Sách bài tập KHTN 9 Bài 23 (Kết nối tri thức): Alkane

Giải SBT KHTN 9 Bài 23: Alkane

Bài 23.1 trang 69 Sách bài tập KHTN 9: Trong số các CTPT sau đây, có bao nhiêu CTPT biểu diễn các chất thuộc loại hydrocarbon?

(1) C₈H₁₈; (2) C₂H₄O₂; (3) C₂H₆; (4) C₂H₆O; (5) CH₃Cl; (6) C₅H₁₂.

A. 3.

B. 2.

C. 4.

D. 5.

Lời giải:

Đáp án đúng là: A

Hydrocarbon là loại hợp chất hữu cơ mà thành phần phân tử chỉ chứa các nguyên tố carbon và hydrogen.

Trong số các CTPT, có 3 CTPT biểu diễn các chất thuộc loại hydrocarbon là: (1), (3) và (6).

Bài 23.2 trang 69 Sách bài tập KHTN 9: Chất nào sau đây không thuộc loại alkane?

A. .

B. CH₄.

C. CH₂ = CH₂.

D. CH₃ – CH₃.

Lời giải:

Đáp án đúng là: C

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

Vậy chất ở ý A, B, D là alkane; C là alkene.

Bài 23.3 trang 69 Sách bài tập KHTN 9: CTPT nào sau đây biểu diễn chất thuộc loại alkane?

A.C₃H₈.

B. C₆H₆.

C. C₂H₄.

D. C₂H₆O.

Lời giải:

Đáp án đúng là: A

Alkane có công thức chung là C_nH_2n+2 ($n\ge 1$, n là số nguyên, dương).

Vậy CTPT C₃H₈ biểu diễn chất thuộc loại alkane.

Bài 23.4 trang 69 Sách bài tập KHTN 9: Alkane nào sau đây có mạch phân nhánh?

Lời giải:

Đáp án đúng là: B

A, C, D sai vì là các alkane không nhánh (Mạch C thẳng).

Bài 23.5 trang 69 Sách bài tập KHTN 9: Propane có 3 nguyên tử C trong phân tử và là ankane có tính chất tương tự methane.

a) Viết CTPT của propane.

b) Viết PTHH của phản ứng đốt cháy propane.

c) Nhận xét về mối quan hệ giữa số mol CO₂ và H₂O sinh ra khi đốt cháy methane, propane.

Lời giải:

a) CTPT của propane là C₃H₈.

b) PTHH của phản ứng đốt cháy propane:

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

c) Mối quan hệ giữa số mol CO₂ và H₂O sinh ra khi đốt cháy methane, propane là:

Số mol CO₂ sinh ra nhỏ hơn số mol H₂O sinh ra.

Bài 23.6 trang 70 Sách bài tập KHTN 9: Phát biểu nào sau đây đúng?

A. Alkane là các hydrocarbon mà phân tử chỉ có liên kết đơn.

B. Phân tử alkane chỉ có mạch carbon không nhánh.

C. Khi alkane cháy, số mol H₂O sinh ra nhỏ hơn hoặc bằng số mol CO_2.

D. Trong CTPT của alkane, khi tăng thêm một nguyên tử C thì số nguyên tử H tăng lên 2.

Lời giải:

Đáp án đúng là: D

A sai vì alkane là các hydrocarbon mạch hở mà phân tử chỉ có liên kết đơn.

B sai vì phân tử alkane có mạch carbon không nhánh, mạch carbon nhánh.

C sai vì khi alkane cháy, số mol H₂O sinh ra lớn hơn hoặc bằng số mol CO_2.

D đúng vì alkane có công thức chung là C_nH_2n+2 ($n\ge 1$, n là số nguyên, dương). Vậy khi tăng thêm một nguyên tử C thì số nguyên tử H tăng lên 2.

Bài 23.7 trang 70 Sách bài tập KHTN 9: Trong các chất sau đây, có bao nhiêu chất thuộc loại alkane?

A. 4.

B. 2.

C. 3.

D. 1.

Lời giải:

Đáp án đúng là: B

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

Vậy chất thuộc alkane là (2) và (4).

Bài 23.8 trang 70 Sách bài tập KHTN 9: Ở điều kiện 25 °C, 1 bar, 2 L hydrocarbon X có khối lượng bằng 1 L khí oxygen. Xác định CTPT của hydrocarbon X.

Lời giải:

2 L hydrocarbon X có khối lượng bằng 1 L khí oxygen → Khối lượng mol của hydrocarbon X bằng 1/2 khối lượng mol của khí oxygen = 16 g/mol.

Đặt CTPT của hydrocarbon X là C_xH_y.

Ta có: 12x + y = 16 $\Rightarrow \left\{\begin{array}{l}x=1\\ y=4\end{array}\right.$

CTPT của hydrocarbon X là CH₄.

Bài 23.9 trang 70 Sách bài tập KHTN 9: Trình bày phương pháp hoá học để phân biệt ba khí: methane, carbon dioxide, hydrogen.

Lời giải:

Bước 1: Đốt ba loại khí trên.

- Khí không cháy là carbon dioxide.

