Chọn đến phần học sinh cần nhanh chóng thông qua mục lục bằng cách click đến phần đó
Mở đầu trang 107
Đề bài: Khí mỏ dầu hoá lỏng (dùng cho bật lửa và bếp gas), xăng hay dầu (dùng cho xe máy, ô tô, máy bay,…) đều có thành phần chính là alkane. Dựa trên những tính chất gì mà các alkane được sử dụng làm nhiên liệu? Alkane còn có những ứng dụng gì khác?
Lời giải:
- Alkane được dùng làm nhiên liệu vì phản ứng cháy của alkane toả nhiệt mạnh, sản phẩm cháy chủ yếu là $CO_2$ và $H_2O$.
- Ngoài làm nhiên liệu, alkane còn được dùng làm nến parafin, làm dung môi, nguyên liệu sản xuất các hoá chất khác,…
I. Khái niệm hydrocarbon, alkane
Hoạt động trang 107
Đề bài: Quan sát Hình 23.1 và thực hiện các yêu cầu sau:
- Nhận xét đặc điểm chung về thành phần nguyên tố của ba chất trên.
- So sánh đặc điểm cấu tạo (loại liên kết cộng hoá trị) giữa các nguyên tử trong phân tử của ba chất trên.
Lời giải:
1. Cả ba chất đều có thành phần phân tử chỉ chứa hai nguyên tố là carbon (C) và hydrogen (H).
2. So sánh đặc điểm cấu tạo:
- Methane và Propane: các liên kết giữa các nguyên tử đều là liên kết đơn (C-H và C-C).
- Ethylene: giữa hai nguyên tử C có một liên kết đôi (C=C), các liên kết C-H là liên kết đơn.
Câu hỏi 1 trang 108
Đề bài: Quan sát Hình 23.1 và cho biết hợp chất nào không thuộc loại alkane. Giải thích.
Lời giải:
Hợp chất không thuộc loại alkane là Ethylene ($C_2H_4$).
Giải thích: Alkane là hydrocarbon mạch hở chỉ chứa liên kết đơn, trong khi phân tử ethylene có một liên kết đôi (C=C) nên không phải alkane.
Câu hỏi 2 trang 108
Đề bài: Xét các chất:
(A) $CH_3-CH_3$, (B) $CH_2=CH-CH_3$, (C) $CH_2=C(CH_3)-CH_3$,
(D) $CH_3-CH_2-OH$, (E) $CH_3-COOH$, (G) $CH_3-CH(CH_3)-CH_3$,
(H) $CH_2=CH-CH=CH_2$, (I) $CH_4$.
Trong các chất trên, chất nào là hydrocarbon, chất nào là alkane? Giải thích.
Lời giải:
Áp dụng khái niệm:
- Hydrocarbon: chỉ chứa hai nguyên tố C và H.
- Alkane: hydrocarbon mạch hở, chỉ chứa liên kết đơn.
| Chất | Thành phần | Loại liên kết | Hydrocarbon? | Alkane? |
|---|---|---|---|---|
| (A) $CH_3-CH_3$ | C, H | Liên kết đơn | ✔ | ✔ |
| (B) $CH_2=CH-CH_3$ | C, H | Có liên kết đôi | ✔ | ✘ |
| (C) $CH_2=C(CH_3)-CH_3$ | C, H | Có liên kết đôi | ✔ | ✘ |
| (D) $CH_3-CH_2-OH$ | C, H, O | – | ✘ | ✘ |
| (E) $CH_3-COOH$ | C, H, O | – | ✘ | ✘ |
| (G) $CH_3-CH(CH_3)-CH_3$ | C, H | Liên kết đơn | ✔ | ✔ |
| (H) $CH_2=CH-CH=CH_2$ | C, H | Có liên kết đôi | ✔ | ✘ |
| (I) $CH_4$ | C, H | Liên kết đơn | ✔ | ✔ |
Kết luận:
- Hydrocarbon: (A), (B), (C), (G), (H), (I).
- Alkane: (A), (G), (I).
II. Cấu tạo phân tử và danh pháp của alkane
Hoạt động trang 108
Đề bài: Đọc thông tin trong Bảng 23.1 và thực hiện các yêu cầu sau:
- Trong công thức phân tử của alkane, khi tăng thêm một nguyên tử carbon thì số nguyên tử hydrogen tăng thêm là bao nhiêu?
