Bài tập file word hóa học 11 chân trời sáng tạo Chương 4: Hydrocarbon (P2)

ÔN TẬP CHƯƠNG 4: HYDROCARBON

 (PHẦN 2 - 20 CÂU)

Câu 1: Trình bày về phản ứng oxy hóa của alkane?

Trả lời:

- Phản ứng oxy hóa của alkane là quá trình trong đó các phân tử alkane phản ứng với oxy trong môi trường có điều kiện oxy hóa để tạo ra sản phẩm mới. Trong quá trình này, các nguyên tử hydrogen của alkane bị thay thế bởi các nguyên tử oxi, tạo thành sản phẩm mới là alkohol hoặc keton. - Phản ứng oxy hóa của alkane là quá trình trong đó các phân tử alkane phản ứng với oxy trong môi trường có điều kiện oxy hóa để tạo ra sản phẩm mới. Trong quá trình này, các nguyên tử hydrogen của alkane bị thay thế bởi các nguyên tử oxi, tạo thành sản phẩm mới là alkohol hoặc keton.

- PTHH minh họa: - PTHH minh họa:

1. Phản ứng oxy hóa của methane:

2 CH4 + 3 O2 → 2 CO2 + 4 H + 4 H2O

2. Phản ứng oxy hóa của ethane:

2 C2H6 + 7 O2 → 4 CO2 + 6 H2O

3. Phản ứng oxy hóa của propane:

C3H8 + 5 O2 → 3 CO2 + 4 H2O

Câu 2: Alkene, alkyne là gì? Trình bày tính chất vật lý và ứng dụng của alkene và alkyne?

Trả lời:

- Alkene và alkyne là hai loại hydrocarbon không bão hòa được tạo thành bởi các liên kết đôi và đa liên kết giữa các nguyên tử cacbon.

- Alkene là hydrocarbon không mạch chứa ít nhất một liên kết đôi giữa hai nguyên tử cacbon.

Tính chất vật lý:

- Alkyne là hydrocarbon không mạch chứa ít nhất một liên kết đa giữa hai nguyên tử cacbon.

- Ở nhiệt độ thường, alkene và alkyne  từ C2 – C4 ở thể khí (trừ But-2-yne ở thể lỏng)

- Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi, khối lượng riêng của alkene và alkyne biến đổi tương tự với alkane tương ứng.

- Không tan trong nước, nhẹ hơn nước, chỉ tan trong dung môi không phân cực

Ứng dụng: Dùng làm nguyên liệu tổng hợp hữu cơ, các nhiên liệu trong hàn, cắt kim loại.

Câu 3: Trình bày về phản ứng nitro hóa benzene và toluene?

Trả lời:

- Phản ứng nitro hóa: Nhóm nitro (-NO2) được thêm vào vị trí vòng benzene của hợp chất, thường được thực hiện bằng cách sử dụng axit nitric và axit sunfuric.

- Phản ứng nitro hóa benzene: Trong phản ứng này, axit nitric tác dụng với axit sunfuric tạo thành nitronium ion (NO2+ +) và ion sulfoxonium (HSO4- -). Nitronium ion sau đó tấn công vòng benzen và thay thế một nguyên tử hydro (H) trên vòng benzen để tạo thành sản phẩm nitrobenzene.

- Phản ứng nitro hóa toluene: Trong phản ứng này, toluene được nitro hóa tạo thành sản phẩm chính là ortho- và para-nitrotoluene. Sự khác biệt giữa các sản phẩm là vị trí của nhóm nitro trên vòng benzen.

Câu 4: 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 5: Arene là gì? Tính chất vật lý và ứng dụng của Arene là gì?

Trả lời:

Arene là một lớp hợp chất hữu cơ có cấu trúc phân tử chứa ít nhất một vòng benzen. Vòng benzen được tạo thành từ sáu nguyên tử cacbon được nối đôi một cách xen kẽ với sáu nguyên tử hydro.

Tính chất vật lý:

- Độc, không tan trong nước

- Tan nhiều trong các dung môi hữu cơ

- Có mùi đặc trưng

Ứng dụng:

- Là chất dung môi hòa và chất trung gian trong quá trình sản xuất các chất khác

- Nguyên liệu sản xuất tơ, phẩm nhuộm, dược phẩm, chất tẩy rửa,… chất dẻo đa dụng

Câu 6: Trình bày về phản ứng cộng chlorine vào benzene?

