Title CHUYÊN ĐỀ ALKANE - FILE ĐỀ.Image.Marked.pdf ✅

CHUYÊN ĐỀ ALKANE A. LÝ THUYẾT TRỌNG TÂM 1. Khái niệm - Đồng đẳng - Đồng phân - Danh pháp a. Khái niệm - Alkane là hydrocarbon no mạch hở có công thức chung CnH2n+2 (n ≥ 1). Hay còn gọi là Parafin. - Các chất CH4, C2H6, C3H8 .... CnH2n+2 hợp thành dãy đồng đẳng của Alkane (các đồng đẳng hơn kém nhau một -CH2). b. Đồng phân - Đồng phân: Các hợp chất hữu cơ có cùng công thức phân tử nhưng khác nhau về công thức cấu tạo. - Các loại đồng phân của alkane + Đồng phân mạch Carbon. + Đồng phân về vị trí nhánh. - Alkane : Từ C4H10 trở đi có đồng phân cấu tạo (đồng phân mạch C). - Ví dụ:: C5H10 có ba đồng phân: CH3-CH2-CH2-CH2CH3; CH3-CH(CH3)-CH2-CH3; CH3-C(CH3)2-CH3 c. Danh pháp * Tên Alkane mạch không nhánh từ C1 → C10 → Tên gọi thay thế của các alkane không phân nhánh = Phần nền + ane Số C Công thức alkane Tiền tố (phần nền) Tên alkane Cách nhớ 1 CH4 meth- methane mẹ 2 CH3 – CH3 eth- ethane em 3 CH3 – CH2 – CH3 prop- propane phải 4 CH3 – [CH2]2 – CH3 but- butane bón 5 CH3 – [CH2]3 – CH3 pent- pentane phân 6 CH3 – [CH2]4 – CH3 hex- hexane hóa 7 CH3 – [CH2]5 – CH3 hept- heptane học 8 CH3 – [CH2]6 – CH3 oct- octane ở 9 CH3 – [CH2]7 – CH3 non- nonane ngoài 10 CH3 – [CH2]8 – CH3 dec- decane đồng - Khi lấy một nguyên tử Hydrogen ra khỏi phân tử alkane, ta được gốc alkyl → Tên của gốc alkyl = phần nền + yl Số C Công thức alkane Tiền tố (phần nền) Tên alkane 1 CH3 − meth- methyl 2 CH3 – CH2 − eth- ethyl 3 CH3 – CH2 – CH2 − prop- propyl 4 CH3 – [CH2]2 – CH2 − but- butyl 5 CH3 – [CH2]3 – CH2 − pent- pentyl 6 CH3 – [CH2]4 – CH2 − hex- hexyl 7 CH3 – [CH2]5 – CH2 − hept- heptyl 8 CH3 – [CH2]6 – CH2 − oct- octyl 9 CH3 – [CH2]7 – CH2 − non- nonyl 10 CH3 – [CH2]8 – CH2 − dec- decyl
* Tên alkane mạch phân nhánh - Các bước gọi tên: + Bước 1: Xác định mạch C chính (mạch chính là mạch dài nhất, nhiều nhánh nhất) + Bước 2: Đánh số nguyên tử Carbon mạch chính (Đánh số từ vị trí gần nhánh nhất để tổng vị trí nhánh là nhỏ nhất) + Bước 3: Xác định tên gọi các nhánh và vị trí nhánh (Nếu có nhiều nhánh giống nhau thì thêm: di- (2), tri- (3), tetra- (4), ... để chỉ số lượng nhóm giống nhau; Nếu có nhiều nhánh khác nhau thì gọi tên nhánh theo bảng chữ cái ABC) + Bước 4: Gọi tên theo quy tắc: Số chỉ vị trí nhánh – tên nhánh + tên alkane mạch chính - Ví dụ: 1. 1 2 3 4 3 2 3 | 3 CH CH CH CH 2 methylbutane CH      2. 3 | 1 2 3 3 3 3 | 3 CH CH CH CH 2,2-dimethylpropane CH    3. 1 2 3 4 5 6 3 2 2 3 | | 3 2 5 CH CH CH CH CH CH 3-ethyl-2-methylhexane CH C H       - Một số alkane có tên riêng: C số 2 có 1 nhóm CH3- thêm “iso”, C số 2 có 2 nhóm CH3- thêm “neo”. 2. Tính chất vật lý - Ở điều kiện thường: Alkane C1 – C4 và neopentane: chất khí (khí gas); C5 – C17 trừ neopentane: chất lỏng (xăng, dầu); C18 trở lên: chất rắn (nến, sáp). - Các alkane nhẹ hơn nước, rất ít tan trong nước, tan tốt trong dung môi không phân cực do alkane kém phân cực. - Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi tăng dần theo phân tử khối, alkane mạch không phân nhánh có nhiệt độ sôi cao hơn so với mạch phân nhánh. 