Tính chất hóa học của ankan
Phản ứng đặc trưng của ankan là được VnDoc biên soạn hướng dẫn bạn đọc trả lời câu hỏi liên quan đến phản ứng đặc trưng của ankan. Cũng như đưa ra các nội dung lý thuyết, câu hỏi liên quan.
>> Mời các bạn tham khảo một số tài liệu liên quan:
- Ankan có những loại đồng phân nào
- Các Ankan không tham gia loại phản ứng nào
- Có bao nhiêu đồng phân ứng với công thức phân tử C4H10
- Cho ankan A có tên gọi: 3-etyl-2,4-đimetylhexan. CTPT của A là:
Phản ứng đặc trưng của ankan là
A. phản ứng thế.
B. phản ứng cộng.
C. phản ứng oxi hóa.
D. phản ứng tách
Đáp án hướng dẫn giải chi tiết
Phản ứng đặc trưng của ankan là phản ứng thế
Đáp án A
Phản ứng đặc trưng của ankan
Phản ứng đặc trưng của ankan là phản ứng thế vì phân tử ankan chỉ chứa liên kết đơn.
CnH2n+2 + xX2 → CnH2n+2 - xXx + xHX
Khi chiếu sáng hoặc đốt nóng hỗn hợp metan và clo sẽ xảy ra phản ứng thế lần lượt các nguyên tử hiđro bằng clo:
CH4 + Cl2
CH3Cl + Cl2 CH2Cl2 + HCl
CH2Cl2 + Cl2 CHCl3 + HCl
CHCl3 + Cl2 CCl4 + HCl
Các đồng đẳng của metan cũng tham gia phản ứng thế tương tự và tạo thành hỗn hợp chất với tỉ lệ % khác nhau.
Ankan tác dụng với Clo
CH3-CH2-CH3 + Cl2 → CH3-CH2-CH2Cl +HCl [43%] và CH3-CHCl-CH3 + HCl [57%]
Ankan tác dụng với brom
CH3-CH2-CH3 + Br2 → CH3-CH2-CH2Br + HBr [3%] và CH3-CHBr-CH3 + + HBr [97%]
Về nguyên tắc các nguyên tử H trong phân tử ankan có thể bị thay thế lần lượt từ 1 đến hết.
Khả năng phản ứng giảm theo thứ tự F2 > Cl2 > Br2 > I2.
Thường thì ta không gặp phản ứng của flo vì nó phản ứng quá mạnh và thường gây phản ứng hủy:
CnH2n+2 + [n+1]F2 → nC + [2n + 2]HF
còn iot lại phản ứng quá yếu nên hầu như cũng không gặp. Với clo phản ứng cần điều kiện ánh sáng còn brom thì cần phải đun nóng.
Với các nguyên tử H liên kết với các nguyên tử C khác nhau thì khả năng tham gia phản ứng khác nhau: H liên kết với Cbậc 3 > Cbậc 2 > Cbậc 1 và sản phẩm chính là sản phẩm ưu tiên thế X vào H của C bậc cao [C có ít H hơn]. Lượng sản phẩm sinh ra tỷ lệ với tích số n
Câu hỏi vận dụng liên quan
Câu 1. Ankan có những loại đồng phân nào
A. Đồng phân vị trí nhóm chức.
B. Đồng phân nhóm chức
C. Có cả 3 loại đồng phân trên.
D. Đồng phân cấu tạo
Xem đáp án
Đáp án D
Ankan có từ 4C trở đi ứng với mỗi công thức phân tử có các công thức cấu tạo mạch cacbon không phân nhánh và mạch cacbon phân nhánh của các đồng phân mạch cacbon.
Câu 2. Khi clo hóa hỗn hợp 2 ankan người ta chỉ thu được 3 sản phẩm thế monoclo tên gọi của 2 ankan đó là
A. etan và propan.
B. propan và isobutan.
C. isobutan và pentan.
D. neopentan và etan.
Xem đáp án
Đáp án A
Clo hóa 2 ankan thu đươc 3 sản phẩm thế monclo => 1 ankan tạo 1 sản phẩm và 1 ankan tạo 2 sản phẩm
A đúng vì etan tạo 1 sản phẩm, propan tạo 2 sản phẩm
B sai vì propan tạo 2 sản phẩm, iso-butan tạo 2 sản phẩm
C sai vì iso-butan tạo 2 sản phẩm, n-pentan tạo 3 sản phẩm
D sai vì neo-pentan tạo 1 sản phẩm và etan tạo 1 sản phẩm
Câu 3. Ankan y phản ứng với Clo tạo ra 2 dẫn xuất monoclo có tỉ khối hơi so với H2 bằng 39,25 tên của y là
A. butan
B. propan
C. iso-butan
D. 2-metylbutan
Xem đáp án
Đáp án B
Đặt công thức phân tử của ankan là CnH2n+2
Phản ứng của CnH2n+2 với clo tạo ra dẫn xuất monoclo:
CnH2n+2 + Cl2
MCnH2n+1Cl = 39,25 . 2 = 78,5 gam/mol nên ta có : 14n + 36,5 = 78,5 => n = 3
Mà ankan Y phản ứng với Cl2 thu được 2 dẫn xuất monoclo nên ankan Y là propan.