Trả lời:

- Phản ứng cộng clorin vào benzene là quá trình thêm hợp chất clorin vào vòng benzen để tạo ra hợp chất có chứa nhóm chức halogen. Trong trường hợp phản ứng cộng clorin vào benzene, một trong những sản phẩm chính là chlorobenzen. - Phản ứng cộng clorin vào benzene là quá trình thêm hợp chất clorin vào vòng benzen để tạo ra hợp chất có chứa nhóm chức halogen. Trong trường hợp phản ứng cộng clorin vào benzene, một trong những sản phẩm chính là chlorobenzen.

- Cơ chế phản ứng cộng clorin vào benzene là quá trình tạo ra trung gian carbocation bằng cách thay thế một nguyên tử hydroxyl trên vòng benzen bằng một nhóm acyl clorua. Trung gian carbocation sau đó sẽ hút electron từ nhóm benzen để tạo ra sản phẩm chlorobenzen. Cơ chế này được gọi là cơ chế cộng cation.

Câu 7: Trình bày về phản ứng cộng của alkene và alkyne?

Trả lời:

1. Cộng hydrogen: Khi có mặt xúc tác như Ni, Pd, Pt ở nhiệt độ thích hợp, alkene và alkyne tác dụng với hydrogen tạo ra alkane tương ứng

CH2=CH2 + H2  CH3-CH -CH3

CH≡C-CH3 + 2H2  CH3-CH -CH2-CH -CH3

2. Cộng halogen: Halogen được thêm vào liên kết đôi của alkene hoặc alkyne, tạo thành một sản phẩm phản ứng mới. Các điều kiện phản ứng thường sử dụng là halogen (F2, Cl2, Br2 hoặc I2) được sử dụng trong dung môi hữu cơ như tetrachloromethane (CCl4) hoặc carbon tetrachloride (CCl4).

CH2=CH2 + Br2 → CH2(Br)-CH2(Br)

CH≡CH + 2Br2 → CH(Br)2-CH(Br) -CH(Br)2

3. Cộng hydrogen lalide:

 CH2=CH-CH3 + HBr →

CH≡C-CH3 + HBr     

4. Cộng nước (Hydrate hóa)

- Ở nhiệt độ thường, xúc tác acid, alkene cộng nước tạo thành calcohol - Ở nhiệt độ thường, xúc tác acid, alkene cộng nước tạo thành calcohol

CH2=CH2 + HOH       CH3-CH -CH2-OH -OH

- Alkyne tác dụng với nước, xúc tác bởi muối Hg - Alkyne tác dụng với nước, xúc tác bởi muối Hg2+ trong môi trường acid tạo thành aldehyde hoặc ketone

CH≡CH + HOH      [CH2=CH-OH] → CH3-CHO -CHO

Câu 8: Bằng hiểu biết của bản thân, hãy cho biết tên gọi của các chất sau là gì?

Trả lời:

Lần lượt từ trái qua là: Cyclopropane; Cyclobutane; Cyclopentane; Cyclohexane

Câu 9: Viết và gọi tên các đồng phân ứng với công thức phân tử C8H10?

Trả lời:

Câu 10: Trình bày 1 thí nghiệm hóa học về phản ứng thế halogen của alkane? Có phương trình hóa học?

Trả lời:

Phản ứng thế halogen của alkane bằng dung dịch Br2/CCl4.

- Nguyên liệu:

+ Hỗn hợp các hidrocarbon no (ví dụ như pentan hoặc heptan).

+ Dung dịch Br2/CCl4.

- Cách thực hiện:

+ Cho một lượng nhỏ hỗn hợp các hidrocarbon no vào một ống nghiệm.

+ Thêm một lượng nhỏ dung dịch Br2/CCl4 vào ống nghiệm và lắc đều.

Quan sát và ghi lại các hiện tượng xảy ra trong ống nghiệm, bao gồm sự tan chất rắn, sự xuất hiện của màu và sự thay đổi nhiệt độ.

- Kết quả thí nghiệm:

Trong dung dịch Br2/CCl4, hidrocarbon no sẽ phản ứng với Br2 để tạo ra các sản phẩm phản ứng là các chất halogen hóa (CnH2n+1Br) và axit hydrobromic (HBr). Các sản phẩm sẽ xuất hiện dưới dạng chất rắn màu nâu hoặc cam. Quá trình phản ứng này diễn ra tốt hơn với hidrocarbon có số lượng carbon nhỏ hơn.

