Bài tập file word Hóa học 11 cánh diều Chương 4: Hydrocarbon

ÔN TẬP CHỦ ĐỀ 4: HYDROCARBON

 (20 CÂU)

Câu 1: Alkane là gì? Nêu cấu tạo chung của alkane? Nêu tính chất vật lí của các alkane.

Trả lời:

- Alkane là hydrocarbon mạch hở, trong phân tử chỉ có liên kết đơn.

- Cấu tạo chung của alkane: Mỗi nguyên tử carbon trong phân tử alkane nằm ở tâm một hình tứ diện. Liên kết với bốn nguyên tử (hay nhóm nguyên tử) nằm ở bốn đỉnh của hình tứ diện đó.

- Tính chất vật lý của các alkane:

+ Ở điều kiện thường, methane, ethane, propane và butane là các chất khí; các alkane có số nguyên tử carbon lớn hơn (trừ neopentane) là chất lỏng hoặc chất rắn. Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi và khối lượng riêng của các alkane nhìn chung đều tăng theo khối lượng phân tử của chúng.

+ Tất cả các alkane đều nhẹ hơn nước

+ Alkane thuộc loại hợp chất hữu cơ kém phân cực, do đó chúng đều kém tan trong nước và tan nhiều trong dung môi hữu cơ không phân cực. Một số alkane cũng được sử dụng làm dung môi để hòa tan các chất kém phân cực khác.

Câu 2: Alkene là gì? Alkyne là gì? Cách xác định mạch chính trong phân tử alkene hay alkyne.

Trả lời:

- Alkene là hydrocarbon không no, mạch hở, có một liên kết đôi (C=C) trong phân tử, có công thức chung là CnH2n (n ≥2).

 - Alkyne là hydrocarbon không no, mạch hở, có một liên kết ba (C≡C) trong phân tử, có công thức chung là CnH2n-2 (n ≥2).

- Trong phân tử alkene hay alkyne, mạch chính là mạch dài nhất chứa liên kết đôi hoặc liên kết ba.

Câu 3: Khái quát chung về benzene. Nêu tính chất vật lí chung của hydrocarbon trong dãy đồng đẳng của benzene.

Trả lời:

- Benzene là một hydrocarbon thơm có công thức phân tử C6H6. Các nguyên tử carbon trong phân tử benzene liên kết với nhau thành một vòng kín có hình lục giác đều. Các nguyên tử carbon và hydrogen ở vòng benzene đều nằm trên cùng một mặt phẳng.

- Tính chất vật lý chung của hydrocarbon:

+ Hydrocarbon trong dãy đồng đẳng của benzene là chất lỏng hoặc chất rắn ở điều kiện thường, chúng thường được thấy trong thành phần của dầu mỏ và nhựa than đá. Các hợp chất này thường có mùi đặc trưng, nhẹ hơn nước và kém tan trong nước. Chúng thường được dùng làm dung môi để hòa tan các chất hữu cơ.

+ Mặc dù có độ tan trong nước không lớn nhưng độ tan trong nước của các hydrocarbon thơm thường lớn hơn các hydrocarbon khác.

Câu 4: Viết công thức cấu tạo và gọi tên các hydrocarbon thơm có công thức phân tử C8H10. Trong các chất trên, cho biết chất nào là đồng phân của o-xylene về số lượng các gốc alkyl gắn với vòng benzene.

Trả lời:

Câu 5: Nêu các ứng dụng của alkane.

Trả lời:

- Alkane là thành phần chính của các loại nhiên liệu trong đời sống (khí đốt, LPG, xăng, dầu hỏa, dầu diesel, dầu đốt). Khí đốt (từ khí thiên nhiên, khí đồng hành, biogas) có thành phần chủ yếu là methane; LPG (liquefied petroleum gas) có thành phần chính là propane, butane và isobutane; bật lửa gas sử dụng butane làm chất bắt cháy; xăng, dầu hỏa, dầu diesel, đầu đốt có thành phần chính là các alkane với mạch carbon chứa khoảng từ 5 đến 20 nguyên tử carbon.

