Title CHUYÊN ĐỀ 2. ALKANE (File GV).docx ✅

CHUYÊN ĐỀ 2. ALKANE KIẾN THỨC CẦN NHỚ I. Khái niệm hydrocarbon - Hydrocarbon là những hợp chất hữu cơ trong phân tử chỉ chứa hai nguyên tố carbon và hydrogen. - Hydrocarbon gồm nhiều loại như alkane (methane, propane, …), alkene (ethylene, …), … Methane (CH 4 ) có trong khí bùn ao propane (CH 3 – CH 2 – CH 3 ) có trong bình gas Ethylene (CH 2 =CH 2 ) có trong khí sinh ra từ hoa quả chín II. Alkane 1. Khái niệm, cấu tạo, danh pháp ♦ Khái niệm - Alkane là những hydrocarbon mạch hở, chỉ chứa các liên kết đơn (C – C, C – H) trong phân tử. - Công thức chung của các alkane là C n H 2n+2 (n ≥ 1), trong đó n là số nguyên tử C trong phân tử. VD: CH 4 , C 2 H 6 , C 3 H 8 , C 4 H 10 , … ♦ Cấu tạo, danh pháp Tên gọi Công thức phân tử Công thức cấu tạo đầy đủ Công thức cấu tạo thu gọn Methane CH 4 CH 4 Ethane C 2 H 6 CH 3 – CH 3 Propane C 3 H 8 CH 3 – CH 2 – CH 3 Butane C 4 H 10 CH 3 – CH 2 – CH 2 – CH 3 2. Phản ứng cháy - Tất cả các alkane khi đốt cháy hoàn toàn đều tạo thành CO 2 và H 2 O. TQ: 2C n H 2n+2 + (3n + 1)O 2 ot 2nCO 2 + 2(n + 1)H 2 O VD: CH 4 + 2O 2 ot CO 2 + 2H 2 O 2C 4 H 10 + 13O 2 ot 8CO 2 + 10H 2 O  Phản ứng đốt cháy alkane tỏa nhiều nhiệt nên alkane được sử dụng làm nhiên liệu.
❖ BÀI TẬP TỰ LUẬN ♦ VÍ DỤ MINH HỌA Câu 1. [KNTT - SGK] Cho các chất: (A) CH 3 – CH 3 (B) CH 2 = CH – CH 3 (C) 23 | 3 CHCCH CH  (D) CH 3 – CH 2 – OH (E) CH 3 – COOH (G) 33 | 3 CHCHCH CH  (H) CH 2 = CH – CH = CH 2 (I) CH 4 Trong các chất trên, chất nào là hydrocarbon, chất nào là alkane? Giải thích. Hướng dẫn giải Hydrocarbon (chỉ chứa C và H): A, B, C, G, H, I. Alkane (chỉ chứa liên kết đơn, công thức C n H 2n+2 ): A (C 2 H 6 ), G (C 4 H 10 ), I (CH 4 ). Câu 2. Cho các công thức: CH 4 , C 2 H 4 , C 2 H 2 , C 2 H 6 , C 3 H 8 , C 4 H 6 , C 5 H 12 , C 6 H 10 , C 6 H 6 . Những công thức nào là của alkane? Hướng dẫn giải Alkane có dạng C n H 2n+2  CH 4 , C 2 H 6 , C 3 H 8 , C 5 H 12 . Câu 3. Xác định công thức phân tử của alkane X biết: (a) Alkane X có phân tử khối là 30 amu. (b) Alkane X có tỉ khối so với hydrogen là 29. (c) Alkane X có %m C = 75%. (d) Alkane X có m C : m H = 5. Hướng dẫn giải KIẾN THỨC CẦN NHỚ ♦ Thí nghiệm đốt cháy butane - Chuẩn bị: Bật lửa gas loại dài (có chứa butane), bình tam giác thủy tinh chịu nhiệt có nút, ống nghiệm đựng dung dịch nước vôi trong. - Tiến hành: + Đưa đầu bật lửa vào miệng bình tam giác úp ngược, bật lửa và giữ lửa cháy đến khi thành bình tam giác mờ đi thì dừng lại. + Quay xuôi bình tam giác lại và đổ nước vôi trong vào, sau đó đậy bình tam giác và lắc đều. - Hiện tượng: + Khi bật lửa làm thành bình tam giác mờ đi  sản phẩm cháy có hơi nước. + Sau khi cho nước vôi trong thì thấy nước vôi trong vẩn đục  sản phẩm cháy có CO 2 . 3. Ứng dụng làm nhiên liệu của alkane Nhiên liệu khí hóa lỏng Nhiên liệu lỏng Nhiên liệu rắn - Khí propane và butane hóa lỏng dùng làm nhiên liệu cho bật lửa, bếp gas, … - Các alkane ở trạng thái lỏng dùng làm nhiên liệu như xăng, dầu hỏa, dầu diesel và nhiên liệu phản lực. Các alkane ở trạng thái rắn dùng làm nhiên liệu dạng nến paraffin.
