Chủ đề 1: Alkane | Chuyên đề dạy thêm Hoá học 11

Chỉ từ 450k mua trọn bộ Chuyên đề dạy thêm Hóa 11 (cả 3 sách) bản word có lời giải chi tiết:

B1: Gửi phí vào tài khoản 0711000255837 - NGUYEN THANH TUYEN - Ngân hàng Vietcombank (QR)

B2: Nhắn tin tới zalo Vietjack Official - nhấn vào đây để thông báo và nhận tài liệu.

Xem thử tài liệu tại đây: Link tài liệu

PHẦN LÝ THUYẾT

I. KHÁI NIỆM & ĐỒNG ĐẲNG VỀ ALKANE

⦁ Alkane (Paraffin) là các hydrocarbon no, mạch hở, có công thức chung là : C_nH_2n+2 (n $\ge$1).

⦁ Trong phân tử alkane chỉ có các liên kết đơn ($\delta$) C – C và C – H.

II. ĐỒNG PHÂN – DANH PHÁP

2.1. Đồng phân: Cùng công thức phân tử nhưng khác công thức cấu tạo.

⦁ Các alkane từ C₁ ⟶ C₃ không có đồng phân. Từ C₄ trở đi có đồng phân mạch C ⟶ Công thức nhanh : 2^n–4 + 1 (3 < n < 7)

⦁ Số lượng các đồng phân : C₄ : 2 đồng phân C₅ : 3 đồng phân C₆ : 5 đồng phân C₇ : 9 đồng phân

2.2. Cách viết đồng phân

+ Bước 1 : Viết đồng phân mạch C thẳng (không nhánh).

+ Bước 2 : Viết đồng phân mạch C phân nhánh :

⦁ Bẻ 1C trên mạch chính làm mạch nhánh, gắn nhánh vào các vị trí khác nhau trên mạch chính. Lưu ý không gắn nhánh vào vị trí C đầu mạch.

⦁ Khi bẻ 1C không còn đồng phân thì bẻ 2C. 2C đó có thể cùng liên kết với 1C hoặc 2C khác nhau trên mạch chính.

⦁ Lần lượt bẻ tiếp các C khác cho đến khi không bẻ được nữa thì dừng lại.

2.3. Bậc của carbon trong alkane ⦁ Bậc của 1 nguyên tử carbon bằng số nguyên tử C liên kết trực tiếp với nó.

2.4 "Tên IUPAC” = “Tên thay thế” = “Tên quốc tế” = “Tên hệ thống” của alkane

⦁ Bước 1 : Chọn mạch carbon chính phải dài nhất (nhiều C nhất).

⦁ Bước 2 : Đánh số thứ tự carbon gần nhánh nhất sao cho tổng số vị trí nhánh là nhỏ nhất.

⦁ Bước 3 : Phải nêu đầy đủ số chỉ vị trí của các nhánh và thêm tiền tố đi (2), tri (3), tetra (4) trước tên các nhánh giống nhau.

⦁ Bước 4 : Giữa số và số phải có dấu phẩy “,”. Giữa số và chữ phải có dấu gạch ngang “–“

⦁ Bước 5 : Nhóm thế cùng loại : Thứ tự đọc theo α, 𝛽,…. Ví dụ trong phân tử có nhóm -CH₃- và -C₂H₅ thì đọc ethyl trước và methyl sau.

⦁ Bước 6 : Gọi tên theo công thức : Tên Alkane = số chỉ vị trí nhánh + tên nhánh + tên mạch chính + ane

Từ tên gọi suy ra công thức cấu tạo :

⦁ Bước 1 : Viết mạch chính, ví dụ : Propane (mạch chính có 3C), Butane (mạch chính có 4C), Pentane (5C),….

⦁ Bước 2 : Viết nhánh dựa vào số chỉ vị trí và tên nhánh, ví dụ : 2-methyl (có 1 nhóm CH₃ ở vị trí C số 2),

2.5. Tên các nhóm alkyl: Alkane (C_nH_2n+2) $\underset{}{\overset{-H}{\to }}$ Alkyl (C_nH_2n+1–)

a. Tên gốc alkyl mạch thẳng

III. TÍNH CHẤT VẬT LÝ

+ Ở điều kiện thường, alkane :

⦁ Trạng thái khí : C₁ ⟶ C₄ và neopentane.

⦁ Trạng thái lỏng : C₅ ⟶ C₁₇ (trừ neopentane).

⦁ Trạng thái rắn : C₁₈ ⟶ ....

+ Alkane không tan hoặc ít tan trong nước và nhẹ hơn nước, tan tốt trong dung môi hữu cơ.

+ So sánh nhiệt độ sôi các alkane :

⦁ Khác số C : Số C càng cao ⟶ t^o_s càng cao.

⦁ Cùng số C : Càng gọn (ít nhánh) thì t^o_s càng cao và ngược lại càng cồng kềnh (nhiều nhánh) thì t^o_s càng thấp.

+ Khi số nguyên tử carbon tăng, phân tử khối và tương tác Van der Waals giữa các phân tử alkane tăng, dẫn đến nhiệt độ sôi của các alkane cũng tăng.

+ Alkane có cùng công thức phân tử, các chất có nhánh sẽ gọn & tròn hơn, các chất không nhánh sẽ dài & cồng kềnh hơn vì vậy diện tích bề mặt chất có nhánh sẽ hơn chất không nhánh dẫn đến lực liên kết giữa các phân tử có nhánh yếu hơn không nhánh ⟶ Chất có nhánh có t^o_s thấp hơn chất không nhánh.

