(SKKN 2022) phản ứng tách của ankan và phản ứng cộng hiđro của hiđrocacbon một số kinh nghiệm và phương pháp

1 Mở đầu 1.1 Lí chọn đề tài Xã hội đã có nhiều thay đổi, nền giáo dục Việt Nam cũng có nhiều những đổi mới Và nữa hoá học cũng cần phải có những thay đổi cả về tư duy, hình thức lẫn nội dung cốt lõi Hoá học ngày theo xu hướng vận động đã, và sẽ mãi là môn khoa học tự nhiên đóng góp nhiều thành tựu quan trọng cho cuộc sống người Đê có vậy người học hoá học cần có những cách tiếp cận với những vấn đề, những đề tài của cuộc sống một cách nhanh chóng và thông suốt tạo nên một luồng hệ thống tư Trong hóa học đê hiêu nội dung bài học các học sinh phải làm các bài tập vận dụng Đặc biệt hóa học hữu thường có những biến đổi chất dài và nhiều kiến thức nên học sinh thường thấy khó nhớ, khó vận dụng và nguyên nhân một phần chưa phân dạng các bài tập cụ thê của phần học Đặc biệt nữa đối với hóa học hữu lớp 11 có những mảng kiến thức có nhứng mối liên hệ qua lại mà nhìn nhận thì vận dụng một cách dễ dàng và nhanh chóng Đó là các bài tập về phản ứng tách của ankan và phản ứng cộng hiđro của hiđrocacbon Tuy nhiên hiện chưa có nhiều phân dạng bài tập qua lại giữa hai dạng này, nên học sinh lúng túng giải bài tập đê tìm kết quả Do đó đê học sinh dễ nhớ, vận dụng giải bài tập dạng này đưa sáng kiến kinh nghiệm với đề tài ‘‘Phản ứng tách ankan phản ứng cộng hiđro hiđrocacbon - Một số kinh nghiệm phương pháp’’ Đề tài đưa với mục đích góp phần cho học sinh nhìn nhận các dạng bài tập phản ứng tách của ankan và phản ứng cộng hiđro của hiđrocacbon, áp dụng giải quyết các bài tập một cách dễ dàng và hứng thú, tạo nên luồng tư mạch lạc, có cái nhìn sâu về hoá học – môn khoa học tự nhiên đã, và sẽ mãi có những đóng góp quan trọng cho cuộc sống người 1.2 Mục đích nghiên cứu Với đề tài sáng kiến kinh nghiêm ‘‘Phản ứng tách ankan phản ứng cộng hiđro hiđrocacbon - Một số kinh nghiệm phương pháp’’ triên khai với mong muốn: - Đáp ứng nhu cầu học tập về phương pháp giải bài tập phản ứng tách của ankan và phản ứng cộng hiđro của hiđrocacbon của các em học sinh trung học phổ thông, cho học sinh các mảng kiến thức của phần có kiến thức tương tự, mối quan hệ giữa bài tập thuộc dạng này, học sinh có thê nhìn các dạng bài tập và giải quyết vấn đề một cách nhanh chóng - Chỉ các bài học cần có phân dạng, tìm mấu chốt của mảng kiến thức chủ đạo đê khai triên và vận dụng giải quyết các bài tập tương tự và phát triên cao 1.3 Đối tượng nghiên cứu - Học sinh lớp 11 Trường THPT Hà Trung 1.4 Phương pháp nghiên cứu - Thông qua phân dạng bài tập cụ thê cho phần kiến thức phản ứng tách của ankan, phản ứng cợng hiđro của hiđrocacbon - Có thí dụ phân tích và hướng dẫn giải cụ thê cho phân dạng - Có bài tập vận dụng, đáp án chung cho các phân dạng Nội dung sáng kiến kinh nghiệm 2.1 Cơ sở lí luận sáng kiến kinh nghiệm - Bài học ankan sách giáo khoa hóa học 11 - Bài tập kiến thức về chương hiđrocacbon - Các kiến thức về bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố phản ứng hóa học - Áp dụng các kiến thức bài học với mức độ nhận thức và tiếp thu của học sinh trung học phổ thông 2.1.1 Phản ứng tách ankan *Định nghĩa: Dưới tác dụng của nhiệt và xúc tác (Cr2O3, Fe, Pt,…) các ankan không những bị tách hiđro tạo thành hiđrocacbon khơng no mà cịn bị gãy các liên kết C - C tạo thành các phân tử nhỏ - Phản ứng tách hiđro gọi là phản ứng đề hiđro hóa Thí dụ: CH3-CH3  → CH2=CH2 + H2 - Phản ứng bẻ gãy liên kết C - C của ankan gọi là phản ứng crackinh *Thí dụ: Crackinh butan ta có thê có các phản ứng sau: