Giải SBT Hóa học 11 CTST Bài 12: Alkane có đáp án

Đáp án đúng là: C

Thức ăn của bò là các chất xơ khó tiêu nên chúng phải ợ thức ăn đã phân hủy một phần trong dạ cỏ trở lại miệng để nhai lại. Cùng với thức ăn, bò còn ợ ra khí thải được tạo ra tại ngăn dạ dày kể trên. Theo ước tính, mỗi ngày một con bò “xả” vào bầu khí quyển khoảng 250-300 lít methane. Khí thải từ miệng một con bò gây hại cho môi trường tương đương khí thải của một chiếc xe hơi phân khối lớn.

Đáp án đúng là: C

Khi ủ kín các chất thải hữu cơ trong chăn nuôi, sinh hoạt chủ yếu sinh ra khí CH$_{4}$. Vậy thành phần chính của biogas là CH$_{4}$.

Đáp án đúng là: A

Theo đồ thị, có 4 alkane (số nguyên tử carbon từ 1 đến 4) đều có nhiệt độ sôi thấp hơn nhiệt độ phòng nên chúng sẽ ở thể khí trong điều kiện thường.

Đáp án đúng là: C

Công thức phù hợp là (CH$_{3}$)$_{4}$-C: 2,2-dimethylpropane.

Đáp án đúng là: A

Có methane, ethane và 2,2-dimethylpentane khi tác dụng với chlorine (có ánh sáng hoặc đun nóng) tạo duy nhất một sản phẩm thế monochloro.

Đáp án đúng là: A

2,2-dimethylbutane có công thức cấu tạo là (CH$_{3}$)$_{3}$-C-CH$_{2}$-CH$_{3}$.

Các sản phẩm thu được là CH$_{2}$Cl-C(CH$_{3}$)$_{2}$-CH$_{2}$CH$_{3}$; CH$_{3}$-C(CH$_{3}$)$_{2}$-CHClCH$_{3}$, CH$_{3}$-C(CH$_{3}$)$_{2}$-CH$_{2}$CH$_{2}$Cl.

Đáp án đúng là: D

Mạch chính gồm 5 carbon, 2 nhóm –CH$_{3}$ ở mạch nhánh đính với carbon số 2 và số 3.

Lưu ý:

A. 2-ethyl-3-methylbutane: Sai vì mạch chính có 5 nguyên tử carbon, không phải 4 nguyên tử carbon.

B. 2-methyl-3-ethylbutane: Sai vì mạch chính có 5 nguyên tử carbon, không phải 4 nguyên tử carbon.

C. 3,4-dimethylpentane: Sai vì tổng chỉ số các nhánh lớn hơn so với tên gọi đúng đã nêu.

Chú ý chuỗi 4 nguyên tử carbon chỉ chứa liên kết đơn có thể được “bẻ” theo nhiều cách khác nhau vì các liên kết C-C có thể quay tự do.

Tuy nhiên, có 7 cách quay các liên kết C-C trong hình mà vẫn không làm thay đổi bản chất giữa chúng. Do đó thực chất C$_{4}$H$_{10}$ chỉ có 2 đồng phân.

Xăng có thành phần chính là các phân tử alkane có số nguyên tử carbon từ 7 - 11 nguyên tử. Vì xăng là các phân tử không phân cực trong khi nước là phân tử phân cực, nên xăng không tan được trong nước. Đồng thời, chất béo là hợp chất không phân cực nên chất béo cũng tan được trong xăng.

Dầu mỡ sửa chữa xe cũng là các phân tử alkane nên không thể tan được trong nước, điều đó được hiểu là dầu mỡ trên tay bác thợ sửa chữa xe không thể làm sạch chỉ bởi nước. Bác thợ sửa xe thường dùng dầu hoả (là các phân tử alkane có số nguyên tử carbon từ 12 - 15 nguyên tử) để hoà tan các vết dầu mỡ, sau đó rửa lại bằng xà phòng.

