Giải chi tiết Khoa học tự nhiên 9 CTST bài 21: Alkane

MỞ ĐẦU 

Khí tự nhiên, khí mỏ dầu đều có thành phần chính là alkane và một số hydrocarbon khác. Alkane là gì? Alkane có những tính chất vật lý, hóa học nào?

Bài làm chi tiết:

Khí tự nhiên, khí mỏ dầu đều có thành phần chính là alkane và một số hydrocarbon khác. Alkane là hydrocarbon mạch hở, chỉ chứa liên kết đơn (C-C, C-H) trong phân tử.

Tính chất vật lý của alkane: ở điều kiện thường, các alkane từ C₁ đến C₄ ở trạng thái khí, từ C₅ đến khoảng C₁₈ ở trạng thái lỏng, từ khoảng C₁₈ trở đi ở trạng thái rắn.

      Alkane không tan trong nước. Alkane là những dung môi phân cực và đều là những chất không màu.

Tính chất hóa học: trong phân tử Alkane chỉ có các liên kết C-C và C-H bền, nên alkane tương đối trơ về mặt hóa học. Dưới tác dụng của ánh sáng, xúc tác và nhiệt độ, alkane tham gia các phản ứng thế, phản ứng tách và phản ứng oxy hóa.

1. KHÁI NIỆM HYDROCARBON, ALKANE

Câu 1: Vì sao methane, ethylene được gọi là hydrocarbon?

Bài làm chi tiết:

Methane, ethylene được gọi là hydrocarbon. Vì trong thành phần nguyên tố của 02 hợp chất này chỉ gồm nguyên tố carbon và hydrogen 

Câu 2: Hãy viết công thức phân tử, công thức cấu tạo thu gọn và cho biết đặc điểm cấu tạo các alkane ở Hình 21.1.

Bài làm chi tiết:

Công thức phân tử:

Methane: CH₄; propane: C₃H₈; ethane: C₂H₆; butane: C₄H₁₀

Công thức cấu tạo thu gọn:

Methane: CH₄; propane: CH₃-CH₂-CH₃; ethane: CH₃-CH₃;

butane: CH₃-CH₂-CH₂-CH₃

Đặc điểm cấu tạo của các alkane: có mạch hở, chỉ chứa các liên kết đơn (C-C, C-H) trong phân tử. 

2. THÍ NGHIỆM ĐỐT CHÁY BUTANE

Câu 3: Gas dùng đun nấu có chứa alkane chủ yếu nào? Viết phương trình hóa học biểu diễn phản ứng cháy của chúng 

Bài làm chi tiết:

Gas dùng để đun nấu có chứa các alkane chủ yếu gồm propane C₃H₈ và butane C₄H_10.

Phương trình hóa học biểu diễn phản ứng cháy: 

C₃H₈ + 5O₂ —> 3CO₂ + 4H₂O (có nhiệt độ)

2C₄H₁₀ + 13O₂ —> 8CO₂ + 10H₂O (có nhiệt độ)

Vận dụng: Vì sao ở các trạm xăng dầu người ta thường treo bảng cấm như ở hình bên dưới?

Bài làm chi tiết:

Các trạm xăng dầu người ta thường treo bảng cấm. Vì trong xăng dầu có nhiều alkane. Các alkane đầu dãy đồng đẳng có trong xăng dầu rất dễ cháy (dưới những tác nhân như ngọn lửa, điếu thuốc cháy dở, sóng điện thoại, tia lửa xuất hiện trong động cơ xe…), khi cháy alkane tỏa nhiều nhiệt. Khí CO₂, hơi nước và nhiệt tạo ra nhanh nên có thể gây nổ, rất nguy hiểm.

3. ỨNG DỤNG LÀM NHIÊN LIỆU CỦA ALKANE TRONG THỰC TIỄN

Câu 4: Vì sao một số alkane (methane, propane, butane,…) được sử dụng làm nhiên liệu?

Bài làm chi tiết:

Một số alkane (methane, propane, butane,…) được sử dụng làm nhiên liệu do các alkane này đều cháy trong không khí tạo sản phẩm chủ yếu gồm carbon dioxide và nước, khi cháy tỏa nhiều nhiệt.

Luyện tập: Methane, propane thường được dùng làm nhiên liệu. Khi đốt cùng một khối lượng mỗi chất trên thì nhiệt lượng tỏa ra của chất nào lớn hơn? Biết rằng nhiệt tỏa ra khi cháy của methane và propane lần lượt là 890 kJ/mol và 2219 kJ/mol.

Bài làm chi tiết:

Vậy khi đốt cùng một khối lượng mỗi chất, methane tỏa ra nhiệt lượng lớn hơn:

Giả sử có cùng khối lượng methane và propane là m (gam).

Khi đó, số mol methane: nCH₄=; số mol propane: nC₃H₈=

Nhiệt tỏa ra khi đốt cháy m (gam) methane: Q1=.890 = 55,625m (kJ)

Nhiệt tỏa ra khi đốt cháy m (gam) propane: Q2=.2219 ≈ 50,432m (kJ)

Vận dụng: Em hãy giới thiệu một số alkane được sử dụng phổ biến trong đời sống

Bài làm chi tiết:

Một số alkane được sử dụng phổ biến trong đời sống:

Các alkane thường được sử dụng làm nhiên liệu (như CH₄, C₃H₈ dùng làm khí đốt, khí hóa lỏng…), các alkane chứa từ 20 carbon trở lên thường được dùng làm dầu mỡ bôi trơn, chống gỉ, sáp pha thuốc mỡ, nến, giấy dầu…