- Phương trình hóa học:

CnH2n+2 + nBr2 → CnH2n+1Br + HBr +1Br + HBr

Câu 11:  Trình bày về phản ứng reforming của alkane?

Trả lời:

- Phản ứng reforming của alkane là quá trình biến đổi các phân tử alkane thành các hợp chất hữu cơ có giá trị cao hơn, chủ yếu là các hidrocacbon không no.

- Phản ứng này thường được sử dụng để sản xuất các chất hữu cơ quan trọng như benzene, tolun và xylen, được sử dụng trong sản xuất chất làm nhựa, thuốc nhuộm, thuốc trừ sâu và thuốc nổ.

PTHH minh họa:

1. Reforming methane:

CH4         CH3OH + H2

2. Reforming propane:

C3H8       C3H6 + H2

3. Reforming butane:

C4H10      C4H8 + H2

Câu 12: Cho 4,48 lit hỗn hợp X gồm ethane, propane và propene qua dung dịch brom dư, thấy khối lượng bình brom tăng 4,2 gam. Lượng khí còn lại thoát ra khỏi dung dịch đem đốt cháy hoàn toàn thu được 6,48 gam nước. Tính % thể tích các chất có trong hỗn hợp.

Trả lời:

- Số mol hỗn hợp X là : nX = 4,48 : 22,4 = 0,2 mol

- Khối lượng bình brom tăng là khối lượng của propen:

mpropen = 4,2 gam ⇒ npropen = 4,2 : 42 = 0,1 mol

- Phương trình phản ứng: C3H6 + Br2 → C3H6Br2

- Khí thoát ra gồm: C2H6 và C3H8.

- Phương trình phản ứng đốt cháy C2H6 và C3H8

C2H6 + 7/2 O2 −tº→ 2CO2 + 3H2O

C3H8 + 5O2 −tº→ 3CO2 + 4H2O

=> nH2O = 6,48 : 18 = 0,36 mol

- Gọi số mol của etan và propan lần lượt là x và y mol

- Ta có x + y = 0,2 – 0,1 = 0,1   (1)      ;         3x + 4y = 0,36           (2)

- Từ (1), (2) ⇒ x = 0,04 và y = 0,06.

- Phần trăm thể tích mỗi khí trong hỗn hợp ban đầu là:

%Vetan = 0,04:0,2.100% = 20%;

%Vpropan = 0,06:0,2.100% = 30%;

%Vpropen = 0,1:0,2.100% = 50%

Câu 13: Viết công thức cấu tạo các ankin có tên sau:

(1) iso-butylacetylene

(2) methyl iso-propylacetylene

(3) 3-methylpen-1-yne

(4) 2,2,5,5-tetramethylhex-3-yne

Trả lời:

(1) (CH3)2-CH-CH2 -C≡CH

(2) CH3 -C≡C-CH(CH3)2

(3) CH≡C-CH(CH3)-CH2-CH3

(4) CH3-C(CH -C(CH3)2 -C≡C-C(CH3)2-CH -CH3

Câu 14: Viết phương trình điều chế polistyrene, cao su buna S từ CaC2?

Trả lời:

(1) CaC2 + H2O → Ca(OH)2 + C2H2

(2) 2CH≡CH → CH2=CH-C≡CH (tº; p)

(3) CH2=CH-C≡CH + H2 → CH2=CH-CH=CH2 (tº, p, xt)

(4) 3CH≡CH → C6H6 (tº, p, xt)

(5) C6H6 + C2H5Cl → C6H5C2H5

(6) C6H5C2H5 → C6H5C2H3 (tº, xt, p)

(7) nC6H5C2H3 → (CH(C6H5)-CH2)n

(8) C6H5C2H3 + CH2=CH-CH=CH2 → (CH(C6H5)-CH2)n(CH2-CH=CH-CH2)m

Câu 15: Cho 2 chất X và Y là các hydrocarbon không no có cùng công thức phân tử C5H12. Chất X chứa 2 liên kết pi và chất Y không chứa liên kết pi. Đun nóng 2 chất với dung dịch KMnO4 trong dung dịch H2SO4 đặc, chất X có màu tím đậm được chuyển thành dung dịch màu vàng và chất Y không có phản ứng gì xảy ra. Tìm cấu trúc của chất X và chất Y? 

Trả lời:

- Chất X chứa 2 liên kết pi, vì vậy nó là một hợp chất không no có cấu trúc kép.

- Do phản ứng với KMnO4, nó có thể là một trong các chất sau: 1,2-butadiene hoặc 1,3-pentadiene hoặc 2-metyl-1,3-butadiene.

