Bài 25: ANKAN
I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức
HS biết:
−Định nghĩa hiđrocacbon, hiđrocacbon no và đặc điểm cấu tạo phân tử.
−Cơng thức chung, đồng phân mạch cacbon, đặc điểm cấu tạo phân tử và danh pháp của ankan
− Tính chất vật lí chung (quy luật biến đổi về trạng thái, nhiệt độ nĩng chảy, nhiệt độ sơi, khối lượng riêng, tính tan).
− Tính chất hố học (phản ứng thế, phản ứng cháy, phản ứng tách hiđro, phản ứng crăckinh).
− Phương pháp điều chế metan trong phịng thí nghiệm và khai thác các ankan trong cơng nghiệp, ứng dụng của ankan.
HS hiểu:
−Vì sao các ankan khá trơ về mặt hĩa học, do đĩ hiểu được vì sao phản ứng đặc trưng của ankan là phản ứng thế.
− Vì sao các hiđrocacbon no lại được dùng làm nhiên liệu và nguyên liệu cho cơng nghiệp hĩa chất, từ đĩ thấy được tầm quan trọng và ứng dụng của hiđrocacbon.
2. Kĩ năng
−Quan sát mơ hình phân tử rút ra được nhận xét về cấu trúc phân tử.
− Viết được cơng thức cấu tạo, gọi tên một số ankan đồng phân mạch thẳng, mạch nhánh.
− Viết và xác định được các sản phẩm chính của phản ứng thế. II. TRỌNG TÂM
− Đặc điểm cấu trúc phân tử của ankan, đồng phân của ankan và tên gọi tương ứng.
−Tính chất hố học của ankan
−Phương pháp điều chế metan trong phịng thí nghiệm III. PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY
−Đàm thoại, thuyết trình, nghiên cứu −Vận dụng các biện pháp:
+ Biện pháp 1: Giúp học sinh nắm vững những kiến thức hĩa học cơ bản, cách viết và cân bằng phương trình.
+ Biện pháp 2: Rèn cho học sinh các thao tác tư duy, thành thạo các kỹ năng tính tốn, lập và giải phương trình, hệ phương trình.
IV. CHUẨN BỊ
* Giáo viên:
- Mơ hình phân tử C4H10
- Sơ đồ tư duy bài “Ankan” trên giấy bìa cứng hoặc trên máy vi tính.
* Học sinh:
Ơn lại lý thuyết về đồng đẳng, đồng phân, loại phản ứng và cách viết. V. TIẾN TRÌNH GIẢNG DẠY
1. Ổn định lớp: Kiểm tra sĩ số, đồng phục... 2. Kiểm tra bài cũ: Khơng
3. Bài mới
HOẠT ĐỘNG THẦY VÀ TRỊ NỘI DUNG KIẾN THỨC
Hoạt động 1: Nghiên cứu về đồng đẳng Mục tiêu:Biết CTTQ, dãy đồng đẳng của ankan GV: Yêu cầu HS nhắc lại khái niệm của
đồng đẳng.
HS: Nêu khái niệm về đồng đẳng. GV nêu ra hệ thống câu hỏi:
- Dãy đồng đẳng của CH4 là ankan. Hãy lập CT các chất đồng đẳng tiếp theo?
I. Đồng đẳng, đồng phân, danh pháp
1. Dãy đồng đẳng ankan
- CH4, C2H6, C3H8... - CTTQ: CnH2n+2 (n≥1)
- Rút ra CTTQ của dãy đồng đẳng ankan và cho biết chỉ số n cĩ giá trị như thế nào?
HS: Trả lời
GV: Cho HS quan sát mơ hình phân tử C4H10, yêu cầu HS cho biết loại liên kết và gĩc liên kết trong phân tử ankan. Các nguyên tử C trong phân tử ankan cĩ cùng nằm trên một đường thẳng khơng? HS: Trả lời
Hoạt động 2: Nghiên cứu về đồng phân Mục tiêu: Rèn luyện kĩ năng viết CTCT GV đặt câu hỏi:
- Hãy viết CTCT của CH4, C2H6, C3H8. - Các chất này cĩ một hay nhiều CTCT? HS: Ba chất đầu dãy đồng đẳng ankan cĩ duy nhất một CTCT.
