Giải KHTN 9 sách VNEN bài 34: Etilen - Axetilen

A. Hoạt động khởi động

Etilen và axetilen là các hidrocacbon không no. Thành phần phân tử của etilen và axetilen đều chứa 2 nguyên tử C, trong đó, phần trăm khối lượng của C trong etilen là 85,71%, trong axetilen là 92,31%.

- Tính phân tử khối của etilen và axetilen

- Xác định công thức phân tử và dự đoán công thức cấu tạo của etilen và axetilen. Hãy so sánh với metan, thử giải thích tại sao gọi etilen, axetilen là hidrocacbon không no và dự đoán tính chất hóa học của chúng.

Trả lời:

B. Hoạt động hình thành kiến thức

I. Etilen

1. Tính chất vật lý (sgk trang 14)

2. Cấu tạo phân tử 

Quan sát mô hình phân tử etilen dưới đây và trả lời câu hỏi.

* Câu hỏi: 

- Từ mô hình phân tử, hãy viết công thức cấu tạo của etilen và so sánh với công thức cấu tạo đã viết ở hoạt động khởi động xem dự đoán có đúng không.

- Điền từ/ cụm từ sau vào chỗ trống để hoàn thành đoạn thông tin mô tả cấu tạo phân tử etilen sau:

    Trong phân tử etilen, mỗi nguyên tử C liên kết với ..... nguyên tử H, hai hóa trị còn lại của C (C có hóa trị IV trong hợp chất hữu cơ) dùng để liên kết ... với nguyên tử $C$ kia.

Trả lời:

- Công thức cấu tạo của etilen: $H_2C = CH_2$

- Trong phân tử etilen, mỗi nguyên tử C liên kết với hai nguyên tử H, hai hóa trị còn lại của C (C có hóa trị IV trong hợp chất hữu cơ) dùng để tạo liên kết đôi với nguyên tử C kia.

3. Tính chất hóa học

- Từ đặc điểm cấu tạo của etilen, hãy dự đoán eitlen có phản ứng cháy và phản ứng thế đặc trung như metan không. Tại sao?

- Quan sát thí nghiệm thử tính chất hóa học của etilen, hoàn thành cột thứ 3 trong bảng dưới đây, từ đó cho biết etilen có phản ứng hóa học nào?

- Viết PTHH khi etilen tác dụng với oxi và dung dịch brom. Biết sản phẩm của ohanr dúng giữa etilen với dung dịch brom là $Br – CH_2 – CH_2 – Br$

- Cho biết trong phản ứng với brom liên kết nào trong phân tử etilen bị thay đổi?

- Đọc thông tin dưới đây và trả lời câu hỏi.

Thông tin: Sgk trang 16

* Câu hỏi:

- Tại sao etilen lại có thể tham gia phản ứng cộng?

- Phản ứng cộng và phản ứng trùng hợp của etilen có đặc điểm gì giống nhau?

- Viết PTHH của phản ứng trùng hợp etilen.

Trả lời:

Etilen có phản ứng cháy vì trong cấu tạo phân tử của etilen gồm C và H, giống như metan.

4. Ứng dụng

Quan sát sơ đồ dưới đây và cho biết etilen có những ứng dụng nào?

Trả lời:

Etilen là nguyên liệu để điều chế một số hợp chất hữu cơ khác như: Rượu etylic, nhựa polietilen, axit axetic,...

II. Axetilen

1. Tính chất vật lí (sgk trang 17)

2. Cấu tạo phân tử

- Em hãy quan sát mô hình phân tử, viết công thức cấu tạo của axetilen, so sánh với công thức cấu tạo đã viết ở hoạt động xem dự đoán có đúng không?

- Điền từ vào chỗ trống mô tả cấu tạo phân tử axetilen dưới đây:

   Trong phân tử axetilen, mỗi nguyên tử C liên kết với ... nguyên tử H, ba hóa trị còn lại của C dùng để tạo liên kết ... với nguyên tử C kia.

   Trong liên kết ba giữa hai nguyên tử C có hai liên kết kém bền nên rất dễ bị đứt ra trong các phản ứng hóa học, gây ra tính chất đặc trưng cho axetilen.

Trả lời:

- Công thức cấu tạo của axetilen: HC ≡ CH

Trong phân tử axetilen, mỗi nguyên tử C liên kết với một nguyên tử H, ba hóa trị còn lại của C dùng để tạo liên kết ba với nguyên tử C kia. Trong liên kết ba giữa hai nguyên tử C có hai liên kết kém bền nên rất dễ bị đứt ra trong các phản ứng hóa học, gây ra tính chất đặc trưng cho axetilen.

