Tiêu đề (KHTN 9 cả năm) Những câu hỏi mở rộng bài học.pdf ✅

Tác giả: Hoàng Trọng Kỳ Anh (Thầy Hoàng Oppa) Những câu hỏi mở rộng bài học gây “Sốc” cho học sinh MÔN KHOA HỌC TỰ NHIÊN 9 Sách Chân Trời Sáng Tạo – Chủ đề 7 - Hợp chất hữu cơ. Hydrocarbon và nguồn nhiên liệu Sách Kết Nối Tri Thức – Chủ đề 7 – Giới thiệu về chất hữu cơ. Hydrocarbon và nguồn nhiên liệu Sách Cánh Diều - Chủ đề 7 – Giới thiệu về chất hữu cơ. Hydrocarbon và nguồn nhiên liệu Câu 1 Vì sao khí butane có thể nổ nhưng lại được dùng làm nhiên liệu cho bật lửa? Câu 2 Vì sao alkane được gọi là “hydrocarbon no”? Câu 3 Vì sao các phân tử alkane lại khó tan trong nước? Câu 4 Vì sao các alkane chuỗi thẳng có nhiệt độ sôi cao hơn alkane phân nhánh? Câu 5 Vì sao alkane lại là thành phần chính của nhiên liệu hóa thạch như dầu mỏ và khí tự nhiên? Câu 6 Vì sao alkane lại bền với hầu hết các thuốc thử hóa học thông thường? Câu 7 Vì sao alkane cháy không khói nếu được cung cấp đủ oxygen? Câu 8 Vì sao các alkane mạch dài lại tồn tại ở thể rắn hoặc lỏng thay vì thể khí? Câu 9 Vì sao các alkane không có mùi nhưng vẫn được phát hiện dễ dàng khi rò rỉ gas? Câu 10 Vì sao phản ứng halogen hóa của alkane thường cần ánh sáng hoặc nhiệt? Câu 11 Vì sao các alkane có thể bị vi khuẩn phân hủy sinh học trong tự nhiên? Câu 12 Vì sao phản ứng halogen hóa của alkane thường cần ánh sáng hoặc nhiệt? Câu 13 Vì sao các sản phẩm chứa alkane được dùng trong mỹ phẩm và dược phẩm? Câu 14 Vì sao methane là khí nhà kính mạnh hơn cả carbon dioxide? Câu 15 Vì sao xăng lại chứa nhiều alkane và alkane phân nhánh? Câu 16 Vì sao alkane là nguồn nguyên liệu chính trong công nghệ cracking? Câu 17 Vì sao nến làm từ alkane cháy lâu và không độc hại? Câu 18 Vì sao nhiệt độ bốc cháy của alkane lại tăng theo số nguyên tử carbon? Câu 19 Vì sao alkane được dùng làm dung môi trơ trong phòng thí nghiệm và công nghiệp? Câu 20 Vì sao alkane không làm đổi màu dung dịch brom? Câu 21 Vì sao các alkane có cấu trúc vòng lại có tính chất khác alkane mạch thẳng? Câu 22 Vì sao dầu paraffin – chứa alkane – được dùng trong bảo quản xác ướp và mẫu vật? Câu 23 Vì sao các alkane là nhiên liệu sạch hơn so với than đá?
Tác giả: Hoàng Trọng Kỳ Anh (Thầy Hoàng Oppa) Câu 24 Vì sao các vi sinh vật trong ruột bò có thể tạo ra alkane khí như methane? Câu 25 Vì sao alkane không dẫn điện, kể cả khi hóa lỏng hay hóa rắn? Câu 1: Vì sao khí butane có thể nổ nhưng lại được dùng làm nhiên liệu cho bật lửa? Butane (C4H10) là một alkane dễ cháy, có thể hóa lỏng dễ dàng dưới áp suất thấp. Khi trộn với không khí trong tỷ lệ từ 1,8% đến 8,4%, khí butane có thể gây cháy nổ mạnh nếu gặp tia lửa, nhưng nhờ kiểm soát tốt lượng khí thoát ra, nó được ứng dụng an toàn. Với nhiệt trị cao (~49,5 MJ/kg), butane là nguồn năng lượng hiệu quả. Trong bật lửa, butane được nạp dưới dạng lỏng ở áp suất thấp, khi mở van, khí hóa hơi và bốc cháy ngay khi gặp tia lửa. Chính khả năng cháy sạch, tỏa nhiệt lớn, dễ hóa lỏng và vận chuyển an toàn giúp butane được dùng phổ biến trong bật lửa gas, bếp mini và bình đun dã ngoại. Việc thiết kế bình chứa phù hợp giúp đảm bảo an toàn khi sử dụng nhiên liệu dễ cháy này. Câu 2: Vì sao alkane được gọi là “hydrocarbon no”? Alkane là một nhóm hợp chất hữu cơ chỉ chứa nguyên tử carbon (C) và hydro (H), liên kết với nhau bằng các liên kết đơn (σ). Công thức tổng quát là CnH2n+2. Do không có liên kết đôi hoặc ba, các phân tử alkane không thể nhận thêm nguyên tử hydro – nên được gọi là hydrocarbon no (saturated hydrocarbon). Ví dụ, methane (CH4) là alkane đơn giản nhất, tiếp theo là ethane (C2H6), propane (C3H8),... Càng nhiều