Bài 12. Alkane trang 38, 39, 40

12.1

Phát biểu nào sau đây là đúng?

A. Những hợp chất mà trong phân tử chỉ có liên kết đơn là hydrocarbon no.

B. Hydrocarbon chỉ có liên kết đơn trong phân tử là hydrocarbon no.

C. Hydrocarbon có các liên kết đơn trong phân tử là hydrocarbon no.

D. Hydrocarbon có ít nhất một liên kết đơn trong phân tử là hydrocarbon no.

Phương pháp giải:

Alkane là những hydrocarbon mạch hở, trong phân tử chỉ chứa liên kết đơn.

Lời giải chi tiết:

Đáp án B.

12.2

Phát biểu nào sau đây về alkane là không đúng?

A. Trong phân tử alkane chỉ có liên kết đơn.

B. Chỉ các alkane là chất khí ở điều kiện thường được dùng làm nhiên liệu.

C. Các alkane lỏng được dùng sản xuất xăng, dầu và làm dung môi.

D. Các alkane rắn được dùng làm nhựa đường, nguyên liệu cho quá trình cracking.

E. Công thức chung của alkane là C_xH_2x+2, với x ≥ 1.

Phương pháp giải:

Dựa vào khái niệm, cấu tạo, tính chất vật lí của alkane

Lời giải chi tiết:

Đáp án B.

12.3

Số đồng phân cấu tạo ứng với công thức phân tử C₆H₁₄ là

A. 3.                            B. 5.                             C. 4.                          D. 6.

Phương pháp giải:

Đồng phân là những hợp chất cùng công thức phân tử nhưng khác nhau công thức cấu tạo.

Lời giải chi tiết:

Đáp án B.

12.4

Tên thay thế của hydrocarbon có công thức cấu tạo (CH₃)₃CCH₂CH₂CH₃ là

A. 2,2-dimethylpentane.                                           B. 2,3-dimethylpentane.

C. 2,2,3-trimethylbutane.                                         D. 2,2-dimethylbutane.

Phương pháp giải:

Dựa vào tên gọi của alkane

Lời giải chi tiết:

Đáp án A

12.5

Những yếu tố nào sau đây không quyết định đến độ lớn của nhiệt độ sôi của các alkane?

(a) Phân tử khối.                     (b) Tương tác van der Waals giữa các phân tử.

(c) Độ tan trong nước.            (d) Liên kết hydrogen giữa các phân tử.

Phương pháp giải:

Các alkane là các hợp chất không phân cực nên không tan trong nước và không tạo liên kết H.

Lời giải chi tiết:

(c) và (d) là các yếu tố không quyết định đến nhiệt độ sôi.

12.6

Khi dehydrogen hợp chất 2,3-dimethylbutane có thể thu được bao nhiêu alkene đồng phân cấu tạo của nhau?

A. 3.                       B. 4.                        C. 2.                        D. 5.

Phương pháp giải:

dehydrogen là phản ứng tách H của alkane.

Lời giải chi tiết:

Đáp án C

12.7

Cho nhiệt đốt cháy hoàn toàn 1 mol các chất ethane, propane, butane và pentane lần lượt là 1 570 kJmol⁻¹; 2 220 kJmol⁻¹; 2 875 kJmol⁻¹ và 3 536 kJmol⁻¹. Khi đốt cháy hoàn toàn 1 gam chất nào sẽ thu được lượng nhiệt lớn nhất?

A. Ethane.                 B. Propane.                C. Pentane.                 D. Butane.

Phương pháp giải:

tính lượng nhiệt sinh ra khi đốt các alkane. 

Lời giải chi tiết:

Lượng nhiệt sinh ra khi đốt 1 gam

Ethane: $\frac{1}{30}$ kJmol⁻¹

Propane: $\frac{1}{44}$ kJmol⁻¹

Butane: $\frac{1}{58}$ mol⁻¹

Pentane: $\frac{1}{72}$ kJmol⁻¹

Vậy lượng nhiệt khi đốt 1g enthane là lớn nhất.