- Còn lại methane và hydrogen đều cháy:

$\begin{array}{l}C{H}_4+2O_2\stackrel{t^{°}}{\to }C{O}_2+2H_{2}O\\ 2H_2+O_2\stackrel{t^{°}}{\to }2H_{2}O\end{array}$

Bước 2: Dẫn sản phẩm cháy vào dung dịch nước vôi trong dư.

- Sản phẩm cháy nào làm vẩn đục dung dịch nước vôi trong dư là sản phẩm cháy của methane:

CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃↓ + H₂O

- Còn lại là sản phẩm cháy của hydrogen không có hiện tượng.

Bài 23.10 trang 70 Sách bài tập KHTN 9: Một loại khí biogas có chứa 60% CH₄ về thể tích. Nhiệt lượng sinh ra khi đốt cháy 1 mol methane là 891 kJ

a) Tính nhiệt lượng sinh ra khi đốt cháy 50 L khí biogas. Biết rằng các khí khác trong thành phần biogas khi cháy sinh ra nhiệt lượng không đáng kể.

b) Nhiệt lượng sinh ra khi đốt cháy 1 mol propane là 2 220 kJ.Tính khối lượng propane cần thiết để khi đốt sinh ra nhiệt lượng bằng nhiệt lượng khi đốt cháy lượng khí biogas ở câu a). (Các thể tích khí đều đo ở 25 °C, 1 bar).

c) Để cung cấp một lượng nhiệt như nhau, đốt methane hay propane (khí trong thành phần khí mỏ dầu) sẽ thải khí CO₂ ra ngoài môi trường ít hơn?

Lời giải:

a) Số mol CH₄ trong 50L biogas: $\frac{50}{24,79}.\frac{60}{100}=1,21\left(mol\right).$

Nhiệt lượng sinh ra khi đốt 50 L biogas này được xác định gần đúng là nhiệt lượng sinh ra khi đốt 1,21 mol CH₄:

Q = 1,21 . 891 = 1078,11 (kJ)

b) Khi đốt cháy 1 mol propane sinh ra 2 220 kJ.

Khi đốt cháy x mol propane sinh ra 1 078,11 kJ.

Tính ra $x=\frac{1078,11\cdot 1}{2220}=0,49\left(mol\right).$

→ Khối lượng propane cần thiết là: m = 0,49.44 = 21,56 gam

c) Phản ứng cháy của methane: $C{H}_4+2O_2\stackrel{t^{°}}{\to }C{O}_2+2H_{2}O$

Vậy: số mol CO₂ sinh ra bằng số mol CH₄.

Thể tích khí CO₂ thải ra ngoài môi trường: V = 1,21 . 24,79 $\approx$ 30,00 (L).

Phản ứng cháy của propane: $C_3{H}_8+5O_2\stackrel{t^{°}}{\to }3C{O}_2+4H_{2}O$

Số mol: 0,49 1,47

Thể tích khí CO₂ thải ra ngoài môi trường: V = 1,47 . 24,79 $\approx$36,44 (L).

Để tạo ra một lượng nhiệt như nhau, đốt khí methane sẽ thải khí CO₂ ra ngoài môi trường ít hơn đốt propane.

Lý thuyết KHTN 9 Bài 23: Alkane

I. Khái niệm hydrocarbon, alkane

- Hydrocarbon là loại hợp chất hữu cơ mà thành phần phân tử chỉ chứa các nguyên tố carbon và hydrogen. Hydrocarbon gồm nhiều loại khác nhau, như alkane, alkene,…

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

Ví dụ: CH₄, CH₃ – CH₃,….

II. Công thức phân tử và danh pháp của alkane

Thành phần phân tử của các alkane hơn kém nhau một hay nhiều nhóm CH₂. Alkane có công thức chung là C_nH_2n+2 ($\mathrm{n}\ge 1$ , n là số nguyên, dương).

III. Phản ứng cháy của alkane

- Khi đốt cháy alkane trong không khí thu được sản phẩm chủ yếu là khí carbon dioxide và hơi nước:

${\mathrm{C}}_3{\mathrm{H}}_8+5{\mathrm{O}}_2\stackrel{{\mathrm{t}}^{°}}{\to }3\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2+4{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$

${\mathrm{C}}_4{\mathrm{H}}_{10}+\frac{13}{2}{\mathrm{O}}_2\stackrel{{\mathrm{t}}^{°}}{\to }4\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2+5{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$

- Phản ứng cháy của alkane toả nhiệt mạnh, vì vậy alkane được sử dụng làm nhiên liệu trong cuộc sống và trong sản xuất.

- Bên cạnh các sản phẩm trên, một phần alkane cháy không hoàn toàn tạo một lượng nhỏ sản phẩm là muội than (một dạng đơn chất của carbon) và carbon monoxide.

- Các alkane khá bền nên ở điều kiện thường, chúng không phản ứng với các acid, base và nhiều chất khác.

IV. Ứng dụng làm nhiên liệu của alkane

- Nhiên liệu khí hoá lỏng: Khí propane và butane dễ hoá lỏng, được dùng làm nhiên liệu cho bật lửa, bếp gas, …

- Nhiên liệu lỏng: Các alkane ở trạng thái lỏng có thể dùng làm nhiên liệu dưới dạng xăng, dầu hoả, dầu diesel và nhiên liệu phản lực (jet fuel).

- Nhiên liệu rắn: Các alkane ở trạng thái rắn có thể dùng làm nhiên liệu dưới dạng nến parafine.