32 bài tập Khoa học tự nhiên 9 Alkene có lời giải (Phần 1)
32 câu hỏi
Quan sát hình và cho biết các đồ vật trong đó được làm từ loại vật liệu nào? Vật liệu dùng để sản xuất các đồ vật trên được tổng hợp từ những hydrocarbon thuộc loại alkene. Vậy alkene là gì?
– Các đồ vật trong hình được làm từ nhựa.
– Alkane là những hydrocarbon mạch hở, trong phân tử có một liên kết đôi.
So sánh đặc điểm cấu tạo phân tử của alkane và alkene. Cho ví dụ minh họa.
– Phân tử alkane chỉ gồm liên kết đơn. Ví dụ: CH4, CH3–CH3, …
– Phân tử alkene ngoài liên kết đơn còn có liên kết đôi giữa 2 nguyên tử C.
Ví dụ: CH2=CH2, CH3–CH=CH2, …
Viết công thức cấu tạo của các alkene có công thức phân tử C4H8.
Công thức cấu tạo của các alkene có công thức phân tử C4H8:
CH2=CH–CH2–CH3
CH3–CH=CH–CH3
CH3–C(CH3)=CH2
Cho dãy các chất sau:
Dãy 1: CH4, CH3–CH3, CH3–CH2–CH3 ,...
Dãy 2: CH2=CH2, CH2=CH–CH3, CH2=CH–CH2–CH3, ...
a) Nhận xét về đặc điểm cấu tạo (điểm chung) của các chất trong mỗi dãy.
b) Viết công thức phân tử của các chất trên.
c) Viết công thức tổng quát của mỗi dãy.
d) Dự đoán tính chất hóa học của các chất trong mỗi dãy (chất nào tham gia phản ứng thế, phản ứng cộng, phản ứng trùng hợp, phản ứng cháy?).
(a) Dãy 1: Phân tử các chất chỉ chứa liên kết đơn.
Dãy 2: Phân tử các chất chứa 1 liên kết đôi.
(b) Dãy 1: CH4, C2H6, C3H8,...
Dãy 2: C2H4, C3H6, C4H8,...
(c) Dãy 1: CnH2n+2 Dãy 2: CnH2n
(d) Dãy 1: phản ứng thế, phản ứng cháy
Dãy 2: phản ứng cộng, phản ứng trùng hợp, phản ứng cháy.
Cho công thức cấu tạo của một số alkene như sau:
CH2 = CH2 | CH3 – CH = CH2 | CH3 – CH = CH – CH3 |
Thực hiện các yêu cầu sau:
a) Nhận xét về đặc điểm chung của các công thức cấu tạo đã cho.
b) Viết công thức phân tử của các alkene trên, từ đó rút ra công thức chung của các alkene đó.
a) Các công thức cấu tạo trên đều mạch hở, có một liên kết C = C
b) Công thức phân tử của các alkene trên lần lượt là: C2H4; C3H6; C4H8.
→ Công thức chung của các alkene là: CnH2n (n ≥ 2).
Nhiều vật dụng như: bao tay, hộp nhựa, … được sản xuất từ hạt nhựa PE, PP. Các loại hạt nhựa này được tổng hợp từ các alkene tương ứng là ethylene, propylene.
Alkene là gì? Alkene đơn giản nhất (ethylene) có tính chất và ứng dụng gì?
– Nhiều vật dụng như: bao tay, hộp nhựa, … được sản xuất từ hạt nhựa PE, PP. Các loại hạt nhựa này được tổng hợp từ các alkene tương ứng là ethylene, propylene. Alkene là hydrocarbon mạch hở, chứa các liên kết đơn và có một liên kết đôi C=C trong phân tử.
– Về tính chất vật lý, ethylene là chất khí, không màu, không mùi, rất ít tan trong nước, nhẹ hơn không khí. Về tính chất hóa học, ethylene có thể cháy trong không khí, khi cháy tạo sản phẩm chủ yếu gồm khí carbon dioxide và hơi nước, phản ứng tỏa nhiều nhiệt. Ngoài ra, ethylene làm mất màu nước bromine và tham gia phản ứng trùng hợp tạo polyethylene.
