Giải sách bài tập Hóa học 11 Kết nối bài 15: Alkane

Bài tập 15.1: Công thức phân tử nào sau đây không phải là công thức của một alkane?

A. C₂H₆.                    B. C₃H₆.                    C. C₄H₁₀.                    D. C₅H₁₂.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án B.

Công thức chung của alkane: C_nH_2n+2 (n là số nguyên, n ≥ 1).

=> C₃H₆ (C_nH_2n) không phải công thức của một alkane.

Bài tập 15.2: Pentane là tên theo danh pháp thay thế của

A. CH₃[CH₂]₂CH₃.                                            B. CH₃[CH₂]₃CH₃.

C. CH₃[CH₂]₄CH₃.                                            D. CH₃[CH₂]₅CH₃.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án B.

Pentane là tên theo danh pháp thay thế của CH₃[CH₂]₃CH₃.

Bài tập 15.3: (CH₃)₂CH–CH₃ có tên theo danh pháp thay thế là

A. 2-methylpropane.                                         B. butane.

C. isobutan.                                                       D. 2-methylbutane.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án A.

(CH₃)₂CH–CH₃ có tên theo danh pháp thay thế là 2-methylpropane.

Bài tập 15.4: Phát biểu nào sau đây không đúng?

A. Trong phân tử alkane chỉ chứa các liên kết σ bền vững.

B. Các phân tử alkane hầu như không phân cực.

C. Ở điều kiện thường các alkane tương đối trơ về mặt hoá học.

D. Trong phân tử methane, bốn liên kết C–H hướng về bốn đỉnh của một hình vuông.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án D.

D sai: Trong phân tử methane, bốn liên kết C–H giống nhau tạo với nhau một góc 109,5° và hướng về bốn đỉnh của một tứ diện đều.

Bài tập 15.5: Phát biểu nào sau đây không đúng (ở điều kiện thường)?

A. Các alkane từ C1 đến C4 và neopentane ở trạng thái khí.

B. Các alkane từ C5 đến C17 (trừ neopentane) ở trạng thái lỏng.

C. Các alkane không tan hoặc tan rất ít trong nước và nhẹ hơn nước.

D. Các alkane không tan hoặc tan rất ít trong các dung môi hữu cơ.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án D.

D sai: Các alkane không tan hoặc tan rất ít trong nước, tan tốt hơn trong các dung môi hữu cơ.

Bài tập 15.6: Nhận xét nào sau đây là đúng về tính chất hoá học của ankan?

A. Khá trơ về mặt hoá học, phản ứng đặc trưng là thế và tách.

B. Hoạt động hoá học mạnh, phản ứng đặc trưng là thế và tách.

C. Khá trơ về mặt hoá học, phản ứng đặc trưng là cộng và trùng hợp.

D. Hoạt động hoá học mạnh, phản ứng đặc trưng là cộng và trùng hợp.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án A.

Trong phân tử alkane chỉ chứa các liên kết C–C, C–H là các liên kết σ bền vững => Alkane khá trơ về mặt hoá học.

Dưới tác dụng của ánh sáng, xúc tác và nhiệt, alkane tham gia các phản ứng thế, tách và oxi hóa.

Bài tập 15.7: Cho các chất sau: chloromethane, dichloromethane, trichloromethane và tetrachloromethane.

Số chất là sản phẩm của phản ứng xảy ra khi trộn methane với chlorine và chiếu ánh sáng tử ngoại là

A. 1.                       B. 2.                        C. 3.                        D. 4.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án D.

Khi trộn methane với chlorine và chiếu ánh sáng tử ngoại, sản phẩm thu được là chloromethane.

CH₄ + Cl₂ $\overset{as}{\rightarrow}$ CH₃Cl + HCl

Phản ứng thế có thể tiếp tục diễn ra với các nguyên tử hydrogen còn lại của chloromethane cho hỗn hợp các sản phẩm chloromethane, dichloromethane, trichloromethane và tetrachloromethane.

CH₃Cl + Cl₂ $\overset{as}{\rightarrow}$ CH₂Cl₂ + HCl

CH₂Cl₂ + Cl₂ $\overset{as}{\rightarrow}$ CHCl₃ + HCl

CHCl₃ + Cl₂ $\overset{as}{\rightarrow}$ CCl₄ + HCl

Bài tập 15.8: Cho các chất sau: (X) 1-chloropropane và (Y) 2-chloropropane.

Sản phẩm của phản ứng monochlorine hoá propane là

A. (X).                                                                 B. (Y).

C. cả hai chất.                                                      D. chất khác X, Y.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án C.

Sản phẩm của phản ứng monochlorine hoá propane là 1-chloropropane và 2-chloropropane.

