Hướng dẫn giải nhanh hoá học 11 CTST bài 13: Hydrocarbon không no

KHỞI ĐỘNG

Trái cây chín sinh ra ethylene và ethylene sinh ra tiếp tục kích thích trái cây xung quanh nhanh chín. Do vậy để những trái xanh bên cạnh các trái chín cũng là cách để các trái xanh nhanh chín hơn.

Ethylene  là một trong các hydrocarbon không no. Hydrocarbon không no là gì? Chúng có cấu tạo, tính chất và ứng dụng trong những lĩnh vực nào?

Hướng dẫn trả lời:

- Có liên kết đôi C=C hoặc liên kết ba C≡C hoặc cả hai loại liên kết đó.

- Tính chất hoá học đặc trưng : phản ứng cộng

- Ứng dụng: được dùng vào hàn xì (acetylen), tổng hợp các dẫn xuất của hydrocarbon như aldehyde, ketone, alcohol...

1. KHÁI NIỆM VỀ ALKENE VÀ ALKYNE

Bài 1: So sánh đặc điểm cấu tạo của các phân tử alkene, alkyne và alkane.

Hướng dẫn trả lời:

Bài 2: Giải thích tại sao trong các phân tử alkene, alkyne và alkane có cùng số nguyên tử carbon thì số nguyên từ hydrogen lại giảm dần

Hướng dẫn trả lời:

Carbon có hóa trị 4 vì vậy nên khi hình thành liên kết C=C, C≡C thì số lượng nguyên tử H liên kết với C giảm

2. DANH PHÁP ALKENE VÀ ALKYNE

Bài 1: Viết công thức cấu tạo các alkene và alkyne sau

a) but - 2 - ene

b) 2-methylpropene

c) pent - 2- yne

Hướng dẫn trả lời:

a) but - 2 - ene: CH₃-CH=CH-CH₃

b) 2-methylpropene: (CH₃)₂C=CH₂

c) pent - 2- yne CH₃–C≡ C – CH2–CH₃

Bài 2: Hãy nhận xét cách đánh số nguyên tử Carbon trên mạch chính của phân tử alkene và alkyne.

Hướng dẫn trả lời:

 Ưu tiên đánh số sao cho số chỉ vị trí liên kết bội mang số nhỏ nhất 

3. ĐỒNG PHÂN HÌNH HỌC

Bài 1: Vì sao các alkyne không có đồng phân hình học?

Hướng dẫn trả lời:

Trong alkyne, các nguyên tử carbon liên kết trực tiếp với nhau mang liên kết ba phải cùng nằm trên trục đường thẳng nối 2 nguyên tử carbon mang liên kết ba.

Do đó không có sự khác nhau về sự phân bố các nhóm thế trong không gian như có thể xảy ra ở alkene.

Bài 2: Nêu điều kiện để một alkene có đồng phân hình học

Hướng dẫn trả lời:

Không phải alkene nào cũng có đồng phân hình học.

Điều kiện để có đồng phân hình học: mỗi nguyên tử carbon của liên kết đôi đều phải liên kết với hai nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử khác nhau.

Bài 3: Viết công thức các đồng phân hình học của pent - 2 - ene và gọi tên các đồng phân hình học

Hướng dẫn trả lời:

Cis - pent - 2 - ene  ;              trans - pent - 2 - ene

4. TÍNH CHẤT VẬT LÝ

Bài 1: Vì sao nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của các alkene, alkyne tăng dần khi số nguyên tử carbon trong phân tử tăng 

Hướng dẫn trả lời:

Khi đó phân tử khối tăng →   lực Van der Waals giữa các phân tử tăng → nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của các alkene, alkyne tăng dần 

5. TÍNH CHẤT HOÁ HỌC

Bài 1: Khi tham gia phản ứng cộng hydrogen liên kết nào trong phân tử alkene, alkyne bị phá vỡ. Giải thích

Hướng dẫn trả lời:

