Picture of the author
Picture of the author
SGK Hóa Học 11»Hiđrocacbon No»Bài 25: Ankan

Bài 25: Ankan

Lý thuyết Ankan hóa 11 bộ sách giáo khoa. Cùng nhau tìm hiểu lý thuyết và bài tập minh họa một cách đầy đủ, dễ hiểu.

Xem thêm

I. Ankan: Đồng đẳng, đồng phân, danh pháp

1. Đồng đẳng

Ankan (hay parafin) là hiđrocacbon no, mạch hở (chỉ chứa liên kết đơn trong phân tử).

CTTQ ankan:

VD: CH; C2H6  ;  C3H8 ; C4H10 … là dãy đồng đẳng ankan (hay dãy đồng đẳng của metan)

2. Đồng phân

Từ C4H10 trở lên có đồng phân mạch cacbon:  mạch không nhánh & mạch nhánh.

VD: Viết CTCT các đồng phân ankan có CTPT C5H12: có 3 đồng phân cấu tạo

Đồng phân 1.


Đồng phân 2.


Đồng phân 3.


3. Danh pháp

a. Ankan mạch không phân nhánh

Tên ANKAN không nhánh = Tên mạch cacbon chính + an

CTPT

CTCT

Tên thay thế ANKAN

CH4

CH4

metan

C2H6

CH3-CH3

etan

C3H8

CH3-CH2-CH3

propan

C4H10

CH3-[CH2]2-CH3

butan

C5H12

CH3-[CH2]3-CH3

pentan

C6H14

CH3-[CH2]4-CH3

hexan

C7H16

CH3-[CH2]5-CH3

heptan

C8H18

CH3-[CH2]6-CH3

octan

C9H20

CH3-[CH2]7-CH3

nonan

C10H22

CH3-[CH2]8-CH3

decan

Tên gốc ANKYL = Tên mạch cacbon chính = yl

CTPT

Gốc ANKYL

Tên gốc ANKYL

CH4

CH3

metyl

C2H6

CH3-CH2

etyl

C3H8

CH3-CH2-CH2

propyl

C4H10

CH3-[CH2]2-CH2

butyl

C5H12

CH3-[CH2]3-CH2

pentyl

C6H14

CH3-[CH2]4-CH2

hexyl

C7H16

CH3-[CH2]5-CH2

heptyl

C8H18

CH3-[CH2]6-CH2

octyl

C9H20

CH3-[CH2]7-CH2

nonyl

C10H22

CH3-[CH2]8-CH2

decyl

b. Ankan có mạch nhánh

TÊN THAY THẾ (IUPAC) (QUỐC TẾ)

B1: Chọn mạch cacbon chính là mạch dài nhất và có nhiều nhánh nhất.

B2: Đánh số thứ tự các nguyên tử cacbon mạch chính từ phía gần nhánh hơn.

B3: Gọi tên theo thứ tự:

Số chỉ vị trí nhánh - tên nhánh + tên mạch cacbon chính + an

* Khi gọi tên nhánh:

­Nhiều nhánh giống nhau: thêm đi(2) ; tri(3) ; tetra (4)… trước tên nhánh

­Nhiều nhánh là các gốc ankyl khác nhau thì đọc theo thứ tự A, B, C, …

VD:  Gọi tên các chất sau đây theo tên thay thế:

1.


Tên thay thế: Metylpropan

Tên thông thường: Isobutan

2. 


Tên thay thế: 2-Metylbutan

Tên thông thường: Isopentan

3.


Tên thay thế: đimetylbutan

Tên thông thường: Neopentan

4.

bai-25-an-kan-hinh-1

Tên thay thế: 3-etyl-2-metylbutan

c.Bậc của cacbon trong phân tử hiđrocacbon no

Được tính bằng số liên kết của nó với các nguyên tử cacbon khác

VD:

bai-25-an-kan-hinh-2

  • C số 1, 5 là C bậc I
  • C số 2 là C bậc IV
  • C số 3 là C bậc III
  • C số 4 là C bậc II