3. Tính chất hóa học

- Suy nghĩ độc lập hoặc thảo luận cặp đôi trả lời câu hỏi sau:

• Axetilen có cháy không? Tại sao? Viết PTHH xảy ra (nếu có).
• Cấu tạo của axetilen có điểm gì giống với etilen? Từ đó dự đoán axetilen có phản ứng cộng với dung dịch brom không? Viết PTHH phản ứng xảy ra (nếu có).

- Quan sát thí nghiệm đốt axetilen và thí nghiệm axetilen tác dụng với dung dịch brom, nêu hiện tượng, giải thích và kết luận về tính chất hóa học của axetilen và cột 3 trong bảng dưới đây.

- So sánh số liên kết kém về trong phân tử axetilen với etilen từ đó cho biết phản ứng cộng brom của hai chất có đặc điểm gì khác nhau?

- Đọc thông tin dưới đây về phản ứng công của axetilen và ghi nhớ (sgk trang 19)

Trả lời:

Axetilen có tham gia phản ứng cháy.

4. Ứng dụng

- Đọc thông tin dưới đây và trả lời câu hỏi

Thông tin: sgk trang 19

* Câu hỏi:

Hãy cho biết, axetilen có những ứng dụng nào? Tại sao axetilen được dùng làm nhiên liệu trong đèn xì oxi - axetilen?

Trả lời:

- Axetilen là nguyên liệu để sản xuất poly vinyl clorua, cao su nhân tạo, axit axetic, ...

- Axetilen được dùng làm nhiên liệu trong đèn xì oxi - axetilen vì nhiệt độ của ngọn lửa trong phản ứng cháy của axetilen có thể lên tới 3000^oC có thể dùng để hàn, cắt kim loại.

5. Điều chế (sgk trang 20)

C. Hoạt động luyện tập

Câu 1: Trang 20 khoa học tự nhiên 9 tập 2

a) Metan

b) Etilen

c) Axetilen

Các phương pháp:

1) Phương pháp dời nước

2) Phương pháp dời không khí ngược

3) Phương pháp dời không khí xuôi

Trả lời:

Dựa vào tính chất vật lí và tỉ khối của các khí so với không khí thì để thu ba khí trên ta dùng phương pháp dời nước.

Câu 2: Trang 21 khoa học tự nhiên 9 tập 2

- Nêu điểm giống và khác nhau về tính chất hóa học của metan, etilen và axetilen. Giải thích nguyên nhân của sự giống và khác nhau đó.

- Viết PTHH minh họa.

Trả lời:

* Giống nhau: Đều có phản ứng cháy.

* Khác nhau: Etilen và axetilen còn có phản ứng cộng brom đặc trưng và phản ứng trùng hợp. Metan có phản ứng thế clo đặc trưng.

PTHH:

- Phản ứng cháy:

CH₄ + 2O₂ -> CO₂ + 2H₂

C₂H₄ + 3O₂ -> 2CO₂ + 2H₂O

2C₂H₂ + 5O₂ -> 4CO₂ + 2H₂O

- Phản ứng thế clo của metan:

CH₄ + Cl₂ -> HCl + CH₃Cl$

- Phản ứng cộng brom của etilen và axetilen:

C₂H₄ + Br₂ -> C₂H₄Br₂

C₂H₄ + 2Br₂ -> C₂H₄Br₂

- Phản ứng trùng hợp:

$nCH ≡ CH \rightarrow  (CH=CH)_n $ (Điều kiện nhiệt độ, áp suất)

$nH2C=CH2 \to n(CH2−CH2)$

Câu 3: Trang 21 khoa học tự nhiên VNEN 9 tập 2

a) Trình bày phương pháp hóa học để nhận biết hai lọ mất nhãn chứa 2 khí không màu là metan và etilen.

b) Trình bày phương pháp hóa học loại bỏ khí axetilen có lẫn trong khí metan để thu được khí metan tinh khiết.

Trả lời:

a) Sục một lượng khí ở mỗi bình vào một lượng nhỏ dung dịch brom. Khí nào làm dung dịch brom mất màu thì đó là etilen, còn lại là khí metan.

PTHH: C₂H₄ + Br₂ -> C₂H₄Br₂

b) Dẫn hỗn hợp khí đi qua dung dịch brom dư, khí còn lại thoát ra khỏi dung dịch chính là khí metan tinh khiết.

PTHH: C₂H₄ + 2Br₂ -> C₂H₄Br₂

Câu 4: Trang 21 khoa học tự nhiên VNEN 9 tập 2

Cho các chất sau:

$CH_3−CH_3;CH_2=CH_2;CH \equiv CH;CH \equiv C−CH_3;CH_2=CH−CH=CH_2$.