C4H10  → CH4 + C3H6 C4H10  → C2H6 + C2H4 ankan anken 2.1.2 Phản ứng cộng hiđro hiđrocacbon * Định nghĩa: Là phản ứng mà phân tử hiđrocacbon kết hợp thêm với phân tử hiđro, gọi là phản ứng hiđro hóa hiđrocacbon *Thí dụ: C2H4 + H2  → C2H6 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm Trong hóa học hữu 11, phản ứng tách của ankan, phản ứng hiđro hóa hiđrocacbon có mối quan hệ qua lại lẫn Tuy nhiên hiện sự phân dạng và các phương pháp giải bài tập tách của ankan và phản ứng hiđro hóa hiđrocacbon chưa nhiều và chưa có tính hệ thớng Do đó sáng kiến kinh nghiệm với đề tài ‘‘Phản ứng tách ankan - Một số kinh nghiệm phương pháp’’ nhằm giúp học sinh phân dạng và giải quyết các bài tập về phản ứng tách của ankan và phản ứng hiđro hóa hiđrocacbon 2.3 Các sáng kiến kinh nghiệm giải pháp sử dụng để giải vấn đề 2.3.1 Phản ứng tách ankan 2.3.1.1 Phản ứng crackinh lần phản ứng tách phân tử hiđro ankan *Phản ứng crackinh lần xt,t xt,t xt,t xt,t Là phản ứng crackinh mà có ankan ban đầu crackinh mà ankan tạo thành không có phản ứng crackinh tiếp Tổng quát : CnH2n+2 → CmH2m+2 + Cn-mH2(n-m) ankan anken ≥ ≥ -Điều kiện: m 1, n - m Do đó n ≥ >Từ C3 trở ankan mới có phản ứng crackinh Xét thí dụ sau : Thực hiện phản ứng cackinh x mol ankan, giả thiết có ankan ban đầu thực hiện phản ứng Phân tích : CnH2n+2 → CmH2m+2 + Cn-mH2(n-m) Bđ x Pư y y y Sau x-y y y Ta có: -Số mol trước phản ứng là: nt = x -Số mol sau phản ứng là: ns = x - y + y + y = x + y -Số mol tăng là: ntăng = ns – nt = y = nankan pư Nhận xét kết luân sau: - Số mol tăng là số mol ankan phản ứng: ntăng = ns – nt = y = nankan pư - Bảo toàn khối lượng: ms = m t - Khối lượng mol trung bình của hỗn hợp tỉ lệ nghịch với số mol: xt,t xt,t Mt ns = Ms nt (1) - Hiệu suất phản ứng crackinh: H = Mt/Ms -1 (2) Chứng minh + Công thức (1): mt ms Ta có Mt = nt và Ms = ns Mt mt ms Khi đó: Ms = nt : ns (*) Mặt khác theo định luật bảo toàn khối lượng ta có: ms = mt Do đó (*) ta có thê viết: Mt ns = Ms nt (đpcm) + Công thức (2): Hiệu suất phản ứng là H = ntăng/nankan = (ns - nT)/nt = ns/nT - = Mt/Ms - *Phản ứng tách phân tử hiđro ankan Xét thí dụ sau: Thực hiện phản ứng đề hiđro hoá a mol ankan X thu hỗn hợp Y Biết ankan thực hiện phản ứng tách mợt phân tử hiđro Phân tích: Ankan đề hiđro hóa theo phản ứng sau: CnH2n+2  → CnH2n + H2 (n ≥ 2) bđ: a pư: x x x sau: a-x x x Ta có: -Số mol trước phản ứng: nt = a -Số mol sau phản ứng: ns = a - x + x + x = a + x -Sớ mol khí tăng: ntăng = ns – nt = a + x - a = x = nankan pư Do ta có: - Số mol tăng là số mol ankan phản ứng: ntăng = ns – nt = nankan pư Nhận xét: Phản ứng crackinh một lần ankan và phản ứng ankan tách một phân tử H2 có cùng hình thức biến đổi số mol trước và sau phản ứng Kết luận cho phản ứng crackinh lần phản ứng tách phân tử hiđro ankan: - Số mol tăng số mol ankan phản ứng: ntăng = ns – nt = nankan(phản ứng)= nanken =npi(sau) - Bảo toàn khối lượng: ms = mt - Khối lượng mol trung bình của hỗn hợp tỉ lệ nghịch với số mol: xt,t Mt ns = Ms nt - Hiệu suất phản ứng tách: H = Mt/Ms - 2.3.1.2 Phản ứng crackinh nhiều lần phản ứng tách nhiều phân tử hiđro ankan * Phản ứng crackinh nhiều lần Là phản ứng crackinh mà ankan sinh có thê crackinh tiếp Xét thí dụ: CnH2n+2  CaH2a+2 + CbH2b Sau đó: CaH2a+2  C2pH2p+2 + CqH2q ankan anken … Kết luận: - Sớ mol khí tăng là sớ mol anken tạo thành và số mol liên kết pi : ntăng = ns – nt = nanken(tạo thành) = npi(sau) (Sớ mol khí tăng khơng sớ mol ankan ban đầu phản ứng) - Tổng số mol ankan sau phản ứng số mol ankan ban đầu: ∑ nankan(sau) = nankan(bđ) *Phản