BÀI 12. ALKANE

MỞ ĐẦU

Viết công thức cấu tạo dạng đầy đủ của các hydrocarbon có cùng công thức phân tử CH₄, C₂H₆ và C₃H₈. Dự đoán tính chất của các chất dựa trên đặc điểm liên kết của chúng.

Giải nhanh:

Tính chất: phản ứng thể halogen, phản ứng cracking, phản ứng cháy.

I. KHÁI NIỆM VÀ DANH PHÁP

Câu hỏi 1: Mô tả hình dạng của phân tử methane và ethane.

Giải nhanh:

Cả 2 đều nằm ở tâm một hình tứ diện, liên kết với 4 nguyên tử (hay nhóm nguyên tử) nằm ở bốn đỉnh của hình tứ diện đó.

Câu hỏi 2: Gọi tên các hợp chất isobutane, isopentane và neopentane theo danh pháp thay thế.

Giải nhanh:

Isobutane: methylpropan; isopentane: 2-methylbutane; neopentane: 2,2-dimethylpropane

II. TÍNH CHẤT VẬT LÍ

III. TÍNH CHẤT HÓA HỌC

Thực hành: Thí nghiệm 1. Phản ứng của hexane với bromine

Chuẩn bị: Hexane, nước bromine, ống nghiệm, cốc nước nóng và bông tẩm dung dịch NaOH.

Tiến hành: Cho vào ống nghiệm khô khoảng 1 mL nước bromine. Lắc nhẹ hỗn hợp phản ứng. Nút ống nghiệm bằng bông đã tẩm dung dịch NaOH rồi nhúng ống nghiệm vào trong cốc nước nóng khoảng 50 ^oC (đã chuẩn bị trước) hoặc để ống nghiệm ra nơi có ánh sáng mặt trời.

Yêu cầu: Quan sát, nhận xét màu sắc và tính đồng nhất của hỗn hợp phản ứng trước và sau khi đun nóng (hoặc để ra ngoài ánh nắng mặt trời).

Chú ý an toàn: Hexane, bromine và hydrogen bromide đều dễ bay hơi, có mùi xốc, độc.

Giải nhanh:

- Trước khi đun: không có hiện tượng, hỗn hợp không đồng nhất.

- Khi đun nóng: nước bromine bị mất màu, hỗn hợp đồng nhất.

Thực hành: Thí nghiệm 2. Phản ứng của hexane với potassium permanganate

Chuẩn bị: Hexane, dung dịch KMnO₄ 1%, ống nghiệm.

Tiến hành: Cho vào ống nghiệm khoảng 1 mL hexane, thêm tiếp vào ống nghiệm vài giọt dung dịch thuốc tím (KMnO₄) 1% và lắc đều.

Yêu cầu: Quan sát, nhận xét màu sắc và tính đồng nhất của hỗn hợp phản ứng.

Giải nhanh:

Dung dịch trong ống tách thành 2 lớp, lớp dưới là KMnO₄  màu tím, lớp trên là hexane không màu.

Luyện tập: Viết công thức cấu tạo các sản phẩm monobromo có thể tạo thành trong phản ứng giữa bromine và hexane ở Thí nghiệm 1.

Giải nhanh:

1. CH₃CH₂CH₂CH₂CH₂CH₂Br

2. CH₃CH₂CH₂CH₂CHBrCH₃

3. CH₃CH₂CH₂CHBrCH₂CH₃

Thực hành: Thí nghiệm 3. Đốt cháy hexane

Chuẩn bị: Hexane, bát sứ, que đóm dài, diêm hoặc bật lửa.

Tiến hành: Cho khoảng 1 mL hexane vào chén sứ, dùng que đóm dài để châm lửa đốt hexane.

Yêu cầu: Quan sát, nhận xét màu ngọn lửa và viết phương trình hoá học của phản ứng oxi hoá hoàn toàn hexane.

Chú ý an toàn: Hexane bay hơi mạnh, dễ bắt lửa và dễ cháy.

Giải nhanh:

Hexane bốc cháy cho ngọn lửa màu vàng.

