Các chất tác dụng được với Na: $CH_3–OH$, $CH_3–CH_2–OH$, $CH_3–CH_2–CH_2–OH$, $H_2O$.

Chú ý đặc biệt: Khi cho Na vào cồn 96° (hoặc rượu loãng), xảy ra 2 phản ứng vì dung dịch chứa cả ethylic alcohol lẫn nước:

$2C_2H_5OH + 2Na \to 2C_2H_5ONa + H_2 \uparrow$

$2H_2O + 2Na \to 2NaOH + H_2 \uparrow$

Bảo quản Na: Ngâm trong dầu hoả (vì Na không phản ứng với dầu hoả). Không ngâm trong nước, cồn 70°, cồn 96° vì Na phản ứng với các chất này.

IV. Điều chế

1. Từ tinh bột (lên men)

$$(C_6H_{10}O_5)n \xrightarrow{H_2O, \text{enzyme}} C_6H{12}O_6 \xrightarrow{\text{enzyme}} C_2H_5OH + CO_2$$

Nguyên liệu: gạo, ngô, sắn, rỉ đường, rơm rạ, gỗ phế liệu…

2. Từ ethylene (công nghiệp)

$$CH_2=CH_2 + H_2O \xrightarrow{t^o, H^+} C_2H_5OH$$

V. Ứng dụng

• Dung dịch sát khuẩn (cồn y tế, nước rửa tay)
• Dung môi trong mỹ phẩm, dược phẩm, vecni, sơn (nhờ hoà tan được nhiều chất)
• Nhiên liệu sinh học (xăng E5 chứa 5% ethylic alcohol)
• Sản xuất đồ uống có cồn (rượu, bia)
• Điều chế acetic acid, ester

VI. Tác hại của lạm dụng rượu, bia

Lạm dụng rượu bia gây: viêm gan, viêm loét dạ dày, tăng huyết áp, xơ vữa động mạch, tổn thương hệ thần kinh, rối loạn tâm thần. Ngoài ra còn gây tai nạn giao thông, bạo lực gia đình.

Pháp luật Việt Nam quy định: Người dưới 18 tuổi không được sử dụng rượu, bia, đồ uống có cồn.

Câu hỏi đúng/sai – Củng cố lý thuyết

Câu 1. Nhận xét nào sai?

A. “Ethylic alcohol là chất lỏng, không màu.” → ĐÚNG. B. “Tan vô hạn trong nước.” → ĐÚNG. C. “Hoà tan được iodine.” → ĐÚNG. D. “Ethylic alcohol nặng hơn nước.” → SAI. $d = 0{,}789$ g/mL < 1 g/mL → nhẹ hơn nước.

Câu 2. “Cho Na vào ethylic alcohol nguyên chất. Số phản ứng xảy ra?” → 1 phản ứng (chỉ ethylic alcohol phản ứng với Na).

“Cho K vào dung dịch ethylic alcohol 25°. Số phản ứng?” → 2 phản ứng (K phản ứng với cả ethylic alcohol và nước trong dung dịch).

Câu 3. Hai chất $A$, $B$ có cùng CTPT $C_2H_6O$. $A$ là chất khí không tan trong nước, không tác dụng Na. $B$ là chất lỏng tan vô hạn, tác dụng Na.

→ $B$ là ethylic alcohol: $CH_3–CH_2–OH$ (có nhóm –OH). → $A$ là dimethyl ether: $CH_3–O–CH_3$ (không có nhóm –OH).

PHẦN 2: PHƯƠNG PHÁP GIẢI CÁC DẠNG BÀI TẬP

Dạng 1: Tính toán liên quan đến độ cồn (pha chế, tính thể tích)

Phương pháp:

Công thức cốt lõi:

$$\text{Độ cồn } (°) = \dfrac{V_{\text{rượu nguyên chất}}}{V_{\text{dung dịch}}} \times 100$$

Khi pha loãng: Thể tích ethylic alcohol nguyên chất không đổi (chỉ thêm nước):

$$V_{\text{rượu nc}} = V_{\text{dd cũ}} \times \dfrac{\text{Độ cồn cũ}}{100} = V_{\text{dd mới}} \times \dfrac{\text{Độ cồn mới}}{100}$$

Khối lượng ethylic alcohol: $m = d \times V = 0{,}789 \times V$ (g), với $V$ tính bằng mL.