Do 2-methylpropane có 3 nhóm -CH$_{3}$ có vị trí tương tự nhau nên chỉ có sản phẩm thế monochloro tạo thành sau phản ứng là:

(CH$_{3}$)$_{2}$-CH-CH$_{2}$Cl: 1-chloro-2-methylpropane

(CH$_{3}$)$_{3}$C-Cl: 2-chloro-2-methylpropane

2-methylpropane có công thức cấu tạo:

Như vậy 2-methylpropane có 9 nguyên tử hydrogen gắn ở nguyên tử carbon bậc I và 1 nguyên tử hydrogen gắn ở nguyên tử carbon bậc III. Gọi a và ka là khả năng phản ứng tương đối của nguyên tử hydrogen gắn ở nguyên tử carbon bậc I và nguyên tử carbon bậc III trong phản ứng thế bromine đã cho, ta có phương trình:

$\frac{9a.100}{9a+ka}=0{,}56\Leftrightarrow k=1\ 598$

Vậy với 2-methylpropane, tỉ lệ khả năng phản ứng tương đối của nguyên tử hydrogen gắn ở nguyên tử carbon bậc I và nguyên tử carbon bậc III trong phản ứng là 1 : 1 598. Điều này đã cho thấy trong phản ứng thế halogen, bromine thể hiện tính chọn lọc cao hơn nhiều/so với chlorine (ở phản ứng với chlorine, tỉ lệ này của 2-methylpropane là 1 : 5).

a) Propane CH$_{3}$-CH$_{2}$-CH$_{3}$ có 6 nguyên tử hydrogen gắn ở carbon bậc I và 2 nguyên tử hydrogen gắn ở carbon bậc II. Khi tác dụng với chlorine sẽ thu được 2 sản phẩm thế monochloro là CH$_{3}$-CH$_{2}$-CH$_{2}$Cl và CH$_{3}$-CHCl-CH$_{3}$. Tổng khả năng phản ứng của 8 nguyên tử hydrogen là 6×1 + 4×2 = 14. Do 6 nguyên tử hydrogen ở nguyên tử carbon bậc I đều có khả năng phản ứng như nhau để tạo sản phẩm CH$_{3}$-CH$_{2}$-CH$_{2}$Cl nên khả năng tạo CH$_{3}$-CH$_{2}$-CH$_{2}$Cl là $\frac{6.100}{14}$ = 42,85%.

Ngoài ra, 2 nguyên tử hydrogen gắn ở nguyên tử carbon bậc II đều có khả năng phản ứng như nhau để tạo sản phẩm CH$_{3}$-CHCl-CH$_{3}$ nên khả năng tạo CH$_{3}$-CHCl-CH$_{3}$ là $\frac{2.4}{14}.100=57{,}15\%$

b) Phản ứng của propane với bromine sẽ xảy ra chậm hơn so với phản ứng của propane với chlorine. Tuy nhiên lúc này, do bromine có tính chọn lọc hơn so với chlorine nên khả năng phản ứng của nguyên tử carbon bậc II cao hơn nhiều so với của nguyên tử carbon bậc I, dẫn đến sản phẩm thế CH$_{3}$-CHBr-CH$_{3}$ sẽ cao hơn nhiều so với sản phẩm thế CH$_{3}$-CH$_{2}$-CH$_{2}$Br.

a) Vì %m$_{c}$ + %m$_{H}$ = 100% nên phân tử (X) chỉ chứa các nguyên tố hydrogen và carbon.

Đặt công thức phân tử của (X) là C$_{x}$H$_{y}$, ta có: $x:y=\frac{\%C}{12}:\frac{\%H}{1}=\frac{84{,}21}{12}:\frac{15{,}79}{1}=7{,}0175:15{,}79=4:9$

Vậy công thức phân tử của (X) có dạng (C$_{4}$H$_{9}$)$_{n}$.

Phổ khối lượng của (X) cho thấy (X) có phân tử khối là 114.

M$_{(X)}$ = 114 <=> 57n = 114 => n = 2.