GV: Yêu cầu HS viết các CTCT của C4H10, C5H12
HS: Thảo luận cặp đơi, lên bảng trình bày
GV nhận xét bổ sung: Các chất cịn lại trong dãy đồng đẳng ankan cĩ các đồng phân mạch cacbon: Thẳng và phân nhánh
2. Đồng phân
Từ C4H10 trở đi cĩ đồng phân mạch C. Ví dụ:
Viết các đồng phân của C5H12:
CH3 - CH2 - CH2 – CH2 – CH3 pentan CH3 – CH - CH2 - CH3 | 2-metylbutan CH3 (isopentan) CH3 | H3C – C – CH3 2,2- đimetylpropan | (neopentan) CH3
Hoạt động 3: Tìm hiểu về danh pháp
Mục tiêu: Biết cách gọi tên ankan, rèn luyện kĩ năng gọi tên GV: Giới thiệu bảng 5.1
SGK/111
3. Danh pháp
HS: Rút ra nhận xét về đặc điểm trong tên gọi của ankan và gốc ankyl.
GV: Nêu quy tắc IUPAC và lấy ví dụ phân tích cho HS hiểu được quy tắc này.
HS: Gọi tên các đồng phân của phần 2
GV: Cho HS nhận xét về số lượng nguyên tử C liên kết trực tiếp với mỗi nguyên tử C rồi rút ra định nghĩa bậc C.
HS: Bậc C (trong ankan) = số ngtử C liên kết với ngtử C đĩ.
- Ankan – 1H = nhĩm ankyl (CnH2n+1-) - Tên nhĩm ankyl = tên ankan - an + yl * Ankan phân nhánh:
Gọi theo danh pháp thay thế.
- Chọn mạch C chính ( Dài nhất và nhiều nhánh nhất )
- Đánh số thứ tự mạch C chính từ phía gần nhánh hơn (sao cho tổng chỉ số nhánh là nhỏ nhất)
- Tên = chỉ số nhánh - tên nhánh + tên ankan mạch chính
Lưu ý: Nếu cĩ nhiều nhánh, gọi theo thứ tự âm vần Ví dụ: CH3 | CH3-CH2-CH2-CH2-CH3 2,2 – đimetylpentan | CH3
* Bậc C: Được tính bằng số liên kết của nĩ với các nguyên tử C khác. CH3 I IV III II I CH3 – C – CH – CH2 – CH3 CH3 CH3 Hoạt động 4: Tìm hiểu về tính chất vật lí Mục tiêu:Biết một số tính chất vật lí của ankan Dựa vào SGK, GV yêu cầu II. Tính chất vật lí
CH CH3 CH C2H5 C2H5 CH3 3 -Etyl - 2 -Metylpentan
HS thống kê các đặc điểm sau của ankan: Trạng thái, quy luật về sự biến đổi nhiệt độ nĩng chảy, nhiệt độ sơi, khối lượng riêng, tính tan. HS: Nêu tính chất vật lý GV: Bổ sung
C1→C4: Khí C5→ C10: Lỏng C18 trở lên: Rắn
- Ankan nhẹ hơn nước, khơng tan trong nước, tan trong dung mơi hữu cơ
- Nhiệt độ nĩng chảy, nhiệt độ sơi, khối lượng riêng tăng theo phân tử khối
III. Tính chất hĩa học
Hoạt động 5: Tìm hiểu về phản ứng thế bởi halogen Mục tiêu: Biết xác định sản phẩm chính, phụ, gọi tên sản phẩm GV: Yêu cầu HS đọc SGK
và đưa ra nhận xét chung về đặc điểm cấu tạo và tính chất hố học của ankan. HS: Trong phân tử ankan chỉ chứa các liên kết đơn C−C, C–H, đĩ là các liên kết
σ bền vững.
GV: Vì liên kết σ bền, do
đĩ ankan khá trơ về mặt hĩa học, ankan khơng phản ứng với axit, kiềm, dung dịch KMnO4 nhưng cĩ khả năng tham gia vào phản ứng thế, phản ứng tách, phản ứng oxi hố.
- GV lưu ý cho HS phản ứng đặc trưng của ankan là phản ứng thế.
