Sách bài tập KHTN 9 Bài 20 (Cánh diều): Hydrocarbon, alkane

Giải SBT KHTN 9 Bài 20: Hydrocarbon, alkane

Bài 20.1 trang 58 Sách bài tập KHTN 9: Số lượng alkane trong các hợp chất sau: C₃H₈, C₂H₆O, C₆H₆, CH₄, C₂H₅Cl, C₄H₁₀ là:

A. 2

B. 3

C. 4

D. 5

Lời giải:

Đáp án đúng là: B

Alkane là những hydrocarbon mạch hở, chỉ chứa các liên kết đơn trong phân tử, có công thức chung là C₂H_2n+2 ($n\ge 1$).

$\Rightarrow$Các chất là alkane trong dãy là: C₃H₈, CH₄, C₄H₁₀.

Bài 20.2 trang 58 Sách bài tập KHTN 9: Bài 20.2 trang 58 Sách bài tập KHTN 9:

A. CO₂.

B. H₂O.

C. CO₂ và H₂O.

D. CO₂ và H₂.

Lời giải:

Đáp án đúng là: C

Khi đốt cháy hoàn toàn alkane sẽ tạo ra sản phẩm là CO₂ và H₂O.

Ví dụ: $2C_4{H}_{10}+13O_2\stackrel{t^{°}}{\to }8C{O}_2+10H_{2}O$

Bài 20.3 trang 58 Sách bài tập KHTN 9: Số lượng alkane có cùng công thức phân tử C₅H₁₂ nhưng có công thức cấu tạo khác nhau là:

A. 1

B. 2

C. 3

D. 4

Lời giải:

Đáp án đúng là: C

Số lượng alkane có cùng công thức phân tử C₅H₁₂ nhưng có công thức cấu tạo khác nhau là 3. Cụ thể:

CH₃ – CH₂ – CH₂ – CH₂ – CH₃,

CH₃ – CH(CH₃) – CH₂ – CH₃,

CH₃ – C(CH₃)₂ – CH₃.

Bài 20.4 trang 58 Sách bài tập KHTN 9: Alkane được sử dụng chủ yếu để làm:

A. nhiên liệu.

B. thuốc trừ sâu.

C. phân bón.

D. nguyên liệu sản xuất thuốc.

Lời giải:

Đáp án đúng là: A

Alkane được sử dụng chủ yếu để làm nhiên liệu vì các alkane cháy thường sinh ra nhiều nhiệt. Ví dụ: Methane là thành phần chính của khí thiên nhiên, khí mỏ dầu, biogas,… được dùng để đun nấu, làm nhiên liệu trong các nhà máy luyện kim, gốm sứ, nhà máy điện,…

Bài 20.5 trang 58 Sách bài tập KHTN 9: Một số alkane có mạch carbon trong phân tử như saư:

Viết công thức cấu tạo thu gọn và công thức phân tử của các alkane trên.

Lời giải:

Công thức phân tử và công thức cấu tạo thu gọn của các alkane trên là:

Bài 20.6 trang 58 Sách bài tập KHTN 9: Alkane X có khối lượng phân tử là 58 amu.

a) Xác định công thức phân tử của alkane X.

b) Biết alkane X có mạch carbon không phân nhánh, viết công thức cấu tạo và tên gọi của alkane X.

Lời giải:

a) Alkane X có khối lượng phân tử là 58 amu, X có công thức phân tử dạng: C_nH_2n+2.

Ta có: $M_{C_n{H}_{2n+2}}=58\Rightarrow 14n+2=58\Rightarrow n=4$

Vậy công thức phân tử của X là C₄H₁₀.

b) Vì alkane X có mạch carbon không phân nhánh nên công thức cấu tạo của X là:

CH₃ – CH₂ – CH₂ – CH₃, tên gọi: butane.