Câu 4. Các ankan không tham gia loại phản ứng nào?
A. Phản ứng thế.
B. Phản ứng cộng.
C. Phản ứng tách.
D. Phản ứng cháy.
Xem đáp án
Đáp án B
Câu 5. Khi tiến hành phản ứng thế giữa ankan X với hơi brom có chiếu sáng người ta thu được hỗn hợp Y chỉ chứa hai chất sản phẩm. Tỉ khối hơi của Y so với không khí bằng 4. Tên của X là:
A. 2,2-đimetylpropan.
B. 2-metylbutan.
C. pentan.
D. etan.
Xem đáp án
Đáp án A
Đặt công thức phân tử của ankan là CnH2n+2
+] Từ phương trình hóa học=> hỗn hợp Y gồm hai chất là : CnH2n+2-xBrx và HBr
+] Từ tỉ khối hơi của Y => lập PT ẩn x và n, sau đó biện luận tìm x và n
+] Phản ứng chỉ tạo ra 2 sản phẩm nên suy ra chỉ có một sản phẩm thế duy nhất => công thức cấu tạo của X
-------------------------
Trên đây VnDoc đã giới thiệu tới các bạn Phản ứng đặc trưng của ankan là. Để có thể nâng cao kết quả trong học tập, VnDoc xin giới thiệu tới các bạn học sinh tài liệu Giải bài tập Toán 11, Chuyên đề Hóa học 11, Giải bài tập Hoá học 11. Tài liệu học tập lớp 11 mà VnDoc tổng hợp và đăng tải.
Để tiện trao đổi, chia sẻ kinh nghiệm giảng dạy và học tập môn học THPT, VnDoc mời các bạn truy cập nhóm riêng dành cho lớp 11 sau: Nhóm Tài liệu học tập lớp 11 để có thể cập nhật được những tài liệu mới nhất.
Nhóm hợp chất hóa học ankan là gì? Những phản ứng đặc trưng của ankan là gì? Những kiến thức này sẽ được thuvienhoidap.net giải thích chi tiết trong bài viết thuộc chủ đề hóa học hữu cơ này.
Khái niệm ankan là gì?
a – Khái niệm
Ankan là tên gọi khác là hiđrocacbon no. Điều này có nghĩa là chúng chỉ có các nguyên tử cacbon và hydro trong công thức hóa học của chúng. Và các nguyên tử này chỉ được liên kết bằng các liên kết đơn.
Điều đó có nghĩa là tất cả các nguyên tử chỉ chia sẻ một cặp electron hóa trị với nhau. Anken được chia nhỏ thành ba nhóm gồm nhóm ankan mạch hở, cycloalkanes và ankan phân nhánh.
Công thức chung của ankan là: CnH2n + 2 với n ≥ 1
b – Dãy đồng đẳng của ankan
Metan[CH4] và các chất tiếp theo có công thức phân tử lần lượt là C2H6, C3H8, C4H10, C5H12…lập thành một dãy đồng đẳng ankan hay còn gọi là parafin có công thức chung là CnH2n + 2.
Trong phân tử ankan chỉ có các liên kết đơn C – C, C – H. Mỗi nguyên tử cacbon tạo được 4 liên kết đơn hướng từ nguyên tử C [ nằm ở tâm của hình tứ diện] về 4 đỉnh của một tứ diện với góc liên kết là góc CCC, HCH, CCH khoảng 109,5°.
Do đó, các phân tử cacbon trong phân tử ankan trừ C2H6 không cùng nằm trên một đường thẳng.
c – Đồng phân của ankan
Từ ankan C4H10 trở đi ứng với mỗi công thức phân tử có các công thức cấu tạo mạch cacbon không phân nhánh và mạch cacbon phân nhánh của các đồng phân mạch cacbon.
Ví dụ: ứng với công thức phân tử C5H12 có các chất đồng phân cấu tạo sau:
d – Danh pháp của ankan
Các ankan có mạch nhánh được gọi tên theo danh pháp thay thế theo các bước như sau:
- Chọn mạch cacbon dài nhất và có nhiều nhánh nhất làm mạch chính
- Đánh số thứ tự các nguyên tử cacbon mạch chính từ phía gần nhánh hơn.
