A. Kiến thức cơ bản
1. Khái niệm
- Ankan là hidro no mạch hở: CnH2n+2 (n ≥1)
- Xicloankan là hidrocacbon no mạch vòng CTTQ của monoxicloankan CnH2n (n≥3)
2. Đồng đẳng, 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 nhánh- tên nhánh + tên mạch chính + an
Mạch chính là mạch cacbon dài nhất, chứa nhiều nhánh hơn.
Đánh số thứ tự cacbon mạch chính từ C đầu gần nhánh.
Nếu có nhiều nhánh giống nhau thì dùng tiền tố chỉ độ bội (theo số đếm): đi, tri, tera…Khi có nhiều nhánh thứ tự gọi tên nhánh theo vần chữ cái.
- Gốc hidrocacbon là phần còn lại của phân tử hidrocacbon sau khi bớt đi một số nguyên tử hidro nhưng vẫn còn tồn tại trong phân tử ở trạng thái liên kết và không mang electron tự do như gốc tự do. CTTQ nhóm ankyl: CnH2n+2
- 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. Phản ứng hóa học
a) Phản ứng thế:
- Nguyên tử H bị thế bằng halogen tạo dẫ xuất halogen:
CnH2n+2 + x Cl2 → CnH2n+2-xClx + x HCl (x ≤ 2n+2)
- Đối với ankan phân tử có các nguyên tử C có bậc khác nhau, sản phẩm chính thế H ở C bậc cao hơn.
b) Phản ứng tách:
+ Tách hidro: CnH2n+2 \[\overset{{{t}^{0}},xt}{\mathop{\to }}\,\] CnH2n+2-2x + xH2
+ Bẻ gãy các liên kết C-C:
CnH2n+2 \[\overset{{{t}^{0}},xt}{\mathop{\to }}\,\]CmH2m + Cm’H2m’+2 (n = m + m’)
c) Phản ứng oxi hóa
- Ankan cháy tạo ra nhiều nhiệt:
CnH2n+2 + \[\frac{3n+1}{2}\] O2 → n CO2 + (n+1) H2O
5. Điều chế
- Trong công nghiệp, metan và các đồng đẳng được lấy từ khí thiên nhiên, khí mỏ dầu và dầu mỏ.
- Trong phòng thí nghiệm, ankan được điều chế bằng cách nung muối natri của axit cacboxylic với vôi tôi xút.
B. BÀI TẬP VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI
Câu 1: Trang 115 sgk hóa 11
Thế nào là hidrocacbon 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.
Câu 2: Trang 115 sgk hóa 11
Viết công thức phân tử của các hidrocacbon tương ứng với các gốc ankyl sau: –CH3 ; -C3H7; -C6H13
Hướng dẫn giải
Các hidrocacbon tương ứng: CH4; C3H8; C6H14
Câu 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 → CH3 – CH2 – CH2Cl + HCl
hoặc CH3 – CH(Cl) – CH3 + HCl
b) Tách một phân tử hidro từ phân tử propan
CH3 – CH2 - CH3 \[\overset{{{t}^{0}},xt}{\mathop{\to }}\,\]CH3-CH = CH2 + H2
c) Đốt cháy hexan
C6H14 + \[\frac{19}{2}\]O2 → 6CO2 + 7H2O
Câu 4: Trang 116 sgk hóa 11
Các hidrocacbon 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
Đáp án D
Câu 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) Xăng dầu gồm cac ankan có mạch ngắn, dễ bay hơi, dễ bắt lửa. Nhựa đường gồm các ankan có mạch cacbon rất lớn, khó bay hơi, kém bắt lửa.
b) Vì xăng dầu nhẹ hơn nước, khi dùng nước thì xăng, dầu sẽ nổi lên trên mặt nước, làm cho đám 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 làm cho đám cháy bị dập tắt.
Câu 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
Đáp án B
Câu 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 CTPT của ankan là CnH2n+2 ( n ≥ 1)
\[{{n}_{C{{O}_{2}}}}=\frac{5,6}{22,4}=0,25(mol)\]
\[{{m}_{H}}={{m}_{X}}-{{m}_{C}}=3,6-0,25.12=0,6(g)\]
\[=>{{n}_{H}}=0,6(mol)\]
\[\overset{BTNT:H}{\mathop{\to }}\,{{n}_{{{H}_{2}}O}}=\frac{1}{2}{{n}_{H}}=0,3(mol)\]
\[{{n}_{{{C}_{n}}{{H}_{2n+2}}}}={{n}_{{{H}_{2}}O}}-{{n}_{C{{O}_{2}}}}=0,3-0,25=0,05(mol)\]
\[=>n=\frac{0,25}{0,05}=5\]
Đáp án C