ứng tách nhiều phân tử hiđro ankan Là phản ứng ankan tách nhiều phân tử hiđro Xét thí dụ: Thực hiện phản ứng đề hiđro hoá a mol ankan X thu hỗn hợp hiđrocacbon Y và hiđro Biết ankan tách nhiều phân tử hiđro Phân tích: Ankan đề hiđro hóa theo phản ứng sau: CnH2n+2  CnH2n+2-2k + kH2 (n ≥ 2, k ≥ 2) bđ: a pư: x x kx sau: a-x x kx Ta có: -Số mol trước phản ứng: nt = a -Số mol sau phản ứng: ns = a - x + x + kx = a + kx -Số mol tăng: ntăng = ns – nt = a + kx - a = kx = nH2(tạo thành) = npi(sau) Kết luận: -Sớ mol khí tăng là sơ mol hiđro tạo thành ntăng = ns – nt = nH2(tạo thành) = npi(sau) (Sớ mol khí tăng khơng sớ mol ankan ban đầu phản ứng.) 2.3.1.3 Thí dụ *Phản ứng crackinh lần phản ứng tách phân tử hiđro ankan Thí dụ Tiến hành crackinh 10 lít khí butan, sau phản ứng thu 18 lít hỗn hợp khí X gờm etan, metan, etilen, propilen, butan (các khí đo cùng điều kiện) Hiệu suất của quá trình crackinh là A 60% B 70% C 80% D 90% Phân tích hướng dẫn giải + Phản ứng crackinh butan: C4H10  → CH4 + C3H6 C4H10  → C2H6 + C2H4 Nhận xét ta thấy có ankan ban đầu rackinh (crackinh lần) nên: - Hiệu suất phản ứng crackinh: H = ntăng/nankan = (18-10)/10 = 80%  Chọn đáp án C Thí dụ Crackinh C4H10 thu hỗn hợp sản phẩm A gồm hiđrocacbon có khối lượng mol trung bình là 32,65 gam/mol Hiệu suất phản ứng crackinh là A 77,64% B 38,82% C 17,76% D 16,325% Phân tích hướng dẫn giải + Phản ứng crackinh butan: C4H10  → CH4 + C3H6 C4H10  → C2H6 + C2H4 Nhận xét xảy crackinh lần, nên ta có: -Hiệu suất phản ứng crackinh là: H = Mt/Ms - = 58/32,65 - = 77,64%  Chọn đáp án A Thí dụ Nhiệt phân 8,8 gam propan thu hỗn hợp A gồm H 2, CH4, C2H4, C3H6 và một phần propan chưa bị nhiệt phân Biết hiệu suất phản ứng là 90% Khối lượng phân tử trung bình của hỗn hợp A là A 39,6 B 23,16 C 2,315 D 3,96 xt,t xt,t xt,t xt,t Phân tích hướng dẫn giải C3H8  → CH4 + C2H4 C3H8  → C3H8 + H2 - Do crackinh lần và tách phân tử H2 nên ta có: -Hiệu suất phản ứng tách là: H = Mt/Ms -  44/Ms - = 90%  Ms = 23,16 Vậy khối lượng mol trung bình của hỗn hợp A là 23,26  Chọn đáp án B Thí dụ Khi đun nóng mợt ankan A đê tách một phân tử hiđro, thu hỗn hợp X có tỉ khối so với hiđro 12,57 Công thức phân tử của ankan A là A C2H6 B C4H10 xt,t xt,t C C2H6 C3H8 D C3H8 C4H10 Phân tích hướng dẫn giải CnH2n+2 → CnH2n + H2 Do tách phân tử H2 nên hiệu suất phản ứng tách là H ta có: < H = Mt/Ms - ≤  < (14n + 2)/(12,57.2) - ≤  1,65 < n ≤ 3,45 Do đó n = n =  Ankan A là C2H6 C3H8  Chọn đáp án C *Phản ứng crackinh nhiều lần phản ứng tách nhiều phân tử hiđro ankan Thí dụ Nhiệt phân mol octan, thu hỗn hợp X gồm CH4 15%; C2H4 50%; C3H6 25% cịn lại là C2H6, C3H8, C4H10 (theo thê tích) Số mol Br2 cần phản ứng vừa đủ với hỗn hợp X là A mol B mol C mol D mol Phân tích hướng dẫn giải - Phản ứng thuộc crackinh nhiều lần: Ta có: %n(CH4, C2H6, C3H8, C4H10) = 25%nX Mặt khác ta có sớ mol ankan sau phản ứng là sơ mol ankan ban đầu: n(CH4, C2H6, C3H8, C4H10) = nC8H18(bđ) =  nX = (mol) Ta có số mol khí tăng là sớ mol anken tạo thành:  ntăng = - = (mol) = nanken = nBr2  Chọn đáp án D Thí dụ Cho etan qua xúc tác (ở nhiệt độ cao) thu một hỗn hợp X gồm etan, etilen, axetilen và H2 Tỉ khối của hỗn hợp X đối với etan là 0,4 Hãy cho biết nếu cho 0,4 mol hỗn hợp X qua dung dịch Br dư thì số mol Br2 đã phản ứng là bao nhiêu? A 0,24 mol B 0,16 mol C 0,40 mol D 0,32 mol Phân tích hướng dẫn giải C2H6  → C2H4 + H2 C2H6  → C2H2 + 2H2 - Đây là phản ứng tách nhiều phân tử H2 Ta có, khối lượng mol trung bình tỉ lệ nghịch với số mol: xt,t xt,t xt,t Ms nt = Mt ns  0,4 = nt/0,4  nt = 0,16 - Sớ mol khí tăng là sớ mol H2 tạo thành ntăng = 0,4 - 0,16 = 0,24 = nH2 = npi(X) = nBr2(pư)  Chọn đáp án A Thí dụ Tiến hành nhiệt phân hỗn hợp gồm pentan và octan (có tỉ lệ mol là 1:1) thu hỗn hợp Y (Giả sử xảy phản ứng crackinh ankan với hiệu suất 100%) Khối lượng mol của hỗn hợp Y (MY) là A 26,57 ≤ M Y ≤ 46,5 B 23,25 ≤ M Y ≤ 46,5 C M Y = 46,5 D 23,5 ≤ M Y ≤ 26,57 Phân tích hướng dẫn giải Giả sử sớ mol ban đầu của C5H12 và C8H18 lần lượt là mol  mY = mX = 186 (g) - Do phản ứng crackinh hoàn toàn nên: + Số mol khí tạo thành nhỏ nhất có ankan ban đầu crackinh (crackinh một lần) và đó ankan tạo là CH4 và số mol sau gấp đôi số mol ban đầu C5H12 → CH4 + C4H8 mol 1    → C8H18 CH4 + C7H14 mol 1 nY = (mol) + Số mol khí tạo thành lớn nhất ankan sinh vẫn có thê crackinh tiếp và số mol tạo thành lớn nhất crackinh sản phẩm anken tạo là C2H4 Với C5H12 C5H12  → C3H8 + C2H4 mol 1    → C3H8 CH4 + C2H4 mol 1 Với C8H18 C8H18  → C6H14 + C2H4 mol 1 C6H14  → C4H10 + C2H4 mol 1    → C4H10 C2H6 + C2H4 mol 1 Vậy nY = (mol) Do đó:  ≤ nY ≤ xt,t xt,t xt,t xt,t xt,t xt,t xt,t  186/7 ≤ MY ≤ 186/3  26,67 ≤ MY ≤ 46,5  Chọn đáp án A Thí dụ Thực hiện phản ứng tách mợt thê tích ankan X thu thê tích hỗn hợp Y Lấy 5,6 lít Y (đktc) làm mất màu vừa đủ dung dịch chứa a mol Br2 Giá trị của a là A 0,2 B 0,15 C 0,25 D 0,1 Phân tích hướng dẫn giải Ở có thê xảy phản ứng crackinh ankan ban đầu và ankan sản phẩm Ta có: nkhí tăng = npi = nBr2 + Áp dụng vào ví dụ này ta có : nY = 0,25 = 5.nX  nX = 0,05  ntăng = npi = 0,25 - 0,05 = 0,2  nBr2 = npi = 0,2  Chọn đáp án A 2.3.2 Phản ứng cộng hiđro hiđrocacbon Xét thí dụ sau: Thực hiện phản cợng chứa a mol hỗn hợp gồm hiđrocacbon X và hiđro thu hỗn hợp Y Phân tích Ta có thê viết phương trình phản ứng xảy dạng tổng quát sau: X + kH2  Z bđ: c (mol) d pư: x kx x sau: c – x d – kx x Ta có: nt = c + d = a ns = c - x + d - kx + x = c + d - kx = a - kx ngiảm = nt – ns = a – (a – kx) = kx = nH2(phản ứng) Vậy số mol giảm là số mol H2 phản ứng (Hoặc có thê nhận xét: Số mol X phản ứng thì số mol Z tạo thành bấy nhiêu, nên số mol khí giảm là sớ mol hiđro phản ứng.) Kết luận: -Sớ mol khí giảm là sớ mol H2 phản ứng: ngiảm = nt – ns = nH2(phản ứng) -Bảo toàn khối lượng: ms = mt -Khối lượng mol trung bình của hỗn hợp tỉ lệ nghịch với số mol: Mt ns = Ms nt (1) Chứng minh công thức (1): mt ms Ta có Mt = nt và Ms = ns Mt mt ms Khi đó: Ms = nt : ns (2) Mặt khác theo định luật bảo toàn khối lượng ta có: ms = mt Mt ns = Ms nt (đpcm) Do đó (2) ta có thê viết: 2.3.2.1 Thí dụ Thí dụ (Câu 49 - Mã đề 296 đề tuyển sinh Đại học khối A năm 2012) Hỗn hợp X gồm H2 và C2H4 có tỉ khối so với H2 là 7,5 Dẫn X qua Ni nung nóng, thu hỗn hợp Y có tỉ khối so với H2 là 12,5 Hiệu suất của phản ứng hiđro hoá là A 70% B 80% C 60% D 50% Phân tích hướng dẫn giải C2H4 + H2  C2H6 Gọi nt= nX = 1(mol) Mt = MX = 15 H2 13 15 C2H4 28 n( H 2) n(C H 4) =  Ms = MY = 25 13  nH2 = nC2H4 = 0,5 (mol) Mt ns = Theo phương pháp giảm số mol: Ms nt 15 ns  25 =  ns = 0,6 ngiảm = - 0,6 = 0,4 = = nH2 (phản ứng) = nC2H4 (phản ứng) Hiệu suất tính theo hiđro etilen đều đúng: 0, H = 0,5 100% = 80%  Chọn đáp án B Thí dụ (Câu 18 - Mã đề 637 đề tuyển sinh Đại học khối B năm 2009) Hỗn hợp khí X gờm hiđro và mợt anken có khả cộng HBr cho sản phẩm hữu nhất Tỉ khối của X so với hiđro 9,1 Đun nóng X có xúc tác Ni, sau phản ứng xảy hoàn toàn, thu hỗn hợp khí Y khơng làm mất màu nước brom; tỉ khới của Y so với hiđro 13 Công thức cấu tạo của anken là A CH2=C(CH3)2 B CH2=CH2 10 C CH2=CH-CH2-CH3 Phân tích hướng dẫn giải Gọi nt = nX = 1(mol) Mt = MX = 18,2 Ms = MY = 26 Ta có: D CH3-CH=CH-CH3 Mt ns = Ms nt  ns = 0,7 ngiảm = - 0,7 = 0,3 = nH2 (phản ứng) = nanken (phản ứng) Do Y không làm mất màu dung dịch nước brom nên anken phản ứng hết  nanken (bđ) = nanken (pư) = 0,3 nH2 (bđ) = 1- 0,3 = 0,7 Gọi anken là CnH2n ta có: 0,7.2 + 0,3.14n = 18,2  n = Anken có CTPT là C4H8 Do anken có khả cộng HBr cho sản phẩm hữu nhất, nên cấu tạo anken có tính đới xứng, đó có CTCT CH3-CH=CH-CH3  Chọn đáp án D Thí dụ Hỗn hợp X gờm ankin Y và H2 có tỉ khối so với H2 là 6,7 Dẫn X qua bột Ni nung nóng cho đến các phản ứng xảy hoàn toàn thu hỗn hợp Z có tỉ khối so với H2 là 16,75 Công thức phân tử của Y là A C4H6 B C5H8 C C3H4 D C2H2 Phân tích hướng dẫn giải Gọi nt = nX = 1(mol) Mt = MX = 13,4 Ms = MY = 33,5 Ta có: Mt ns = Ms nt  ns = 0,4 ngiảm = - 0,4 = 0,6 = = nH2 (phản ứng) = 2nankin (phản ứng) TH1: H2 dư  nankin (bđ) = nankin (pư) = 0,3 nH2 (bđ) = 1- 0,3 = 0,7 Gọi ankin là CnH2n-2 ta có: 0,7.2 + 0,3.(14n – 2) = 13,4  n = Ankin có CTPT là C3H4 TH2: H2 hết  nH2 (bđ) = nH2 (pư) = 0,6 nankin (bđ) = 1- 0,6 = 0,4 Gọi ankin là CnH2n-2 ta có: 0,6.2 + 0,4.(14n – 2) = 13,4 ≈  n 2,3 (Loại)  Chọn đáp án C 11 Thí dụ (Câu 24 - Mã đề 359 đề tuyển sinh Đại học khối B năm 2012) Hỗn hợp X gồm 0,15 mol vinylaxetilen và 0,6 mol hiđro Nung nóng hỗn hợp X (xúc tác Ni) một thời gian, thu hỗn hợp Y có tỉ khối so với H2 10 Dẫn hỗn hợp Y qua dung dịch brom dư, sau phản ứng xảy hoàn toàn, khối lượng brom tham gia phản ứng là A gam B 24 gam C gam D 16 gam Phân tích hướng dẫn giải Ta có sơ đờ phản ứng sau: C H  H  C H C H  C H 10 C H   H + Br2  C H Br C H Br  C H 10 C H Br   H Ta có: nt = nx = 0,15 + 0,6 = 2,1 (mol) mt = 0,15.52 + 0,6.2 = (g) Ms = MY = 20 Ta có: ms mt ns = Ms = Ms = 0,45 (mol) ngiảm = 0,75 – 0,45 = 0,3 (mol) Bảo toàn liên kết pi ta có: npi = 3.nC4H4 = nH2(pư giai đoạn 1) + nBr2(pư giai đoạn 2)  3.0,15 = 0,3 + nBr2(pư giai đoạn 2)  nBr2(pư giai đoạn 2) = 0,15  mBr2 = 0,15.160 = 24 (g)  Chọn đáp án B Thí dụ Hỗn hợp X gờm mợt hiđrocacbon thê khí, mạch hở và hiđro (tỉ khối của X so với H2 4,8) Cho X qua Ni đun nóng đến phản ứng hoàn toàn thu hỗn hợp Y (tỉ khối của Y so với CH4 1) Công thức phân tử của hiđrocacbon là A C2H2 B C3H6 C C3H4 D C2H4 Phân tích hướng dẫn giải Gọi nt = nX = 1(mol) Mt = MX = 9,6 Ms = MY = 16 Ta có: Mt ns = Ms nt  ns = 0,6 ngiảm = - 0,6 = 0,4 = = nH2 (phản ứng) 12 Do Ms = MY = 16 nên có nhất khí có M < 16  Đó là H2 dư, mà phản ứng xảy hoàn toàn vậy sản phẩm cộng tạo ankan Hay hiđrocacbon không no phản ứng hết Gọi hiđrocacbon ban đầu có công thức tổng quát dạng: CnH2n+2-2k có x mol và H2 có (1-x) mol CnH2n+2-2k + kH2  CnH2n+2 Pư: x kx  nH2 (phản ứng) = kx = 0,4 (1) Ta có mX = 9,6  (14n +2 – 2k).x + 2.(1-x) = 9,6 Với kx = 0,4  nx = 0,6 (2) n Lấy (2) chia (1) vế với vế ta có: k = Do hiđrocacbon thê khí nên n ≤ Nên nghiệm phù hợp là n = 3, k=2 Hiđrocacbon là C3H4  Chọn đáp án C 2.3.4 Bài tập vận dụng 2.3.4.1 Bài tập vận dụng phản ứng tách ankan Câu 1: Nhiệt phân 40 lít butan thu 56 lít hỗn hợp A gờm H 2, CH4, C2H4, C2H6, C3H6, C4H8 và một phần butan chưa bị nhiệt phân (các thê tích khí đo cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất) Hiệu suất phản ứng tạo hỗn hợp A là A 40% B 20% C 80% D 20% Câu 2: Nhiệt phân C3H8 thu hỗn hợp X gồm H 2, C2H4, CH4, C3H6, C3H8 ,có dX/He = 10 Hiệu suất phản ứng nhiệt phân là A 10% B 20% C 30% D 40% Câu 3: Crackinh C4H10 thu hỗn hợp khí X gờm hidrocacbon, có dX/He = 9,0625 Hiệu suất phản ứng crackinh là A 20% B 40% C 60% D 80% Câu 4: Hỗn hợp X gồm ankan A và