II. Tính chất vật lý của ankan

  • Từ C1 đến C4 là chất khí ; từ C5 đến ~C18 là chất lỏng ; từ C18 trở lên là chất rắn.
  • Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi và khối lượng riêng tăng theo chiều tăng của phân tử khối.
  • Nhẹ hơn nước, hầu như không tan trong nước và tan nhiều trong dung môi hữu cơ

III. Tính chất hóa học của ankan

1. Phản ứng THẾ bởi halogen (phản ứng halogen hóa)

Tạo dẫn xuất halogen

Metan:       


CH3Cl: Clometan / Metyl clorua


CH2Cl2 : Điclometan / Metylen clorua


CHCl3: Triclometan / Clorofom


CCl4: Tetraclometan / Cacbon tetraclorua

Etan:       


CH3-CH2-Cl: Cloetan / Etyl clorua

Propan:   

 

Sản phẩm chính 2-clopropan CHCl chiếm 57%


Sản phẩm phụ 1-clopropan CH2Cl chiếm 43%


QUI TẮC THẾ HALOGEN VÀO ANKAN (CnH2n+2):

Với ankan có n ≥ 3 có nhiều vị trí thế khác nhau nên thu được hỗn hợp nhiều sản phẩm

Qui tắc: halogen (Cl2, Br2) ưu tiên thế nguyên tử hiđro liên kết với nguyên tử cacbon bậc cao hơn (ít hiđro hơn) tạo sản phẩm chính

2. Phản ứng TÁCH

Tách hidro (đehiđro hóa - bẻ gãy liên kết C-H)


CH3-CH3: Etan

CH2=CH2: Eten / etilen


CH3-CH2-CH3: Propan

CH2=CH-CH3: Propen / Propilen

CRACKINH (bẻ gãy liên kết C-C)

to cao, xt : ankan có thể bị phân cắt mạch Cacbon tạo các phân tử nhỏ hơn

C4H10: Butan



→ Tạo hỗn hợp nhiều sản phẩm

CxH2x+2 + CyH2y (n=x+y)

3. Phản ứng OXI HÓA

Oxi hóa hoàn toàn (phản ứng CHÁY)

TỔNG QUÁT:

CnH2n+2 + O2 CO2 + H2O (nCO2 < nH2O)

VD: 

CH4 + 2O2   CO2 + 2H2O

Hiđrocacbon khi cháy cho nCO2 < nH2Ohiđrocabon là ANKAN

nankan = nH2O – nCO2

BTNT (O) : nO2 =  2.nCO2  + nH2O  ⇒  nO2 =   nCO2  +  nH2O

Số C trong ankan =  

Oxi hóa không hoàn toàn:

CH4 + O2 HCHO + H2O

HCHO: Anđehit fomic / fomanđehit

IV. Điều chế ankan

1. Điều chế metan trong phòng thí nghiệm

a) CH3COONa + NaOH  CH4 + Na2CO3

CH3COONa: natri axetat

Mô hình thí nghiệm điều chế khí metan trong phòng thí nghiệm

bai-25-an-kan-hinh-3
Mô hình thí nghiệm điều chế khí metan trong phòng thí nghiệm

b) Al4C3 + 12H2O → 3CH4 + 4Al(OH)3

Al4C3: Nhôm cacbua

2. Trong công nghiệp

Chưng cất phân đoạn khí thiên nhiên và khí mỏ dầu

V. Ứng dụng của ankan

bai-25-an-kan-hinh-4

VI. Bài tập luyện tập về Ankan của trường Nguyễn Khuyến

1. Bài tập trắc nghiệm về ankan

Câu 1: Đốt cháy một hỗn hợp gồm nhiều hiđrocacbon trong cùng một dãy đồng đẳng nếu ta thu được số mol H2O > số mol CO2 thì CTPT chung của dãy là:

A. CnHn, n ≥ 2.

B. CnH2n+2, n ≥1.

C. CnH2n-2, n≥ 1.

D. CnH2n+2-2k , n≥ 1.

ĐÁP ÁN

B

Câu 2: Có bao nhiêu đồng phân cấu tạo có công thức phân tử C5H12?