– Ứng dụng của ethylene: trong công nghiệp, ethylic alcohol được sản xuất từ ethylene theo phương trình sau:
CH2=CH2 + H2O →H+, to C2H5OH
Ngoài ra, ethylene được dùng để tổng hợp polyethylene trong công nghiệp. Polyethylene (PE) có nhiều ứng dụng trong đời sống như làm màng bọc thực phẩm, các loại bao đựng…
Hãy viết công thức phân tử và công thức cấu tạo thu gọn của các alkene ở hình sau:
Hình 1:
– Công thức phân tử: C2H4:
– Công thức cấu tạo thu gọn: CH2=CH2
Hình 2:
– Công thức phân tử: C3H6
– Công thức cấu tạo thu gọn: CH2=CH–CH3
Viết công thức cấu tạo đầy đủ và thu gọn của các chất hữu cơ có công thức phân tử sau: C3H8, C3H6.
Để viết công thức cấu tạo các chất ta nên xét xem chất đó thuộc loại nào, trong số các hidrocacbon đã học để viết công thức cấu tạo cho phù hợp.
a) C3H8 công thức tử giống CH4 (CnH2n+2) nên có công thức cấu tạo có 1 liên kết đơn:
CH3–CH2–CH3.
b) C3H6 công thức phân tử giống C2H4 (CnH2n) nên công thức cấu tạo có 1 liên kết đôi:
CH2=CH–CH3 và mạch vòng
Bằng cách nào để biết được ethylene nhẹ hơn không khí?
Để biết được ethylene nhẹ hơn không khí:
– Khối lượng mol của ethylen C2H4 bằng 28, trong khi khối lượng mol của không khí bằng 29.
– Tỉ khối dC2H4/kk=2829 <1, vậy nên ethylen nhẹ hơn không khí.
Hãy tính số liên kết đơn, liên kết đôi giữa những nguyên tử cacbon trong phân tử các chất sau:
a) CH3–CH3.
b) CH2=CH2.
c) CH2=CH–CH=CH2.
a) CH3–CH3 có 1 liên kết đơn C–C.
b) CH2=CH2 có 1 liên kết đôi: C=C.
c) CH2=CH–CH=CH2 có 2 liên kết đôi: C=C
Điền các từ thích hợp "có" hoặc "không" vào các cột sau
Có liên kết đôi | Làm mất màu dung dịch brom | Phản ứng trùng hợp | Tác dụng với oxygen | |
Methane | ||||
Ethylene |
Có liên kết đôi | Làm mất màu dung dịch brom | Phản ứng trùng hợp | Tác dụng với oxygen | |
Methane | Không | Không | Không | Có |
Ethylene | 1 liên kết đôi | Có | Có | Có |
Dự đoán hiện tượng xảy ra khi dẫn từ từ mỗi khí C2H4 và C2H6 qua từng ống nghiệm chứa nước bromine.
– Khi dẫn khí C2H4 qua ống nghiệm chứa nước bromine thấy nước bromine mất màu.
CH2=CH2 + Br2 → BrCH2–CH2Br
– Khi dẫn khí C2H6 qua ống nghiệm chứa nước bromine ta không thấy có hiện tượng gì.
Nêu hiện tượng xảy ra khi sục khí ethylene vào nước bromine. Dùng công thức cấu tạo thu gọn, viết phương trình hóa học của phản ứng xảy ra.
Hiện tượng của thí nghiệm: Nước bromine trong ống nghiệm ban đầu có màu vàng nâu; sau khi sục khí ethylen vào ống nghiệm, màu vàng nâu của nước bromine nhạt dần rồi mất màu, sản phẩm thu được không màu.
Phương trình hóa học: CH2=CH2 + Br–Br → Br–CH2–CH2–Br
Có hai bình đựng hai chất khí là C2H6, C2H4. Chỉ dùng dung dịch bromime có thể phân biệt được hai chất khí trên không? Nêu cách tiến hành.