Ví dụ mẫu 1

Trên nhãn chai rượu ghi 700 mL; 40% Alc/Vol. Tính thể tích ethylic alcohol nguyên chất trong chai.

Giải:

$$V_{\text{rượu nc}} = 700 \times \dfrac{40}{100} = 280 \text{ mL}$$

Ví dụ mẫu 2

Hoà tan 30 mL ethylic alcohol nguyên chất vào 90 mL nước cất. Tính độ cồn.

Giải:

$$V_{\text{dd}} = 30 + 90 = 120 \text{ mL}$$

$$\text{Độ cồn} = \dfrac{30}{120} \times 100 = 25°$$

Bài tập tương tự 1

Từ 3,5 L cồn 96° pha thành cồn 70°. Tính thể tích cồn 70° thu được.

Giải:

$V_{\text{rượu nc}} = 3{,}5 \times 0{,}96 = 3{,}36$ L

$$V_{\text{cồn }70°} = \dfrac{3{,}36}{0{,}70} = 4{,}8 \text{ L}$$

Bài tập tương tự 2

Cần thêm bao nhiêu mL rượu nguyên chất vào 60 mL rượu 40° để được rượu 60°?

Giải:

$V_{\text{rượu nc ban đầu}} = 60 \times 0{,}4 = 24$ mL

Gọi $x$ mL rượu nguyên chất cần thêm. Sau khi thêm:

$$\dfrac{24 + x}{60 + x} = 0{,}6$$

$$24 + x = 0{,}6(60 + x) = 36 + 0{,}6x$$

$$0{,}4x = 12 \Rightarrow x = 30 \text{ mL}$$

Dạng 2: Phản ứng đốt cháy ethylic alcohol

Phương pháp:

$$C_2H_5OH + 3O_2 \xrightarrow{t^o} 2CO_2 + 3H_2O$$

Tỉ lệ mol: $1 : 3 : 2 : 3$

Các bước: Tính $n_{C_2H_5OH}$ → theo PTHH tìm $n_{CO_2}$, $n_{O_2}$, $n_{H_2O}$.

Nếu đốt cồn (không phải rượu nguyên chất): tính $V_{\text{rượu nc}}$ trước, rồi tính $m$ và $n$.

Ví dụ mẫu

Đốt cháy hoàn toàn 13,8 gam ethylic alcohol. Tính thể tích $CO_2$ (đkc) thu được.

Giải:

$$n_{C_2H_5OH} = \dfrac{13{,}8}{46} = 0{,}3 \text{ mol}$$

$$C_2H_5OH + 3O_2 \to 2CO_2 + 3H_2O$$

$$n_{CO_2} = 2 \times 0{,}3 = 0{,}6 \text{ mol}$$

$$V_{CO_2} = 0{,}6 \times 24{,}79 = 14{,}874 \text{ lít}$$

Bài tập tương tự

Đốt cháy hoàn toàn 25 mL cồn 70°. Tính $V_{O_2}$ (đkc) cần dùng. Biết $d_{C_2H_5OH} = 0{,}789$ g/mL.

Giải:

$V_{\text{rượu nc}} = 25 \times 0{,}7 = 17{,}5$ mL

$m = 0{,}789 \times 17{,}5 = 13{,}8075$ g

$n = \dfrac{13{,}8075}{46} \approx 0{,}3$ mol

$n_{O_2} = 3 \times 0{,}3 = 0{,}9$ mol

$V_{O_2} = 0{,}9 \times 24{,}79 = 22{,}311$ lít

Dạng 3: Phản ứng ethylic alcohol với Na (hoặc K) – Tính thể tích $H_2$

Phương pháp:

$$2C_2H_5OH + 2Na \to 2C_2H_5ONa + H_2 \uparrow$$

Tỉ lệ: $n_{H_2} = \dfrac{1}{2} n_{C_2H_5OH}$

Nếu cho Na vào dung dịch cồn → có thêm phản ứng: $2H_2O + 2Na \to 2NaOH + H_2$

Ví dụ mẫu

Cho 23 gam ethylic alcohol nguyên chất tác dụng với K dư. Tính $V_{H_2}$ (đkc).

