Giải bài tập SGK Hóa 11 Nâng cao Bài 40: Anken - Tính chất, điều chế và ứng dụng

1. Giải bài 1 trang 164 SGK Hóa 11 nâng cao

Hãy điền chữ Đ (đúng) hoặc chữ S (sai) vào dấu [...] ở mỗi câu sau:

a) Anken là chất kị nước. [...].

b) Anken là chất ưa dầu mỡ. [...].

c) Liên kết đôi kém bền hơn liên kết đơn. [...].

d) Liên kết π kém bền hơn liên kết σ. [...].

Phương pháp giải

Để giải bài tập này cần nắm vững đặc điểm, tính chất của anken

Hướng dẫn giải

a) Đúng

b) Đúng

c) Sai 

d) Đúng

Vì sao anken hoạt động hóa học hơn hẳn ankan? Hãy viết phương trình hóa học của propen dưới tác dụng của các tác nhân và điều kiện phản ứng sau:

a) Br₂ trong CCl₄

b) HI

c) H₂SO₄ 98%

d)H₂O/H⁺,t^o

e) KMnO₄/H₂O

g) Áp suất và nhiệt độ cao.

Phương pháp giải

- Trong phân tử có 1 liên kết đôi: gồm 1 liên kết σ và 1 liên kết π. Nguyên tử cacbon ở liên kết đôi tham gia 3 liên kết σ nhờ obitan lai hóa sp², còn liên kết π nhờ obitan p không lai hóa.

 - Do có liên kết pi nên khoảng cách giữa hai nguyên tử C=C ngắn lại và nguyên tử cacbon này không thể quay quanh liên kết đôi vì khi quay như vậy liên kết π bị phá vỡ.

Hướng dẫn giải

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

CH₃-CH=CH₂ + Br₂ → CH₃-CH(Br)-CH₂Br 

CH₃-CH=CH₂  + HI → CH₃-CH(I)-CH₃

CH₃-CH=CH₂  + HI → CH₃-CH₂-CH2I 

CH₃-CH=CH₂  + H₂SO₄ → CH₃-CH(OSO3H)-CH3

CH₃-CH=CH₂ + H2SO4 → CH3-CH2-CH2OSO3H

CH₃-CH=CH₂ + H₂O → CH₃-CH(OH)-CH₃

CH₃-CH=CH₂ + H₂O → CH₃-CH₂-CH₂OH

CH₃-CH=CH₂ + 2KMnO₄ + 4H₂O → CH₃-CH(OH)-CH₂OH

a) Phản ứng trùng hợp là gì? Hệ số trùng hợp là gì? Cho ví dụ.

b) Viết sơ đồ phản ứng trùng hợp isobutilen và chỉ rõ monomer, mắt xích của polime và tính khối lượng mol phân tử trung bình của poliisobutilen nếu hệ số trùng hợp trung bình của nó là 15000.

Phương pháp giải

- Trùng hợp là quá trình kết hợp liên tiếp nhiều phân tử nhỏ (monome) giống nhau hay tương tự nhau thành phân tử lớn (polime).

- Hệ số trùng hợp là số mắt xích monomer hợp thành phân tử polime.

Hướng dẫn giải

Câu a:

- Trùng hợp là quá trình kết hợp liên tiếp nhiều phân tử nhỏ (monome) giống nhau hay tương tự nhau thành phân tử lớn (polime).

- Hệ số trùng hợp là số mắt xích monomer hợp thành phân tử polime. Polime là một hỗn hợp các phân tử với hệ số polime hóa không hoàn toàn như nhau. Vì vậy người ta chỉ khối lượng phân tử trung bình của polime và dùng hệ số polime hóa trung bình.

Ví dụ:

Monomer: CH₂=C(CH₃ )₂

Mắt xích: -CH₂-C(CH₃ )₂-

M = 15000.56 = 840000 đvC.

Hidro hóa hoàn toàn một mẫu olefin thì hết 448ml H₂ và thu được một ankan phân nhanh. 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, gọi tên olefin đã cho.

