Giải bài tập SGK Hóa 11 Bài 27: Luyện tập Ankan và xicloankan

Viết các công thức cấu tạo của các ankan sau: pentan, 2-metylbutan, isobutan. Các chất trên còn có tên gọi nào khác không?

Phương pháp giải

Để giải bài tập này các em cần nắm vững cách viết công thức hóa học và gọi tên của ankan

Hướng dẫn giải

CH₃CH₂CH₂CH₂CH₃: pentan còn có thể gọi là n-pentan

CH₃-CH(CH₃)-CH₂-CH₃ : 2-metylbutan còn có thể gọi là isopentan

CH₃-CH(CH₃)-CH₃  : isobutan còn có thể gọi là 2-metylpropan

Ankan Y mạch không nhánh có công thức đơn giản nhất là C₂H₅

a) Tìm công thức phân tử, viết công thức cấu tạo và gọi tên chất Y

b) Viết phương trình hóa học phản ứng của Y với clo khi chiếu sáng, chỉ rõ sản phẩm chính của phản ứng.

Phương pháp giải

a) Ankan có dạng C_nH_2n+2

(C₂H₅)_x → 5x = 2x + 2 ( số nguyên tử H = 2C + 2)

→ x = ? → CTPT của Y

b) Ghi nhớ quy tắc thế: Clo thế vào cacbon bậc cao hơn sẽ cho sản phẩm chính.

Hướng dẫn giải

a) Ankan có CTPT dạng (C₂H₅)_n ⇒ C_2nH_5n

Vì là ankan nên: 5n = 2n x 2 + 2 ⇒ n = 2

Vậy CTCT của Y là CH₃-CH₂-CH₂-CH₃ (butan)

b) Phương trình hóa học phản ứng của Y với clo khi chiếu sáng:

                                                                     (sản phẩm chính)

Sản phẩm chính là thế Cl ở vị trí Cacbon bậc cao

Sản phẩm phụ là thế Cl ở vị trí Cacbon bậc thấp

Đốt cháy hoàn toàn 3,36 lít hỗn hợp khí A gồm metan và etan thu được 4,48 lít khí cacbonic. Các thể khí được đo ở điều kiện tiêu chuẩn. Tính thành phần phần trăm về thể tích của mỗi khí trong hỗn hợp A.

Phương pháp giải

Gọi số mol của metan là x, số mol của etan là y

n_A = 0,150 mol = x + y                              (1)

nCO₂ = 0,20 mol = x + 2y                       (2)

Từ (1) và (2)  → x = ?; y = ?

→ %VCH₄ = ? và %VC₂H₆ = ?%

Hướng dẫn giải

Số mol hỗn hợp khí A là:

\({n_{hhA}} = \frac{{3,36}}{{22,4}} = 0,15(mol)\)

Gọi số mol của metan là x, số mol của etan là y

Vì số mol hỗn hợp là 0,15 mol nên ta có:

n_A =  x + y  = 0,15                            (1)

Bảo toàn nguyên tố Cacbon: (bạn cũng có thể sử dụng pthh)

nCO₂ = x + 2y = 0,2                    (2)

Từ (1) và (2) ta có hệ phương trình:

\(\begin{array}{l}
\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}
{x + y = 0,15}\\
{x + 2y = 0,2}
\end{array}} \right.\\
 \to \left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}
{x = 0,1(mol)}\\
{y = 0,05(mol)}
\end{array}} \right.
\end{array}\)

Thành phần phần trăm về thể tích của mỗi khí trong hỗn hợp A là: (phần trăm thể tích cũng là phần trăm số mol nên dùng số mol để tính cũng được)

\(\begin{array}{*{20}{l}}
{\% {V_{C{H_4}}} = \frac{{0,1}}{{0,15}}.100 = 66,7}\\
{\% {V_{{C_2}{H_6}}} = 100 - 66,7 = 33,3}
\end{array}\)

Khi 1,00 g metan cháy tỏa ra 55,6 kJ. Cần đốt bao nhêu lít khí metan (đktc) để lượng nhiệt sinh ra đủ đun 1,00 lít nước (D = 1,00 g/cm³) từ 25,0⁰C lên 100,0^oC. Biết rằng muốn nâng 1,00g nước lên 1,0^oC cần tiêu tốn 4,18J và giả sử nhiệt sinh ra chỉ dùng để làm tăng nhiệt độ của nước.

Phương pháp giải

- Tính khối lượng của 1 lít nước

- Tính nhiệt lượng 1000g nước thu vào để tăng 25^oC đến 100^oC

- Khối lượng metan cần đốt cháy = Nhiệt lượng 1000g nước thu vào: 55,6 → Số mol metan → V

Hướng dẫn giải

Khối lượng của 1,00 lit nước là:

m = D.V = 1,00.1000 = 1000g

Nhiệt lượng mà 1000 gam nước thu vào để tăng nhiệt độ từ 25^oC đến 100^oC là:

Q = 1000.4,18(100 - 25) = 313500(J) = 313,5 KJ

Đó là nhiệt lượng mà khí metan khi đốt cháy cần phải toả ra.

Khối lượng metan cần phải đốt cháy là:

\(m = \frac{{313,5}}{{55,6}} = \frac{{3135}}{{556}}\)

Số mol metan cần phải đốt cháy là:

\(n = \frac{m}{M} = \frac{{3135}}{{556.16}} = \frac{{3135}}{{8896}}\)

Vậy thể tích khí metan (đktc) cần phải đốt cháy là:

\(V = n.22,4 = \frac{{3135}}{{8896}}.22,4 \approx 7,89(l)\)

Khi cho pentan tác dụng với brom theo tỉ lệ 1:1, sản phẩm chính thu được là:

A. 2-brompentan

B. 1-brompentan

C. 1,3-đibrompentan

D. 2,3-đibrompentan

Phương pháp giải

Sản phẩm chính là sản phẩm mà clo thế vào cacbon có bậc cao nhất.

Hướng dẫn giải

Khi cho pentan tác dụng với brom theo tỉ lệ 1:1, sản phẩm chính thu được là 2-brompentan

Phương trình phản ứng:

Gọi tên, ta đánh số mạch Cacbon chính:

Nhánh: 2-brom

Mạch chính 5 cacbon

→ tên gọi: 2-brompentan

⇒ Đáp án A.

Đánh dấu Đ (đúng) hoặc S (sai) vào các ô trống cạnh các câu sau đây:

a) Ankan là hidrocacbon no, mạch hở.

b) Ankan có thể bị tách hidro thành anken.

c) Nung nóng ankan thu được hỗn hợp các ankan có phân tử khối nhỏ hơn.

d) Phản ứng của clo với ankan tạo thành ankyl clorua thuộc loại phản ứng thế.

e) Ankan có nhiều trong dầu mỏ.

Phương pháp giải

Để giải bài tập này cần nắm vững kiến thức về tính chất của ankan

Hướng dẫn giải

a) Đúng

b) Đúng

c) Sai. Khi đun nóng ankan xảy ra sự đứt gãy mạch cacbon còn tạo thành các hidrocacbon không no.

d) Đúng

e) Đúng