Giải:

$n_{C_2H_5OH} = \dfrac{23}{46} = 0{,}5$ mol

$$2C_2H_5OH + 2K \to 2C_2H_5OK + H_2$$

$$n_{H_2} = \dfrac{0{,}5}{2} = 0{,}25 \text{ mol}$$

$$V_{H_2} = 0{,}25 \times 24{,}79 = 6{,}1975 \text{ lít}$$

Bài tập tương tự

Hỗn hợp $X$ gồm ethylic alcohol và rượu $A$ ($C_nH_{2n+1}OH$). Cho 1,52 gam $X$ tác dụng hết Na, thu 0,37185 lít $H_2$ (đkc). Tỉ lệ mol ethylic alcohol : $A$ = 2 : 1. Tìm CTPT của $A$.

Giải:

$n_{H_2} = \dfrac{0{,}37185}{24{,}79} = 0{,}015$ mol

Gọi $n_A = x$ → $n_{C_2H_5OH} = 2x$.

Tổng: $n_{H_2} = \dfrac{2x}{2} + \dfrac{x}{2} = \dfrac{3x}{2} = 0{,}015$ → $x = 0{,}01$ mol

Khối lượng: $2 \times 0{,}01 \times 46 + 0{,}01 \times (14n + 18) = 1{,}52$

$0{,}92 + 0{,}14n + 0{,}18 = 1{,}52$

$0{,}14n = 0{,}42$ → $n = 3$

→ $A$ là $C_3H_7OH$.

Dạng 4: Đốt cháy ethylic alcohol – Dẫn sản phẩm qua nước vôi trong

Phương pháp:

$C_2H_5OH + 3O_2 \to 2CO_2 + 3H_2O$

$CO_2 + Ca(OH)_2 \to CaCO_3 \downarrow + H_2O$ (nếu $Ca(OH)_2$ dư)

$n_{CaCO_3} = n_{CO_2} = 2 \times n_{C_2H_5OH}$

Ví dụ mẫu

Đốt cháy hoàn toàn 9,2 gam ethylic alcohol, dẫn sản phẩm vào nước vôi trong dư. Tính khối lượng kết tủa và thể tích không khí (đkc).

Giải:

$n_{C_2H_5OH} = \dfrac{9{,}2}{46} = 0{,}2$ mol

$n_{CO_2} = 2 \times 0{,}2 = 0{,}4$ mol → $n_{CaCO_3} = 0{,}4$ mol

$$m_{CaCO_3} = 0{,}4 \times 100 = 40 \text{ gam}$$

$n_{O_2} = 3 \times 0{,}2 = 0{,}6$ mol → $V_{O_2} = 0{,}6 \times 24{,}79 = 14{,}874$ lít

$$V_{\text{kk}} = 5 \times 14{,}874 = 74{,}37 \text{ lít}$$

Dạng 5: Điều chế ethylic alcohol từ ethylene hoặc glucose – Tính hiệu suất

Phương pháp:

Từ ethylene:

$$CH_2=CH_2 + H_2O \xrightarrow{t^o, H^+} C_2H_5OH$$

Từ glucose (lên men):

$$C_6H_{12}O_6 \xrightarrow{\text{enzyme}} 2C_2H_5OH + 2CO_2$$

Hiệu suất: $H = \dfrac{m_{\text{thực tế}}}{m_{\text{lý thuyết}}} \times 100\%$

Ví dụ mẫu

Cho 12,395 lít ethylene (đkc) tác dụng với nước (xúc tác $H_2SO_4$), thu được 9,2 gam ethylic alcohol. Tính hiệu suất.

