Bài 15: Alkane | Giải bài tập Hóa học 11 | Chương 4: Hydrocarbon - Lớp 11 - Kết Nối Tri Thức Với Cuộc Sống

Mở đầu trang 82 Hóa học 11: Khí thiên nhiên, khí dầu mỏ, xăng, nhiên liệu phản lực (jet fuel) và dầu diesel có vai trò rất quan trọng trong mọi lĩnh vực của đời sống, kinh tế, công nghiệp. Vậy thành phần chính của các nhiên liệu này là gì? Ngoài ra, các alkane có phải là nguồn nguyên liệu quan trọng cho công nghiệp sản xuất các hoá chất hữu cơ hiện nay không?

Lời giải:

- Thành phần chính của khí thiên nhiên, khí dầu mỏ, xăng, nhiên liệu phản lực (jet fuel) và dầu diesel là các alkane.

- Ngoài ra, các alkane còn là nguồn nguyên liệu quan trọng cho công nghiệp sản xuất các hoá chất hữu cơ hiện nay.

I. Khái niệm, danh pháp

Câu hỏi 1 trang 84 Hóa học 11: Viết các công thức cấu tạo và gọi tên theo danh pháp thay thế của alkane có công thức phân tử C₅H₁₂ và phân loại các đồng phân đó.

Lời giải:

- Đồng phân không phân nhánh:

CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – CH3: pentane.

- Đồng phân phân nhánh:

Câu hỏi 2 trang 84 Hóa học 11: Viết công thức cấu tạo của alkane có tên gọi 2 – methylpropane.

Lời giải:

2 – methylpropane:

Câu hỏi 3 trang 84 Hóa học 11: Tên gọi của chất sau đây bị sai, em hãy giải thích và sửa lại cho đúng:

Lời giải:

Tên gọi của chất này bị sai vị trí nhánh.

Sửa lại: 2 – methylbutane.

III. Tính chất vật lí

Câu hỏi 4 trang 85 Hóa học 11: Dựa vào Bảng 15.2, em hãy nhận xét về quy luật biến đổi nhiệt độ sôi của alkane theo phân tử khối.

Lời giải:

Nhiệt độ sôi của các alkane tăng dần theo chiều tăng của phân tử khối.

IV. Tính chất hoá học

Hoạt động trang 86 Hóa học 11: Phản ứng bromine hoá hexane

Chuẩn bị: ống nghiệm, hexane, nước bromine, cốc thuỷ tinh.

Tiến hành:

- Cho vào ống nghiệm khoảng 1 mL hexane rồi cho tiếp vào đó khoảng 1 mL nước bromine. Quan sát thấy ống nghiệm có hai lớp, lớp dưới là nước bromine màu vàng, lớp trên là hexane không màu.

- Lắc đều và quan sát hiện tượng.

- Đặt ống nghiệm vào cốc nước ấm (khoảng 50 °C), quan sát hiện tượng xảy ra.

Trả lời câu hỏi:

1. Nêu hiện tượng xảy ra trong quá trình thí nghiệm. Giải thích.

2. Viết phương trình hoá học ở dạng công thức phân tử của phản ứng xảy ra trong thí nghiệm trên (nếu có), giả thiết là chỉ có một nguyên tử hydrogen được thay thế.

Lời giải:

1. Ban đầu ống nghiệm có hai lớp, lớp dưới là bromine màu vàng, lớp trên là hexane không màu.

Sau khi đặt ống nghiệm vào cốc nước nóng, thu được hỗn hợp không có màu.

2. Phương trình hoá học:

Br₂ + C₆H₁₄ → C₆H₁₃Br + HBr.

Câu hỏi 5 trang 87 Hóa học 11: Viết sơ đồ phản ứng của butane với bromine trong điều kiện có chiếu sáng, tạo thành các sản phẩm monobromine.

Lời giải:

2. Phản ứng cracking

3. Phản ứng reforming

4. Phản ứng oxi hoá

Hoạt động trang 88 Hóa học 11: Phản ứng oxi hoá hexane

Chuẩn bị: hexane, dung dịch KMnO₄ 1%; ống nghiệm, bát sứ, que đóm.

Tiến hành:

1. Phản ứng của hexane với dung dịch KMnO₄

Cho khoảng 1 mL hexane vào ống nghiệm, thêm vài giọt dung dịch KMnO₄ 1%, lắc đều ống nghiệm trong khoảng 5 phút, sau đó đặt ống nghiệm vào giá rồi để yên khoảng 10 phút. Quan sát thấy ống nghiệm có 2 lớp, lớp dưới là dung dịch KMnO₄ trong nước màu tím, lớp trên là hexane không màu.

2. Phản ứng đốt cháy hexane

Cho khoảng 1 mL hexane (lưu ý không được lấy nhiều hơn) vào bát sứ nhỏ, cẩn thận đưa que đóm đang cháy vào bề mặt chất lỏng, hexane bốc cháy cho ngọn lửa màu vàng.

Trả lời câu hỏi:

a) Hexane có phản ứng với dung dịch KMnO4 ở điều kiện thường không? Tại sao?

b) Tại sao lại đốt cháy hexane trong bát sứ mà không nên đốt trong cốc thuỷ tinh? Viết phương trình hoá học của phản ứng xảy ra.

c) Nếu đốt cháy hexane trong điều kiện thiếu oxygen sẽ tạo ra carbon monoxide và nước. Hãy viết phương trình hoá học của phản ứng này.

Lời giải:

a) Hexane không phản ứng với dung dịch KMnO4 ở điều kiện thường. Do ở phân tử hexane chỉ có các liên kết đơn C – C và C – H, đó là các liên kết σ bền vững, vì thế hexane tương đối trơ về mặt hoá học, không phản ứng với chất oxi hoá mạnh như KMnO4.

b) Đốt cháy hexane trong bát sứ mà không nên đốt trong cốc thuỷ tinh do phản ứng này toả ra lượng nhiệt lớn có thể làm vỡ cốc thuỷ tinh.

Phương trình hoá học minh hoạ:

c) Đốt cháy hexane trong điều kiện thiếu oxygen:

Câu hỏi 6 trang 88 Hóa học 11: Viết phương trình hoá học của phản ứng đốt cháy hoàn toàn pentane.

Lời giải:

V. Ứng dụng

Câu hỏi 7 trang 89 Hóa học 11: Tại sao ở các cây xăng, kho chứa xăng dầu thường treo các biển cấm dưới đây?

Lời giải:

Do xăng, dầu dễ bay hơi, dễ bắt lửa, dễ cháy do đó ở các cây xăng, kho chứa xăng dầu thường treo các biển cấm lửa, cấm hút thuốc.