BÀI 25. ANKAN
A. LÝ THUYẾT TRỌNG TÂM
1. KHÁI NIỆM
Ankan là hiđrocacbon no mạch hở: CnH2n+2 (n ≥1).
2. ĐỒNG PHÂN, DANH PHÁP
- Đồng phân cấu tạo: Ankan từ C4H10 trở đi có công thức đồng phân cấu tạo mạch cacbon (mạch không phân nhánh và phân nhánh).
- Danh pháp ankan có mạch nhánh: “Số chỉ vị trí nhánh - tên nhánh + tên mạch chính + an”.
Lưu ý: Mạch chính là mạch cacbon dài nhất, chứa nhiều nhánh hơn.
+ Đánh số thứ tự cacbon mạch chính từ đầu C gần nhánh.
+ Nếu có nhiều nhánh giống nhau thì dùng tiền tố chỉ độ bội (theo số đếm): đi, tri, tetra…Khi có nhiều nhánh thứ tự gọi tên nhánh theo vần chữ cái.
- Bậc của một nguyên tử cacbon trong phân tử ankan bằng số nguyên tử cacbon liên kết trực tiếp với nó.
3. TÍNH CHẤT VẬT LÍ
- Ở điều kiện thường ankan từ C1 → C4 ở trạng thái khí, từ C5 → C17 trở đi ở trạng thái lỏng, từ C18 trở lên ở dạng rắn. Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi và khối lượng riêng của ankan nói chung tăng theo chiều tăng của phân tử khối.
- Ankan là những chất không màu, không tan trong nước, nhẹ hơn nước nhưng tan nhiều trong dung môi hữu cơ.
4. TÍNH CHẤT HÓA HỌC
a) Phản ứng thế:
- Nguyên tử H bị thế bằng halogen tạo dẫn xuất halogen:
CnH2n+2 + x Cl2 \(\xrightarrow{a/s}\) CnH2n+2-xClx + x HCl (x ≤ 2n+2)
Ví dụ: CH4+Cl2 \(\xrightarrow{a/s}\) CH3Cl + HCl
- Đối với ankan phân tử có các nguyên tử C có bậc khác nhau, sản phẩm chính là sản phẩm Cl thế H của C bậc cao hơn.
b) Phản ứng tách:
+ Tách hiđro (đề hiđro hóa): CnH2n+2 \(\xrightarrow{xt,{{t}^{o}}}\) CnH2n+2-2x + xH2
Ví dụ: CH3- CH3 \(\xrightarrow{xt,{{t}^{o}}}\)CH2=CH2+H2
+ Bẻ gãy các liên kết C-C ( crăckinh): CnH2n+2 \(\xrightarrow{xt,{{t}^{o}}}\) CmH2m + Cm’H2m’+2 (n = m + m’)
c) Phản ứng oxi hóa (đốt cháy):
Ankan cháy tạo ra nhiều nhiệt:
CnH2n+2 + (3n+1)/2 O2 \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\) n CO2 + (n+1) H2O
5. ĐIỀU CHẾ
- Trong phòng thí nghiệm, ankan được điều chế bằng cách nung muối natri của axit cacboxylic với vôi tôi xút.
- Trong công nghiệp, metan và các đồng đẳng được lấy từ khí thiên nhiên, khí mỏ dầu và dầu mỏ.
6. ỨNG DỤNG
B. PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP
Phương pháp giải bài tập đốt cháy ankan:
Phương trình phản ứng: CnH2n+2 + (3n+1)/2 O2 \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\) n CO2 + (n+1) H2O
Þ ankan khi cháy cho nCO2 < nH2O;
nankan = nH2O – nCO2 ;
nO2 phản ứng = nH2O + 1/2nCO2 ;
mankan = mC + mH.
C. GIẢI BÀI TẬP SÁCH GIÁO KHOA
Bài 1 (trang 115 SGK Hóa 11):
Thế nào là hiđrocacbon no, ankan, xicloankan?
Hướng dẫn giải:
– Hiđrocacbon no là hiđrocacbon mà trong phân tử chỉ có liên kết đơn. hiđrocacbon no được chia thành hai loại:
+ Ankan (hay parafin) là những hiđrocacbon no không có mạch vòng.
+ Xicloankan là những hiđrocacbon no có mạch vòng.
– Hiđrocacbon no là nguồn nhiên liệu chính và là nguồn nguyên liệu quan trọng ngành công nhiệp hóa học.