Do đó công thức phân tử của (X) là C$_{8}$H$_{18}$.

b) Công thức phân tử (X) có dạng (C$_{4}$H$_{9}$)$_{n}$ hay C$_{4n}$H$_{9n}$.

Trong hợp chất C$_{x}$H$_{y}$O$_{z}$ bất kì, ta phải có y ≤ 2x + 2 nên 9n ≤ 2.4n + 2

=> n ≤ 2.

Với giá trị n = 1 cho (X) có công thức C$_{4}$H$_{9}$. Điều này không hợp lí vì hợp chất chứa C, H hoặc C, H, O phải có số nguyên tử hydrogen là số chẵn. Vậy công thức phân tử (X) là C$_{8}$H$_{18.}$

Đánh số trên mạch chính là mạch dài nhất:

a)

6-isobutyl-2,3-dimethyldecane

hay 2,3-dimethyl-6-(2-methylpropyl)decane

Ở đây, ở vị trí carbon số 6 có nhánh phức tạp. Để đọc tên nhánh này, carbon của nhánh phức tạp gắn vào mạch chính được đánh số 1 (xem hình). Tên nhánh phức tạp được cho vào ngoặc. Do đó tên alkane đã cho là: 2,3-dimethyl-6-(2-methylpropyl)decane.

Lưu ý: Khi gọi tên nhánh, ưu tiên theo thứ tự chữ cái của nhánh, không ưu tiên theo chữ cái của các tiếp đầu ngữ iso, di, tri,... Ví dụ ở trên, isobutyl vẫn ưu tiên hơn dimethyl, mặc dù “i” đứng sau “d”.

b)

4-tert-butyl-2,4,6-trimethylheptane

hay 2,4,6-trimethyl-4-(1,1-dimethylethyl)heptane

Tương tự như trên, ở vị trí carbon số 4 có nhánh phức tạp, trong đó carbon của nhánh phức tạp gắn vào mạch chính được đánh số 1 (xem hình). Tên nhánh phức tạp được cho vào ngoặc. Do đó tên alkane đã cho là 2,4,6-trimethyl-4-(1,1-dimethylethyl)heptane.

a) Chỉ số octane càng cao, độ chịu nén trước khi phát nổ của xăng càng lớn nên chất lượng xăng càng tốt. Ví dụ xăng có chỉ số octane 92 dễ bị cháy khi nén hơn so với xăng có chỉ số octane 95 nên xăng có chỉ số octane 95 giá trị hơn xăng có chỉ số octane 92. Tuy nhiên phải tuỳ vào tỉ số nén của động cơ để chọn xăng phù hợp. Động cơ có tỉ số nén thấp thì không cần dùng xăng có chỉ số octane cao.

b) Vì mẫu xăng trên chứa 80% thể tích là 2,2,4-trimethylpentane nên chỉ số octane của mẫu xăng là 80.

Ethanol có chỉ số octane cao hơn khá nhiều so với xăng thông thường, đạt ngưỡng khoảng 109. Do xăng E5 chứa 5% ethanol và 95% xăng RON 92 (theo thể tích) nên sẽ có chỉ số octane khoảng 92,85.

Cách tính chỉ số octane của xăng E5:

Trong 100 L xăng E5 có 95 L xăng RON 92 và 5 L ethanol.

Có thể xem trong 95 L xăng RON 92 có $\frac{92.95}{100}=87{,}4\ (L)$xăng có chỉ số octane là 100, còn lại là 95 - 87,4 = 7,6 (L) xăng có chỉ số octane là 0.

Tương tự trong 100 L xăng E10 có 10 L ethanol và 90 L xăng RON 92. Có thể xem trong 90 L xăng A92 có xăng có chỉ số octane là 100, còn lại là 90 - 82,8 = 7,2 (L) xăng có chỉ số octane là 0.

Do đó chỉ số octane của xăng E10 là $\frac{82{,}8.100+10.109+7{,}2.0}{100}=93{,}70$. Như vậy hàm lượng ethanol càng cao thì chỉ số octane của xăng sinh học càng lớn.