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

Nhận xét nào sau đây đúng ?

A. Tất cả ankan và tất cả xicloankan đều không tham gia phản ứng cộng.

B. Tất cả ankan và tất cả xicloankan đều có thể tham gia phản ứng cộng.

C. Tất cả ankan không tham gia phản ứng cộng nhưng một số xicloankan lại có thể tham gia phản ứng cộng.

D. Một số ankan có thể tham gia phản ứng cộng và tất cả xicloankan không thể tham gia phản ứng cộng.

Phương pháp giải

Xem lại lí thuyết về Ankan và Xicloankan

Hướng dẫn giải

Tất cả ankan không tham gia phản ứng cộng nhưng một số xicloankan lại có thể tham gia phản ứng cộng.

Đáp án C

Các ankan không tham gia loại phản ứng nào cho dưới đây ?

A. Phản ứng thế

B. Phản ứng cộng

C. Phản ứng tách

D. Phản ứng cháy

Phương pháp giải

Trong phân tử ankan chỉ chứa liên kết đơn, do đó ankan không tham gia phản ứng cộng.

Hướng dẫn giải

Các ankan không tham gia phản ứng cộng.

Đáp án B

Cho clo tác dụng với butan, thu được hai dẫn xuất monoclo C₄H₉Cl.

1. Dùng công thức cấu tạo viết phương trình hoá học, ghi tên các sản phẩm.

2. Tính phần trăm của mỗi sản phẩm đó, biết rằng nguyên tử hiđro liên kết với cacbon bậc hai có khả năng bị thế cao hơn 3 lần so với nguyên tử hiđro liên kết với cacbon bậc một.

Phương pháp giải

1. Do butan có cấu trúc đối xứng nên sẽ có 2 vị trí thế của clo.

2. Dựa vào dữ kiện "nguyên tử hiđro liên kết với cacbon bậc hai có khả năng bị thế cao hơn 3 lần so với nguyên tử hiđro liên kết với cacbon bậc một" tính % mỗi sản phẩm.

Hướng dẫn giải

1) CH₃-CH₂-CH₂-CH₃ + Cl₂ → CH₃-CH₂-CH₂-CH₂-Cl + HCl 

                                                    1-clobutan

CH₃-CH₂-CH₂-CH₃ + Cl₂ → CH₃-CH₂-CHCl-CH₃ + HCl

                                                 2-clobutan

2.Ở butan có 6 nguyên tử H liên kết với C bậc một và 4 nguyên tử H liên kết với C bậc hai. Nếu khả năng thế của C bậc một là 1 thì của C bậc hai là 3, vì thế :

1-clobutan chiếm: \(\dfrac{{6.1}}{{6.1 + 4.3}}\). 100% = 33,33%

2-clobutan chiếm: 100% - 33,33% = 66,67%

Hỗn hợp M ở thể lỏng, chứa hai ankan. Để đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp M cần dùng vừa hết 63,28 lít không khí (đktc). Hấp thụ hết sản phẩm cháy vào dung dịch Ca(OH)₂ lấy dư, thu được 36,00 g chất kết tủa.

1. Tính khối lượng hỗn hợp M biết rằng oxi chiếm 20,00% thể tích không khí.

2. Xác định công thức phân tử và phần trăm khối lượng của từng chất trong hỗn hợp M nếu biết thêm rằng hai ankan khác nhau 2 nguyên tử cacbon.

Phương pháp giải

Cách 1:

1. Tính số mol O₂ và CO₂

- Gọi CT trung bình của 2 ankan là: \({C_{\overline n }}{H_{2\overline n + 2}}\)

- Viết PTHH:

\({C_{\overline n }}{H_{2\overline n + 2}} + \dfrac{{3\overline n + 1}}{2}{O_2} \to \overline n C{O_2} + (\overline n + 1){H_2}O\)

- Dựa vào PTHH lập hệ phương trình 2 ẩn, giải phương trình \( \to\) khối lượng của hỗn hợp M.

2. Dựa vào giá trị \(\overline n \) tìm được ở trên biện luận các trường hợp để tìm CTPT của 2 ankan.

- Gọi số mol mỗi ankan là x, y (mol)

- Lập hệ phương trình 2 ẩn → phần trăm khối lượng của từng chất.

Cách 2: 

1. Ta có: Khối lượng M = khối lượng C + khối lượng H.

2. Tìm khối lượng trung bình của 1 mol ankan.

- Do hai ankan khác nhau 2 nguyên tử cacbon nên ta có phương trình:  14n + 2 < \(\overline M \) < 14n + 30

- Biện luận để tìm n → phần trăm khối lượng của từng chất.

Hướng dẫn giải

Số mol \({O_2}\) : \(\dfrac{{63,28.20}}{{100.22,4}}\) = 0,565 (mol)

Số mol \(C{O_2}\) = số mol \(CaC{O_3}\) = \(\dfrac{{36}}{{100}}\) = 0,36 (mol).

Nếu n = 6:

Khối lượng trung bình của 1 mol ankan : \(\overline M = \dfrac{{5,14}}{{{{5.10}^{ - 2}}}} = 102,8(g)\)

14n + 2 < 102,8 < 14n + 30 → 5,20 < n < 7,20

Đến đây có thể tìm được công thức phân tử và phần trăm khối lượng từng chất như ở cách thứ nhất.

Một bình kín dung tích 11,2 lít có chứa 6,4 g O₂ và 1,36 g hỗn hợp khí A gồm 2 ankan. Nhiệt độ trong bình là 0^oC và áp suất là p1 atm. Bật tia lửa điện trong bình kín đó thì hỗn hợp A cháy hoàn toàn. Sau phản ứng, nhiệt độ trong bình là 136,5^oC và áp suất là p2 atm.

Nếu dẫn các chất trong bình sau phản ứng vào dung dịch Ca(OH)₂ lấy dư thì có 9 gam kết tủa tạo thành.

1. Tính p₁ và p₂, biết rằng thể tích bình không đổi.

2. Xác định công thức phân tử và phần trăm thể tích từng chất trong hỗn hợp A, biết rằng số mol của ankan có phân tử khối nhỏ nhiều gấp 1,5 lần số mol của ankan có phân tử khối lớn.

Phương pháp giải

1. Giả sử hỗn hợp A có x mol C_nH_2n+2 và y mol C_mH_2m+2 

Viết PTHH khi đốt cháy A.

Từ các dữ kiện đề bài lập các phương trình toán học để tính p₁ và p₂

2. Biện luận n, m → CTPT của 2 ankan → phần trăm thể tích từng chất.

Hướng dẫn giải

1. Giả sử hỗn hợp A có x mol C_nH_2n+2 và y mol C_mH_2m+2 :

(14n + 2)x + (14m + 2)y = 1,36 → 14(nx + my) + 2(x + y) = 1,36 (1)

Khi đốt hỗn hợp A :

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

x mol            \(\dfrac{{3n + 1}}{2}\)x mol     nx mol      (n + 1)x mol

\({C_m}{H_{2m + 2}} + \dfrac{{3m + 1}}{2}{O_2} \to mC{O_2} + (m + 1){H_2}O\)

y mol              \(\dfrac{{3m + 1}}{2}\)y mol        ny mol         (n + 1)y mol

\({n_{C{O_2}}} = {n_{CaC{O_3}}} = \dfrac{9}{{100}} = 0,09(mol)\)

→ nx + my = 0,09 (2)

Từ (1) và (2), tìm được x + y = 0,05.

Số mol O₂ trước phản ứng: \(\dfrac{{6,4}}{{32}}\) = 0,2(mol).

Tổng số mol khi trước phản ứng : 0,2 + 0,05 = 0,25 (mol).

Nếu ở đktc thì V_O = 0,25.22,4 = 5,6 (lít).