Bài 2 (trang 115 SGK Hóa 11):
Viết công thức phân tử của các hiđrocacbon tương ứng với các gốc ankyl sau: –CH3 ; -C3H7; -C6H13
Hướng dẫn giải:
Gốc ankan | CTPT của hiđrocacbon tương ứng |
-CH3 | CH4 |
-C3H7 | C3H8 |
-C6H13 | C6H14 |
Bài 3 (trang 115 SGK Hóa 11):
Viết các phương trình hóa học của các phản ứng sau:
a) Propan tác dụng với clo (theo tỉ lệ 1:1) khi chiếu sáng.
b) Tách một phân tử hidro từ phân tử propan.
c) Đốt cháy hexan.
Hướng dẫn giải:
a) Propan tác dụng với clo (theo tỉ lệ 1:1) khi chiếu sáng
CH3 – CH2 – CH3 + Cl2 \(\xrightarrow{a/s}\) CH3 – CHCl– CH3 + HCl
b) Tách một phân tử hiđro từ phân tử propan
CH3 – CH2 - CH3 \(\xrightarrow{{{t}^{o}},xt}\) CH3-CH = CH2 + H2
c) Đốt cháy hexan
C6H14 + 19/2O2 \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\) 6CO2 + 7H2O
Bài 4 (trang 116 SGK Hóa 11):
Các hiđrocacbon no được dùng làm nhiên liệu do nguyên nhân nào sau đây?
A. Hiđrocacbon no có phản ứng thế .
B. Hiđrocacbon no có nhiều trong tự nhiên.
C. Hiđrocacbon no là chất nhẹ hơn nước.
D. Hiđrocacbon no cháy tỏa nhiều nhiệt và có nhiều trong tự nhiên.
Hướng dẫn giải:
Chọn D.
Bài 5 (trang 116 SGK Hóa 11):
Hãy giải thích:
a) Tại sao không được để các bình chứa xăng, dầu (gồm các ankan) gần lửa, trong khi đó người ta có thể nấu chảy nhựa đường để làm giao thông.
b) Không dùng nước để dập các đám cháy xăng, dầu mà phải dùng cát hoặc bình chứa khí cacbonic.
Hướng dẫn giải:
a. Không được để các bình chứa xăng, dầu (gồm các ankan) gần lửu là vì: xăng dầu gồm các ankan mạch ngắn, dễ bay hơi, nên dễ bắt lửa. Nhưng người ta có thể nấu chảy nhựa đường (trong thành phần cũng có các ankan) để làm đường giao thông vì nhựa đường gồm các ankan có mạch cacbon rất lớn, khó bay hơi và kém bắt lửa.
b. Không dùng nước để dập các đám cháy xăng, dầu mà phải dùng cát hoặc các bình chứa khí cacbonic là vì: xăng, dầu nhẹ hơn nước; khi dùng nước thì xăng, dầu sẽ nổi lên trên mặt nước, làm cho đám cháy cháy to hơn. Còn khi sử dụng cát hoặc bình chứa khí cacbonic thì sẽ ngăn cản xăng, dầu tiếp xúc với oxi không khí là cho đám cháy bị dập tắt.
Bài 6 (trang 116 SGK Hóa 11):
Công thức cấu tạo CH3 – CH(CH3) – CH2 – CH2 – CH3 ứng với tên gọi nào sau đây?
A. Neopentan
B. 2-metylpentan
C. Isobutan
D. 1,1-đimetylbutan
Hướng dẫn giải:
Chọn B.
Bài 7 (trang 116 SGK Hóa 11):
Khi đốt cháy hoàn toàn 3,6g ankan X thu được 5,6 lít khí CO2 (đktc). Công thức phân tử của X là:
A. C3H8 ; B. C5H10 C. C5H12 D. C4H10
Hướng dẫn giải:
Gọi công thức của ankan cần tìm là CnH2n + 2
Þ Khối lượng mol của ankan là : M = 12n + 2n +2 = 14n + 2 (1)
Ta có : nCO2 = 5,6/22,4 = 0,25 (mol)
CnH2n+2 + (3n+1)/2 O2 \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\) nCO2 + (n+1)H2O
0,25/n ← 0,25 (mol)
Þ Khối lượng mol của ankan là : M =3,6/(0,25/n) = 14,4n (2)
Từ (1) và (2) Þ 14n + 2 = 14,4n
Þ n = 5.
Vậy công thức của ankan cần tìm là C5H12.
Trên đây là hóa 11 ankan mà ICAN soạn thảo. Cảm ơn bạn đã theo dõi và chia sẻ nhé. Chúc các bạn học vui vẻ.