Khởi động: Khí mỏ dầu hóa 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?

Giải chi tiết:

Alkane thường được sử dụng làm nhiên liệu vì alkane có khả năng đốt cháy tốt. Alkane còn có ứng dụng khác là dùng làm nhiên liệu dạng nến paraffin.

I. KHÁI NIỆM HYDROCARBON, ALKANE

Hoạt động: Tìm hiểu về các hydrocarbon thông dụng

Quan sát Hình 23.1 và thực hiện các yêu cầu sau:

1. Nhận xét đặc điểm chung về thành phần nguyên tố của ba chất trên.

2. So sánh đặc điểm cấu tạo (loại liên kết cộng hóa trị) giữa các nguyên tử trong phân tử của ba chất trên.

Giải chi tiết:

1. Đặc điểm chung về thành phần nguyên tố của ba chất trên là đều chứa hai nguyên tố C và H.

2. - Phân tử methane và propane chỉ chứa các liên kết .

- Phân tử ethylene thì có chứa một liên kết .

Câu hỏi 1: Quan sát Hình 23.1 và cho biết hợp chất nào không loại alkane. Giải thích.

Giải chi tiết:

Hình 23.1, hợp chất ethylene không phải là alkane vì alkane là những hydrocarbon mạch hở, phân tử chỉ chứa các liên kết đơn.

Câu hỏi 2: Xét các chất:

Trong các chất trên, chất nào là hydrocarbon, chất nào là alkane? Giải thích.

Giải chi tiết:

Chất là alkane: A, G, I. Vì alkane là những hydrocarbon mạch hở, phân tử chỉ chứa các liên kết đơn.

II. CẤU TẠO PHÂN TỬ VÀ DANH PHÁP ALKANE

Hoạt động: Đọc thông tin trong Bảng 23.1 và thực hiện các yêu cầu sau:

1. Trong công thức phân tử của alkane, khi tăng thêm một nguyên tử carbon thì số nguyên tử hydrogen tăng thêm là bao nhiêu?

2. Hãy cho biết tên gọi của các alkane trong Bảng 23.1 có đặc điểm gì giống nhau và khác nhau.

Giải chi tiết:

1. Trong công thức phân tử của alkane, khi tăng thêm một nguyên tử carbon thì số nguyên tử hydrogen tăng thêm 2.

2. - Giống nhau: alkane đều có đuôi “ane”.

- Khác nhau: các alkane có số carbon khác nhau nên có tên gọi khác nhau.

III. PHẢN ỨNG CHÁY CỦA ALKANE

Hoạt động: Thí nghiệm: Tìm hiểu về phản ứng cháy của butane

Chuẩn bị: Bật lửa gas (chứa butane) loại dài ( loại dùng để mồi lửa bếp gas, bếp cồn); bình tam giác bằng thủy tinh chịu nhiệt, sạch và khô, có nút; ống nghiệm đựng dung dịch nước vôi trong.

Tiến hành:

- Đưa đầu bật lửa vào miệng bình tam giác úp ngược, đánh lửa và giữ lửa cháy cho tới khi thấy thành bình tam giác mờ đi thì dừng lại ( Hình 23.2).

- Quay xuôi bình tam giác lại và đổ nước vôi trong vào. Sau đó, đậy bình tam giác bằng nút và lắc đều.

Thực hiện yêu cầu sau:

1. Nhận xét hiện tượng bên trong thành bình tam giác sau khi đánh bật lửa gas để đốt cháy butane. Dự đoán sản phẩm tạo thành.

2. Quan sát hiện tượng xảy ra trong bình tam giác sau khí cho nước vôi trong vào bình và dự đoán sản phẩm tạo thành.

Giải chi tiết:

1. Hiện tượng bên trong thành bình tam giác sau khi đánh bật lửa gas để đốt cháy butane là dần dần thấy bình tam giác mờ đi. Sản phẩm tạo thành là CO₂ và H₂O.

2. Hiện tượng xảy ra trong bình tam giác sau khí cho nước vôi trong vào bình là khí CO₂ làm vẩn đục nước vôi trong. Sản phẩm tạo thành là CaCO₃ và H₂O.

Câu hỏi 1: a) Viết phương trình hóa học biểu diễn phản ứng cháy của methane và ethane.

b) Dùng công thức chung của alkane, viết phương trình hóa học tổng quát của phản ứng đốt cháy hoàn toàn alkane tạo thành sản phẩm là carbon dioxide và nước.

Giải chi tiết:

a) PTHH đốt cháy methane:

PTHH đốt cháy của ethane:

b) Phương trình tổng quát đốt cháy alkane:

Câu hỏi 2: 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.

Giải chi tiết:

Gọi số mol của propane và butane là x

Theo bài ra ta có: 44x + 58x = 1.1000 x = 9,8 mol.

Nhiệt lượng sinh ra khi đốt cháy 1 kg loại gas là:

9,8.(2220 + 2878) = 49960,4 kJ.

IV. ỨNG DỤNG LÀM NHIÊN LIỆU CỦA ALKANE

Câu hỏi 1: Đọc thông tin trong Bảng 23.2 và trình bày các ứng dụng chủ yếu của alkane

Giải chi tiết:

Các ứng dụng chủ yếu của alkane:

- Khí propane và butane dễ hóa lỏng, được dùng làm nhiên liệu cho bật lửa, bếp gas,...

- Các alkane ở trạng thái lỏng có thể dùng làm nhiên liệu dưới dạng xăng, dầu hỏa, dầu dicsel và nhiên liệu phản lực.

- Các alkane ở trạng thái rắn có thể dùng làm nhiên liệu dạng nến paraffin.

Câu hỏi 2: Bảng dưới đây cho biết nhiệt lượng tỏa ra khi đốt cháy hoàn toàn 1 mol alkane⁽¹⁾.

a) Tính nhiệt lượng tỏa 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 tỏa ra nhiệt lượng nhiều nhất?

Giải chi tiết:

a) - Nhiệt lượng tỏa ra khi đốt cháy 1 gam methane là:

- Nhiệt lượng tỏa ra khi đốt cháy 1 gam ethane là:

- Nhiệt lượng tỏa ra khi đốt cháy 1 gam methane là:

- Nhiệt lượng tỏa ra khi đốt cháy 1 gam methane là:

b) Khi đốt cháy 1 gam alkane trong số các alkane ở trên thì methane sẽ tỏa ra nhiệt lượng nhiều nhất.