carbon, phân tử càng lớn và có điểm sôi cao hơn. Chẳng hạn, methane có điểm sôi −161,5°C, còn dodecane (C12H26) có điểm sôi 216,2°C. Vì tính no và liên kết đơn bền vững, alkane rất kém phản ứng hóa học, đặc biệt là không phản ứng với dung dịch brom như alkene hay alkyne. Câu 3: Vì sao các phân tử alkane lại khó tan trong nước? Các phân tử alkane là phân tử không phân cực, trong khi nước lại là một dung môi phân cực mạnh. Theo nguyên lý “like dissolves like” (chất phân cực hòa tan chất phân cực), alkane không tan hoặc tan rất kém trong nước. Độ tan của methane trong nước chỉ khoảng 22 mg/L ở 25°C, và càng nhiều carbon thì độ tan càng giảm. Ngược lại, alkane dễ tan trong dung môi hữu cơ không phân cực như benzen, ether, hexane,... Đây là lý do vì sao dầu hỏa (hỗn hợp các alkane C10–C16) không thể hòa tan trong nước nhưng lại nổi trên bề mặt nước do mật độ thấp hơn (khoảng 0,75 g/cm3 so với 1,00 g/cm3 của nước). Câu 4: Vì sao các alkane chuỗi thẳng có nhiệt độ sôi cao hơn alkane phân nhánh? Nhiệt độ sôi của alkane phụ thuộc vào lực Van der Waals giữa các phân tử. Alkane chuỗi thẳng có diện tích tiếp xúc lớn hơn, nên lực hút giữa các phân tử mạnh hơn → điểm sôi cao hơn. Ví dụ, n-
Tác giả: Hoàng Trọng Kỳ Anh (Thầy Hoàng Oppa) butane (C4H10) có điểm sôi là −0,5°C, trong khi isobutane (C4H10 phân nhánh) có điểm sôi chỉ −11,7°C. Với các phân tử lớn hơn, sự khác biệt càng rõ: n-pentane (C5H12) sôi ở 36,1°C, còn neopentane (C5H12 phân nhánh) sôi ở 9,5°C. Sự khác biệt này có ý nghĩa lớn trong công nghiệp lọc dầu và điều chế xăng – vì xăng cần nhiều alkane phân nhánh hơn để cháy tốt, giảm kích nổ. Câu 5: Vì sao alkane lại là thành phần chính của nhiên liệu hóa thạch như dầu mỏ và khí tự nhiên? Alkane chiếm phần lớn thành phần của khí thiên nhiên và dầu mỏ, được hình thành từ sự phân hủy yếm khí của xác sinh vật cổ đại hàng triệu năm dưới áp suất và nhiệt độ cao. Khí tự nhiên chứa chủ yếu methane (CH4), chiếm đến 85–95% thể tích. Trong dầu mỏ, các alkane từ C5 đến C18 là thành phần chính trong xăng, dầu diesel và dầu hỏa. Nhiệt trị trung bình của alkane rất cao: methane (55,5 MJ/kg), octane (47,8 MJ/kg). Nhờ cấu trúc bền vững và khả năng cháy sinh nhiệt cao, alkane là nguồn năng lượng chủ lực trong công nghiệp, vận tải và sinh hoạt, dù việc sử dụng quá mức đang gây ảnh hưởng lớn đến môi trường. Câu 6: Vì sao alkane lại bền với hầu hết các thuốc thử hóa học thông thường? Alkane có các liên kết C–C và C–H là liên kết đơn (σ) có năng lượng liên kết cao – khoảng 348 kJ/mol cho C–C và 412 kJ/mol cho C–H, khiến chúng rất ít phản ứng với acid, base hay các chất oxy hóa yếu. Trong phòng thí nghiệm, alkane không phản ứng với dung dịch brom, không tham gia phản ứng cộng như alkene, và chỉ bị phân hủy khi đun nóng mạnh (pyrolysis) hoặc khi có tia UV (halogen hóa). Chính vì độ bền này, alkane rất thích hợp làm dung môi trơ (như hexane) hoặc được dùng trong các điều kiện cần tránh phản ứng phụ. Tuy nhiên, chúng vẫn cháy mạnh trong oxygen, tạo CO2 và H2O – phản ứng tỏa nhiệt cao và là ứng dụng chính của alkane trong nhiên liệu. Câu 7: Vì sao alkane cháy không khói nếu được cung cấp đủ oxygen? Khi alkane cháy trong điều kiện dư oxygen, chúng thực hiện phản ứng cháy hoàn toàn, tạo ra carbon dioxide (CO2) và nước (H2O) mà không sinh ra muội than. Ví dụ, phản ứng đốt cháy hoàn toàn methane: CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O Nhiệt sinh ra từ phản ứng này rất cao – methane: 55,5 MJ/kg, propane: 50,3 MJ/kg, butane: 49,5 MJ/kg. Ngược lại, nếu thiếu oxygen, alkane cháy không hoàn toàn sẽ tạo CO hoặc muội than (C), sinh khói đen độc hại.