CH₃–CH₂–CH₃ + Cl₂  CH₃–CHCl–CH₃ + HCl

CH₃–CH₂–CH₃ + Cl₂  CH₃–CH₂–CH₃–Cl + HCl

Bài tập 15.9: Cracking alkane là quá trình phân cắt liên kết C–C (bẻ gãy mạch carbon) của các alkane mạch dài để tạo thành hỗn hợp các hydrocarbon có mạch carbon

A. ngắn hơn.                                         B. dài hơn.

C. không đổi.                                        D. thay đổi.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án A.

Cracking alkane là quá trình phân cắt liên kết C–C (bẻ gãy mạch carbon) của các alkane mạch dài để tạo thành hỗn hợp các hydrocarbon có mạch carbon ngắn hơn.

Bài tập 15.10: Phát biểu nào sau đây không đúng về phản ứng reforming alkane?

A. Chuyển alkane mạch không phân nhánh thành các alkane mạch phân nhánh.

B. Chuyển alkane mạch không phân nhánh thành các hydrocarbon mạch vòng.

C. Số nguyên tử carbon của chất tham gia và của sản phẩm bằng nhau.

D. Nhiệt độ sôi của sản phẩm lớn hơn nhiều so với alkane tham gia phản ứng.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án D.

Reforming alkane là quá trình chuyển các alkane mạch không phân nhánh thành các alkane mạch phân nhánh và các hydrocarbon mạch vòng nhưng không làm thay đổi số nguyên tử carbon trong phân tử và cũng không làm thay đổi đáng kể nhiệt độ sôi của chúng.

=> D sai. Nhiệt độ sôi của sản phẩm không lớn hơn nhiều so với alkane tham gia phản ứng.

Bài tập 15.11: Phát biểu nào sau đây về ứng dụng của alkane không đúng?

A. Propane C₃H₈ và butane C₄H₁₀ được sử dụng làm khí đốt.

B. Các alkane C6, C7, C8 là nguyên liệu để sản xuất một số hydrocarbon thơm.

C. Các alkane lỏng được sử dụng làm nhiên liệu như xăng hay dầu diesel.

D. Các alkane từ C11 đến C20 được dùng làm nến và sáp.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án D.

Các alkane từ C20 đến C35 (paraffin) được dùng làm nến, sáp....

Bài tập 15.12: Alkane X có công thức phân tử C₆H₁₄. Số công thức cấu tạo của X là

A. 2.                      B. 3.                      C. 4.                      D. 5.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án D.

X có 5 đồng phân gồm:

CH₃[CH₂]₄CH₃; CH₃CH(CH₃)CH₂CH₂CH₃; CH₃CH₂CH(CH₃)CH₂CH₃; CH₃CH(CH₃)CH(CH₃)CH₃; (CH₃)₃CCH₂CH₃.

Bài tập 15.13: Alkane (CH₃)₃C–CH₂–CH(CH₃)₂ có tên gọi là

A. 2,2,4-trimethylpentane.                              B. 2,4,4-trimethylpentane.

C. pentamethylpropane.                                  D. trimetylpentane.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án A.

Alkane (CH₃)₃C–CH₂–CH(CH₃)₂ có tên gọi là 2,2,4-trimethylpentane.

Bài tập 15.14: Tên gọi của alkane nào sau đây đúng?

A. 2-ethylbutane.                                       B. 2,2-dimethylbutane.

C. 3-methylbutane.                                    D. 2,3,3-trimethylbutane.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án B.

A Sai. 2-ethylbutane => 1-methylpentane.

B Đúng.

C Sai. 3-methylbutane => 2-methylbutane.

D Sai. 2,3,3-trimethylbutane => 2,2,3-trimethylbutane.

Bài tập 15.15: Cho các alkane kèm theo nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi (°C) sau: propane (–187,7 và –42,1), butane (–138,3 và –0,5), pentane (–129,7 và 36,1), hexane (–95,3 và 68,7).

Số alkane tồn tại ở thể khí ở điều kiện thường là

A. 1.                      B. 2.                      C. 3.                      D. 4.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án B.

Các alkane propane và butane có nhiệt độ sôi thấp nên tồn tại ở thể khí ở điều kiện thường.

Bài tập 15.16: Trộn neopentane với chlorine và chiếu ánh sáng tử ngoại thì thu được tối đa bao nhiêu sản phẩm monochlorine?

A. 1.                      B. 2.                      C. 3.                      D. 4.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án A.

Trộn neopentane với chlorine và chiếu ánh sáng tử ngoại thì thu được sản phẩm duy nhất là 1-chloro-2,2-dimethylpropane.

Bài tập 15.17: Cho các chất sau: (1) 2-methylbutane; (2) 2-methylpentane; (3) 3-methylpentane; (4) 2,2-dimethylbutane và (5) benzene.

Trong số các chất này, có bao nhiêu chất có thể là sản phẩm reforming hexane?

A. 5.                      B. 2.                      C. 3.                      D. 4.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án D.

Reforming alkane là quá trình chuyển các alkane mạch không phân nhánh thành các alkane mạch phân nhánh và các hydrocarbon mạch vòng nhưng không làm thay đổi số nguyên tử carbon trong phân tử.