A. 3 đồng phân.

B. 4 đồng phân.

C. 5 đồng phân.

D. 6 đồng phân.

ĐÁP ÁN

A

Câu 3: Hợp chất (CH3)2CHCH2CH2CH3có tên thay thế là

A. neopentan.

B. 2- metylpentan.

C. isopentan.

D. 1,1- đimetylbutan.

ĐÁP ÁN

B

Câu 4: Cho ankan có CTCT là: (CH3)2CHCH2C(CH3)3. Tên gọi của ankan là:

A. 2,2,4-trimetylpentan.

B. 2,4-trimetylpetan.

C. 2,4,4-trimetylpentan.

D. 2-đimetyl-4-metylpentan.

ĐÁP ÁN

A

Câu 5: Khi cho 2-metylbutan tác dụng với Cl2 theo tỷ lệ mol 1:1 thì tạo ra sản phẩm chính là:

A. 1-clo-2-metylbutan.

B. 2-clo-2-metylbutan.

C. 2-clo-3-metylbutan.

D. 1-clo-3-metylbutan.

ĐÁP ÁN

B

Câu 6: Khi monoclo hóa ankan X (mạch không phân nhánh, trong phân tử X có phần trăm khối lượng cacbon bằng 82,76%) thu được 2 dẫn xuất monoclo đồng phân của nhau. Tên của X là:

A. 3-metylpentan.

B. 2,3-đimetylbutan.

C. 2-metylpropan.

D. butan.

ĐÁP ÁN

D

Hướng dẫn giải:  

CnH2n+2

⇒ %C =

= 82,76%

⇒ n = 4 

⇒ C4H10 (không nhánh)

⇒ butan

Câu 7: Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm 2 hiđrocacbon thuộc cùng dãy đồng đẳng cần dùng 6,16 lít O2 và thu được 3,36 lít CO2 (biết thể tích các khí đo ở đktc). Giá trị của m là

A. 2,3 gam.

B. 23gam.

C. 3,2gam.

D. 32gam.

ĐÁP ÁN

A

Hướng dẫn giải:

nO2 = 0,275 ;  nCO2 = 0,15

BTNT (O) :

2nO2 = 2nCO2  +  nH2O

⇒ nH2O = 0,25

BTKL:

mX  +  mO2  =  mCO2  +  mH2O  

⇒ mX  =  0,15 * 44  +  0,25 * 18  -  0,275 . 32 

= 2,3 gam

Câu 8: Đốt cháy hoàn toàn m gam hợp chất hữu cơ A. Sản phẩm thu được hấp thụ vào nước vôi trong dư thu được 4 gam kết tủa. Lọc kết tủa cân lại bình thấy khối lượng bình nước vôi trong giảm 1,376 gam. A có CTPT là

A. CH4

B. C5H12

C. C3H8

D. C4H10

ĐÁP ÁN

B

Hướng dẫn giải:

dd Ca(OH)2 dư ⇒ chỉ tạo muối CaCO3

⇒ nCO2 = nCaCO3 = 0,04 mol

⇒ mCO2 = 1,76 gam

m bình giảm sau khi lọc tủa

= mCaCO3 – (mCO2 + mH2O) = 1,376  

⇒ mH2O = 0,864 gam  

⇒ nH2O = 0,048 mol

nCO2 < nH2O ⇒ A là ankan

⇒  nankan A = nH2O – nCO2

= 0,048 – 0,04 = 0,008 mol

Số C trong ankan

=

= 5 ⇒ C5H12

Câu 9: Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp X gồm 2 hiđrocacbon thuộc cùng dãy đồng đẳng rồi hấp thụ hết sản phẩm cháy vào bình đựng nước vôi trong dư thu được 25 gam kết tủa và khối lượng nước vôi trong giảm 7,7 gam . CTPT của 2 hiđrocacbon trong X là