3. Tính chất hóa học a. Phản ứng thế bởi halogen (đặc trưng cho hydrocarbon no) - Chlorine có thể thế lần lượt từng nguyên tử H trong phân tử methane khi chiếu sáng. CH4 + Cl2 askt CH3Cl + HCl CH3Cl + Cl2 askt CH2Cl2 + HCl CH2Cl2 + Cl2 askt CHCl3 + HCl CHCl3 + Cl2 askt CCl4 + HCl - Các đồng đẳng của methane cũng tham gia phản ứng thế tương tự methane. - Nhận xét: Nguyên tử H liên kết với nguyên tử C bậc cao hơn dể bị thế hơn nguyên tử H liên kết với nguyên tử C bậc thấp hơn. b. Phản ứng tách. - Phản ứng tách (Cracking alkane) là quá trình phân cắt liên kết C – C (bẻ gãy mạch carbon) của các alkane mạch dài để tạo thành hỗn hợp các hydrocarbon mạch ngắn hơn. 0 t , xt CnH2n+2 CnH2n + H2
0 t , xt CnH2n+2 Cn'H2n' +CmH2m+2  (n = n'+ m) - Ví dụ: CH3-CH3 0 500 C, xt CH2=CH2 + H2 c. Phản ứng cháy của alkane CnH2n+2 + 3n +1 2 O2 → nCO2 + nH2O ( H2O n > CO2 n ) - Khi đốt cháy alkane ta luôn có: H2O CO2 n  n hoặc O2 CO2 n  1,5n →   2 2 alkane H O CO n n n . + Ví dụ: o o t 4 2 2 2 t 2 6 2 2 2 CH 2O CO 2H O 2C H 7O 4CO 6H O       - Phản ứng đốt cháy alkane tỏa lượng nhiệt lớn để đun nấu, sưởi ấm, cung cấp năng lượng cho các ngành công nghiệp. 4. Điều chế: a. Phòng thí nghiệm: - Đun sôi muối sodium của carboxylic acid với hỗn hợp vôi tôi xút. → Tổng quát: o CaO RCOON t 2 3 a  NaOH RH  Na CO (R là gốc Alkyl-) * Ví dụ: Điều chế methane (CH4) trong phòng thí nghiệm CH3COONa + NaOH 0 CaO,t  CH4↑ + Na2CO3 - Hoặc điều chế là aluminum carbide Al4C3 + 12H2O → 3CH4↑ + 4Al(OH)3 b. Nguồn alkane trong tự nhiên, điều chế và ứng dụng của alkane - Nguồn alkane trong tự nhiên - Trong tự nhiên alkane có nhiều trong thành phần của dầu mỏ, khí thiên nhiên và khí mỏ dầu. - Alkane thể khí được lấy từ khí thiên nhiên và khí mỏ dầu: Khí dầu mỏ hóa lỏng (LPG) có thành phần chính là propane và butane, khí thiên nhiên hóa lỏng (LNG) có thành phần chính là methane. - Alkane thể lỏng và rắn được điều chế từ dầu mỏ bằng phương pháp chưng cất phân đoạn: Xăng, dầu hỏa, dầu diesel, dầu nhờn, ... và nhựa đường. B. BÀI TẬP CHUYÊN ĐỀ I. VIẾT CÔNG THỨC CẤU TẠO CÁC ĐỒNG PHÂN – TÊN GỌI Bài 1. Cho các công thức: CH4, C2H4, C2H2, C2H6, C3H8, C4H6, C5H12, C6H10, C6H6. Những công thức nào là của alkane? Viết công thức cấu tạo thu gọn mạch thẳng của công thức alkane đó. Bài 2. Viết các đồng phân và gọi tên (tên thay thế và tên thông thường nếu có) của alkane có công thức C4H10, C5H12, C6H14. Bài 4. Viết công thức cấu tạo thu gọn của các chất có tên gọi sau và xác định bậc của các nguyên tử carbon trong các công thức đó: (1) butane; (2) 2 – methylbutane; (3) 2, 3 – dimethylbutane; (4) 3 – ethyl – 2 – methylheptane; (5) isopentane; (6) neopentane.