12.8

Nhỏ 1 mL nước bromine vào ống nghiệm đựng 1 mL hexane, chiếu sáng và lắc đều. Hiện tượng quan sát được là

A. trong ống nghiệm có chất lỏng đồng nhất.

B. màu của nước bromine bị mất.

C. màu của bromine không thay đổi.

D. trong ống nghiệm xuất hiện kết tủa.

Phương pháp giải:

phản ứng đặc trưng của alkane là phản ứng thế với halogen.

Lời giải chi tiết:

Đáp án B.

12.9

Hydrocarbon Y có công thức cấu tạo như sau: (CH₃)₂CHCH₂CH₃. Khi cho Y phản ứng với bromine có thể thu được bao nhiêu dẫn xuất monobromo là đồng phân cấu tạo của nhau?

A. 3.                             B. 4.                              C. 5.                           D. 6.

Phương pháp giải:

halogen sẽ thay thế nguyên tử H của alkane.

Lời giải chi tiết:

Đánh số C từ trái qua phải.

Vị trí C₅ giống C₁ nên Br có thể thế vào 4 vị trí khác nhau. Đáp án B

12.10

Trong phân tử hydrocarbon X, hydrogen chiếm 25% về khối lượng. Công thức phân tử của X là

A. CH₄.       B. C₂H₄.       C. C₂H₆.        D. C₆H₆.

Phương pháp giải:

từ phần trăm nguyên tố tìm ra công thức thực nghiệm của X.

Lời giải chi tiết:

Gọi công thức phân tử là C_xH_y.

Ta có x : y  = $\frac{\%C}{12}:\frac{\%H}{1}$ = 1 : 4

→ Công thức thực nghiệm: CH₄.    

→ Công thức phân tử CH₄.

Đáp án A

12.11

Cho butane phản ứng với chlorine thu được sản phẩm chính là

A. 2-chlorobutane.                                                    B. 1-chlorobutane.

C. 3-chlorobutane.                                                    D. 4-chlorobutane.

Phương pháp giải:

Trong phản ứng thế halogen, nguyên tử H ở carbon bậc cao hơn dễ bị thế bởi nguyên tử halogen hơn so với nguyên tử H ở carbon bậc thấp. 

Lời giải chi tiết:

Đáp án A.

12.12

Để tăng chất lượng của xăng, dầu, người ta thực hiện cách nào sau đây?

A. Thực hiện phản ứng reforming để thay đổi cấu trúc của các alkane mạch không nhánh thành hydrocarbon mạch nhánh hoặc mạch vòng có chỉ số octane cao.

B. Thực hiện phản ứng cracking để thay đổi cấu trúc các alkane mạch dài chuyển thành các alkene và alkane mạch ngắn hơn.

C. Thực hiện phản ứng hydrogen hóa để chuyển các alkene thành alkane.

D. Bổ sung thêm heptane vào xăng, dầu.

Phương pháp giải:

Dựa vào các cách làm tăng chất lượng của xăng

Lời giải chi tiết:

Đáp án A.

12..13

Phương pháp nào sau đây có thể được thực hiện để góp phần hạn chế ô nhiễm môi trường do các phương tiện giao thông gây ra?

A. Không sử dụng phương tiện giao thông.

B. Cấm các phương tiện giao thông tại các đô thị.

C. Sử dụng phương tiện chạy bằng điện hoặc nhiên liệu xanh.

D. Sử dụng các phương tiện chạy bằng than đá.

Phương pháp giải:

Dựa vào các biện pháp làm giảm ô nhiễm môi trường

Lời giải chi tiết:

Đáp án C.

12.14

Trong công nghiệp, các alkane được điều chế từ nguồn nào sau đây?