A. CH4 và C2H6.

B. C2H6 và C3H8.

C. C3H8 và C4H10.

D. C4H10 và C5H12.

ĐÁP ÁN

B

Hướng dẫn giải:

dd Ca(OH)2 dư ⇒  chỉ tạo CaCO3

⇒ nCO2 = nCaCO3 = 0,25 mol 

⇒ mCO2 = 11  gam

m dd nước vôi giảm

= mCaCO3 – (mCO2 + mH2O) = 7,7

⇒ mH2O = 6,3 gam

⇒ nH2O = 0,35 mol

nCO2 < nH2O ⇒ hỗn hợp X là 2 ankan liên tiếp

⇒ nhh X = nH2O – nCO2

= 0,35 – 0,25 = 0,1 mol

Số Ctrung bình của hỗn hợp ankan

=  = 2,5

⇒ hh X gồm C2H6 và C3H8

Câu 10: Crackinh 40 lít Butan thu được 56 lít hỗn hợp A gồm H2, CH4, C2H4, C2H6, C3H6, C4H8 và một phần C4H10 chưa bị crackinh ( các khí đo ở cùng điều kiện ). Giả sử chỉ có các phản ứng tạo ra các sản phẩm trên . Hiệu suất phản ứng tạo hỗn hợp là

A. 40%

B. 20%

C. 80%

D. 60%

ĐÁP ÁN

A

Hướng dẫn giải:

VC4H10 dư = 40 – VC4H10 pứ

VhhA = 2 * VC4H10 pứ + VC4H10 dư

⇒ 56   = 2 * VC4H10 pứ  + 40 – VC4H10 pứ   

⇒ VC4H10 pứ = 16 lít

H% pứ

=  


2. Bài tập tự luận về ankan

Câu 1: Gọi tên ankan sau theo danh pháp thay thế:

a.


b.


ĐÁP ÁN

a. 2,3-đimetylpentan


b. 3-etyl-2-metylpentan


Câu 2: Viết công thức cấu tạo thu gọn của các chất có tên gọi sau:

(1) 2,2,3-trimetylbutan

(2) Isopropyl clorua

(3) isobutan

(4) neopentan

ĐÁP ÁN

(1) 2,2,3-trimetylbutan


(2) Isopropyl clorua


(3) isobutan


(4) neopentan


Câu 3: Viết các phản ứng sau:

a. Monoclo hóa isobutan

b. Cracking propan

ĐÁP ÁN

a. Monoclo hóa isobutan

 + Cl2  

Sản phẩm chính

 + HCl


Sản phẩm phụ

 +HCl

b. Cracking propan



Câu 4: Hỗn hợp X chứa 2 ankan kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng. Đốt cháy hoàn toàn 19,2 gam X thu được 29,12 lit CO2 (đkc). Xác định CTPT và thành phần % khối lượng từng ankan trong X?

ĐÁP ÁN

Hỗn hợp X:


⇒ CTTB : CnH2n+2

   

⇒ mhh = (14 + 2) . a =19,2 

14*a   + 2a = 19,2  (1)

CnH2n+2 + O2  

CO2 + ( +1) H2O

Tỉ lệ: a :  a :   a : ( +1) a

nCO2

= = 1,3 mol

⇒ a   =  1,3  (2)

(1)(2) ⇒  

⇒    = 2,6 

⇒ CTPT 2 ankan liên tiếp:


 

⇒ %mC2H6 = 31,25%

%mC3H8 = 68,75%

Câu 5: Đốt cháy hoàn toàn m gam một thể tích khí thiên nhiên gồm metan, etan, propan bằng oxi không khí (trong không khí, oxi chiếm 20% thể tích), thu được 7,84 lít khí CO2và 9,9 gam nước. Tính m và thể tích không khí tối thiểu cần dùng để đốt hoàn toàn hỗn hợp trên?  (biết các khí đo ở đktc).

ĐÁP ÁN

nCO2 = 0,35 mol

nH2O = 0,55 mol

BTNT (O)

 nO2 = nCO2 +  nH2O = 0,625 mol

BTKL

 m khí thiên nhiên + mO2

= mCO2 + mH2O 

⇒ mkhí thiên nhiên = 5,3 gam

VKK

= 5. VO2 = 5 * 0,625 . 22,4 = 70 lít



Giáo viên: Trần Thị Phương

Trường THCS-THPT Nguyễn Khuyến

Tác giả: Trường THCS - THPT Nguyễn Khuyến - Tổ Hóa