Bài 20.7 trang 58 Sách bài tập KHTN 9: Viết phương trình hoá học của phản ứng đốt cháy ethane, propane và butane. Nhận xét về tỉ lệ số mol H₂O và số mol CO₂ tạo ra trong các phản ứng đốt cháy trên.

Lời giải:

Phương trình hoá học của phản ứng đốt cháy:

$2C_2{H}_6+7O_2\stackrel{t^{°}}{\to }4C{O}_2+6H_{2}O$

$C_3{H}_8+5O_2\stackrel{t^{°}}{\to }3C{O}_2+4H_{2}O$

$2C_4{H}_{10}+13O_2\stackrel{t^{°}}{\to }8C{O}_2+10H_{2}O$

Tỉ lệ số mol H₂O : số mol CO₂: $\frac{n_{C{O}_2}}{n_{H_{2}O}}>1$

Bài 20.8 trang 58 Sách bài tập KHTN 9: Chọn những câu đúng trong các câu sau:

a) Trong phân tử hydrocarbon, nếu tỉ lệ giữa số nguyên tử H và C lớn hơn hai lần thì đó là alkane.

b) Tất cả các hydrocarbon trong phân tử chỉ có các liên kết đơn đều là alkane.

c) Hydrocarbon có tỉ lệ số nguyên tử H và C lớn hơn 2 thì trong phân tử chỉ có các liên kết đơn.

d) Tất cả các hydrocarbon chỉ có liên kết đơn trong phân tử đều có công thức chung là C_nH_2n+2.

e) Những hydrocarbon chỉ có liên kết đơn nhưng có mạch carbon dạng vòng không phải là alkane.

Lời giải:

Những câu đúng là: (a), (c), (e).

(b) sai vì có trường hợp các hydrocarbon trong phân tử chỉ có các liên kết đơn nhưng không phải là alkane. Ví dụ:

(d) sai vì cycloalkane chỉ có liên kết đơn trong phân tử, nhưng có công thức chung là C_nH_2n.

Bài 20.9 trang 59 Sách bài tập KHTN 9: Đốt cháy hoàn toàn 160 gam hỗn hợp A gồm C₄H₁₀ và C₃H₈ thấy tạo ra 484 gam khí CO₂.

a) Viết phương trình hoá học của phản ứng đốt cháy các alkane trên.

b) Tính thành phần phần trăm thể tích của mỗi alkane trong hỗn hợp A.

c) Tính lượng nhiệt toả ra trong quá trình trên, biết lượng nhiệt toả ra khi đốt cháy hoàn toàn 1 gam mỗi chất C₄H₁₀ và C₃H₈ lần lượt là 49,5 kJ và 50,35 kJ.

Lời giải:

a) Phương trình hoá học của phản ứng đốt cháy các alkane:

$2C_4{H}_{10}+13O_2\stackrel{t^{°}}{\to }8C{O}_2+10H_{2}O$

$C_3{H}_8+5O_2\stackrel{t^{°}}{\to }3C{O}_2+4H_{2}O$

b) Gọi số mol C₄H₁₀ và C₃H₈ trong hỗn hợp lần lượt là x và y.

Theo đề bài ta có: 58x + 44y = 160 (I)

Số mol của CO₂ tạo ra khi đốt cháy x mol C₄H₁₀ và y mol C₃H₈ là: 4x + 3y

Theo bài, số mol CO₂ tạo ra là: $\frac{484}{44}=11\left(mol\right).$

Vậy: 4x + 3y = 11 (II)

Từ (I) và (II) ta tìm được: x = 2, y = 1.

Thành phần % thể tích bằng thành phần % theo số mol nên:

% thể tích của C₄H₁₀ trong hỗn hợp A là: $\frac{2}{2+1}.100\%=66,7\%$

% thể tích của C₃H₈ trong hỗn hợp A là: $\frac{1}{2+1}.100\%=33,3\%$

c) Lượng nhiệt toả ra khi đốt cháy hoàn toàn 160 gam hỗn hợp A là:

Q = 49,5 . 2 . 58 + 50,35 . 1 . 44 = 7 957, 4(kJ).