 Khi tham gia phản ứng cộng hydrogen liên kết π trong phân tử alkene, alkyne bị phá vỡ. Do liên kết π kém bền nên dễ bị phá vỡ phi tham gia phản ứng cộng

Bài 2: Tại sao phải dẫn khí đi qua ống nghiệm có nhánh đựng dung dịch NaOH trong thí nghiệm 1 (hình 13.5)

Hướng dẫn trả lời:

Trong quá trình phản ứng, một phần H₂SO₄ đặc có thể bị C₂H₅OH khử thành khí SO₂. Khí này cũng làm mất màu nước bromine nên dung dịch NaOH có vai trò giữ lại SO₂ đảm bảo C₂H₄ thu được không bị lẫn SO₂ ảnh hưởng đến kết quả thí nghiệm.

Bài 3: Viết phương trình hóa học của phản ứng điều chế và thử tính chất C₂H₄ trong thí nghiệm 1 

Hướng dẫn trả lời:

C₂H₅OH → C₂H₄ + H₂O (Xúc tác: H₂SO₄ đặc, nhiệt độ 170 độ C)

C₂H₄ +       Br₂          →         C₂H₄Br₂

         Vàng cam               không màu

Bài 4: Viết phương trình hóa học của phản ứng điều chế C₂H₂ trong phòng thí nghiệm 2

Hướng dẫn trả lời:

CaC₂ + 2H₂O → C₂H₂ + Ca(OH)₂

Bài 5: Nhận xét và giải thích sự biến đổi màu sắc của nước bromine trong 2 thí nghiệm

Hướng dẫn trả lời:

Sau phản ứng màu da cam của dung dịch Bromine dần dần nhạt đi và sau đó mất màu. Do liên kết π ở nối đôi, nối ba của alkene, alkyne kém bền vững. Trong phản ứng cộng dễ bị đứt ra để tạo thành liên kết σ  với các nguyên tử Br.

Bài 6: Bên cạnh sản phẩm chính 1,1 - dibromoethane phản ứng giữa bromoethane và HBr còn tạo sản phẩm phụ nào?

Hướng dẫn trả lời:

Sản phẩm phụ CH₂Br - CHBr (1,2 - dibromoethane)

Bài 7: Propyne phản ứng với nước trong điều kiện tương tự như acetylene. Viết phương trình phản ứng minh họa.

Hướng dẫn trả lời:

CH₃ - C ≡ C- H   + HOH →HgSO4,to [CH₃ - C(OH) = CH₂] → CH₃−CO−CH₃

                                                         (Kém bền)

Bài 8: Nhận xét sự biến đổi màu sắc của dung dịch KMnO4 trong hai thí nghiệm. Ống nghiệm nào thu được dung dịch trong suốt sau thí nghiệm. Giải thích

Hướng dẫn trả lời:

Thí nghiệm 3: Khi khí đi qua ống nghiệm chứa dung dịch KMnO4 dung dịch bị mất màu --> dung dịch trong suốt sau thí nghiệm.

Thí nghiệm 4: Khi khí đi qua ống nghiệm chứa dung dịch KMnO4 thì dung dịch bị mất màu --> dung dịch trong suốt sau thí nghiệm.

Do KMnO₄ là chất oxi hoá mạnh, alkene, alkyne có liên kết bội kém bền nên có khả năng tham gia phản ứng oxi hoá - khử 

Bài 9: Propylene cũng bị oxi hóa bởi dung dịch thuốc tím tương tự như ethylene. Viết phương trình hóa học của phản ứng

Hướng dẫn trả lời:

PTHH:

3CH₂=CH–CH₃ + 4H₂O + 2KMnO₄ →to 3OH-CH₂–CH(OH)– CH₃ + 2MnO₂ + 2KOH

Bài 10: Hãy so sánh lượng nhiệt tỏa ra nếu đốt cháy C₂H₄ và C₂H₂ với cùng số mol bằng nhau 

