Giải Hóa 11 Kết nối tri thức Bài 15: Alkane

Mở đầu 

Câu hỏi mở đầu SGK Hóa 11 Kết nối tri thức Bài 15 (trang 82) 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?

Trả lời:

– 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 thành phần chính của những nguyên liệu này là các alkane – nguồn nguyên liệu quan trọng cho công nghiệp sản xuất các hoá chất hữu cơ hiện nay.

I. Khái niệm, danh pháp

Câu 1 SGK Hóa 11 Kết nối tri thức Bài 15 (trang 84): 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 của nó.

Trả lời:

Câu 2 SGK Hóa 11 Kết nối tri thức Bài 15 (trang 84): Viết công thức cấu tạo của alkane có tên gọi 2 – methylpropane.

Trả lời:

Câu 3 SGK Hóa 11 Kết nối tri thức Bài 15 (trang 84): Tên gọi của chất sau đây bị sai, em hãy giải thích và sửa lại cho đúng:

Trả lời:

- Nhánh ở vị trí số 2.

- Tên gọi đúng là: 2-methylbutane.

III. Tính chất vật lí

Câu 4 SGK Hóa 11 Kết nối tri thức Bài 15 (trang 85): Dựa vào Bảng 15.2, em hãy nhận xét về quy luật biến đổi nhiệt độ sôi của alkane theo phân tử khối.

Trả lời:

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

IV. Tính chất hóa học

* Hoạt động thí nghiệm 1 SGK Hóa 11 Kết nối tri thức Bài 15 (trang 86):

Thí nghiệm: 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.

Trả lời:

1. Ở điều kiện thường, khi lắc đều không có hiện tượng xảy ra.

- Nước bromine bị mất màu vàng khi đặt ống nghiệm trong nước ấm, 

- Nếu đun nóng hoặc chiếu sáng sẽ xảy ra phản ứng thế nguyên tử hydrogen trong alkane bằng nguyên tử halogen vì ở điều kiện thường các alkane kém hoạt động, 

2. Phương trình hoá học:

Br₂ + C₆H₁₄ $\overset{t^{o}}{\rightarrow}$ C₆H₁₃Br + HBr.

Câu 5 SGK Hóa 11 Kết nối tri thức Bài 15 (trang 87): Viết sơ đồ phản ứng của butane với bromine trong điều kiện có chiếu sáng, tạo thành các sản phẩm monobromine.

Trả lời:

C₄H₁₀ + Br₂ → C₄H₉Br + HBr

* Hoạt động thí nghiệm 2 SGK Hóa 11 Kết nối tri thức Bài 15 (trang 88):

Thí nghiệm: 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.

Trả lời:

a) 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, nó không phản ứng với dung dịch KMnO₄ ở điều kiện thường.

b) Nhiệt độ của Hexane khi bị đốt sẽ giải phóng năng lượng có thể làm nóng chảy thủy tinh nên phải đốt cháy hexane trong bát sứ mà không nên đốt trong cốc thủy tinh.

PTHH: 2 C₆H₁₄ + 19 O₂ → 12 CO₂ + 14 H₂O

c) C₆H₁₄ + $\frac{13}{2}O_{2}\overset{t^{o}}{\rightarrow}$ 6CO + 7H₂O

Câu 6 SGK Hóa 11 Kết nối tri thức Bài 15 (trang 88): Viết phương trình hoá học của phản ứng đốt cháy hoàn toàn pentane.

Trả lời:

C₅H₁₂ + 8O₂ → 6H₂O + 5CO₂

V. Ứng dụng

Câu 7 SGK Hóa 11 Kết nối tri thức Bài 15 (trang 89): Tại sao ở các cây xăng, kho chứa xăng dầu thường treo các biển cấm dưới đây?

Trả lời:

– Ở các cây xăng kho chứa xăng dầu thường treo các biển cấm. Nguyên nhân là do xăng, dầu dễ bay hơi. Các alkane lỏng được sử dụng làm nguyên liệu xăng, dầu sẽ có phản ứng oxi hóa khi tiếp xúc với tia lửa: alkane bị đốt chát tạo khí carbon dioxide, hơi nước và giải phóng năng lượng gây cháy nổ mạnh.