- Hãy cho biết tên gọi của các alkane trong Bảng 23.1 có đặc điểm gì giống nhau và khác nhau.
Lời giải:
1. Quan sát:
- $CH_4$ → $C_2H_6$: tăng 1 C, tăng 2 H
- $C_2H_6$ → $C_3H_8$: tăng 1 C, tăng 2 H
- $C_3H_8$ → $C_4H_{10}$: tăng 1 C, tăng 2 H
→ Khi tăng thêm một nguyên tử carbon thì số nguyên tử hydrogen tăng thêm hai nguyên tử.
2. Tên gọi của các alkane:
- Giống nhau: đều có đuôi “-ane” (Methane, Ethane, Propane, Butane).
- Khác nhau: phần đầu của tên (Meth-, Eth-, Prop-, But-) khác nhau, cho biết số nguyên tử carbon trong phân tử.
III. Phản ứng cháy của alkane
Thí nghiệm trang 109
Đề bài:
- Nhận xét hiện tượng bên trong thành bình tam giác sau khi đánh lửa bật lửa gas để đốt cháy butane. Dự đoán sản phẩm tạo thành.
- Quan sát hiện tượng xảy ra trong bình tam giác sau khi cho nước vôi trong vào bình và dự đoán sản phẩm tạo thành.
Lời giải:
1. Hiện tượng: Butane cháy với ngọn lửa, thành bình tam giác bị mờ đi do có hơi nước ngưng tụ bám trên thành bình.
→ Dự đoán sản phẩm: có nước ($H_2O$) được tạo thành.
2. Hiện tượng: Khi cho nước vôi trong vào bình rồi lắc đều, nước vôi trong bị vẩn đục.
→ Dự đoán sản phẩm: có khí carbon dioxide ($CO_2$) được tạo thành (vì $CO_2$ tác dụng với nước vôi trong tạo kết tủa trắng).
Kết luận: Phản ứng cháy của butane tạo thành $CO_2$ và $H_2O$.
Câu hỏi 1 trang 109
Đề bài:
a) Viết phương trình hoá học biểu diễn phản ứng cháy của methane và ethane.
b) Dùng công thức chung của alkane, viết phương trình hoá học tổng quát của phản ứng đốt cháy hoàn toàn alkane tạo thành sản phẩm là carbon dioxide và nước.
Lời giải:
a) Phương trình hoá học:
- Methane:
$$CH_4 + 2O_2 \xrightarrow{t^o} CO_2 + 2H_2O$$
- Ethane:
$$2C_2H_6 + 7O_2 \xrightarrow{t^o} 4CO_2 + 6H_2O$$
b) Phương trình tổng quát của phản ứng đốt cháy alkane $C_nH_{2n+2}$:
$$C_nH_{2n+2} + \dfrac{3n+1}{2}O_2 \xrightarrow{t^o} nCO_2 + (n+1)H_2O$$
Câu hỏi 2 trang 109
Đề bài: Giả thiết rằng gas trong bình gas là một hỗn hợp propane và butane có tỉ lệ thể tích 1:1. Tính nhiệt lượng sinh ra khi đốt cháy 1 kg loại gas này. Biết rằng nhiệt lượng tương ứng sinh ra khi đốt cháy 1 mol mỗi chất propane và butane lần lượt là 2 220 kJ và 2 878 kJ.
Lời giải:
Bước 1: Tỉ lệ thể tích bằng tỉ lệ số mol, nên số mol propane bằng số mol butane.
Gọi số mol mỗi chất là $x$ (mol).
Bước 2: Khối lượng mỗi chất trong hỗn hợp:
- Khối lượng propane: $m_{C_3H_8} = 44 \cdot x$ (g)
- Khối lượng butane: $m_{C_4H_{10}} = 58 \cdot x$ (g)
Tổng khối lượng hỗn hợp = 1 kg = 1 000 g, nên:
$$44x + 58x = 1\,000$$ $$102x = 1\,000 \Rightarrow x = \dfrac{1\,000}{102} \approx 9{,}804 \text{ (mol)}$$
Bước 3: Nhiệt lượng sinh ra khi đốt cháy hỗn hợp:
$$Q = x \cdot 2\,220 + x \cdot 2\,878 = x \cdot 5\,098$$
$$Q = 9{,}804 \cdot 5\,098 \approx 49\,981 \text{ (kJ)}$$
Vậy nhiệt lượng sinh ra khi đốt cháy 1 kg gas là khoảng 49 981 kJ (≈ 50 000 kJ).
