Tổng quan về ankan

TÍNH CHẤT HÓA HỌC CỦA ANKAN

(parafin): (Hiđrocacbon no, mạch hở C_nH_2n+2 ; n ³ 1)

A. Lý thuyết:

1. Phản ứng thế :

    CH₄ + Cl₂ ->  CH₃Cl + HCl

                            ^{metyl clorua  (clo metan)}

    CH₄ + 2Cl₂ ->  CH₂Cl₂ + 2HCl

                            ^{metylen clorua  (diclo metan)}

    CH₄ + 3Cl₂ ->  CHCl₃ + 3HCl

                                ^{Clorofom  (triclo metan)}

    CH₄ + 4Cl₂ ->  CCl₄ + 4HCl

                         ^{Cacbon tetraclorua  (tetraclo metan)}

Chú ý : Các đồng đẳng của metan cũng tham gia phản ứng thế tương tự như metan.

VD :CH₃ – CH₂ – CH₃ + Cl₂ ->        CH₃ – CHCl – CH₃      + HCl                  (57%)

                                                              CH₃ – CH₂ – CH₂Cl + HCl            (43%)

CH₃ – CH₂ – CH₃ + Br₂ ->                CH₃ – CHBr – CH₃      + HBr        (97%)

                                                              CH₃ – CH₂ – CH₂Br + HBr            (3%)

 

PTTQ: C_nH_2n+2 + zX₂ ->  C_nH_2n+2-zXz + zHX

2. Phản ứng nhiệt phân:

    a) Phản ứng Crackinh:

    C_nH_2n+2 ->  C_mH_2m+2 + C_qH_2q            (n ³ 3; m ³1; q³ 2)

   

    b) Phản ứng phân huỷ:

    C_nH_2n+2 ->  nC + (n+1)H₂

    Đặc biệt: 2CH₄ -> C₂H₂ + 3H₂

    c) Phản ứng loại hiđro (đehiđro):

    C_nH_2n+2 -> C_nH_2n + H₂

    VD: C₄H₁₀ ->  C₄H₈ + H₂

3. Phản ứng oxi hoá:

    a) Phản ứng cháy (Phản ứng oxi hoá hoàn toàn):

    VD: CH₄ + 2O₂ ->  CO₂ + 2H₂O

    b) Phản ứng oxi hoá không hoàn toàn:

    - Nếu đốt cháy thiếu oxi thì ankan bị cháy không hoàn toàn ® SP cháy gồm CO₂, H₂O, CO, C.

    VD: 2CH₄ + 3O_2(thiếu) -> 2CO + 4H₂O

    - Nếu có chất xúc tác, nhiệt độ thích hợp, ankan bị oxi hoá không hoàn toàn thành dẫn xuất chứa oxi.

    VD: CH₄ + O₂ ->  HCHO + H₂O

    - Nếu mạch cacbon dài, khi bị oxi hoá có thể bị bẻ gãy.

    VD: 2CH₃CH₂CH₂CH₃ + 5O₂ -> 4CH₃COOH + 2H₂O

4. Điều chế ankan.

    a) Phương pháp tăng mạchh cacbon:

    - 2C_nH_2n+1X + 2Na ->  (C_nH_2n+1)₂ + 2NaX

    VD:  2C₂H₅Cl + 2Na ->  C₄H₁₀ + 2NaCl

              CH₃Cl + C₂H₅Cl + 2Na ® C₃H₈ + 2NaCl

    - 2RCOONa + 2H₂O -> R-R + 2CO₂ + 2NaOH + H₂

    VD: 2CH₂ = CH – COONa + 2H₂O -> 

                                                    CH₂ = CH – CH = CH₂ + 2CO₂ + 2NaOH + H₂

    b) Phương pháp giảm mạch cacbon:

    - Phương pháp Duma:

    RCOONa + NaOH ->  RH + Na₂CO₃

    (RCOO)₂Ca + 2NaOH ->  2RH  + CaCO₃ + Na₂CO₃

VD:  CH₃COONa + NaOH ->  CH₄ + Na₂CO₃

          (CH₃COO)₂Ca + 2NaOH -> 2CH₄ + Na₂CO₃ + CaCO₃

- Phương pháp crackinh:

C_nH_2n+2 -> C_mH_2m + C_qH_2q+2 (n = m + q; n ³3)

VD: C₃H₈ ->  CH₄ + C₂H₄

c) Phương pháp giữ nguyên mạch cacbon:

C_nH_2n + H₂ ->  C_nH_2n+2

VD: C₂H₄ + H₂ ->  C₂H₆

C_nH_2n-2 + 2H₂ ->  C_nH_2n+2

VD: C₂H₂ + 2H₂ -> C₂H₆

          d) Một số phương pháp khác:

          Al₄C₃ + 12H₂O ® 3CH₄ + 4Al(OH)₃

          C + 2H₂ -> CH₄

B. Bài tập mẫu:

Bài 1: Trong các khí sau : CH₄, H₂, Cl₂, 0₂.

a)  Những khí nào tác dụng với nhau từng đôi một ?

b) Hai khí nào khi trộn với nhau tạo ra hỗn hợp nổ ?