Hướng dẫn trả lời:

Khi đốt cháy 1 mol chất thì ethylene tỏa ra 1411 kJ, còn acetylene toả ra là 1301 kJ

⇒ lượng nhiệt tỏa ra từ ethylene nhiều hơn acetylene

Bài 11: Viết phương trình hóa học của phản ứng giữa alkyne có nguyên tử hydrogen linh động, phân tử chứa 4 nguyên tử Carbon với dung dịch AgNO₃ trong ammonia

Hướng dẫn trả lời:

Alkyne có nguyên tử hydrogen linh động, phân tử chứa 4 nguyên tử Carbon là CH≡C−CH₂−CH₃

PTHH

CH≡C−CH₂−CH₃  +  [Ag(NH₃)₂]OH  →  CAg≡C−CH₂−CH₃  +   NH₄NO₃

Bài 12: Trình bày bài phương pháp hóa học để phân biệt but - 1 - yne và but - 2 - yne

Hướng dẫn trả lời:

Sử dụng thuốc thử dung dịch AgNO₃/NH₃ để nhận biết but-1-in

PTHH: CH≡C−CH₂−CH₃  +  [Ag(NH₃)₂]OH  →  CAg≡C−CH₂−CH₃  +   NH₄NO₃

6. ỨNG DỤNG VÀ CÁCH ĐIỀU CHÊ ALKENE, ALKYNE

Bài 1: Tại sao acetylene được dùng làm nhiên liệu trong đèn xì oxy - acetylene mà không dùng ethylene

Hướng dẫn trả lời:

Khi đốt cháy nhiệt lượng acetylene tỏa ra gần gấp đôi so với nhiệt lượng toả ra khi đốt cháy ethylene

Bài 2: Vì sao không được dùng nước dập tắt đám cháy có mặt đất đèn (có thành phần chính là CaC₂)

Hướng dẫn trả lời:

Khi tác dụng được với nướcCaC₂ tạo thành C₂H₂, C₂H₂ cháy được trong không khí ở nhiệt độ cao và toả nhiều nhiệt --> làm đám cháy lớn hơn, toả nhiều nhiệt hơn 

BÀI TẬP

Bài 1: Viết công thức cấu tạo và gọi tên các alkene, alkyne có 4 nguyên tử Carbon. Trong phân tử alkene nào có đồng phân hình học? Gọi tên các đồng phân hình học đó.

Hướng dẫn trả lời:

Alkene có 4 nguyên tử carbon: C₄H₈

Trong đó but – 2 – ene có đồng phân hình học:

C₄H₆ có các đồng phân mạch hở dạng alkyne

HC≡C-CH₂-CH₃ : but - 1 - yne

H₃C-C≡C-CH₃ : but - 2 - yne

Bài 2: Viết công thức phân tử của

a) propene

b) 2 - methylbut - 1 - ene

c) but - 1 - yne

d) cis - but - 2 - ene

Hướng dẫn trả lời:

a) propene:  CH₂=CH−CH₃

b) 2 - methylbut - 1 - ene:

c) but - 1 - yne: CH≡C−CH₂−CH₂−CH₃

d) cis - but -  2 - ene

Bài 3: Viết công thức cấu tạo sản phẩm chính của các phản ứng sau:

a) 2 - methylbut - 2 - en tác dụng với hydrogen chloride.

b) but - 1 - yne tác dụng với nước có xúc tác Hg2+ ở 80oC

Hướng dẫn trả lời:

a) 

CH₃-C(CH₃)=CH-CH₃+ HCl → CH₃-CCl(CH₃)-CH₂-CH₃(sản phẩm chính)

CH₃-C(CH₃)=CH-CH₃+ HCl → CH₃-CH(CH₃)-CHCl-CH₃(sản phẩm phụ)

b) 

CH≡C-CH₂-CH₃ + H₂O → CH₃–CO-CH₂– CH₃ (xúc tác Hg₂+ ở 80^oC)