Đề thi giữa học kì 2 Hóa 11 Kết nối tri thức (Đề 2)

Reforming alkane là quá trình chuyển các alkane mạch không phân nhánh thành các alkane mạch phân nhánh và các hydrocarbon mạch vòng nhưng không làm thay đổi số nguyên tử carbon trong phân tử và cũng không làm thay đổi đáng kể nhiệt độ sôi của chúng.

Arene hay còn gọi là hydrocarbon thơm là những hydrocarbon trong phân tử có chứa một hay nhiều vòng benzene

Arene có nhóm thế no, có công thức chung là C _n H _2n-6 (n ≥ 6) : C_nH_2n-6 (n ≥ 6).

Vậy đáp án C₁₁H₁₈ không chính xác

X là aren nên hợp chất gồm các nguyên tố C, H.

Gọi công thức tổng quát của arene X là CxHy

Theo đề bài ta tìm được % khối lượng của H trong X: 100% - 92,307% = 7,693%.

⇒ Công thức thực nghiệm của X là: (CH)n

Ta có: 

M_X = 104 ⇒ 13n = 104 ⇒ n = 8 

Công thức phân tử của chất X là C₈H₈

Vậy công thức cấu tạo là C₆H₅CH=CH₂

propene, ethylene, acetylene ở thể khí

benzene, xylene, toluene ở thể lỏng

naphthalene ở thể rắn

Phương trình hóa học

C₂H₂ + H₂O  CH₃CHO

A là chất CH₃CHO

Ở điều kiện thường, alkane từ C1 đến C4 và neopentane ở trạng thái khí, alkane từ C5 đến C17 (trừ neopentane) ở trạng thái lỏng, không màu, alkane từ C18 trở lên là chất rắn màu trắng (còn gọi là sáp paraffin).

Ở điều kiện thường hydrocarbon C₅H₁₂  ở thể lỏng

n_X = 1,2395: 24,79 = 0,05 mol

n_Br2 = 8 : 160 = 0,05 = n_X

⇒ X là alkene: C_nH_2n (n ≥ 2)

Phương trình phản ứng tổng quát

C_nH_2n + Br₂ → C_nH_2nBr₂

⇒ 14n + 2.80 = 230 ⇒ n = 5:

Vậy công thức phân tử của X là C₅H₁₀.

Alkyne là hydrocarbon không no, mạch hở, có một liên kết ba (C≡C) trong phân tử, có công thức chung là C_nH_2n-2 (n≥ 2). 

Phản ứng hydrate hóa alkene cũng tuân theo quy tắc Markovnikov: nhóm -OH ưa tiên tách ra cùng với H ở carbon bậc cao hơn bên cạnh để tạo thành sản phẩm chính. 

(CH₃)₂-C(OH)-CH₂-CH₃ (CH₃)₂-C=CH-CH₃ + H₂O

2-methylbutane-2-ol                                2-methylbut-2-ene

Ở điều kiện thường:

- Methane là chất khí

- Benzene, toluene là chất lỏng

- Phenol là chất rắn

Cracking alkane là quá trình phân cắt liên kết C–C (bẻ gãy mạch carbon) của các alkane mạch dài để tạo thành hỗn hợp các hydrocarbon có mạch carbon ngắn hơn.

Ví dụ:

C₃H₈ CH₄ + C₂H₄

Trong phân tử alkane chỉ chứa các liên kết đơn C – C và C – H, các liên kết này là liên kết σ bền vững và kém phân cực. Do vậy, phân tử alkane hầu như không phân cực và ở điều kiện thường chúng tương đối trơ về mặt hoá học.  

 but – 2 – ene

Hydrocarbon C₄H₆, C₂H₂ có thể tạo kết tủa với dung dịch AgNO₃/NH₃

Khí được ứng dụng trong đèn xì để hàn cắt kim loại là: Acetylene.  

Phản ứng (1) và (5) là phản ứng thế.

(5) CH≡CH + 2AgNO₃ + 2NH₃ → Ag–C≡C-Ag↓ + 2NH₄NO₃

Các chất có đồng phân hình học khi trong nguyên tử có liên kết đôi, và nguyên tử carbon ở liên kết đôi liên kết với các nguyên tử/ nhóm nguyên tử khác nhau.

⇒ Các chất (1), (2) và (5) có đồng phân hình học. 

Đưa thêm chất xúc tác vào ống xả động cơ để chuyển hóa các khí thải độc hại là biện pháp giảm thải các khí gây ô nhiễm môi trường do đốt cháy xăng dầu trong động cơ.

Reforming alkane là quá trình chuyển các alkane mạch không phân nhánh thành các alkane mạch phân nhánh và các hydrocarbon mạch vòng nhưng không làm thay đổi số nguyên tử carbon trong phân tử và cũng không làm thay đổi đáng kể nhiệt độ sôi của chúng.

Phản ứng reforming

3-methylpentane

Ở điều kiện thường, alkane từ C1 đến C4 và neopentane ở trạng thái khí, alkane từ C5 đến C17 (trừ neopentane) ở trạng thái lỏng, không màu, alkane từ C18 trở lên là chất rắn màu trắng (còn gọi là sáp paraffin).

Do đó Butane ở điều kiện thường ở trạng thái khí, còn pentane ở trạng thái lỏng

X là nitrobenzene lỏng có màu vàng, sánh như dầu không tan trong nước.