Giải :

a) Những khí tác dụng với nhau từng đôi một là:

CH₄ và O₂; CH₄ và Cl₂; H₂ và O₂; H₂ và Cl₂.

b) Những hỗn hợp nổ là những hỗn hợp khi phản ứng tỏa nhiều nhiệt, đó là các hỗn hợp: CH₄ và O₂; H₂ và O₂.

Bài 2: Trong các phương trình hoá học sau, phương trình hoá học nào viết đúng ? phương trình nào viết sai?

a) CH₄ + Cl₂ —as→ CH₂Cl₂ + H₂ ;

b) CH₄ + Cl₂ —as→ CH₂ + 2HCl;

c) 2CH₄ + Cl₂ —as→ 2CH₃Cl + H_2;

d) CH₄ + Cl₂ —as→ CH₃Cl + HCl;

Trường hợp d đúng. Còn lại a,b,c là sai

Bài 3: Đốt cháy hoàn toàn 11,2 lít khí metan. Hãy tính thể tích khí oxi cần dùng và thể tích khí cacbonic tạo thành. Biết các thể tích khí đo ở điều kiện tiêu chuẩn

Giải

Phương trình phản ứng:

CH4 + 2O2- 2H2O + CO2
0.5 1 1 0.5 / mol
nCH4= V/22,4 = 11,2/22,4= 0,5 (mol)
nO2= 2 x nCH4 = 2×0,5 = 1 (mol)
VO2 = n x 22.4 = 1x 22,4 = 22,4 (l)
VCO2= n x 22,4 = 0,5 x 22,4 = 11,2 (l)

Bài 4: Có một hỗn hợp khí gồm CO₂ và CH₄. Hãy trình bày phương pháp hoá học để :

a) Thu được khí CH₄.

b) Thu được khí CO₂.

Giải :

a) Để thu được CH₄, ta dẫn hỗn hợp qua dung dịch Ca(OH)₂ dư,CO₂ bị hấp thụ hết, khí thoát ra là CH₄.

CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃ + H₂O

b) Sau khi thu lấy metan, lấy kết tủa, rửa sạch và đem nung (hoặc cho tác dụng với dung dịch HCl), thu được CO₂.

CaCO₃ → CaO + CO₂

C. Bài tập tự luyện

1. Có hai bình khí khác nhau là CH₄ và CO₂. Để phân biệt các chất ta có thể dùng.

A) Một kim loại      B) Ca(OH)₂           C) Nước brom              D) Tất cả đều sai

2. Khi đốt cháy hoàn toàn 3,36 lít khí metan (đktc). Hãy tính thể tích khí oxi cần dùng và thể tích khí cacbonic tạo thành ? (các khí đo ở đktc)
3.  Đốt cháy hoàn toàn khí metan trong bình chứa 4,48 lít khí oxi. Hãy tính thể tích khí metan đã dùng, thể tích khí cacbonic tạo thành, khối lượng nước tạo thành ? (các khí đo ở đktc)
4. Đốt cháy hoàn toàn khí metan trong bình chứa khí oxi vừa đủ thu được 11 g khí cacbonic. Hãy tính thể tích khí metan đã dùng, khối lượng khí oxi đã dùng?
5. Đốt cháy V lít khí metan, thu được 1,8g hơi nước. Hãy tính V và thể tích không khí cần dùng, biết O₂ chiếm 20% thể tích không khí (đktc) ?
6. Đốt cháy hoàn toàn 2,24 lít khí C₄H₁₀ (đktc) rồi hấp thụ hết các sản phẩm cháy vào dd Ba(OH)₂ 0,2M dùng dư thu được chất kết tủa.
   1. Viết ptpư ?
   2. Tìm số g kết tủa thu được.
7. Đốt cháy 10,08 lít hh khí CH₄ và C₂H₆ thu được 14,56 lít CO₂. (đktc)
   1. Tính % mỗi khí trong hh
   2. Dẫn toàn bộ sp cháy qua dd Ba(OH)₂ dư thu được a gam kết tủa. Tính a ?

 

 

Bài viết gợi ý: