BÀI 23. ALKANE

Khởi động: Khí mỏ dầu hóa lỏng (dùng cho bật lửa và bếp gas), xăng hay dầu (dùng cho xe máy, ô tô, máy bay,...) đều có thành phần chính là alkane. Dựa trên những tính chất gì mà các alkane được sử dụng làm nhiên liệu? Alkane còn có những ứng dụng gì khác?

Giải rút gọn:

Alkane có khả năng đốt cháy tốt nên thường được sử dụng làm nhiên liệu. Ứng dụng khác: nhiên liệu dạng nến paraffin.

I. KHÁI NIỆM HYDROCARBON, ALKANE

Hoạt động: Tìm hiểu về các hydrocarbon thông dụng 

Quan sát Hình 23.1 và thực hiện các yêu cầu sau:

1. Nhận xét đặc điểm chung về thành phần nguyên tố của ba chất trên.

2. So sánh đặc điểm cấu tạo (loại liên kết cộng hóa trị) giữa các nguyên tử trong phân tử của ba chất trên.

Giải rút gọn:

1. Đặc điểm chung: đều chứa hai nguyên tố C và H.

2. 

•   Phân tử methane và propane chỉ chứa các liên kết .

• Phân tử ethylene thì có chứa một liên kết .

Câu hỏi 1: Quan sát Hình 23.1 và cho biết hợp chất nào không loại alkane. Giải thích.

Giải rút gọn:

Hợp chất ethylene không phải là alkane vì alkane là những hydrocarbon mạch hở, phân tử chỉ chứa các liên kết đơn.

Câu hỏi 2: Xét các chất:

Trong các chất trên, chất nào là hydrocarbon, chất nào là alkane? Giải thích.

Giải rút gọn:

Alkane: A, G, I. Vì alkane là những hydrocarbon mạch hở, phân tử chỉ chứa các liên kết đơn.

II. CẤU TẠO PHÂN TỬ VÀ DANH PHÁP ALKANE

Hoạt động: Đọc thông tin trong Bảng 23.1 và thực hiện các yêu cầu sau:

1. Trong công thức phân tử của alkane, khi tăng thêm một nguyên tử carbon thì số nguyên tử hydrogen tăng thêm là bao nhiêu?

2. Hãy cho biết tên gọi của các alkane trong Bảng 23.1 có đặc điểm gì giống nhau và khác nhau.

Giải rút gọn:

1. Số nguyên tử hydrogen tăng thêm 2.

2. 

• Giống nhau: alkane đều có đuôi “ane”.

• Khác nhau: các alkane có số carbon và tên gọi khác nhau.

III. PHẢN ỨNG CHÁY CỦA ALKANE

Hoạt động: Thí nghiệm: Tìm hiểu về phản ứng cháy của butane

Chuẩn bị: Bật lửa gas (chứa butane) loại dài ( loại dùng để mồi lửa bếp gas, bếp cồn); bình tam giác bằng thủy tinh chịu nhiệt, sạch và khô, có nút; ống nghiệm đựng dung dịch nước vôi trong.

Tiến hành:

• Đưa đầu bật lửa vào miệng bình tam giác úp ngược, đánh lửa và giữ lửa cháy cho tới khi thấy thành bình tam giác mờ đi thì dừng lại (Hình 23.2).

• Quay xuôi bình tam giác lại và đổ nước vôi trong vào. Sau đó, đậy bình tam giác bằng nút và lắc đều.

Thực hiện yêu cầu sau: 

1. Nhận xét hiện tượng bên trong thành bình tam giác sau khi đánh bật lửa gas để đốt cháy butane. Dự đoán sản phẩm tạo thành.

2. Quan sát hiện tượng xảy ra trong bình tam giác sau khí cho nước vôi trong vào bình và dự đoán sản phẩm tạo thành.

Giải rút gọn:

1. Hiện tượng: bình tam giác mờ dần đi. Sản phẩm: CO₂ và H₂O.

2. Hiện tượng: khí CO₂ làm nước vôi trong bị đục. Sản phẩm: CaCO₃ và H₂O.

Câu hỏi 1: a) Viết phương trình hóa học biểu diễn phản ứng cháy của methane và ethane.

b) Dùng công thức chung của alkane, viết phương trình hóa học tổng quát của phản ứng đốt cháy hoàn toàn alkane tạo thành sản phẩm là carbon dioxide và nước.

Giải rút gọn:

a) PTHH đốt cháy methane:

PTHH đốt cháy của ethane:

b) Phương trình tổng quát đốt cháy alkane:

Câu hỏi 2: Giả thiết rằng gas trong bình gas là một hỗn hợp propane và butane có tỉ lệ thể tích 1 : 1. Tính nhiệt lượng sinh ra khi đốt cháy 1 kg loại gas này. Biết rằng nhiệt lượng tương ứng sinh ra khi đốt cháy 1 mol mỗi chất propane và butane lần lượt là 2 220 kJ và 2 878 kJ.

Giải rút gọn:

Gọi số mol của propane và butane là x

Ta có: 44x + 58x = 1.1000  x = 9,8 mol.

Nhiệt lượng sinh ra: 9,8.(2220 + 2878) = 49960,4 kJ.

IV. ỨNG DỤNG LÀM NHIÊN LIỆU CỦA ALKANE

Câu hỏi 1: Đọc thông tin trong Bảng 23.2 và trình bày các ứng dụng chủ yếu của alkane

Giải rút gọn:

Ứng dụng: propane và butane làm nhiên liệu cho bật lửa, bếp gas,...; alkane ở trạng thái lỏng làm nhiên liệu dưới dạng xăng, dầu hỏa, dầu diesel và nhiên liệu phản lực; alkane ở trạng thái rắn làm nhiên liệu dạng nến paraffin.

Câu hỏi 2: Bảng dưới đây cho biết nhiệt lượng tỏa ra khi đốt cháy hoàn toàn 1 mol alkane⁽¹⁾.

a) Tính nhiệt lượng tỏa ra khi đốt cháy hoàn toàn 1 gam mỗi alkane trong bảng trên.

b) Đốt cháy 1 gam alkane nào trong số các alkane ở trên sẽ tỏa ra nhiệt lượng nhiều nhất?

Giải rút gọn:

a) Nhiệt lượng tỏa ra khi đốt cháy:

• 1 gam methane:  

• 1 gam ethane:  

• 1 gam methane:  

• 1 gam methane:  

b) Đốt cháy 1 gam methane sẽ tỏa ra nhiệt lượng nhiều nhất.