II. BÀI TẬP ỨNG DỤNG THỰC TIỄN Bài 1. Trong quá trình khai thác hoặc vận chuyển dầu mỏ, đôi khi xảy ra sự cố tràn dầu trên biển. a. Các sự cố tràn dầu trên biển gây ra thảm họa về môi trường như thế nào? b. Để xử lý sự cố tràn dầu trên biển, người ta thường làm như thế nào? Giải thích lí do sử dụng các kĩ thuật đó. Bài 2. Hãy giải thích vì sao: a) Các bể chứa xăng thường được quét một lớp nhũ màu trắng bạc? b) Khi tiếp xúc lâu dài với xăng sẽ làm cho da bị phồng rộp và gây đau nhức? c) Xăng dầu nhiên liệu cho ô tô, xe máy là hỗn hợp của các hydrocarbon mạch nhánh C5H12 11 24 –C H trong đó có octane là chất có khả năng chịu kích nổ tốt. Vì sao người ta không dùng một loại hydrocarbon (ví dụ octane để làm xăng mà lại dùng hỗn hợp các hydrocarbon? Bài 3. Vì sao không được dùng nước để dập tắt đám cháy xăng, dầu mà phải dùng cát hoặc CO2 Bài 4. Biogas hay khí sinh học là một hỗn hợp khí (chủ yếu là methane, chiếm hơn 60%) được sinh ra từ quá trình phân hủy kị khí của các phụ phẩm nông nghiệp (chất thải của gia súc, gia cầm, rơm, rạ,...), rác thải hữu cơ,...Mỗi m3 biogas có thể cung cấp năng lượng tương đương 0,4 kg dầu diesel hoặc 0,6 kg xăng hoặc 0,8 kg than. Cho biết sử dụng biogas mang lại lợi ích gì? Bài 5. “Băng cháy” là dạng tinh thể hydrate của methane với nước, có công thức là CH4.nH2O. Băng cháy được hình thành ở sâu dưới lòng đất dưới đấy biển và là nguồn methane quan trọng trong tương lai. Tìm hiểu các tài liệu và internet em hãy đề xuất biện pháp khai thác băng cháy. Bài 6. Biết rằng thành phần chủ yếu của xăng dầu là hydrocarbon. Hãy giải thích vì sao: a) Phải chứa xăng dầu trong các thùng chứa chuyên dụng và bảo quản ở những kho riêng. b) Các sự cố tràn dầu trên biển thường gây ra thảm hoạ cho một vùng biển rất rộng. c) Khi bị cháy xăng dầu không nên dùng nước để dập đám cháy. Bài 7. Em hãy cho biết xăng có tan được trong nước hay không và chất béo có tan được trong xăng hay không. Theo em, bác thợ sửa xe thường rửa tay bằng gì để sạch các vết dầu mỡ? Bài 8. Khí gas đun nấu (có thành phần chính là propane và butane) có thể gây ngạt. Khí gas nặng hơn không khí (propane nặng gấp 1,55 lần; butanne nặng gấp 2,07 lần không khí) nên khi thoát khỏi thiết bị chứa, gas tích tụ ở những chỗ thấp trên mặt đất và tạo thành hỗn hợp gây cháy nổ. Khi phát hiện rò rỉ khí gas trong nhà, chúng ta cần phải làm gì để đảm bảo an toàn? III. BÀI TẬP CÔNG THỨC PHÂN TỬ CỦA ALKANE 1. Phương pháp giải. - Các bài tập giải theo phương pháp tự luận đều phải trình bày các bước giải cụ thể của một bài tập tính theo phương trình hóa học, có thể sử dụng phương pháp bảo toàn nguyên tố hoặc quy đổi để giải. - Công thức phân tử chung của Alkane là: CnH2n+2. - Để lập CTPT của Alkane ta có thể sử dụng một trong các cách sau (tùy bài ra mà ta sẽ có các cách giải phù hợp): * Cách 1: M = 14n + 2. M ta có thể tính bằng nhiều cách khác nhau tùy vào dữ kiện bài ra. * Cách 2: Sử dụng cộng thức : CO2 ankan n n = n (áp dụng với bài tập trắc nghiệm) Lưu ý: Công thức này ta có thể áp dụng cho mọi dãy đồng đẳng mà ta sẽ gặp sau này 2 2 ankan H O CO n = n - n 2 2 2 2 CO CO ankan H O CO n n n = = n n n  