=> Chất có thể là sản phẩm reforming hexane: (2) 2-methylpentane; (3) 3-methylpentane; (4) 2,2-dimethylbutane và (5) benzene. Còn (1) 2-methylbutane có 5C nên không thể là sản phẩm reforming hexane.

Bài tập 15.18: Oxi hóa butane bằng oxygen ở 180 °C và 70 bar tạo thành sản phẩm hữu cơ X duy nhất. X là

A. HCOOH.               B. CH₃COOH.               C. C₂H₅COOH.               D. CO₂.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án B.

Ở nhiệt độ cao, có mặt xúc tác, alkane bị oxi hóa cắt mạch carbon bởi oxygen tạo carboxylic acid.

CH₃CH₂-CH₂CH₃ + $\frac{5}{2}$O₂ $\overset{t^{o},p}{\rightarrow}$ 2CH₃COOH + H₂O

X là chất hữu cơ duy nhất => X là CH₃COOH.

Bài tập 15.19: (a) Viết công thức cấu tạo của các alkane có tên gọi sau: Pentane; 2-methylbutane (isopentane) và 2,2-dimethylpropane (neopentane).

(b) Gọi tên các alkane sau:

Hướng dẫn trả lời:

a) Công thức cấu tạo:

b) Tên gọi các alkane:

Bài tập 15.20: Cho các alkane sau: (a) butane; (b) isobutane (2-methylpropane) và (c) neopentan (2,2-dimethylpropane).

Số dẫn xuất một lần thế được tạo thành khi chlorine hoá các hydrocarbon trên là bao nhiêu? Viết công thức cấu tạo và gọi tên các sản phẩm.

Hướng dẫn trả lời:

a) Hai sản phẩm:

b) Hai sản phẩm:

c) Một sản phẩm:

Bài tập 15.21: Monochlorine hóa propane (có chiếu sáng, ở 25 °C), thu được 45% 1-chloropropane và 55% 2-chloropropane; còn monobromine hóa propane (có chiếu sáng và đun nóng đến 127 °C), thu được 4% 1-bromopropane và 96% 2-bromopropane. Dựa trên các kết quả thực nghiệm này, hãy nhận xét về:

(a) quan hệ giữa khả năng tham gia phản ứng thế của alkane và bậc của carbon;

(b) khả năng phản ứng của các halogen và tính chọn lọc vị trí thế của các halogen.

Hướng dẫn trả lời:

a) Bậc của carbon càng cao, phản ứng thế xảy ra càng dễ dàng. Phản ứng thế ở carbon bậc ba dễ hơn ở carbon bậc hai và phản ứng thế ở carbon bậc hai dễ hơn ở carbon bậc một.

b) Chlorine tham gia phản ứng thế dễ dàng hơn so với bromine. Vì vậy, tính chọn lọc vị trí thế của chlorine yếu hơn so với bromine (nói cách khác, do khả năng phản ứng của bromine yếu, nên bromine chủ yếu lựa chọn phản ứng ở vị trí carbon bậc cao hơn, nơi phản ứng xảy ra dễ dàng hơn).

Bài tập 15.22: Tính nhiệt hình thành chuẩn của methane và propane. Biết nhiệt cháy chuẩn của methane và propane lần lượt bằng –890 kJ/mol và –2 216 kJ/mol; nhiệt hình thành chuẩn của CO₂(g) và H₂O(7) lần lượt là –393,5 kJ/mol và –285,8 kJ/mol.

Hướng dẫn trả lời:

Nhiệt cháy của methane là biến thiên enthalpy của phản ứng:

CH₄(g) + 2O₂(g) → CO₂(g) + 2H₂O(l)

ΔΗ^o_{đốt cháy CH4} = $1.\Delta _{f}H^{o}_{CO_{2}}+2.\Delta _{f}H^{o}_{H_{2}O}-1.\Delta _{f}H^{o}_{CH_{4}}-1.\Delta _{f}H^{o}_{O_{2}}$.

Vậy nhiệt hình thành chuẩn của methane là:

$\Delta _{f}H^{o}_{CH_{4}}$ = 1.(-393,5) + 2.(-285,8) - 1.(-890) = -75,1 (kJ/mol).

Nhiệt cháy của propane là biến thiên enthalpy của phản ứng:

C₃H₈(g) + 5O₂(g) → 3CO₂(g) + 4H₂O(l)

ΔΗ^o_{đốt cháy} $_{C_{3}H_{8}}$ = $3.\Delta _{f}H^{o}_{CO_{2}}+4.\Delta _{f}H^{o}_{H_{2}O}-1.\Delta _{f}H^{o}_{C_{3}H_{8}}-5.\Delta _{f}H^{o}_{O_{2}}$.

Vậy nhiệt hình thành chuẩn của propane là:

$\Delta _{f}H^{o}_{C_{3}H_{8}}$ = 3.(-393,5) + 4.(-285,8) - 1.(-2216) = -107,7 (kJ/mol).