H2, có tỉ khối của X so với H là 29 Nung nóng X đê crackinh hoàn toàn A, thu hỗn hợp Y có tỉ khối so với H là 145/9 Công thức phân tử của A là (biết có ankan ban đầu crackinh) A C3H8 B C6H14 C C4H10 D C5H12 Câu 5: Crackinh ankan A thu hỗn hợp sản phẩm B gồm hiđrocacbon có khối lượng mol trung bình là 36,25 gam/mol, hiệu suất phản ứng là 60% Công thức phân tử của A là (biết có ankan ban đầu crackinh) A C4H10 B C5H12 C C3H8 D C2H6 Câu 6: Nung nóng V lít (đktc) butan với xúc tác thích hợp thu 0,8 mol hỗn hợp khí X gờm C4H10, C4H8, C4H6, C4H4 và H2 Cho 0,8 mol X phản ứng hoàn toàn với dung dịch Br2 dư thấy có 0,3 mol Br2 phản ứng Giá trị của V là 13 A 24,64 B 17,92 C 6,72 D 11,20 Câu 7: Crackinh hoàn toàn heptan thu hỗn hợp khí Y gồm ankan và anken Tỉ khối của Y so với H2 có giá trị khoảng nào sau đây? A 12,5 đến 25,0 B 10,0 đến 12,5 C 10,0 đến 25,0 D 25,0 đến 50,0 Câu 8: Crackinh hoàn toàn thê tích ankan X thu thê tích hỗn hợp Y Lấy 6,72 lít Y (đktc) làm mất màu vừa đủ dung dịch chứa a mol Br2 Giá trị của a là A 0,2 B 0,15 C 0,24 D 0,1 Câu 9: Hỗn hợp khí X etan và propan có tỉ khối so với H2 20,25 nung bình với chất xúc tác đê thực hiện phản ứng đề hiđro hoá Sau một thời gian thu hỗn hợp khí Y có tỉ khới so với H2 16,2 gồm các ankan, anken và hiđro Biết tốc độ phản ứng của etan và propan là Hiệu suất phản ứng đề hiđro hoá là A 25% B 30% C 40% D 50% Câu 10: Nhiệt phân 8,96 lít propan thu hỗn hợp khí X gồm H2, CH4, C2H4, C3H6 và một phần propan khơng tham gia phản ứng Dẫn hỗn hợp khí X qua bình đựng nước brom dư thì thấy khối lượng bình tăng lên m gam và thấy hỗn hợp khí Y thoát ra, tỉ khới so của Y với H2 là 13,25 Biết các khí đo đktc Giá trị của m là A B C 10 D Câu 11: Thực hiện crackinh V lít khí butan, thu 1,75V lít hỗn hợp khí gờm hiđrocacbon Hiệu suất phản ứng crackinh butan là (biết các khí đo cùng điều kiện nhiệt đợ và áp suất) A 80% B 25% C 75% D 50% Câu 12: Tiến hành crackinh 10 lít khí butan, sau phản ứng thu 18 lít hỗn hợp khí X gờm etan, metan, eten, propilen, butan (các khí đo cùng điều kiện) Hiệu suất của quá trình crackinh là A 60% B 70% C 80% D 90% Câu 13: Crackinh C4H10 (A) thu hỗn hợp sản phẩm B gồm hiđrocacbon có khối lượng mol trung bình là 32,65 gam/mol Hiệu suất phản ứng crackinh là A 77,64% B 38,82% C 17,76% D 16,33% Câu 14: Crackinh 4,4 gam propan hỗn hợp X (gồm hiđrocacbon) Dẫn X qua nước brom dư thấy khí thoát (Y) có tỉ khối so với H2 là 10,8 Hiệu suất crackinh là A 90% B 80% C 75% D 60% Câu 15: Thực hiện phản ứng crackinh m gam n-butan, thu hỗn hợp X có các hiđrocacbon Dẫn hỗn hợp X qua dung dịch chứa 6,4 gam brom, thấy brom phản 14 ứng hết và có 4,704 lít hỗn hợp khí Y (đktc) thoát Tỉ khới của Y so với H là 117 Giá trị của m là A 8,12 B 10,44 C 8,62 D 9,28 Câu 16: Nung nóng 11,2 lít (đktc) butan với xúc tác thích hợp thu 17,92 lít (đktc) hỗn hợp khí X gờm C4H10, C4H8, C4H6, C4H4 và H2 Cho toàn bộ X phản ứng hoàn toàn với dung dịch Br2 dư thấy có x mol Br2 phản ứng Giá trị của x là A 0,8 B 0,6 C 0,4 D 0,3 Câu 17: Nung nóng V lít (đktc) butan với xúc tác thích hợp thu 0,8 mol hỗn hợp khí X gờm C4H10, C4H8, C4H6, C4H4 và H2 Cho 0,8 mol X phản ứng hoàn toàn với dung dịch Br2 dư thấy có 0,3 mol Br2 phản ứng Giá trị của V là A 24,64 B 17,92 C 6,72 D 11,20 Câu 18: Crackinh C4H10 thu 35 lít hỗn hợp X gờm CH 4, C2H6, C2H4, C3H6, C4H8, C4H10 và H2 Cho toàn bộ X qua dung dịch nước brom dư thấy thoát 25 lít hỗn hợp Y Các khí đều đo đktc.Hiệu suất phản ứng crackinh? A 20% B 40% C 60% D 80% Câu 19: Khi crackinh hoàn toàn một thê tích ankan X thu