Phương pháp giải

Đặt công thức tổng quát của olefim là C_nH_2n

C_nH_2n + H₂ → C_nH_2n+2   (1)

C_nH_2n + Br₂ → C_nH_2nBr₂   (2)

Từ (1) và (2) ⇒ số mol của dẫn xuất ⇒ n 

Hướng dẫn giải

Đặt công thức tổng quát của olefim là C_nH_2n, số mol H₂: 0,448/22,4 = 0,02 (mol)

C_nH_2n + H₂ → C_nH_2n+2   (1)

              0,02        0,02

C_nH_2n + Br₂ → C_nH_2nBr₂   (2)

0,02                        0,02

Từ (1) và (2) ⇒ số mol của dẫn xuất là 0,02 mol

0,02.(14n + 160) = 4,32 ⇒ n = 4

Công thức cấu tạo của olefin :

CH₂=C(CH₃ )-CH₃ (2-metyl propen)

Có 3 anken A₁, A₂, A₃ khi cho tác dụng với H₂ có xúc tác Ni ở 50^oC đều tạo thành 2-metylbutan. Hãy xác định công thức cấu tạo, gọi tên 3 anken đó và cho biết quan hệ đồng phân giữa chúng.

Phương pháp giải

A₁, A₂, A₃ có cùng mạch C, chỉ khác vị trí nhóm chức C=C ⇒ đồng phân vị trí nhóm chức.

Hướng dẫn giải

Một hỗn hợp khí gồm 1 anken và 1 ankan có cùng số nguyên tử C trong phân tử và có cùng số mol. Hỗn hợp này vừa đủ làm mất màu 80 gam dung dịch 20% brom trong CCl₄. Khi đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp đó thì tạo thành 13,44 lít CO₂ (đktc).

a) Xác định công thức cấu tạo của ankan và anken đã cho.

b) Xác định tỉ khối của hỗn hợp đó so với không khí.

Phương pháp giải

Đặt công thức tổng quát của ankan C_nH_2n+2; anken là C_nH_2n.

nBr2 = ?; nCO2 = ?

C_nH_2n + Br₂ → C_nH_2nBr₂  (1)

Theo pt: nC_nH_2n = n_Br2 = ?

Theo bài ra ankan và anken có cùng số mol nên: nC_nH_2n = nC_nH_2n+2 = ?

\({C_n}{H_{2n + 2}} + \frac{{3n + 1}}{2}{O_2} \to nC{O_2} + (n + 1){H_2}O\)

\({C_n}{H_{2n}} + \frac{{3n}}{2}{O_2} \to nC{O_2} + n{H_2}O\)

Từ pt (2) và (3) ⇒ nCO₂ = ?

⇒ Công thức cấu tạo của ankan, anken

⇒ Tỉ khối

Hướng dẫn giải

Đặt công thức tổng quát của ankan C_nH_2n+2; anken là C_nH_2n.

C_nH_2n + Br₂ → C_nH_2nBr₂  (1)

Theo pt: nC_nH_2n = n_Br2 = 0,1 mol

Theo bài ra ankan và anken có cùng số mol nên: nC_nH_2n = nC_nH_2n+2 = 0,1 mol

\({C_n}{H_{2n + 2}} + \frac{{3n + 1}}{2}{O_2} \to nC{O_2} + (n + 1){H_2}O\)

\({C_n}{H_{2n}} + \frac{{3n}}{2}{O_2} \to nC{O_2} + n{H_2}O\)

Từ pt (2) và (3) ⇒ n_CO2 = 0,1n + 0,1n = 0,6 ⇒ n = 3.

Công thức cấu tạo của ankan: CH₃CH₂CH₃ propan

Công thức cấu tạo của anken: CH₂=CHCH₃ propen

Ta có:

 \(\begin{array}{l}
\overline {{M_{hh}}}  = \frac{{44.0,1 + 42.0,1}}{{0,2}} = 43g/mol\\
 \to {d_{\frac{{hh}}{{kk}}}} = \frac{{\overline M }}{{29}} = \frac{{43}}{{29}} = 1,48
\end{array}\)

2,8 gam anken A vừa đủ làm mất màu dung dịch chứa 8 gam Br₂,

a) Viết phương trình hóa học (dùng công thức chung của anken C_nH_2n) và tính khối lượng mol phân tử của A.

b) Biết rằng hidrat hóa Anken A thì thu được chỉ một ancol duy nhất. hãy cho biết A có thể có cấu trúc như thế nào?