Giải:

$n_{C_2H_4} = \dfrac{12{,}395}{24{,}79} = 0{,}5$ mol

Theo PTHH: $n_{C_2H_5OH}^{LT} = 0{,}5$ mol → $m^{LT} = 0{,}5 \times 46 = 23$ gam

$$H = \dfrac{9{,}2}{23} \times 100\% = 40\%$$

Bài tập tương tự

Lên men glucose, khí $CO_2$ sinh ra dẫn vào $Ca(OH)_2$ dư, thu 40 gam kết tủa. Tính khối lượng ethylic alcohol.

Giải:

$n_{CaCO_3} = \dfrac{40}{100} = 0{,}4$ mol → $n_{CO_2} = 0{,}4$ mol

$C_6H_{12}O_6 \to 2C_2H_5OH + 2CO_2$

$n_{C_2H_5OH} = n_{CO_2} = 0{,}4$ mol

$m_{C_2H_5OH} = 0{,}4 \times 46 = 18{,}4$ gam

Dạng 6: Lập CTPT rượu dựa vào sản phẩm cháy hoặc phản ứng với Na

Phương pháp:

Rượu có CTPT $C_nH_{2n+1}OH$ (chứa 1 nhóm –OH). $M = 14n + 18$.

Từ sản phẩm cháy:

$$C_nH_{2n+1}OH + \dfrac{3n}{2}O_2 \to nCO_2 + (n+1)H_2O$$

Dùng $n_{CO_2}$ hoặc $n_{O_2}$ → tìm $n$ → CTPT.

Từ phản ứng Na: $2C_nH_{2n+1}OH + 2Na \to … + H_2$

Tỉ lệ: $n_{\text{rượu}} = 2n_{H_2}$

Ví dụ mẫu

Đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol rượu $C_nH_{2n+1}OH$ cần 11,1555 lít $O_2$ (đkc). Tìm CTPT.

Giải:

$n_{O_2} = \dfrac{11{,}1555}{24{,}79} = 0{,}45$ mol

Theo PTHH: $n_{O_2} = \dfrac{3n}{2} \times n_{\text{rượu}} = \dfrac{3n}{2} \times 0{,}1 = 0{,}15n$

$0{,}15n = 0{,}45$ → $n = 3$

→ CTPT: $C_3H_7OH$.

SƠ ĐỒ TƯ DUY

1. Công thức và cấu tạo

• 1.1. CTPT: $C_2H_6O$; CTCT: $CH_3–CH_2–OH$
• 1.2. Nhóm –OH → tính chất đặc trưng

2. Tính chất vật lý

• 2.1. Lỏng, không màu, mùi đặc trưng, vị cay
• 2.2. Sôi 78,3°C, $d = 0{,}789$ g/mL → nhẹ hơn nước
• 2.3. Tan vô hạn trong nước, hoà tan iodine, benzene…
• 2.4. Độ cồn = $V_{\text{rượu nc}}$ / $V_{\text{dd}}$ × 100

3. Tính chất hoá học

• 3.1. Phản ứng cháy: $C_2H_5OH + 3O_2 \to 2CO_2 + 3H_2O$ (toả nhiệt)
• 3.2. Phản ứng với Na: $2C_2H_5OH + 2Na \to 2C_2H_5ONa + H_2$

4. Điều chế

• 4.1. Lên men tinh bột (gạo, ngô, sắn) hoặc glucose
• 4.2. Cộng nước vào ethylene (công nghiệp)

5. Ứng dụng

• Dung dịch sát khuẩn, dung môi, nhiên liệu sinh học (E5), đồ uống có cồn, điều chế acetic acid

6. Tác hại lạm dụng rượu bia

• Viêm gan, viêm dạ dày, tăng huyết áp, xơ vữa động mạch, tai nạn giao thông

SAI LẦM THƯỜNG GẶP

Cô Trần Thị Thanh Thảo

(Người kiểm duyệt, ra đề)

Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Khoa Học Tự Nhiên THCS

Trình độ: Cử nhân Sư phạm KHTN, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ Tin học, Ngoại ngữ B1

Kinh nghiệm: 6+ năm kinh nghiệm tại Trường THCS Nguyễn Siêu