IV. TÍNH CHẤT HOÁ HỌC

⦁ Trong phân tử alkane chỉ có các liên kết s bền & kém phân cực ⟶ phân tử alkane hầu như không phân cực và ở điều kiện thường alkane tương đối trơ về mặt hóa học (không tác dụng với acid, kiềm và 1 số chất oxi hóa như dung dịch Br₂, KMnO₄,...).

⦁ Phản ứng xảy ra sẽ kèm theo việc thay thế nguyên tử H hoặc bẻ gãy mạch carbon.

4.1. Phản ứng thế halogen (halogen hóa): Phản ứng đặc trưng của alkane

⦁ Các sản phẩm thế được gọi là dẫn xuất halogen của hydrocarbon.

⦁ Quy tắc thế : Nguyên tử halogen ưu tiên thế vào nguyên tử H của carbon bậc cao (ít H)

⦁ Ví dụ: Trộn butane và bromine khan với ánh sáng tử ngoại :

Lưu ý : Hexane làm mất màu nước bromine ở điều kiện đun nóng hoặc có ánh sáng.

⦁ Ví dụ: Xét công thức C₅H₁₂ + Cl_{2 $\underset{1:1}{\overset{as}{\to }}$} C₅H­₁₁Cl + HCl thì C₅H₁₁Cl có 8 đồng phân là

4.2. Phản ứng cracking

Cracking là phản ứng “bẻ gãy” các phân tử alkane mạch dài thành những hydrocarbon mạch ngắn hơn.

4.3. Phản ứng reforming

⦁ Reforming là phản ứng biến đổi cấu trúc alkane mạch không phân nhánh thành các alkane mạch phân nhánh & các hydrocarbon mạch vòng nhưng không làm thay đổi số C trong phân tử và cũng không làm thay đổi đáng kể nhiệt độ sôi của chúng.

⦁ Quá trình reforming được ứng dụng trong công nghiệp lọc dầu để làm tăng chỉ số xăng octane của xăng & sản xuất các arene (benzene, toluene, xylene) làm nguyên liệu cho công nghiệp tổng hợp hữu cơ.

Ví dụ : Reforming hexane

4.4. Phản ứng oxi hóa

a) Phản ứng oxi hóa hoàn toàn (phản ứng cháy)

Khi tiếp xúc với oxygen và có tia lửa khơi mào, alkane bị đốt cháy tạo thành khí carbon dioxide, hơi nước và giải phóng năng lượng, tỏa nhiều nhiệt nên được dùng làm nhiên liệu để đun nấu, sưởi ấm và cung cấp năng lượng cho các ngành công nghiệp.

Tổng quát: C_nH_2n+2 + $\left(\frac{3n+1}{2}\right)$O_{2 $\stackrel{t^o}{\to }$} nCO₂ + (n+1)H₂O

b) Phản ứng oxi hóa không hòan toàn

Ở nhiệt độ cao, có mặt xúc tác, alkane có bị oxi hóa, cắt mạch carbon bởi oxygen tạo thành hỗn hợp carboxyic acid :

2RCH₂–CH₂R’ + 5O_{2 $\stackrel{t^o}{\to }$} RCOOH + R’COOH + H₂O

Trong trường hợp thiếu oxygen, phản ứng cháy xảy ra không hoàn toàn, tạo CO và có thể có C, gây ô nhiễm môi trường :

Ví dụ 1 : 2C₄H₁₀ + 9O_{2 (thiếu) $\stackrel{t^o}{\to }$}8CO + 10H₂O

Ví dụ 2 : 2C₄H₁₀ + 5O_{2 (thiếu) $\stackrel{t^o}{\to }$}8C + 10H₂O

V. ĐIỀU CHẾ, ỨNG DỤNG

1) Điều chế akane ở thể khí trong công nghiệp : Lấy từ khí thiên nhiên & dầu mỏ ⟶ Loại bỏ tạp chất (H₂S & CO₂) ⟶ Nén lại ở dạng lỏng. Khí dầu mỏ hóa lỏng (LPG) và khí thiên nhiên hóa lỏng (LNG : Liquefied natural gas).

2) Điều chế akane ở thể lỏng, rắn trong công nghiệp : Chưng cất phân đoạn dầu mỏ được các alkane có chiều dài mạch C khác nhau ở nhiệt độ sôi khác nhau sau đó tinh chế rất phức tạp để thu được alkane. Khí ngưng tụ chứa chủ yếu là alkane C₅ – C₈ thu được khi khai thác dầu mỏ được chế biến thành xăng.

3) Ứng dụng

⦁ Khí thiên nhiên & dầu mỏ (CH₄) là nhiên liệu sạch.

⦁ LPG (Liquefied Petroleum Gas) chứa C₃H₈ và C₄H₁₀.

⦁ Alkane lỏng : Làm nhiên liệu xăng, diesel, nhiên liệu phản lực (jet fuel),...

⦁ Các alkane C₆, C₇, C₈ : Sản xuất benzene, toluen, xylene,...

⦁ C₁₁ – C₂₀ (vaseline): Làm kem dương da, sáp nẻ, thuốc mỡ.

⦁ C₂₀ – C₃₅ (paraffin) : Dùng làm nến, sáp.

................................

................................

................................

Xem thử tài liệu tại đây: Link tài liệu

Xem thêm chuyên đề dạy thêm Hoá học 11 các chủ đề hay, chi tiết khác:

Chủ đề 2: Hydrocarbon không no

Chủ đề 3: Hydrocarbon thơm