Cho hai khí vào hai bình có cùng thể tích, sau đó cho cùng một thể tích dung dịch bromime có cùng nồng độ vào hai bình và lắc đều. Bình không làm thay đổi màu dung dịch bromime là C2H6, bình làm nhạt màu dung dịch bromime là C2H4.
PTHH: C2H4 + Br2 → C2H4Br2.
Propylene là một alkene, có công thức cấu tạo CH3–CH=CH2. Propylene có tính chất hóa học tương tự ethylene không? Tại sao? Viết các phương trình hóa học minh họa.
Propylene có tính chất hóa học tương tự ethylene vì propylene cũng có mạch hở và có liên kết đôi trong cấu tạo giống với ethylene.
Phương trình hoá học minh hoạ:
2C3H6 + 9O2 →to 6CO2 + 6H2O
CH3 – CH = CH2 + Br2 → CH3 – CH(Br) – CH2Br
PE được tạo ra từ ethylene, có nhiều ứng dụng trong đời sống như làm màng bọc thực phẩm, các loại bao đựng,…
Một số ứng dụng của polyethylene: Nhựa PE có thể được sử dụng trong in tem nhãn, dùng trong sản xuất các sản phẩm đóng gói, sản xuất ống và phụ kiện; vì cách điện tốt nên PE còn có thể sử dụng để cách điện có cáp đồng trục và vỏ cáp; ngoài ra còn có thể ứng dụng trong y tế (sử dụng làm khớp nhân tạo thay khớp gối và khớp háng)…
Cho các hợp chất hữu cơ sau: CH3–CH3, CH2=CH–CH3, CH2=CHCl, CH3–CH2–CH3. Trong các chất trên, chất nào có phản ứng trùng hợp tạo polymer và chất nào có khả năng làm mất màu nước bromine? Giải thích
Các chất có phản ứng trùng hợp tạo polymer và có khả năng làm mất màu nước bromine: CH2=CH–CH3, CH2=CHCl. Bởi vì trong phân tử hai chất này chứa liên kết đôi C=C kém bền, dễ bị đứt ra để tham gia phản ứng (phản ứng cộng với Br2 hoặc phản ứng cộng nhiều phân tử với nhau thành những phân tử mạch rất dài và có khối lượng phân tử rất lớn – phản ứng trùng hợp)
Tìm hiểu và trình bày một số ứng dụng của ethylene trong đời sống
– Một số ứng dụng của ethylene trong đời sống Ethylene là nguyên liệu quan trọng của công nghiệp tổng hợp polymer và các hóa chất hữu cơ khác.; chuyển hóa ethylene thành các monomer khác để tổng hợp ra hàng loạt polymer đáp ứng nhu cầu phong phú của đời sống và kỹ thuật (như nhựa PVC).
– Ngoài ra, từ ethylene có thể tổng hợp ra những hóa chất hữu cơ thiết yếu khác như ethylic alcohol, ethylene oxide, acetaldehyde…
Những hydrocarbon nào sau đây có thể tham gia phản ứng trùng hợp?
(a) CH4
(b) CH2 = CH2
(c) CH3 – CH = CH2
(d) CH3 – CH2 – CH = CH2
Các hydrocarbon b, c, d có liên kết đôi C=C thì tham gia phản ứng trùng hợp.
Chỉ ra những hydrocarbon có khả năng làm mất màu bromine trong các hydrocarbon sau:
(a) CH3–CH3
(b) CH2=CH–CH3
(c) CH3–CH2–CH3
(d) CH2=CH2
Những hydrocarbon có khả năng làm mất màu bromine là (b) và (d)
Phương trình hóa học:
CH2=CH–CH3 + Br2 → BrCH2–CH(Br)–CH3
CH2=CH2 + Br2 → BrCH2–CH2Br
Làm thế nào để xác định có khí CO2 tạo ra khi đốt cháy ethylene?
Dẫn sản phẩm đốt cháy qua nước vôi trong, nếu thấy vẩn đục thì có khí CO2 tạo ra khi đốt cháy ethylene.