PTHH: 2C₆H₁₄ + 19O₂ → 12CO₂ + 14H₂O

IV. NGUỒN ALKANE TRONG TỰ NHIÊN, ỨNG DỤNG CỦA ALKANE

Câu hỏi 3: Biogas hay khí sinh học là một hỗn hợp khí (chủ yếu là methane, chiếm 60%) được sinh ra từ quá trình phân huỷ kị khí của các phụ phẩm nông nghiệp (chất thải của gia súc, gia cầm, rơm, rạ,…), rác thải hữu cơ,… Mỗi m³ biogas có thể cung cấp năng lượng tương đương với 0,4 kg dầu diesel hoặc 0,6 kg xăng hoặc 0,8 kg than. Cho biết việc sử dụng biogas có thể mang lại lợi ích gì.

Giải nhanh:

- Tạo ra nguồn năng lượng sạch và tái tạo, thay thế năng lượng hoá thạch.

- Cải thiện chất lượng môi trường

- Cải thiện sức khỏe và an toàn xã hội…

Câu hỏi 4: Biện pháp nào sau đây không làm giảm ô nhiễm môi trường gây ra do sử dụng nhiên liệu từ dầu mỏ?

A. Đưa thêm hợp chất có chứa chì vào xăng để làm tăng chỉ số octane của xăng.

B. Đưa thêm chất xúc tác vào ống xả động cơ để chuyển hoá các khí thải độc hại.

C. Tăng cường sử dụng biogas.

D. Tổ chức thu gom và xử lí dầu cặn.

Giải nhanh:

Chọn đáp án A.

Vận dụng: Hãy đề xuất một số biện pháp góp phần làm giảm ô nhiễm môi trường do các phương tiện giao thông gây ra.

Giải nhanh:

- Sử dụng nhiên liệu sinh học.

- Sử dụng các phương tiện giao thông tiết kiệm năng lượng và chuyển đổi sang các loại động cơ điện.

- Sử dụng phương tiện công cộng, đi chung xe…

BÀI TẬP 

Bài 1: Viết công thức cấu tạo và gọi tên thay thế của các hydrocarbon có công thức phân tử C₅H₁₂.

Giải nhanh:

CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – CH3:	pentane
	2- methylbutane
	2,2 – dimethylpropane

Bài 2: Vì sao không được dùng nước để dập tắt các đám cháy xăng, dầu mà phải dùng cát hoặc CO₂?

Giải nhanh:

Vì xăng, dầu chứa các alkane kém tan trong nước và nhẹ hơn nước. Nếu dùng nước sẽ khiến cho đám cháy càng lan rộng.

Bài 3: Dầu thô có thành phần chính là các hydrocarbon. Người ta có thể phân tách các hydrocarbon có trong dầu thô bằng phương pháp chưng cất gián đoạn. Mỗi phân đoạn gồm một số hydrocarbon có nhiệt độ sôi gần nhau.

a) Vì sao khó thu được hydrocarbon tinh khiết bằng cách chưng cất dầu thô?

b) Undecane (C₁₁H₂₄) là một hydrocarbon mạch dài có trong dầu thô. Undecane có thể bị cracking tạo thành pentane và một alkene. Viết phương trình hoá học của phản ứng xảy ra.

Giải nhanh:

a) Vì mỗi phân đoạn thu được hỗn hợp hydrocarbon khác nhau có nhiệt độ sôi gần nhau.

b) PTHH: C₁₁H₂₄ → C₅H₁₂ + C₆H₁₂

C₁₁H₂₄ → C₅H₁₂ + 2C₃H₆

C₁₁H₂₄ → C₅H₁₂ + 3C₂H₄

Bài 4: Khí thải của động cơ có thể chứa những chất nào gây ô nhiễm môi trường? Có những giải pháp nào để hạn chế ô nhiễm môi trường do khí thải của động cơ?

Giải nhanh:

- Các chất: carbon dioxide và hơi nước, carbon monoxide, các oxide của nitrogen và alkane chưa bị cháy hết….

- Một số biện pháp:

+ Đưa chất xúc tác vào ống xả của động cơ. 

+ Sử dụng nhiên liệu cháy sạch.

+ Sử dụng nhiên liệu sinh học 

+ Sử dụng các phương tiện giao thông tiết kiệm năng lượng…