A. Sodium acetate.                                                B. Dầu mỏ và khí mỏ dầu.

C. Aluminium carbide (Al₄C₃).                            D. Khí biogas.

Phương pháp giải:

Dựa vào các phương pháp điều chế alkane

Lời giải chi tiết:

Đáp án B

12.15

Trong phản ứng thế nguyên tử H của phân tử alkane, bromine có tính chọn lọc cao, nghĩa là xác suất thế nguyên tử H ở nguyên tử carbon bậc ba gấp hàng trăm lần xác suất thế H ở nguyên tử carbon bậc một và bậc hai. Xác định công thức cấu tạo sản phẩm chính của phản ứng xảy ra khi cho (CH₃)₂CHCH₂CH₃ phản ứng với bromine (chiếu sáng).

Phương pháp giải:

Trong phản ứng thế halogen, nguyên tử H ở carbon bậc cao hơn dễ bị thế bởi nguyên tử halogen hơn so với nguyên tử H ở carbon bậc thấp. 

Lời giải chi tiết:

Sản phẩm chính của phản ứng: (CH₃)₂CBrCH₂CH₃.

12.16

Viết công thức cấu tạo của các hợp chất không no có thể thu được khi thực hiện phản ứng tách một phân tử hydrogen từ phân tử 2-methylbutane.

Phương pháp giải:

khi tách một phân tử hydrogen sẽ tạo thành alkene.

Lời giải chi tiết:

Các sản phẩm gồm.

CH₂=C(CH₃)CH₂CH₃

(CH₃)₂C=CHCH₂

(CH₃)₂CHCH=CH₂.

12.17

Trong quá trình khai thác hoặc vận chuyển dầu mỏ, đôi khi xảy ra sự cố tràn dầu trên biển.

a) Các sự cố tràn dầu trên biển gây ra các thảm họa về môi trường như thế nào?

b) Để xử lí sự cố tràn dầu trên biển, người ta thường làm như thế nào? Giải thích lí do sử dụng các kĩ thuật đó.

Phương pháp giải:

dầu mỏ chủ yếu là các alkane mà các alkane thường không tan trong nước nên có thể tách alkane và nước bằng phương pháp chiết.

Lời giải chi tiết:

a) Dầu nhẹ hơn nước, không tan trong nước, bị loang ra nên che phủ bề mặt biển làm giảm khả năng hòa tan của oxygen trong không khí vào trong nước biển, làm cho các sinh vật biển bị chết.

b) Dùng các phao để gom dầu  

Hút dầu vào các bể chứa (lẫn nước biển).

Chiết tách để loại bỏ nước, thu lấy dầu. Do dầu không tan trong nước dẫn đến sự phân lớp. 1 lớp là dầu, 1 lớp là nước biển.

12.18

“Băng cháy” là dạng tinh thể hydrate của methane với nước, có công thức là CH₄.nH₂O. Băng cháy được hình thành ở sâu dưới lòng đất dưới đáy biển và là nguồn methane quan trọng trong tương lai. Em hãy đề xuất biện pháp khai thác băng cháy.

Phương pháp giải:

“Băng cháy” là dạng tinh thể hydrate của methane với nước, chính vì vậy làm tan chảy băng cháy sẽ thu được khí methane.

Lời giải chi tiết:

Phương án 1. Đào mỏ, lấy các cục băng cháy sau đó làm tan chảy cục băng cháy sẽ thu lẫy khí methane.

Phương án 2. Làm tan chảy băng cháy dưới lòng đất trước sau đó thu khí bay lên.

12.19

Xăng làm nhiên liệu cho ô tô, xe máy là hỗn hợp của các hydrocarbon mạch nhánh C₅H₁₂ – C₁₁H₂₄, trong đó có octane là chất có khả năng chịu cuộc kích nổ tốt. Vì sao người ta không dùng một loại hydrocarbon (ví dụ octane) để làm xăng mà lại dùng hỗn hợp các hydrocarbon?

Phương pháp giải:

Mỗi hydrocarbon khi đốt sẽ tỏa ra lượng nhiệt khác nhau.

Lời giải chi tiết:

Nếu chỉ dùng một loại hydrocarbon thì nhiệt giải phóng ra không đủ để khởi động động cơ. Và việc lưu trữ để đủ lượng xăng cho ô tô, xe máy sẽ khó khăn hơn: bình rất to hoặc phải là bình chịu áp suất cao.