Phương pháp giải

C_nH_2n + Br₂ → C_nH_2nBr₂

nC_nH_2n = nBr₂ = ? → M_A

Ta có: M_A = 14n → n = ?

→ Công thức phân tử của A

Hướng dẫn giải

Câu a: Đặt công thức tổng quát của anken A là C_nH_2n (n ≥ 2).

nBr₂ = 0,05 mol

C_nH_2n + Br₂ → C_nH_2nBr₂

nC_nH_2n = nBr₂ = 0,05 mol

Khối lượng mol phân tử của A:

M_A = 2,8 : 0,05 = 56 g/mol

Câu b: Ta có M_A = 56 ⇒ 14n = 56 ⇒ n = 4.

Công thức phân tử của A là C₄H₈

Khi hidrat hóa anken C₄H₈ chỉ thu được 1 ancol duy nhất suy ra anken có cấu tạo đối xứng ⇒ CTCT anken là CH₃-CH=CH-CH₃ (but-2-en)

Cấu trúc của A: cis-but-2-en và trans-but-2-en

Có 3 ống nghiệm đều chứa dung dịch KMnO₄ loãng. Cho vài giọt hexan vào ống nghiệm thứ nhất, vài giọt hex-1-en vào ống nghiệm thứ hai. Lắc đều cả 3 ống nghiệm, để yên thì thu được kết quả như ở hình 6.5.(SGK)

a) Ống nghiệm thứ nhất và thứ hai đã chuyển thành ống nghiệm nào ở hình 6.5?

b) Giải thích kết quả thí nghiệm và viết phương trình hóa học của phản ứng.

Phương pháp giải

Dựa vào khả năng phản ứng của một số hexan và hex-1-en để giải bài toán

Hướng dẫn giải

Câu a: Ống nghiệm thứ nhất chuyển thành ống nghiệm b vì hexan không tác dụng với KMnO₄, không tan trong KMnO₄ nên chúng tách thành hai lớp. Ống nghiệm thứ hai chuyển thành ống nghiệm c vì hex-1-en tác dụng với KMnO₄, làm mất màu dung dịch KMnO₄, tạo ra sản phẩm không tan, tách thành hai lớp.

Câu b: 3CH₃-(CH₂)₃-CH=CH₂ + 2KMnO₄ + 4H₂O→3CH₃-(CH₂)₃-CHOH-CH₂(OH) + 2KOH + 2MnO₂.

b) Nêu ý nghĩa của phản ứng trên.

Phương pháp giải

Hidrocacbon sinh ra là CH₃-CH₂-CH=CH₂

Hướng dẫn giải

Câu a: CH₃-CH₂-CH₂-CH₃ → CH₃-CH₂-CH=CH₂ + H₂

Câu b: Ý nghĩa: phản ứng trên dùng để điều chế anken.

Trong số 20 hóa chất được sản xuất nhiểu nhất H₂SO₄ đứng đầu, etilen chiến vị trí thứ tư, propilen đứng thứ 9, clo xếp thứ 10,… Hãy nêu lí do làm cho etilen và propilen chiếm được thứ bậc cao như vậy, dùng những phản ứng hóa học đề minh họa cho ý kiến của mình.

Phương pháp giải

Etilen và propilen chiếm được thứ bậc cao vì etilen, propilen là nguyên liệu quan trọng tổng hợp ra polime và các chất hữu cơ khác.

Hướng dẫn giải

Vì etilen , propilen là nguyên liệu quan trọng tổng hợp ra polime và các chất hữu cơ khác.

nCH₂ = CH₂ →  (-CH₂ - CH₂-)_n

nCH₂ = CH - CH₃ →  (-CH₂ - CH(CH₃)-)_n

CH₂ = CH₂ + HOH →  CH₃ - CH₂ - OH

2CH₂ = CH₂ + O₂ →  CH₂ - O- CH₂