- Ngoài việc sử dụng làm nhiên liệu, methane còn được sử dụng làm nguyên liệu để tổng hợp acetylene, hydrogen và một số chất khác có nhiều ứng dụng trong công nghiệp (ethylene, propylene, butadiene cho ngành nhựa; MTBE là chất làm tăng chỉ số octane của xăng).

- Một số alkane lỏng được sử dụng làm nhiên liệu, dung môi pha sơn, chiết tách hoạt chất làm thuốc hoặc làm dung môi trong tổng hợp hữu cơ,…Các alkane ở dạng rắn được dùng làm sáp, nến,…Alkane là thành phần chính của dầu nhờn, nhựa đường,…và còn được sử dụng để tổng hợp các chất hoạt động bề mặt.

Câu 6: Từ Hình 13.1 và Hình 13.2, hãy mô tả dạng hình học của các phân tử ethene và ethyne.

Trả lời:

- Phân tử ethene có hai nguyên tử carbon và 4 nguyên tử hydrogen đều nằm trên một mặt phẳng. - Phân tử ethene có hai nguyên tử carbon và 4 nguyên tử hydrogen đều nằm trên một mặt phẳng.

- Phân tử ethyne có hai nguyên tử carbon và 2 nguyên tử hydrogen đều nằm trên một đường thẳng.

Câu 7: Viết công thức cấu tạo của các alkene có công thức phân tử C4H8. Trong các chất này, những chất nào là đồng phân mạch carbon, những chất nào là đồng phân vị trí liên kết đôi của nhau?

Trả lời:

Công thức cấu tạo của các alkene có công thức phân tử C4H8: 
CH2=CH-CH2-CH -CH3 (1)

CH3-CH=CH-CH -CH=CH-CH3 (cis – trans) (2)

CH2=C(CH3)- CH3 (3)

(1) và (3) là đồng phân mạch carbon.

(1) và (2) là đồng phân vị trí liên kết đôi của nhau.

Câu 8: Gọi tên các hợp chất isobutane, isopentane và neopentane theo danh pháp thay thế.

Trả lời:

Câu 9: Viết công thức cấu tạo dạng đầy đủ và chỉ rõ đồng phân cis-, trans- (nếu có) của mỗi chất sau.

Trả lời:

Câu 10: Theo Data Bridge Market Research, trong giai đoạn 2021 – 2028, tốc độ tăng trưởng thương mại của chlorotoluene (bao gồm các đồng phân khác nhau) dự đoán vào khoảng 6,2% hằng năm và có thể sẽ đạt đến 3 654,7 triệu USD vào năm 2028. Chlorotoluene được sử dụng trong các lĩnh vực hoá dược, hoá nông, polymer, dệt,... và được điều chế bằng phản ứng giữa chlorine và toluene. Viết phương trình hoá học và nêu rõ điều kiện của phản ứng trên.

Trả lời:

Câu 11: Trình bày phương pháp hoá học để phân biệt các chất benzene, toluene và styrene.

Trả lời:

- Cho lần lượt từng chất vào mỗi ống nghiệm và đánh số thứ tự (1), (2), (3). - Cho lần lượt từng chất vào mỗi ống nghiệm và đánh số thứ tự (1), (2), (3).

- Cho vào mỗi ống nghiệm dung dịch KMnO - Cho vào mỗi ống nghiệm dung dịch KMnO4 ở nhiệt độ thường và lắc đều.

- Chất làm mất màu dung dịch KMnO - Chất làm mất màu dung dịch KMnO4 ở nhiệt độ thường là styrene.

- Với 2 hỗn hợp phản ứng còn lại ta đem đun nóng - Với 2 hỗn hợp phản ứng còn lại ta đem đun nóng

- Chất làm mất màu dung dịch KMnO - Chất làm mất màu dung dịch KMnO4 (nóng) là toluene, còn lại là benzene.