- Các chất này đều có công thức phân tử C5H8. Vì màu tím của dung dịch KMnO4 đậm hơn màu vàng của sản phẩm phản ứng, chất X có thể là 1,3-pentadiene.

- Chất Y không chứa liên kết pi, do đó nó là một hợp chất không no đơn giản, có thể là n-pentan hoặc các chất đồng đẳng khác.

Câu 16: Hỗn hợp khí X gồm H2 và một alkene có khả năng cộng HBr cho sản phẩm hữu cơ duy nhất. Tỉ khối của X so với H2 bằng 9,1. Đun nóng X có xúc tác Ni, sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được hỗn hợp khí Y không làm mất màu nước brom; tỉ khối của Y so với H2 bằng 13. Tìm công thức cấu tạo của anken.

Trả lời:

Gọi số mol hỗn hợp X là 1 mol

Ta có Mtb X = 9,1x2 = 18,2 ⇒ mX = 18,2x1 = 18,2 g = mY

Mà Mtb Y = 13x2 = 26 ⇒ nY = 18,2 : 26= 0,7 mol

⇒ nH2 pư = 1 – 0,7 = 0,3 mol = nanken ⇒ nH2 ban đầu = 0,7 mol

Manken = (18,2 - 0,7x2):0,3 = 14n ⇒ n = 4 ⇒ CTPT của anken là C4H8

Câu 17: Vì sao ankene hoạt động hóa học hơn hẳn ankane?

Trả lời:

Ankene hoạt động hóa học hơn hẳn ankane vì trong phân tử ankene có chứa liên kết π kém bền nên có khả năng phản ứng dễ dàng.

Câu 18: Hidro hóa hoàn toàn một mẫu olefin thì hết 448ml H2 và thu được một ankan phân nhánh. Cũng lượng olefin đó khi tác dụng với brom thì tạo thành 4,32 gam dẫn xuất đibrom. Biết rằng hiệu suất của các phản ứng đạt 100% và thể tích khí đo ở đktc. Hãy xác định công thức cấu tạo

Trả lời:

Đặt công thức tổng quát của olefin là CnH2n

Số mol H2 = 0,448 : 22,4 = 0,02 mol

CnH2n + H + H2 -> CnH2n+2

   0,02   0,02      0,02

CnH2n + Br + Br2 -> CnH2nBr2

   0,02                     0,02

Từ phương trình trên ta thấy số mol của dẫn xuất là 0,02 mol

Mà khối lượng của dẫn xuất là 4,32g => 0,02.(12n + 160) = 4,32

                                                   => n = 4

Công thức cấu tạo của olefin là: CH2=C(CH3)-CH3

Câu 19: Bạn em đang phân vân không hiểu 2 công thức dưới đây biểu diễn 2 chất khác nhau hay cùng một chất:

Em hãy nêu ý kiến của mình và giải thích cho bạn

Trả lời:

Hai công thức biểu diễn cùng một chất vì nguyên tử C ở trạng thái sp3 . Phân tử có dạng tứ diện, nguyên tử C có tâm tứ diện, ở 4 đỉnh tứ diện là các nguyên tử H, Br, F và chúng có thể hoán đổi vị trí cho nhau.

Câu 20: Nếu ta biết rằng khối lượng ban đầu của hex-1-ene là 2,5 g, khối lượng KMnO4 là 5 g và khối lượng sản phẩm CO2 thu được là 8,7 g. Hãy tính được số mol của các chất tham gia và sản phẩm chính?

Trả lời:

PTHH:         C6H12 + 2KMnO4 + 2OH- - → 6CO2 + 2MnO2 + 2KOH + 4H2O

- Số mol hex-1-ene = 2,5 : 84 = 0,0298 mol

- Số mol KMnO4 = 5 : 158 = 0,0316 mol

- Số mol CO2 = 8,7 : 44 = 0,197 mol

Từ đó, ta có thể thấy rằng số mol CO2 tạo ra bằng 6,6 lần số mol hex-1-ene, nghĩa là hex-1-ene hoàn toàn bị oxy hóa thành CO2. Ta cũng có thể tính được số mol của MnO2 sản xuất bằng cách sử dụng phương trình phản ứng và số mol KMnO4 ban đầu:

- Số mol MnO2 = 0,5 x số mol KMnO4 ban đầu = 0,0158 mol

Vì vậy, số mol oxit mangan trong sản phẩm chính là 0,0158 mol.