1. Phản ứng thế bởi halogen (Halogen hố)
Ví dụ 1:
Cho CH4 phản ứng với Cl2
CH4+ Cl2 →as CH3Cl + HCl Clometan (metyl clorua) CH3Cl + Cl2 →as CH2Cl2 + HCl điclometan (metylen clorua) CH2Cl2+ Cl2 →as CHCl3 + HCl triclometan (clorofom)
CHCl3+ Cl2 →as CCl4 + HCl
tetraclometan (cacbon tetraclorua)
Ví dụ 2: CH3 - CH2 -CH2Cl + HCl CH3CH2CH3 + Cl2 25o as C (1-clopropan: 43%) CH3-CHCl-CH3 + HCl (2-clopropan: 57%)
* Nhận xét: Nguyên tử H liên kết với nguyên tử C bậc cao dễ bị thế hơn nguyên tử H liên kết với C bậc
GV: Yêu cầu HS nhắc lại khái niệm phản ứng thế và nêu quy tắc thế thay thế lần lượt từng nguyên tử H trong phản ứng thế của CH4 với Cl2. - Lưu ý tỉ lệ mol CH4 và Cl2 tham gia phản ứng mà sản phẩm sinh ra khác nhau. - Trình chiếu cơ chế phản ứng thế
HS: Thảo luận nhĩm viết phương trình phản ứng, gọi tên sản phẩm GV: Yêu cầu HS xác định bậc của các nguyên tử C trong phân tử CH3–CH2– CH3 và viết phương trình phản ứng. - Rút ra nhận xét: Hướng thế chính. thấp hơn. Hoạt động 6: Tìm hiểu về phản ứng tách
Mục tiêu: Biết phản ứng tách H2 và phản ứng crackinh của ankan GV: Viết 2 phản ứng tách H2 và
bẽ gãy mạch C của butan.
HS: Nhận xét, viết phương trình tổng quát Dưới tác dụng của to , xt các ankan khơng những bị tách H2 2. Phản ứng tách a. Đehidro hĩa (tách H2) CH3-CH3to →,xt CH2=CH2 + H2 CH3-CH2-CH3 to →,Ni CH3 - CH2=CH2 + H2 Tổng quát: CnH2n+2 t , xto →CnH2n + H2 (n ≥ 2)
mà cịn bị bẽ gãy các liên kết C–C tạo ra các phân tử nhỏ hơn.
b. Phản ứng crackinh CH3-CH2-CH3 →to CH4 + CH2=CH2 CH3-CH2-CH2-CH3→to CH4+ CH2=CH- CH3 CH3-CH3 + CH2=CH2 Tổng quát: CnH2n+2 →crackinh CmH2m+2 + CxH2x Với: n = m+x m≥1; x ≥2; n ≥3
Hoạt động 7: Tìm hiểu về phản ứng oxi hố
Mục tiêu:Viết được phản ứng cháy của ankan, nhận xét tỉ lệ số mol sản phẩm GV cung cấp thơng tin: Gas là
hỗn hợp của nhiều hiđrocacbon no khác nhau, việc sử dụng gas dựa vào phản ứng cháy của ankan
Yêu cầu HS viết phương trình phản ứng cháy tổng quát của ankan, nhận xét mối liên hệ giữa số mol ankan, CO2 và H2O. GV lưu ý: Phản ứng cháy là phản ứng oxi hố hồn tồn. Khi thiếu O2, phản ứng cháy của ankan xảy ra khơng hồn tồn: sản phẩm cháy ngồi CO2, H2O cịn cĩ C, CO,… 3. Phản ứng oxi hĩa CnH2n+2 + 2 2 3n+ O2 → nCO2 + (n+1)H2O 2 2 2 2 2 2 1 2 H O CO H O CO ankan H O CO n n n n n n n ∗ > ∗ < ≤ ∗ = − Ví dụ: CH4 + 2O2→to CO2+ 2H2O C3H8 + 5O2→to 3CO2 + 4H2O Hoạt động 8: Điều chế và ứng dụng
Mục tiêu: Biết cách điều chế metan trong phịng thí nghiệm, khai thác ankan trong cơng nghiệp, ứng dụng của ankan
CH4 bằng cách nung nĩng CH3COONa với CaO, NaOH; giới thiệu phương pháp khai thác ankan trong cơng nghiệp
GV: Cho HS nghiên cứu SGK, rút ra những ứng dụng cơ bản của ankan.
1. Trong phịng thí nghiệm: Đun nĩng natri axetat khan với hỗn hợp vơi tơi xút:
CH3COONa+NaOHCaO →,to
CH4+Na2CO3
2. Trong cơng nghiệp: SGK
V. Ứng dụng: SGK
4. Củng cố:
GV dùng sơ đồ tư duy củng cố các nội dung chính của bài.
5. Dặn dị:
- Học bài, làm bài tập trong SGK
2.4.3. Giáo án bài “Luyện tập: Anken và ankađien” Bài 31: LUYỆN TẬP: ANKEN - ANKAĐIEN