Trả lời nhanh
Phương trình đúng: 3C2H2 + 8KMnO4 + 4H2O → 3(COOH)2 + 8MnO2↓ + 8KOH. Axetilen bị oxi hoá thành axit oxalic, Mn+7 bị khử về Mn+4. Hiện tượng: dung dịch tím nhạt dần rồi mất màu, xuất hiện kết tủa nâu đen MnO2.
Phương trình phản ứng
Axetilen (C2H2) có liên kết ba nên dễ bị dung dịch KMnO4 oxi hoá ngay ở nhiệt độ thường:
3C2H2 + 8KMnO4 + 4H2O → 3(COOH)2 + 8MnO2↓ + 8KOH
- Điều kiện: nhiệt độ thường, dung dịch KMnO4 loãng (môi trường trung tính).
- Sản phẩm: axit oxalic (COOH)2, mangan đioxit MnO2 và kiềm KOH.
Cân bằng bằng phương pháp thăng bằng electron
Bước 1: xác định số oxi hoá. Trong C2H2, mỗi C có số oxi hoá −1. Trong (COOH)2, mỗi C là +3. Mn trong KMnO4 là +7, trong MnO2 là +4.
Bước 2: viết các quá trình cho – nhận electron.
| Quá trình | Bán phản ứng | Hệ số nhân |
|---|---|---|
| Oxi hoá | 2C−1 → 2C+3 + 8e | ×3 |
| Khử | Mn+7 + 3e → Mn+4 | ×8 |
Bước 3: đặt hệ số 3 trước C2H2 và (COOH)2, hệ số 8 trước KMnO4, MnO2 và KOH (bảo toàn K).
Bước 4: cân bằng H rồi kiểm tra O. Vế phải có 3×2 + 8 = 14 nguyên tử H; vế trái C2H2 cho 6, còn thiếu 8 nên cần 4H2O. Kiểm tra O: vế trái 8×4 + 4 = 36; vế phải 3×4 + 8×2 + 8 = 36. Đã cân bằng.
Hiện tượng nhận biết
- Dung dịch KMnO4 màu tím hồng nhạt dần rồi mất màu.
- Xuất hiện kết tủa màu nâu đen (MnO2).
Vì vậy phản ứng được dùng để phân biệt ankin (và anken) với ankan: ankan không làm mất màu thuốc tím ở điều kiện thường.
Lưu ý: axit oxalic có thể phản ứng tiếp với KOH
Sản phẩm có KOH và (COOH)2 cùng trong dung dịch nên chúng có thể trung hoà nhau. Nhiều tài liệu viết gộp thành muối kali oxalat:
3C2H2 + 8KMnO4 → 3(COOK)2 + 8MnO2↓ + 2KOH + 2H2O
Kiểm tra: K 6 + 2 = 8; O 32 = 12 + 16 + 2 + 2; H 6 = 2 + 4. Đề bài cho sản phẩm nào thì viết theo đề; nếu đề ghi sẵn (COOH)2 và KOH, dùng phương trình ở phần đầu.
Trong môi trường axit thì sao?
Khi có H2SO4, KMnO4 bị khử về Mn2+ (dung dịch gần như không màu) và liên kết ba bị cắt đứt hoàn toàn thành CO2:
C2H2 + 2KMnO4 + 3H2SO4 → 2CO2 + 2MnSO4 + K2SO4 + 4H2O
Ở môi trường axit không có kết tủa nâu đen, chỉ thấy màu tím mất đi và có khí thoát ra.
Lỗi sai thường gặp
- Viết sản phẩm là CO2 trong môi trường trung tính; thực tế tạo (COOH)2 (hoặc muối oxalat).
- Quên hệ số 4H2O vì chỉ cân bằng electron mà không kiểm tra H, O.
- Nhầm tổng số electron: mỗi C đổi từ −1 lên +3 là 4e, cả phân tử C2H2 nhường 8e (không phải 4e).
Mẹo nhớ: tỉ lệ 3 : 8 đến từ 24 = 8×3 = 3×8 (số e nhường nhân số e nhận).
Bài luyện tập
Bài 1. Sục 0,672 lít C2H2 (đktc) vào lượng dư dung dịch KMnO4 loãng. Tính khối lượng MnO2 thu được (theo phương trình tạo (COOH)2).
Đáp án: n(C2H2) = 0,03 mol → n(MnO2) = 0,03×8/3 = 0,08 mol → m = 0,08×87 = 6,96 gam.
Bài 2. Cần bao nhiêu lít C2H2 (đktc) để làm mất màu vừa đủ 100 ml dung dịch KMnO4 0,2M?
Đáp án: n(KMnO4) = 0,02 mol → n(C2H2) = 0,02×3/8 = 0,0075 mol → V = 0,0075×22,4 = 0,168 lít.
Bài 3. Có hai lọ khí mất nhãn: C2H2 và CH4. Nêu cách phân biệt.
Đáp án: dẫn lần lượt từng khí qua dung dịch KMnO4. Khí làm mất màu tím và tạo kết tủa nâu đen là C2H2; khí không có hiện tượng là CH4.
Câu hỏi thường gặp
C2H2 tác dụng với KMnO4 tạo sản phẩm gì?
Trong môi trường trung tính, tạo axit oxalic (COOH)2, kết tủa MnO2 màu nâu đen và KOH. Phương trình: 3C2H2 + 8KMnO4 + 4H2O → 3(COOH)2 + 8MnO2 + 8KOH.
Hiện tượng khi sục C2H2 vào dung dịch KMnO4 là gì?
Dung dịch thuốc tím mất màu dần và xuất hiện kết tủa nâu đen MnO2.
Vì sao có tài liệu viết sản phẩm là (COOK)2?
Vì axit oxalic sinh ra có thể trung hoà với KOH tạo kali oxalat (COOK)2. Khi đó phương trình là 3C2H2 + 8KMnO4 → 3(COOK)2 + 8MnO2 + 2KOH + 2H2O.
Phản ứng này dùng để làm gì?
Dùng để nhận biết hiđrocacbon không no như ankin, anken và phân biệt chúng với ankan, vì ankan không làm mất màu dung dịch KMnO4.