Trong các chất nói trên: Chất nào chứa liên kết đôi? Chất nào chứa liên kết ba? Chất nào làm mất màu dung dịch brom?

Trả lời:

- Các chất chứa liên kết đôi: $CH_2 = CH_2;CH_2 = CH−CH = CH_2$

= Chất có liên kết ba: $CH\equiv CH$; $CH\equiv C−CH_3$

Chất làm mất màu dung dịch brom: 

$CH_2=CH_2;CH \equiv CH;CH\equiv C−CH_3;CH_2=CH−CH=CH_2$

Câu 5: Trang 21 khoa học tự nhiên VNEN 9 tập 2

Cho 8 gam đất đèn vào nước dư, thu được 2,24 lít khí $C_2H_2$ (đktc). Tính hàm lượng $CaC_2$ có trong đất đèn.

Trả lời:

- Số mol khí axetilen thu được là: $n_{C_2H_2} = \frac{2,24}{22,4}=0,1$ (mol)

PTHH: $CaC_2 + H_2O \to C_2H_2 + Ca(OH)_2$

$\Rightarrow  n_{CaC_2} = n_{C_2H_2} = 0,1$ mol

- Khối lượng $CaC_2$ là: $m_{CaC_2} = 0,1 \times 64 = 6,4$ (g)

=> Hàm lượng $CaC_2$ có trong đất đèn là: %$m = \frac{6,4}{8} \times 100$% = 80%

Câu 6: Trang 21 khoa học tự nhiên VNEN 9 tập 2

Để đốt cháy hoàn toàn 3,36 lít khí etilen thì phải dùng:

a) Bao nhiêu lít khí oxi.

b) Bao nhiêu lít không khí (Biết oxi chiếm 20% thể tích không khí)

Trả lời:

Số mol khí $C_2H_4$ là: $n_{C_2H_4} = \frac{3,36}{22,4} =0,15$ (mol)

PTHH: $C_2H_4 + 3O_2 \to 2CO_2 + 2H_2O$

a) Theo PTHH, $n_{O_2}= 3n_{C_2H_4} = 3 \times 0,15 = 0,45$ (mol)

=> Thể tích khí oxi là: $V_{oxi} = 0,45 \times 22,4 = 10,08$ (lít)

b) Thể tích không khí là: $V_{kk} = 6,72 : 20% = 50,4$ (lít)

Câu 7: Trang 21 khoa học tự nhiên VNEN 9 tập 2

Cho 0,448 lít (đktc) hỗn hợp khí gồm etilen và axetilen tác dụng hết với dung dịch brom dư, khối lượng brom đã phản ứng là 4 gam.

Viết phương trình hóa học và tính phần trăm thể tích mỗi khí trong hỗn hợp ban đầu.

Trả lời:

PTHH: 

$C_2H_4 + Br_2 \to C_2H_4Br_2$

$C_2H_2 + 2Br_2 \to C_2H_2Br_4$

- Số mol của hỗn hợp khí là: $n_{khí} = \frac{0,448}{22,4} = 0,02$ (mol)

- Số mol brom tham gia phản ứng là: $n_{Br_2} = \frac{4}{160} = 0,025$ (mol).

Gọi số mol của etilen là x (mol), của axetilen là y (mol), (0 < x, y < 0,02)

Theo PTHH, ta có hệ phương trình sau:

x+y=0,02 và x+2y=0,025

$\Leftrightarrow  $ x = 0,015 và y=0,005

Vậy, phần trăm thể tích của etilen là: %$V= \frac{ 0,015×22,4}{0,448} \times 100$% = 75%

=> Phần trăm thể tích của axetilen là: %V = 100% − 75% = 25%

D. Hoạt động vận dụng

Khi nghiên cứu quá trình 9 của trái cây, người ta phát hiện được là có một lượng nhỏ etilen sinh ra và nếu xếp một số quả chín vào giữa những quả xanh thì cách quả xanh sẽ nhanh chóng chín đều.

Em hãy giải thích tại sao khi để quả chín gần quả xanh lại có tác dụng làm cho quả xanh mau chín

Trả lời:

Khi quả chín có sinh ra một lượng nhỏ etilen. Etilen có tác dụng làm quả nhanh chín hơn. Vì vậy, khi để quả chín gần quả xanh thì quả xanh sẽ nhanh chín hơn.

E. Hoạt động tìm tòi, mở rộng

Tìm hiểu trên internet, sách báo, ... về các ứng dụng của đất đèn.

Trả lời:

Ứng dụng của đất đèn: Thắp sáng trong hầm mỏ, điều chế axetilen, trong trồng trọt (xử lí lõi quả dứa để dứa đồng đều hơn, thơm hơn), sản xuất phân đạm, ...