Hỗn hợp tách lớp và bromine lỏng không bị mất màu do benzene chỉ tác dụng với bromine khan có xúc tác bột sắt.

Trong phân tử methane, bốn liên kết C-H giống nhau tạo với nhau một góc 109,5^o và hướng về bốn đỉnh của một tứ diện đều.  

Liên kết C-H ít bị phân cực

Ethene làm mất màu dung dịch brom còn ethane thì không.

CH₂ = CH₂ + Br₂ → CH₂Br – CH₂Br

Ứng với công thức phân tử C₈H₁₀, có 4 arene là đồng phân cấu tạo của nhau

n _{kết tủa} = 6:100 = 0,06 mol

n_Ca(OH)2 = 0,4.0,2 = 0,08 mol

Có hai trường hợp xảy ra:

Trường hợp 1: 

Ca(OH)₂dư, chỉ xảy ra phản ứng tạo kết tủa :

CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃+ H₂O (1)

0,06  0,06               0,06

m _{dung dịch tăng} = m_H2O + m_CO2 − m_CaCO3 = 0,56 gam

⇒ m_H2O = 0,56 + 6 − 0,06.44 = 3,92 gam

⇒ n_H2O = 0,2178 mol ⇒ n_H = 0,4356 mol

⇒ n_C:n_H = 0,06 : 0,4356 = 1 : 7,26 (loại)

Trường hợp 2: Ca(OH)₂ phản ứng hết

CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃+ H₂O (1)

0,06  → 0,06      →        0,06

2CO₂ + Ca(OH)₂ → Ca(HCO₃)₂ (2)

0,04    ←  0,02

⇒ n_CO2 = 0,06 + 0,04 = 0,1 mol.

m_{dung dịch tăng} = m_H2O + m_CO2 − m_CaCO3 = 0,56 gam

⇒ m_H2O = 0,56 + 6 − 0,1.44 = 2,16 gam

⇒ n_H2O = 0,12 mol ⇒ n_H = 0,24 mol

⇒ n_C : n_H = 0,1 : 0,24 = 5 : 12

Vậy công thức phân tử của alkane là C₅H₁₂

n_CO2 = 5,28 : 44 = 0,12 mol

n_H2O = 3,456 : 18 = 0,192 mol

Hỗn hợp khí CH₄, C₂H₆, C₃H₈ đều là alkane

⇒ n_alkane = n_H2O - n_CO2 = 0,192 - 0,12 =  0,072 mol

V_alkane = 0,072.24,79 = 1,78488 L

Các alkane từ C11 đến C20 (vaseline) được dùng làm kem dưỡng da, sáp nẻ, thuốc mỡ. 

Phân tử methane không tan trong nước vì  phân tử methane không phân cực.

Polyethylene được dùng làm bao bì và các đồ dùng như li, cốc, tủ chứa đồ,…

Công thức phân tử của anthracene C₁₄H₁₀

n_O2 = 3,9664 : 24,79 = 0,16 mol,

n_CO2 = 4,4 : 44 = 0,1 mol

Bảo toàn nguyên tố O ta có:

2n_O2 = 2n _CO2 + n_H2O ⇒ n_H2O =  0,16.2 - 2.0,1 = 0,12 mol

Ta có n_CO2 < n_H2O ⇒ Hydrocarbon A là alkane

⇒ n_alkane = n_H2O – n_CO2 = 0,12– 0,1 = 0,02 mol

Số C = 0,1 : 0,02 = 5 ⇒ Công thức của alkane là C₅H₁₂

2,2-dimethylproane tác dụng với Cl₂(as) theo tỉ lệ mol 1:1 thu được 1 dẫn xuất monoclo:

CH₃-C(CH₃)₂-CH₃+ Cl₂ CH₃-C(CH₃)₂-CH₂Cl + HCl

n_but-1-yne = 12,96 : 54 = 0,24 mol

Phương trình phản ứng

CH₃–CH₂–C≡CH + AgNO₃ + NH₃ → CH₃–CH₂–C≡CAg ↓_{vàng nhạt} + NH₄NO₃

0,24                                                → 0,24

⇒ n_{kết tủa} = n_C4H6 = 0,24 mol

⇒ m = 0,24.161 = 38,64 gam

Trong công nghiệp, alkene thường được điều chế bằng phản ứng cracking alkane trong dầu mỏ. 

Trong công nghiệp acetylene được điều chế bằng cách nhiệt phân methane ở 1500^oC, làm lạnh nhanh

2CH₄  C₂H₂ + 3H₂

1,2-dimethylbenzene.

n_CO2 =  8,6765 : 24,79 = 0,35 mol

n_H2O = 9,9 : 18 = 0,55 mol

Hydrocarbon + O₂ → CO₂ + H₂O 

Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố, ta có:

n_O2 = (2n_CO2 + n_H2O) : 2 = 0,625 mol

⇒ V_kk = n_O2×24,79.5 = 0,625×24,79×5 = 77,47 L

Do đều chứa liên kết π kém bền trong phân tử, alkene và alkyne có phản ứng đặc trưng là phản ứng cộng.

Alkene và alkyne đều có khả năng tham gia phản ứng cộng với H₂, X₂, HX, H₂O, … (X là Cl, Br).