Phương trình hoá học minh hoạ: CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3↓ + H2O
1, 2 – dichloroethane (Cl – CH2 – CH2– Cl) là hoá chất được sản xuất với một khối lượng lớn trong công nghiệp. 1, 2 –dichloroethane được sản xuất bằng cách cho ethylene tác dụng với Cl2 có mặt xúc tác FeCl3.
Phương pháp trên dựa vào tính chất nào của ethylene? Viết phương trình hoá học minh hoạ.
Phương pháp trên dựa vào tính chất dễ tham phản ứng cộng của ethylene.
Phương trình hóa học:
CH2=CH2 + Cl2 →FeCl3 Cl–CH2–CH2–Cl
Chuẩn bị ba quả chuối xanh và một quả chuối vừa chín, hai túi zipper. Cho hai quả chuối xanh vào túi thứ nhất, quả chuối xanh còn lại và quả chuối chín vào túi thứ hai, đóng kín hai túi. Theo dõi quá trình chín của chuối trong hai túi. Tìm hiểu tác dụng của ethylene đối với sự chín của trái cây và giải thích hiện tượng quan sát được.
Túi zipper chứa 1 quả chuối xanh và 1 quả chuối chín thì quả chuối xanh sẽ chín nhanh hơn so với hai quả chuối xanh trong túi zipper còn lại.
Giải thích: Do quả chuối chín có sản sinh là 1 lượng khí ethylene. Mà khí này có tác dụng làm cho hoa quả mau chín hơn.
Khí ethylene có tác dụng thúc đẩy quá trình chín của trái cây. Ethylene thuộc loại hợp chất hữu cơ nào? Ethylene có cấu tạo, tính chất như thế nào và có vai trò gì trong công nghiệp hóa chất?
– Ethylene thuộc loại hợp chất hữu cơ là alkene.
– Ethylene là hydrocarbon mạch hở, trong phân tử có một liên kết đôi.
– Tính chất của ethylene:
+ Phản ứng cháy: tỏa ra nhiều nhiệt.
C2H4 + 3O2 →to 2CO2 + 2H2O
+ Phản ứng cộng: làm mất màu nước bromine.
CH2=CH2 + Br–Br → Br–CH2–CH2–Br
+ Phản ứng trùng hơp:
nCH2=CH2 →to,xt,p (–CH2−CH2–)n
– Vai trò trong công nghiệp hóa chất:
+ Tổng hợp ethylic alcohol.
+ Sản xuất dung môi.
+ Tổng hợp acetic acid.
+ Sản xuất polyethylene (PE), poly(vinyl chloride) (PVC).
Giải thích tại sao trong các phân tử alkane, alkene có cùng số nguyên tử carbon thì số nguyên tử hydrogen lại giảm dần.
Trong các phân tử alkane, alkene có cùng số nguyên tử carbon thì số nguyên tử hydrogen giảm dần để đảm bảo hoá trị carbon (luôn là IV).
Vì sao ethylene có khả năng tham gia phản ứng trùng hợp tạo ra polymer? Để sản xuất được 280 kg polyethylene thì cần bao nhiêu lít khí ethylene (đkc)? Giả sử hiệu suất đạt 80%?
– Ethylene có khả năng tham gia phản ứng trùng hợp tạo ra polymer vì: Ethylene chứa liên kết đôi, trong điều kiện (nhiệt độ, áp suất, chất xúc tác) thích hợp, liên kết đôi bị đứt, khiến ethylen có thể tham gia phản ứng trùng hợp (cộng hợp liên tiếp các phân tử ethylen lại với nhau) tạo thành một phân tử có khối lượng lớn, gọi là polymer.
– Phương trình hóa học của phản ứng trùng hợp tạo polyethylene:
nC2H4 →to,xt,p (C2H4)n
– Khối lượng polyethylene thực tế thu được là 280 kg, với hiệu suất phản ứng đạt 80%, vậy khối lượng polyethylene theo lý thuyết thu được là: 280.10080 = 350 kg, khối lượng này cũng chính bằng khối lượng ethylen nguyên liệu.