Bài 20.10 trang 59 Sách bài tập KHTN 9: Nhiệt độ sôi của một số alkane được nêu trong bảng sau:

a) Ở 25 °C và dưới áp suất của khí quyển (khoảng 1 atm), những hydrocarbon nào ở trạng thái khí, lỏng?

b) Gas dùng dể đun nấu được đựng trong các bình bằng thép là hỗn hợp với thành phần chính là propane và butane, còn gas dùng trong bật lửa gas chủ yếu là butane. Cho biết sự khác nhau trên có ý nghĩa gì.

c) Vẽ đồ thị sự phụ thuộc của nhiệt độ sôi vào số nguyên tử C trong phân tử. Nhận xét sự thay đổi nhiệt độ sôi của alkane theo số nguyên tử carbon trong phân tử.

Lời giải:

a) Ở 25 °C và dưới áp suất của khí quyển (khoảng 1 atm), những hydrocarbon ở trạng thái khí: CH₄, C₂H₆, C₃H₈, C₄H₁₀; những hydrocarbon ở trạng thái lỏng: C₅H₁₂, C₆H₁₄.

b) Propane có nhiệt độ sôi thấp -42^oC, vì vậy, khi hoá lỏng ở nhiệt độ thường, cần có áp suất cao (đựng trong bình thép).

Với bật lửa và bình gas mini để chống hiện tượng bị nổ người ta dùng butane có nhiệt độ sôi cao hơn (0 ^oC) và khi hoá lỏng ở nhiệt độ thường có áp suất nhỏ hơn.

Học sinh tham khảo đồ thị sau:

Nhận xét: Khi số nguyên tử C trong phân tử tăng lên, nhiệt độ sôi của alkane tăng lên.

Lý thuyết KHTN 9 Bài 20: Hydrocarbon, alkane

I. KHÁI NIỆM HYDROCARBON

- Hydrocarbon là những hợp chất hữu cơ được tạo thành từ hai nguyên tố carbon và hydrogen.

- Công thức chung của các hydrocarbon là C_xH_y, trong đó x và y lần lượt là số nguyên tử C và H trong phân tử.

Ví dụ: CH₄, C₂H₄, C₄H₆,…

- Ở điều kiện thường, một số hydrocarbon là chất khí, còn lại là chất lỏng hoặc rắn. Các hydrocarbon đều nhẹ hơn nước và hầu như không tan trong nước.

II. ALKANE

1. Khái niệm

- Alkane là những hydrocarbon mạch hở, chỉ chứa các liên kết đơn trong phân tử.

- Công thức chung của các alkane là C_nH_2n+2 ( $n\ge 1$), trong đó n là số nguyên tử C trong phân tử.

2. Phản ứng cháy

- Alkane dễ cháy, tạo ra CO₂, H₂O và sinh ra nhiều nhiệt.

- Ví dụ: Phản ứng cháy của butane: $2C_4{H}_{10}+13O_2\stackrel{t^{°}}{\to }8C{O}_2+10H_{2}O$

3. Ứng dụng làm nhiên liệu của alkane

- Các alkane cháy thường sinh ra nhiều nhiệt. Vì vậy, chúng trở thành nguồn nhiên liệu quan trọng được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực của đời sống và sản xuất.

+ Methane là thành phần chính của khí thiên nhiên, khí mỏ dầu, biogas,… được dùng để đun nấu, làm nhiên liệu cho các nhà máy luyện kim, gốm sứ, nhà máy điện,…

+ Propane, butane là thành phần chính của khí hoá lỏng (LPG) được dùng để đun nấu, làm nhiên liệu cho một số động cơ, chạy máy phát điện,…

+ Xăng, dầu hoả, dầu diesel với thành phần chính là các alkane ở thể lỏng được sử dụng làm nhiên liệu cho các loại phương tiện giao thông vận tải và nhiều loại động cơ khác.