Thực tế V₁ = 11,2 (lít)

\({p_1}\)\({V_1}\) = \({p_0}\)\({V_0}\) → \({p_1}\) = \(\dfrac{{{p_0}{V_0}}}{{{V_1}}}\) = \(\dfrac{{{1}{5,6}}}{{{11,2}}}\) = 0,5(atm).

Số mol hơi nước : (n + 1)x + (m + 1)y = nx + my + x + y = 0,14

Số mol O₂ dự phản ứng: \(\dfrac{{(3n + 1)x + (3m + 1)y}}{2} = \dfrac{{3.0,09 + 0,05}}{2}\) = 0,16 (mol)

SỐ mol O₂ còn dư : 0,2 - 0,16 = 0,04 (mol).

Tổng số mol khí sau phản ứng : 0,09 + 0,14 + 0,04 = 0,27 (mol).

Nếu ở đktc thì \(V{'_0}\) = 0,27.22,4 = 6,048 (lít)

Thực tế V₂ = 11,20 (lít)

\(\dfrac{{{p_2}{V_2}}}{{{T_2}}} = \dfrac{{{p_0}V{'_0}}}{{{T_0}}} \to {p_2} = \dfrac{{1.6,048}}{{273}}.\dfrac{{(273 + 136,5)}}{{11,2}} = 0,81(atm)\)

2) Nếu n < m thì x = 1,5y ;

Vậy x = 0,03 ; y = 0,02

→ 0,03n + 0,02m = 0,09 → 3n + 2m = 9

3n = 9 - 2m → n = 3 - \(\dfrac{{2m}}{3}\)

n và m nguyên dương nên m = 3 và n = 1.

CH₄ chiếm 60% thể tích hỗn hợp.

C₃H₈ chiếm 40% thể tích hỗn hợp.

Chất A có công thức phân tử C₆H₁₄. Khi A tác dụng với clo, có thể tạo ra tối đa 3 dẫn xuất monoclo (C₆H₁₃Cl) và 7 dẫn xuất điclo (C₆H₁₂Cl₂). Hãy viết công thức cấu tạo của A và của các dẫn xuất monoclo, điclo của A.

Phương pháp giải

- Viết các đồng phân của C₆H₁₄. sau đó xác định các trường hợp thế của clo.

- Viết CTCT của các dẫn xuất monoclo, điclo của A.

Hướng dẫn giải

Ứng với công thức phân tử C₆H₁₄ có 5 đồng phân:

A₁: CH₃-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-CH₃

A₂: CH₃-CH₂-CH₂-CH(CH₃)-CH₃

A₃: CH₃-CH₂-CH(CH₃)-CH₂-CH₃

A₄: CH₃-CH(CH₃)-CH(CH₃)-CH₃

A₅: CH₃-CH₂-C(CH₃)₂-CH₃

Số dẫn xuất monoclo C₆H₁₃Cl có thể tạo ra từ A₁ là 3, từ A₂ là 5, từ A₃ là 4.

Từ A₄ là 2, từ A₅ là 3. Như vậy, chất A chỉ có thể có cấu tạo như A₁ hoặc A₅.

Số dẫn xuất điclo C₆H₁₂Cl₂ có thể tạo ra từ A₁ là 12 và từ A₅ là 7.

Như vậy, chất A có công thức cấu tạo A₅.

CH₃-CH₂-C(CH₃)₂-CH₂Cl; CH₃-CHCl-C(CH₃)₂-CH₃; ClCH₂-CH₂-C(CH₃)₂-CH₃

CH₃-CH₂-C(CH₃)₂-CHCl₂; CH₃-CCl₂-C(CH₃)₂-CH₃; Cl₂CH-CH₂-C(CH₃)₂-CH₃

CH₃-CHCl-C(CH₃)₂-CH₂Cl; ClCH₂-CH₂-C(CH₃)₂-CH₂Cl

ClCH₂-CHCl-C(CH₃)₂-CH₃; CH₃-CH₂-C(CH₃)(CH₂Cl)-CH₂Cl