bớn thê tích hỗn hợp Y (các thê tích khí đo cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất); tỉ khối của Y so với H 10,75 Công thức phân tử của X là A C6H14 B C3H8 C C4H10 D C5H12 Câu 20: Crakinh hoàn toàn ankan A thu hỗn hợp X gồm H và các anken, ankan có dX/He = 7,25 Ankan A là A C5H12 B C6H14 C C3H8 D C4H10 * Đáp án : Câu - đáp án 1-A 2-A 3-C 4-D 11-C 12-C 13-C 14-B 5-A 15-C 6-D 16-D 7-A 17-A 8-C 18-B 9-A 19-A 10-A 20-D 2.3.4.2 Bài tập vận dụng phản ứng cộng hiđro hiđrocacbon Câu Hỗn hợp khí X gồm H2 và C2H4 có tỉ khối so với He là 3,75 Dẫn X qua Ni nung nóng, thu hỗn hợp khí Y có tỉ khới so với He là Hiệu suất của phản ứng hiđro hoá là A 40% B 50% C 25% D 20% Câu Đun nóng hỗn hợp gồm anken X và hiđro (tỉ lệ mol tương ứng là : 3) với xúc tác Ni, sau phản ứng hoàn toàn thu hỗn hợp khí có tỉ khới so với heli 7,5 Công thức phân tử của X là A C2H4 B C4H8 C C5H10 D C3H6 Câu Hỗn hợp khí X gờm H2 và C2H2 có tỉ khới so với nitơ 0,5 Đun nóng X với xúc tác Ni sau một thời gian thu hỗn hợp Y có tỉ khối so với nitơ 0,8 Phần trăm thê tích H2 đã tham gia phản ứng so với H2 ban đầu là A 75% B 30% C 25% D 40% 15 Câu Hỗn hợp X gồm axetilen ( 0,15 mol), vinylaxetilen (0,1 mol), etilen ( 0,1 mol) và hiđro ( 0,4 mol) Nung X với xúc tác niken một thời gian thu hỗn hợp Y có tỉ khối đối với hiđro 12,7 Hỗn hợp Y phản ứng vừa đủ với dung dịch chứa a mol Br2 Gía trị của a là A 0,45 B 0,65 C 0,25 D 0,35 Câu Cho hỗn hợp khí X gờm H2 và ankin A Cho 8,96 lít X(đktc) qua Ni, to sau phản ứng xảy hoàn toàn đưa về đktc thì thu 4,48 lít hỗn hợp Y Y không không làm mất màu nước Br2 Phần trăm thê tích các khí H2 và A X tương ứng là A 25%; 75% B 50%; 50% C 75%; 25% D 40%; 60% Câu Nung nóng hỗn hợp X gồm 0,1 mol axetilen; 0,2 mol xiclopropan; 0,1 mol etilen và 0,6 mol hiđro với xúc tác Ni, sau một thời gian thu hỗn hợp Y có tỉ khối so với H2 12,5 Cho hỗn hợp Y tác dụng với brom dư CCl thấy có tối đa a gam brom phản ứng Giá trị của a là A 32 B 24 C D 16 Câu X là hỗn hợp gồm C 2H2 và H2 có dX dY H2 = Đun X với bột Ni một thời gian thu hỗn hợp Y có H = 9,375 Lấy 0,16 mol Y cho qua bình đựng Br dư đê phản ứng xảy hoàn toàn thấy khối lượng bình dựng Br2 tăng thêm m gam Kết luận nào sau là xác nhất? A 0,78 ≤ m ≤ 1,68 B m= 0,78 C m = 3,00 D m= 1,68 Câu Hỗn hợp X gồm ankin Y và H2 có tỷ lệ mol là : Dẫn 13,44 lít hỗn hợp X (đktc) qua Ni, nung nóng thu hỗn hợp Z có tỷ khối so với H2 là 11 Dẫn hỗn hợp Z qua dung dịch Br2 dư, sau phản ứng hoàn toàn thấy có 32 gam Br2 đã phản ứng Công thức phân tử của ankin Y là A C2H2 B C4H6 C C3H4 D C5H8 Câu Hỗn hợp A gồm C3H4 và H2 Cho A qua ống đựng bột Ni nung nóng thu hỗn hợp B gồm hiđrocacbon có tỉ khối so với H2 là 21,5 Tỉ khối của A so với H2 là A 10,4 B 9,2 C 7,2 D 8,6 Câu 10 Một hỗn hợp X gồm 0,1 mol C2H2; 0,2 mol C2H4 phản ứng với 0,3 mol H2 (xúc tác Ni, nung nóng) sau một thời gian thu hỗn hợp khí Y có tỷ khới so với H2 là 11 Y làm mất màu tối đa x mol Br2 (trong dung dịch CCl4) Giá trị của x là A 0,1 B 0,4 C 0,3 D 0,2 * Đáp án : Câu - đáp án 1-A 2-D 3-A 4-A 5-C 6-D 7-A 8-C 9-D 10-A 2.4 Hiệu sáng kiên kinh nghiệm hoạt động giáo dục, với thân, đồng nghiệp nhà trường 16 - Giáo viên có cái nhìn tổng quát về phương pháp giải bài tập về phản ứng tách của ankan và phản ứng cộng hiđro của hiđrocacbon, mối quan hệ qua lại giữa hai dạng bài tập này Đê từ đó truyền đạt kiến thức cho học sinh một cách dễ hiêu và nhanh chóng - Bản thân thấy sau đưa sáng kiến kinh nghiệm ‘‘Phản ứng tách ankan phản ứng cộng hiđro hiđrocacbon - Một số kinh nghiệm phương pháp’’ học sinh có hứng thú học tập rất nhiều Học sinh có thê phân dạng các bài tập thuộc các mảng kiến thức khác về phản ứng tách của ankan và phản ứng cộng hiđro của hiđrocacbon, học sinh vận dụng đê làm các bài tập và có thê truyền đạt cho các kiến thức nhanh chóng mà giáo viên là người quan sát - Các đồng nghiệp trường áp dụng phương pháp các lớp cũng tạo nên sự hứng thú và đam mê học tập của các em Các em đã có thê xem phân dạng các bài tập về phản ứng tách của ankan và phản ứng cộng hiđro của hiđrocacbon là kiến thức bản, quan trọng giúp cho học sinh tiếp thu các kiến thức của bài học tiếp theo một cách nhanh chóng - Kết quả chất lượng giáo dục tăng lên đáng kê: Khi chưa giới thiệu ‘‘Phản ứng tách ankan phản ứng cộng hiđro hiđrocacbon - Một số kinh nghiệm phương pháp’’ mà cung cấp cách thức giải toán dựa phản ứng hoá học Với những bài tương tự cho học sinh các lớp 11A, 11C làm bài thu kết quả sau: Lớp Sĩ số Giỏi Khá TB Yếu - SL % SL % SL % SL % 11A 40 10 19 47,5 15 37,5 11C 37 5,4 15 40,6 17 45,9 8,1 Sau giới thiệu ‘‘Phản ứng tách ankan phản ứng cộng hiđro hiđrocacbon - Một số kinh nghiệm phương pháp’’ với những lớp đã làm bài tập dạng này và đối với lớp chưa làm bài tập dạng này 11B, 11D cho học sinh là các bài tập tương tự với thời gian tương tự, thu kết quả sau: Lớp 11A 11C 11D 11B Sĩ số 40 37 38 39 Giỏi SL 12 8 % 30 21,6 15,8 20,5 Khá SL 27 26 28 28 % 67,5 70,3 73,7 71,8 TB SL % 2,5 8,1 10,5 7,7 Yếu - SL % 0 0 0 0 Thông qua bảng kết quả mà thu sau giới thiệu ‘‘Phản ứng tách ankan phản ứng cộng hiđro hiđrocacbon - Một số kinh nghiệm phương pháp’’ tỉ lệ học sinh có điêm giỏi và khá đã tăng lên rõ rệt và tỉ lệ học sinh 17 có điêm trung bình giảm x́ng, đặc biệt khơng cịn học sinh ́u Như vậy đã thấy rõ tác dụng của phương pháp cung cấp cho học sinh đê thu kết quả vậy Kết luận, kiến nghị 3.1 Kết luận Như vậy thông qua sáng kiến kinh nghiệm với đề tài ‘‘Phản ứng tách ankan phản ứng cộng hiđro hiđrocacbon - Một số kinh nghiệm phương pháp’’ mà vừa trình bày đã thấy rõ kết quả nâng lên một số lớp dạy đê đối chiếu Đặc biệt nữa bắt gặp những bài toán này học sinh thường nhìn nhận và phát hiện rất nhanh, học sinh rất có hứng thú và gặp dạng toán này có thê từ đó suy kết quả một cách đơn giản, xác và nhanh chóng 3.2 Kiến nghị Đê sáng kiến vào thực tiễn và có tính hiệu quả kiến nghị một số điêm sau: - Áp dụng sáng kiến giảng dạy bài ankan và các bài thuộc chương hiđrocacbon sách giáo khoa hóa học lớp 11 - Giáo viên dạy từ bài tập nhận biết đơn giản, đầy đủ từ đó mới đẩy dần mức độ khó và tới mức độ vận dụng cao cho học sinh - Thường xuyên lồng ghép các bài tập thuộc sáng kiến với các kiến thức khác chương trình hóa học phổ thông Thường xuyên kiêm tra đánh giá đê hoàn thiện về sáng kiến kinh nghiệm XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Thanh Hóa, ngày 24 tháng năm 2022 Tôi xin cam đoan là SKKN của mình viết, không chép nội dung của người khác (Ký ghi rõ họ tên) Tống Văn Nhạc 18 19 ... của ankan và phản ứng hiđro hóa hiđrocacbon 2.3 Các sáng kiến kinh nghiệm giải pháp sử dụng để giải vấn đề 2.3.1 Phản ứng tách ankan 2.3.1.1 Phản ứng crackinh lần phản ứng tách phân tử hiđro. .. nhanh chóng - Bản thân thấy sau đưa sáng kiến kinh nghiệm ‘? ?Phản ứng tách ankan phản ứng cộng hiđro hiđrocacbon - Một số kinh nghiệm phương pháp? ??’ học sinh có hứng thú học tập rất nhiều... lượng giáo dục tăng lên đáng kê: Khi chưa giới thiệu ‘? ?Phản ứng tách ankan phản ứng cộng hiđro hiđrocacbon - Một số kinh nghiệm phương pháp? ??’ mà cung cấp cách thức giải toán dựa phản