– Số mol ethylen nguyên liệu cần cho phản ứng là: 350.10028 = 1250 mol
Vậy thể tích khí ethylen nguyên liệu cần cho phản ứng là: V = 1250. 22,4 = 28.000 lít
Để đốt cháy 4,958 lít khí ethylene (đkc) cần phải dùng:
a) Bao nhiêu lít oxygen?
b) Bao nhiêu lít không khí chứa 20% thể tích oxygen? Biết thể tích các khí đo ở điều kiện chuẩn.
a) Phương trình phản ứng cháy ethyene: C2H4 + 3O2 →to 2CO2 + 2H2O.
Theo phương trình nO2=3nC2H4= 0,2. 3 = 0,6 mol.
VO2=0,6. 24,79=14,874 L
b) Thể tích không khí = 14,874.10020=74,37 lít.
Hỗn hợp A gồm CH4 và C2H4. Đốt cháy hoàn toàn 3,7185 lít hỗn hợp A (đkc) rồi cho sản phẩm đi qua dung dịch Ca(OH)2 dư, thấy tạo ra 20 gam kết tủa. Hãy tính thành phần % thể tích của mỗi khí trong hỗn hợp.
Gọi số mol của CH4 trong hỗn hợp là X, của C2H4 trong hỗn hợp là y.
CH4 + 2O2 →to CO2 + 2H2O
x x mol
C2H4 + 3O2 →to 2CO2 + 2H2O
x 2y mol
Ta có hệ: x + y = 0,15 mol và y = x + 2y = nCO2=nCaCO3 = 0,2 mol
⇒ x = 0,1; y = 0,05
⇒ %VCH4=0,10,1+0,05.100%= 66,67%%VC2H4=0,050,1+0,05.100%= 33,33%.
Đốt cháy hoàn toàn 0,2 mol hồn hợp X gồm một alkane và một alkene, thu được 0,35 mol CO2 và 0,4 mol H2O. Tính thành phần phần trăm số mol của alkene có trong X?
CnH2n + O2 →to nCO2 + nH2O
CnH2n+2 + O2 →tonCO2 + (n + 1) H2O
nalkane = nH2O−nCO2=0,4−0,35 = 0,05 mol
nalkene = 0,2 – 0,05 = 0,15 mol
⇒%Valkene=0,152.100%=75%
Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp gồm 0,1 mol C2H4 và 0,2 mol C3H6 thu được V lít khí CO2 (đkc). Tính giá trị V?
Bảo toàn nguyên tố C: nCO2=2nC2H4+3nC3H6=0,1.2+0,2.3 = 0,8 mol
⇒VCO2=0,8.24,79=19,832 L
Dẫn từ từ 7,437 lít (đkc) hỗn hợp X gồm ethylene và propylene và dung dịch bromine, dung dịch bromine bị nhạt màu, và không có khí thoát ra. Khối lượng dung dịch sau phản ứng tăng 9,8 gam. Tính thành phần phần trăm theo thể tích của ethylene trong X?
Gọi x, y lần lượt là số mol của C2H4 và C3H6 trong hỗn hợp X
Ta có: C2H4 (x mol)C3H6 (y mol)⇒x+y=0,328x+4y=9,8⇔x=0,2y=0,1
%VC2H4=0,20,2+0,1.100%=66,67%
Vì sao ethylene có khả năng tham gia phản ứng trùng hợp tạo ra polymer? Để sản xuất được 280 kg polyethylene thì cần bao nhiêu lít khí ethylene (đkc)? Giả sử hiệu suất đạt 80%.
– Ethylene có khả năng tham gia phản ứng trùng hợp tạo ra polymer vì trong phân tử có một liên kết đôi C = C.
Phương trình hóa học:
Bảo toàn khối lượng có: methylene phản ứng = mpolyethylene tạo thành = 280 kg = 280 000 gam.
Hay có thể viết 280 000 gam = 280.103 gam.
Do hiệu suất phản ứng là 80% nên lượng khí ethylene cần sử dụng là: V=280.10328.10080.24,79=309875 L