- Gọi tên mạch nhánh theo thứ tự vần chữ cái cùng với số chỉ vị trí của nó, tiếp theo là tên ankan tương ứng với mạch chính.
- Bậc của nguyên tử C trong phân tử hiđrocacbon no được tính bằng số liên kết của nó với các nguyên tử cacbon khác.
e – Danh sách một số ankan phổ biến
Thường thì trong các bài tập hóa học liên quan đến ankan chúng ta chỉ gặp một vài công thức phổ biến là:
- Metan: CH4
- Ethan: C2H6
- Propan: C3H8
- Butan C4H10
- Pentan: C5H12
- Hexan: C6H14
- Heptan : C7H16
- Octan : C8H18
Tính chất vật lý của ankan
- Ở điều kiện bình thường, 4 ankan đầu tiên trong dãy đồng đẳng ankan từ CH4 đến C4H10 là chất khí.
- Các ankan tiếp theo là chất lỏng
- Từ khoảng ankan C18H38 trở đi là các chất rắn.
- Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi và khối lượng riêng của các ankan tăng theo chiều tăng của phân tử khối.
- Tất cả các ankan đều có khối lượng nhẹ hơn nước và hầu như không tan trong nước nhưng tan mạnh trong các dung môi hữu cơ.
a – Tính tan của ankan
- Do sự khác biệt rất nhỏ về độ âm điện giữa cacbon và hydro và bản chất cộng hóa trị của liên kết CC hoặc liên kết CH, ankan là các phân tử không phân cực.
- Ankan có bản chất là kỵ nước, tức là ankan không tan trong nước.
b – Điểm sôi của ankan
- Nhiệt độ sôi của ankan tăng khi khối lượng phân tử tăng.
- Các ankan mạch thẳng được quan sát là có nhiệt độ sôi cao hơn so với các đồng phân cấu tạo của chúng.
c – Điểm nóng chảy của ankan
- Nhiệt độ nóng chảy của ankan có cùng xu hướng với nhiệt độ sôi của chúng, tức là nó tăng khi khối lượng phân tử tăng lên.
- Nhìn chung, các ankan số chẵn có xu hướng nhiệt độ nóng chảy cao hơn so với các ankan số lẻ vì các ankan số chẵn tạo thành một cấu trúc có tổ chức tốt và khó bị phá vỡ.
Những phản ứng đặc trưng của ankan
Ankan có các phản ứng đặc trưng là phản ứng thế bởi nhóm halogen, phản ứng tách hiđro và phản ứng cháy, cụ thể là:
a – Phản ứng thế bởi nhóm halogen của ankan
Phản ứng trong đó các nguyên tử hydro trong ankan được thay thế bằng các nguyên tử halogen được gọi là phản ứng halogen hóa, các sản phẩm thế được gọi là dẫn xuất halogen của hiđrocacbon.
Nguyên tử hidro liên kết với nguyên tử cacbon bậc cao hơn dễ bị thay thế hơn nguyên tử hidro liên kết với nguyên tử cacbon bậc thấp hơn
Hai phản ứng halogen hóa quan trọng nhất là l clo hóa và brom hóa.
Ví dụ phản ứng thế của CH4 với khí clo
- CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl
- CH3Cl + Cl2 → CH2Cl2 + HCl
- CH2Cl2 + Cl2 → CHCl3 + HCl
- CHCl3 + Cl2 → CCl4 + HCl
Ví dụ phản ứng thế của C3H8 với khí Clo
- CH3CH2CH3 + Cl2 → CH3CH2CH2Cl + HCl
- CH3CH2CH3 + Cl2 → CH3CHCl2CH3 + HCl
Tương tự, các ankan khác cũng thực hiện phản ứng thế với Br2, Flo có thể thực hiện phản ứng tạo flo của ankan dưới sự pha loãng của khí trơ, nhưng iot thì không thể thực hiện phản ứng thế với ankan.
Ví dụ C2H6 phản ứng thế với Br2
- C2H6 + 2Br → C2H5Br + HBr
b – Phản ứng tách ankan
Dưới tác dụng của nhiệt và chất xúc tác thích hợp, các ankan có phân tử khối nhỏ bị tách hydro thành hiđrocacbon không no tương ứng [ tách ankan thành anken]
Ví dụ phản ứng tách ankan C2H6 [Etan] thành C2H4 [ etylen ]
- CH3 – CH3 → CH2=CH2 + H2
- C3H8 → C3H6 + H2
Nếu ở nhiệt độ cao và có mặt chất xúc tác phù hợp, ngoài việc bị tách hiđro, các ankan còn có thể bị phân cắt mạch cacbon tạo thành các phân tử nhỏ hơn.