IV. Ứng dụng làm nhiên liệu của alkane
Câu hỏi 1 trang 110
Đề bài: Đọc thông tin trong Bảng 23.2 và trình bày các ứng dụng chủ yếu của alkane.
Lời giải:
Các ứng dụng chủ yếu của alkane làm nhiên liệu:
- Nhiên liệu khí hoá lỏng: propane và butane được hoá lỏng làm nhiên liệu cho bật lửa, bếp gas,…
- Nhiên liệu lỏng: các alkane ở trạng thái lỏng được dùng làm xăng, dầu hoả, dầu diesel và nhiên liệu phản lực (jet fuel) cho xe máy, ô tô, máy bay,…
- Nhiên liệu rắn: các alkane ở trạng thái rắn được dùng làm nến parafin.
Câu hỏi 2 trang 110
Đề bài: Bảng cho biết nhiệt lượng toả ra khi đốt cháy hoàn toàn 1 mol alkane:
| Alkane | Công thức phân tử | Khối lượng mol (g/mol) | Nhiệt lượng (kJ/mol) |
|---|---|---|---|
| Methane | $CH_4$ | 16 | 891 |
| Ethane | $C_2H_6$ | 30 | 1 561 |
| Propane | $C_3H_8$ | 44 | 2 220 |
| Butane | $C_4H_{10}$ | 58 | 2 878 |
a) Tính nhiệt lượng toả ra khi đốt cháy hoàn toàn 1 gam mỗi alkane trong bảng trên.
b) Đốt cháy 1 gam alkane nào trong số các alkane ở trên sẽ toả ra nhiều nhiệt lượng nhất?
Lời giải:
a) Nhiệt lượng toả ra khi đốt cháy 1 gam mỗi alkane:
Áp dụng công thức: $Q_{1,g} = \dfrac{Q_{1,mol}}{M}$ (kJ/g)
- Methane: $Q = \dfrac{891}{16} \approx 55{,}69$ (kJ/g)
- Ethane: $Q = \dfrac{1\,561}{30} \approx 52{,}03$ (kJ/g)
- Propane: $Q = \dfrac{2\,220}{44} \approx 50{,}45$ (kJ/g)
- Butane: $Q = \dfrac{2\,878}{58} \approx 49{,}62$ (kJ/g)
b) So sánh các giá trị trên, ta thấy đốt cháy 1 gam methane toả ra nhiệt lượng nhiều nhất (khoảng 55,69 kJ).
Em có thể
Nêu được ứng dụng làm nhiên liệu của các alkane
Lời giải:
Alkane được sử dụng làm nhiên liệu dưới nhiều hình thức:
- Khí hoá lỏng (propane, butane): bếp gas, bật lửa.
- Nhiên liệu lỏng (xăng, dầu hoả, dầu diesel, jet fuel): cho xe máy, ô tô, máy bay,…
- Nhiên liệu rắn (parafin): làm nến.
Sử dụng nhiên liệu như gas, xăng, dầu hoả tiết kiệm, hiệu quả
Lời giải:
Một số biện pháp sử dụng nhiên liệu tiết kiệm, hiệu quả:
- Tắt bếp gas ngay sau khi nấu xong, khoá van bình gas khi không sử dụng.
- Sử dụng nồi có đáy phẳng, vừa với kích thước bếp để hấp thụ nhiệt tốt.
- Bảo dưỡng động cơ xe máy, ô tô định kì để giảm tiêu hao nhiên liệu.
- Đi xe đạp, xe điện, đi bộ hoặc dùng phương tiện công cộng khi có thể.
- Lái xe đúng tốc độ, không tăng tốc hoặc phanh đột ngột.
Cô Trần Thị Thanh Thảo
(Người kiểm duyệt, ra đề)
Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Khoa Học Tự Nhiên THCS
Trình độ: Cử nhân Sư phạm KHTN, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ Tin học, Ngoại ngữ B1
Kinh nghiệm: 6+ năm kinh nghiệm tại Trường THCS Nguyễn Siêu