Giải chi tiết khoa học tự nhiên 9 KNTT bài 24 Alkene

KHỞI ĐỘNG

Câu hỏi: Khí ethylene có tác dụng thúc đẩy quá trình chín của trái cây. Ethylene thuộc loại hợp chất hữu cơ nào? Ethylene có cấu tạo, tính chất như thế nào và có vai trò gì trong công nghiệp hóa chất?

Bài làm chi tiết:

- Ethylene thuộc loại hợp chất hữu cơ là alkene.

- Ethylene là hydrocarbon mạch hở, trong phân tử có một liên kết đôi.

- Tính chất:

+ Phản ứng cháy: tỏa ra nhiều nhiệt.

+ Phản ứng cộng: làm mất màu nước bromine.

CH₂=CH₂ + Br-Br  Br-CH₂-CH₂-Br

+ Phản ứng trùng hơp:

nCH₂=CH₂  –(–CH₂-CH₂–)–_n

- Vai trò trong công nghiệp hóa chất: Tổng hợp ethylic alcohol; Sản xuất dung môi; Tổng hợp acetic acid; Sản xuất polyethylene (PE) poly(vinyl chloride) (PVC).

I. KHÁI NIỆM ALKENE

Hoạt động: Cho công thức cấu tạo của một số alkene như sau: 

Thực hiện các yêu cầu sau:

1. Nhận xét về đặc điểm chung của các công thức cấu tạo đã cho.

2. Viết công thức phân tử của các alkene trên, từ đó rút ra công thức chung của các alkene đó.

Bài làm chi tiết:

1. Đặc điểm chung của các công thức cấu tạo là trong phân tử có một liên kết đôi.

2. Công thức phân tử của các alkane trên:

- CH₂=CH₂: C₂H₄.

- CH₃-CH=CH₂: C₃H₆.

- CH₃-CH=CH-CH₃: C₄H₈.

Công thức chung của alkene là: C_nH_2n (với n  2, n là các số nguyên, dương).

II. ETHYLENE

Hoạt động: Thí nghiệm: Điều chế và thử tính chất của ethylene

Chuẩn bị: bình cầu có nhánh 250 mL đựng dung dịch cồn 96^o và dung dịch H₂SO₄ đặc đã được trộn đều, đá bọt, ống nghiệm chứa khoảng 2 mL nước bromine, bình thủy tinh chứa dung dịch NaOH, ống dẫn thủy tinh đầu vuốt nhọn, ống dẫn thủy tinh hình chữ L.

Dụng cụ thí nghiệm được lắp sẵn như Hình 24.1.

Tiến hành:

- Đun nóng bình cầu đến khi kí ethylene sinh ra và đi vào ống dẫn thủy tinh có dầu vuốt nhọn. Dùng que đóm đang cháy để đốt ethylene ở đầu vuốt nhọn của ống dẫn

- Thay ống dẫn thủy tinh dầu vuốt nhọn bằng ống dẫn thủy tinh hình chữ L và dẫn khí ethylene vào ống nghiệm đựng nước bromine.

Thực hiện các yêu cầu sau:

Quan sát hiện tượng xảy ra ở đầu ống dẫn thủy tinh vuốt nhọn và tại ống nghiệm đựng nước bromine. Rút ra nhận xét về tính chất hóa học của ethylene.

Bài làm chi tiết:

- Hiện tượng xảy ra ở đầu ống dẫn thủy tinh vuốt nhọn: xuất hiện một ngọn lửa xanh nhẹ.

- Hiện tượng tại ống nghiệm đựng nước bromine: dung dịch bromine màu nâu đỏ bị mất màu.

- Tính chất hóa học của ethylene là:

+ Phản ứng cháy: tỏa ra nhiều nhiệt.

+ Phản ứng cộng: làm mất màu nước bromine.

CH₂=CH₂ + Br-Br  Br-CH₂-CH₂-Br

Câu hỏi: Propylene là một alkene, có công thức cấu tạo CH₃-CH=CH₂. Propylene có tính chất hóa học tương tự ethylene không? Tại sao? Viết các phương trình hóa học minh họa.

Bài làm chi tiết:

- Vì phân tử propylen có liên kết đôi nên Propylene có tính chất hóa học tương tự ethylene.

- PTHH minh họa:

 + Phản ứng cháy: CH₂=CH₂ + Br-Br  Br-CH₂-CH₂-Br 

+ Phản ứng cộng: làm mất màu nước bromine.

CH₃-CH=CH₂ + Br-Br  CH₃-CH(Br)-CH₂-Br

Hoạt động: Em hãy tìm hình ảnh minh họa và viết bài trình bày về các ứng dụng của ethylene.

Bài làm chi tiết:

Ethylene là nguyên liệu quan trọng cho ngành công nghiệp sản xuất hóa chất và tổng hợp polymer. Một số ứng dụng có thể kể đến như:

1. Tổng hợp ethylic alcohol:

Sục khí C₂H₄ qua nước, do có liên kết đôi nên ở nhiệt độ thích hợp và có xúc tác acid nên ethylene có thể cộng nước tạo thành ethylic alcohol (C₂H₅OH).

PTHH: C₂H₄ + H₂O  C₂H₅OH

2. Tổng hợp acetic acid

Để sản xuất acetic acid, ethylene thường được sử dụng làm nguyên liệu ban đầu. Ethylene trải qua một loạt các phản ứng để tạo ra ethyl alcohol. Sau đó, ethyl alcohol tiếp xúc với không khí trong điều kiện phù hợp để tạo thành acetic acid.

PTHH: C₂H₅OH + O₂ CH₃COOH + H₂O

3. Sản xuất dung môi

Ethylene thường được sử dụng làm nguyên liệu chính trong quá trình tổng hợp các dẫn xuất hữu cơ như ethyl alcohol, ethylene glycol,…

PTHH: CH₂=CH₂ + 4H₂O + 2KMnO₄  → 3HO-CH₂-CH₂-OH + 2MnO₂ + 2KOH

4. Kích thích quả mau chín

Ethylene kích thích quá trình làm chín trái cây tự nhiên, khiến chúng chín mau. Ethylene là một loại hormone thực vật có dạng khí, được tổng hợp trong cây. Ethylene kích thích quá trình hô hấp của tế bào trái cây, góp phần vào quá trình làm cho quả chín nhanh hơn.

5. Sản xuất polyethylene (PE), poly(vinyl chloride)(PVC)

Ethylene (nhựa PE) được sản xuất bằng cách trùng hợp ethylene. 

PTHH:  nCH₂=CH₂  –(CH₂-CH₂)_n-