Câu 12: Trình bày về phản ứng cracking của alkane?

Trả lời:

- Phản ứng cracking của alkane là quá trình phân hủy các phân tử alkane lớn thành các phân tử alkane nhỏ hơn, đơn giản hóa chúng thành các sản phẩm có khối lượng thấp hơn.  - Phản ứng cracking của alkane là quá trình phân hủy các phân tử alkane lớn thành các phân tử alkane nhỏ hơn, đơn giản hóa chúng thành các sản phẩm có khối lượng thấp hơn.

- Phản ứng cracking của alkane xảy ra ở nhiệt độ cao, thông thường từ 500℃ đến 900℃ và áp suất cao.

- PTHH minh họa:

1. Cracking propane: C3H8      C2H4 + CH4

2. Cracking butane: C4H10        C3H6 + CH4

3. Cracking octane: C8H18        C6H14 + C2H4 + H2

Câu 13: Cho biết công thức cấu tạo và tên gọi của alkene, alkyne mà khi hydrogen hoá tạo thành butane.

Trả lời:

CH2=CH-CH2-CH -CH3 + H2 → CH3-CH -CH2-CH -CH2-CH -CH3

       but-1-ene                            butane

CH3-CH=CH-CH -CH=CH-CH3 + H2 → CH3-CH2-CH2-CH3

      but-2-ene

CH☰C-CH2-CH -CH3 + 2H2 → CH3-CH2-CH2-CH3

      but-1-yne

CH3-C -C☰C-CH3 + 2H2 → CH3-CH2-CH2-CH3

      but-2-yne

Câu 14: Viết công thức cấu tạo của các alkyne có công thức phân tử C5H8 và tác dụng được với dung dịch silver nitrate trong ammonia

Trả lời:

Công thức cấu tạo của các alkyne có công thức phân tử C5H8

Công thức (1) và (3) có liên kết ba đầu mạch nên có phản ứng với dung dịch AgNO3 trong NH3

Câu 15:  Benzoic acid là một chất phụ gia được dùng để bảo quản thực phẩm. Để điều chế benzoic acid từ toluene, người ta khuấy và đun sôi toluene với lượng dư dung dịch potassium permanganate trong bình cầu có lắp ống sinh hàn. Sau khi kết thúc phản ứng, vừa lắc vừa thêm từng lượng nhỏ oxalic acid đến khi mất màu tím; lọc bỏ chất rắn, cô đặc phần dung dịch lọc rồi acid hoá bằng hydrochloric acid. Lọc lấy chất rắn, kết tinh lại bằng nước để có sản phẩm sạch.

Cho biết mục đích của các thao tác thực nghiệm (ghi chữ đậm) trong quy trình trên. Nếu hiệu suất của quá trình tổng hợp là 80% thì cần bao nhiêu kg toluene để điều chế được 5 kg benzoic acid?

Trả lời:

Mục đích của các thao tác thực nghiệm (ghi chữ đậm) trong quy trình:

- Khuấy và đun sôi: để toluene dễ phản ứng với KMnO4 vì phản ứng này xảy ra ở điều kiện có nhiệt độ.

-  - Lọc bỏ chất rắn kết tinh, cô đặc: Sau phản ứng, trong sản phẩm có MnO2 là chất rắn cần lọc bỏ, cô đặc phần dung dịch lọc có thu được C6H5COOK.

-  - Acid hoá: acid hóa C6H5COOK bằng HCl để có benzoic acid.