(a)  n2n2CH26M14n230n2:CH (b)  n2n2CH410M14n229.2n4:CH (c)  C4 12n %m.100%75%n1:CH 14n2 (d)   C 512 H m12n 5n5:CH m2n2 Câu 4. [CTST - SGK] Hãy viết công thức phân tử, công thức cấu tạo đầy đủ, công thức cấu tạo thu gọn của methane, ethane, propane, butane. Hướng dẫn giải Tên gọi Công thức phân tử Công thức cấu tạo đầy đủ Công thức cấu tạo thu gọn Methane CH 4 CH 4 Ethane C 2 H 6 CH 3 – CH 3 Propane C 3 H 8 CH 3 – CH 2 – CH 3 Butane C 4 H 10 CH 3 – CH 2 – CH 2 – CH 3 Câu 5. [KNTT - SGK] Cho thí nghiệm đốt cháy khí butane: - Chuẩn bị: Bật lửa gas loại dài (có chứa butane), bình tam giác thủy tinh chịu nhiệt có nút, ống nghiệm đựng dung dịch nước vôi trong. - Tiến hành: + Đưa đầu bật lửa vào miệng bình tam giác úp ngược, bật lửa và giữ lửa cháy đến khi thành bình tam giác mờ đi thì dừng lại. + Quay xuôi bình tam giác lại và đổ nước vôi trong vào, sau đó đậy bình tam giác và lắc đều. (a) Nhận xét hiện tượng bên trong thành bình tam giác sau khi đánh lửa bật lửa gas để đốt cháy butane. Dự đoán sản phẩm tạo thành. (b) Quan sát hiện tượng xảy ra trong bình tam giác sau khi cho nước vôi trong vào thành bình và dự đoán sản phẩm tạo thành. (c) Viết phương trình xảy ra khi đốt cháy butane. Hướng dẫn giải (a) Thành bình bị mở đi do có hơi nước tạo thành. (b) Nước vôi trong bị vẩn đục do sản phẩm đốt cháy butane có CO 2 tạo thành. (c) PTHH đốt cháy butane: 2C 4 H 10 + 13O 2 ot 8CO 2 + 10H 2 O Câu 6. [KNTT - SGK] (a) Viết phương trình hóa học biểu diễn phản ứng cháy của methane và ethane. (b) Dùng công thức chung của alkane, viết phương trình hóa học tổng quát của phản ứng đốt cháy hoàn toàn alkane tạo thành sản phẩm là carbon dioxide và nước. Hướng dẫn giải
(a) PTHH: CH 4 + 2O 2 ot CO 2 + 2H 2 O 2C 2 H 6 + 7O 2 ot 4CO 2 + 6H 2 O (b) PTHH: 2C n H 2n+2 + (3n + 1)O 2 ot 2nCO 2 + 2(n + 1)H 2 O Câu 7. Hãy giải thích vì sao: (a) một số alkane (methane, propane, butane, …) được sử dụng làm nhiên liệu? (b) phải chứa xăng dầu trong các thùng chứa chuyên dụng và bảo quản ở những kho riêng. (c) không dùng nước để dập tắt các đám cháy bằng xăng, dầu. Hướng dẫn giải (a) Do alkane khi cháy tỏa nhiều nhiệt. (b) Vì xăng dầu dễ gây cháy nổ. (c) Do xăng, dầu nhẹ hơn nước và không tan trong nước nên nổi lên trên cháy trên mặt nước, làm đám cháy lan rộng hơn. Câu 8. [CD - SGK] Tính nhiệt lượng tỏa ra khi đốt cháy hỗn hợp gồm 0,4 mol butane và 0,6 mol propane. Biết rằng lượng nhiệt tỏa ra khi đốt cháy hoàn toàn 1 mol butane và 1 mol propane lần lượt là 2877 kJ và 2220 kJ. Hướng dẫn giải Nhiệt lượng tỏa ra khi đốt cháy 0,4 mol butane và 0,6 mol propane là: Q = 0,4.2877 + 0,6.2220 = 2482,8 kJ ♦ BÀI TẬP TỰ LUYỆN Câu 9. [CD - SGK] Chỉ ra các alkane trong những hydrocarbon sau: (a) CH 3 – CH 2 – CH 3 . (b) CH 2 = CH 2 . (c) CH 3 – CH 2 – CH 2 – CH 3 . (d) Hướng dẫn giải Alkane là những hydrocarbon mạch hở, phân tử chỉ chứa liên kết đơn  alkane là chất (a), (c). Câu 10. [CD - SGK] Hydrocarbon A là alkane có khối lượng phân tử là 44 amu. Xác định công thức phân tử và viết công thức cấu tạo của A. Hướng dẫn giải Alkane: C n H 2n+2  M A = 12n + 2n + 2 = 44  n = 3: C 3 H 8 : CH 3 – CH 2 – CH 3 Câu 11. (a) Hãy nêu nhận xét đặc điểm cấu tạo phân tử của các alkane viết công thức chung của alkane. (b) Alkane nào dưới đây có mạch phân nhánh? (1) 322CHCHCH (2) 33 3 | CHCHCH CH  (c) Phân tử của một alkane trong sáp nến có 52 nguyên tử hydrogen. Xác định số nguyên tử carbon trong phân tử alkane nói trên. Hướng dẫn giải (a) Alkane là những hydrocarbon mạch hở chỉ chứa liên kết đơn trong phân tử và có công thức chung n2n2CHn1 . (b) Alkane (2) có mạch phân nhánh (c) n2n2CHn1 với 2n252n25 nên có 25 nguyên tử carbon trong phân tử alkane. Câu 12. [CTST - SGK] Gas dùng để đun nấu có chứa alkane chủ yếu nào? Viết phương trình hóa học biểu diễn phản ứng cháy của chúng. Hướng dẫn giải