Ví dụ phản ứng tách ankan C4H10 thành ankan và ankin
- CH3-CH2-CH2-CH3 → CH4 + C3H6
- CH3-CH2-CH2-CH3 → C2H4 + C2H6
- CH3-CH2-CH2-CH3 → C4H8 + H2
c – Phản ứng oxi hóa của ankan
Tất cả các ankan đều có thể đốt cháy, khi đốt cháy hoàn toàn các chất phản ứng đều bị phá hủy, sinh ra khí cacbonic và nước, đồng thời tỏa nhiều nhiệt.
Hiện tượng xảy ra: Khi đốt, ngọn lửa có màu xanh nhạt và không sáng
Phương trình tổng quát phản ứng đốt cháy của ankan
- CnH2n+2 + [3n+1]/2 O2 → nCO2 + [n + 1]H2O
Nếu thiếu oxi, phản ứng đốt cháy của ankan xảy ra không hoàn toàn và sản phẩm ngoài CO2, H2O còn có các chất khác như C, CO…
Ví dụ phản ứng đốt cháy của CH4, C2H6, C3H8, C4H10
- CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O
- 2C2H6 + 7O2 → 4CO2 + 6H2O
- C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O
- 2C4H10 + 13O2 → 8CO2 + 10H2O
d – Các phản ứng khác của ankan
Nếu ở điều kiện nhiệt độ cao và chất xúc tác phù hợp các ankan có thể tác dụng với dung dịch axit, dung dịch kiềm hay các chất oxi hóa như KMnO4, cụ thể là
Ví dụ khí CH4 tác dụng với axit H2SO4, HNO3
- CH4 + H2SO4 → 2H2O + CO2 + H2S
- CH4 + HNO3 → CH3NO2 + H2O
Ví dụ CH4 tác dụng với thuốc tím
- 6CH4 + 4KMnO4 + 2H2O → 3C2H6[OH]2 + 4MnO2 + 4KOH
Ví dụ CH4 tác dụng với bazơ NaOH
Ví dụ C2H6 [ etan] tác dụng với axit HNO3, H2SO4
- CH3CH3 + HNO3 → CH3CH2NO2 + H2O
- CH3CH3 + H2SO4 → CH3CH2SO3H + H2O
Cách điều chế ankan
Cách điều chế ankan trong công nghiệp
- Các ankan là thành phần chính của dầu mỏ, khí thiên nhiên và khí mỏ dầu.
- Từ dầu mỏ, bằng phương pháp chưng cất phân đoạn, ta thu được ankan ở các phân đoạn khác nhau.
- Hoặc từ khí thiên nhiên và khí mỏ dầu cũng thu được các ankan như CH4, C2H6, C3H8, C4H10…
Cách điều chế ankan trong phòng thí nghiệm
Tùy từng loại ankan mà có nhiều phương pháp điều chế khác nhau, cụ thể như
Để điều chế khí metan trong phòng thí nghiệm ta đun nóng natri axetat khan với hỗn hợp vôi tôi xút sẽ thu được CH4.
- CH3COONa + NaOH → CH4 + Na2CO3
Hoặc có thể điều chế khí metan từ cacbon dioxit và hidro dưới tác dụng của chất xúc tác.
Ứng dụng của ankan
- Các ankan là nguyên liệu quan trọng của ngành công nghiệp hóa chất và là thành phần chính của xăng và dầu bôi trơn.
- Khí tự nhiên chủ yếu chứa metan và etan và được sử dụng cho các mục đích sưởi ấm và nấu ăn và cho các tiện ích điện [tuabin khí].
- Propan và butan có thể được hóa lỏng ở áp suất khá thấp và được sử dụng với nhiều mục đích khác nhau. Butan được sử dụng trong bật lửa thuốc lá.
- Các ankan từ pentan đến octan là chất lỏng dễ bay hơi và là dung môi tốt cho các chất không phân cực. Chúng được sử dụng làm nhiên liệu trong động cơ đốt trong.
- Các ankan từ nonane đến hexadecane là chất lỏng có độ nhớt cao hơn, được sử dụng trong động cơ diesel và nhiên liệu hàng không [dầu hỏa].
- Các ankan có từ 17 đến 35 nguyên tử cacbon tạo thành các thành phần chính của dầu bôi trơn. Chúng cũng hoạt động như chất chống ăn mòn, vì bản chất kỵ nước của chúng bảo vệ bề mặt kim loại khỏi tiếp xúc với nước.