C6H5COOK + HCl → C6H5COOH + KCl 

-  - Lọc lấy chất rắn, kết tinh lại: MnO2 tạo thành thường hấp thụ một lượng lớn sản phẩm. Do đó ta cần rửa lại MnO2 với nước để có sản phẩm sạch.

nC6H5COOH = 5000160 = 31,25 mol

C6H5CH3 + 2KMnO4 → C6H5COOK + 2MnO2 + KOH + H2O

31,25 mol                       31,25 mol

C6H5COOK + HCl → C6H5COOH + KCl 

31,25 mol                    31,25 mol

Theo lí thuyết, khối lượng toluene cần để điều chế là:

mlt = 31,25.92 = 2875g.

Theo thực tế, hiệu suất của quá trình tổng hợp là 80% thì cần số kg toluene là:

mtt = mlt.H=2875.0,8 = 3594g = 3,594 kg.

Câu 16: Đốt cháy hoàn toàn 1 hydrocarbon A (là chất khí, điều kiện chuẩn) rồi dẫn sản phẩm lần lượt qua bình 1 đựng H2SO4 đặc và bình 2 chứa NaOH dư người ta thấy khối lượng bình 1 tăng 1,8 gam và khối lượng bình 2 tăng 3,52 gam. Xác định CTPT của A?

Trả lời:

Khối lượng bình 1 tăng là khối lượng của H2O => 

Khối lượng bình 2 tăng là khối lượng của CO2 =>  = 0,08 mol

Nhận thấy: <  => hydrocarbon là alkane

Số mol alkane là = 0,1 – 0,08 = 0,02 mol

Phương trình phản ứng:

→ n = 0,08 : 0,02 = 4

CTPT của A là C4H10

Câu 17: Hãy trình bày cách phân biệt hex-1-yne (CH3[CH2]3C☰CH) và hex-2-yne (CH3C☰C[CH2]2CH3) chứa trong hai lọ giống nhau.

Trả lời:

Cho các chất trên lần lượt qua dung dịch AgNO3/NH3

+ Chất tạo kết tủa vàng là Hex-1-yne. + Chất tạo kết tủa vàng là Hex-1-yne.

+ Không hiện tượng là Hex-2-yne. + Không hiện tượng là Hex-2-yne.

Giải thích: các alkyne có liên kết 3 ở đầu mạch mới phản ứng với AgNO3 trong NH3. 

PTHH: CH3[CH2]3C☰CH + AgNO3+ NH3 → CH3[CH2]3C☰CAg↓ + NH4NO3

Câu 18: Một hỗn hợp A gồm hai chất thuộc dãy đồng đẳng alkane và kế tiếp nhau, có khối lượng 24,8 gam. Thể tích của A là 11,2 lít (đktc). Xác định công thức của hai alkane.

Trả lời:

nA = Vđktc : 22,4 = 11,2 : 22,4 = 0,5 mol

MA = mA : nA = 24,8 : 0,5 = 49,6 g/mol

Giả sử gọi MX là phân tử khối của alkane thứ nhất, MY là phân tử khối của alkane thứ hai (MX < MY)

Ta có: MX < MA < MY

<=> 14n + 2 < 49,6 < 14n’ + 2

<=> n < 3,4 < n’

Vì 2 alkane kế tiếp nhau nên n’ = n + 1

=> n = 3; n’ = 4

Vậy 2 alkane cần tìm là C3H8, C4H10

Câu 19: Khi cho CH4 phản ứng thế với clo có ánh sáng khuếch tán thì thu được một dẫn xuất của clo, trong đó clo chiếm 83,53% theo khối lượng. Xác định số nguyên tử hydro đã bị thay thế bởi nguyên tử clo.

Trả lời:

Theo đề bài ta có phương trình:

=> x = 2

Câu 20: Trình bày phương pháp hóa học để phân biệt C2H5; C2H4; CO2

Trả lời:

Thử với nước Br2, ta phân biệt được C2H4 vì nó làm mất màu dung dịch

C2H4 + Br2  C2H4Br2

Hai khí còn lại đem thử với nước vôi trong, chất nào làm sinh ra kết tủa thì chất đó chính là CO2

CO2 + Ca(OH) + Ca(OH)2  CaCO3 + H2O