12.20

Khi đốt cháy 1 mol các chất sau đây giải phóng ra nhiệt lượng (gọi là nhiệt đốt cháy) như bảng sau:

a) Khi đốt 1 gam chất nào sẽ giải phóng ra lượng nhiệt lớn nhất?

b) Để đun sôi cùng một lượng nước từ cùng nhiệt độ ban đầu, với giả thiết các điều kiện khác là như nhau, cần đốt cháy khối lượng chất nào là ít nhất?

Phương pháp giải:

tính lượng nhiệt sinh ra khi đốt các alkane.

Lời giải chi tiết:

a) Lượng nhiệt sinh ra khi đốt 1 gam

Methane: $\frac{1}{16}$ kJmol⁻¹

Ethane: $\frac{1}{30}$ kJmol⁻¹

Propane: $\frac{1}{44}$ kJmol⁻¹

Butane: $\frac{1}{58}$ mol⁻¹

Vậy lượng nhiệt khi đốt 1g enthane là lớn nhất.

b) Khối lượng chất nhỏ nhất cần đốt là ethane.

12.21

Khí đốt hoá lỏng (Liquified Petroleum Gas, viết tắt là LPG) hay còn được gọi là gas, là hỗn hợp khí chủ yếu gồm propane (C₃H₈) và butane (C₄H₁₀) đã được hóa lỏng. Một loại gas dân dụng chứa khí hoá lỏng có tỉ lệ mol propane : butane là 40 : 60. Đốt cháy 1 lít khí gas này (ở 25 °C, 1 bar) thì tỏa ra một lượng nhiệt bằng bao nhiêu? Biết khi đốt cháy 1 mol mỗi chất propane và butane tỏa ra lượng nhiệt tương ứng 2 220 kJ và 2 875 kJ.

Phương pháp giải:

tính lượng nhiệt sinh ra khi đốt propane và butane có trong 1 lít khí gas.

Lời giải chi tiết:

$n_{C_3{H}_8}=\frac{0,4}{24,79}=0,0161mol$

$n_{C_4{H}_{10}}=\frac{0,6}{24,79}=0,0242mol$

Lượng nhiệt sinh ra khi đốt 1l khí gas là:

0,0161.2220 + 0,0242.2875 = 105,317 kJ

12.22

Khí gas đun nấu có thể gây ngạt. Khí gas nặng hơn không khí (propane nặng gấp 1,55 lần; butane nặng gấp 2,07 lần không khí) nên khi thoát khỏi thiết bị chứa, gas tích tụ ở những chỗ thấp trên mặt đất và tạo thành hỗn hợp gây cháy nổ. Khi phát hiện rò rỉ khí gas trong nhà, chúng ta cần phải làm gì để đảm bảo an toàn?

Phương pháp giải:

Dựa vào kiến thức đã học về alkane và liên hệ thực tiễn

Lời giải chi tiết:

-        Làm thoáng không khí trong phòng bằng cách mở cửa.

-        Không được bật các thiết bị điện như quạt, đèn,... 

-        Kiểm tra khóa bình gas, khoá lại nếu do quên chưa khóa.

-        Báo cho nhà cung cấp gas để sửa chữa, thay thế nếu do van bị hỏng hoặc ống dẫn gas bị hở (do lâu ngày nên bị nứt, do chuột cắn,...).

12.23

Vì sao nói “Các phương tiện giao thông là một trong các nguyên nhân chính gây ra ô nhiễm môi trường ở các đô thị lớn”?

Phương pháp giải:

Dựa vào các tác nhân gây ô nhiễm môi trường

Lời giải chi tiết:

Do các phương tiện giao thông đốt cháy nhiên liệu sinh ra nhiều khí carbon dioxide, các nitrogen oxide, carbon monoxide và các hạt bụi mịn do xăng, dầu cháy không hoàn toàn.