Giải bài tập SBT Hóa 11 Bài 25: Ankan

Cho các từ và cụm từ sau : ankan, xicloankan, hiđrocacbon no, hiđrocacbon không no, phản ứng thế.

Hãy điền vào chỗ khuyết những từ thích hợp.

Hiđrocacbon mà phân tử chỉ có liên kết đơn được gọi là ... (1);

Hiđrocacbon no có mạch không vòng được gọi là ...(2);

Hiđrocacbon no có một mạch vòng được gọi là ... (3);

Tính chất hoá học đặc trưng của hiđrocacbon no là ...(4).

Phương pháp giải

Hiđrocacbon mà phân tử chỉ có liên kết đơn được gọi là hiđrocacbon no; Hiđrocacbon no có mạch không vòng được gọi là ankan; Hiđrocacbon no có một mạch vòng được gọi là xicloankan; Tính chất hoá học đặc trưng của hiđrocacbon no là phản ứng thế.

Xem lại lí thuyết về Ankan

Hướng dẫn giải

(1): hiđrocacbon no

(2): ankan

(3): xicloankan

(4): phản ứng thế

Trong các nhận xét dưới đây, nhận xét nào sai?

A. Tất cả các ankan đều có công thức phân tử C_nH_2n+2 .

B. Tất cả các chất có công thức phân tử C_nH_2n+2 đều là ankan.

C. Tất cả các ankan đều chỉ có liên kết đơn trong phân tử.

D. Tất cả các chất chỉ có liên kết đơn trong phân tử đều là ankan.

Phương pháp giải

- Ankan là hiđrocacbon no mạch hở: C_nH_2n+2 (n ≥1)

Hướng dẫn giải

Tất cả các chất chỉ có liên kết đơn trong phân tử đều là ankan → sai 

Đáp án cần chọn là D.

Chất sau tên là gì?

A. 3-isopropylpentan

B. 2-metyl-3-etylpentan

C. 3-etyl-2-metylpentan

D. 3-etyl-4-metylpentan

Phương pháp giải

- Danh pháp ankan có mạch nhánh: Số chỉ vị trí nhánh- tên nhánh + tên mạch chính + an

Lưu ý:  Mạch chính là mạch cacbon dài nhất, chứa nhiều nhánh hơn.

- Đánh số thứ tự cacbon mạch chính từ C đầu gần nhánh.

- Nếu có nhiều nhánh giống nhau thì dùng tiền tố chỉ độ bội (theo số đếm): đi, tri, tera…Khi có nhiều nhánh thứ tự gọi tên nhánh theo vần chữ cái.

Hướng dẫn giải

Cách chọn mạch chính và đánh số nguyên tử cacbon như sau:

→ Đáp án C.

Cho công thức:

Tên đúng của chất này là

A. 3-isopropyl-5,5-đimetylhexan.

B. 2,2-đimetyl-4-isopropylhexan.

C. 3-etyl-2,5,5-trimetylhexan.

D. 4-etyl-2,5,5-trimetylhexan.

Phương pháp giải

Xem lại lí thuyết về cách gọi tên Ankan

- Danh pháp ankan có mạch nhánh: Số chỉ vị trí nhánh- tên nhánh + tên mạch chính + an

Lưu ý:  Mạch chính là mạch cacbon dài nhất, chứa nhiều nhánh hơn.

- Đánh số thứ tự cacbon mạch chính từ C đầu gần nhánh.

- Nếu có nhiều nhánh giống nhau thì dùng tiền tố chỉ độ bội (theo số đếm): đi, tri, tera…Khi có nhiều nhánh thứ tự gọi tên nhánh theo vần chữ cái.

Hướng dẫn giải

Chú ý cách chọn mạch chính và đánh số nguyên tử cacbon đúng phải là:

→ 4-etyl-2,5,5-trimetylhexan

Đáp án cần chọn là D.

Tổng số liên kết cộng hoá trị trong một phân tử C₃H₈ là bao nhiêu ?

A. 11

B. 10

C. 3

D. 8

Phương pháp giải

Liên kết cộng hóa trị trong ankan là số liên kết C-C và C-H

Hướng dẫn giải

Trong C₃H₈ có 2 liên kết C-C và 8 liên kết C-H

→ Tổng số liên kết cộng hóa trị trong C₃H₈ = 10

→ Chọn B.

Hai chất 2-metylpropan và butan khác nhau về

A. Công thức cấu tạo.

B. công thức phân tử.

C. số nguyên tử cacbon.

D. số liên kết cộng hoá trị.

Phương pháp giải

Từ tên gọi viết CTCT của hai chất trên, từ đó rút ra kết luận.

Hướng dẫn giải

CH₃-CH(CH₃)-CH₃ (mạch phân nhánh); CH₃-CH₂-CH₂-CH₃ (mạch không phân nhánh)  

Hai chất 2-metylpropan và butan khác nhau về công thức cấu tạo.

Đáp án cần chọn là A.

Tất cả các ankan có cùng công thức gì ?

A. Công thức đơn giản nhất

B. Công thức chung

C. Công thức cấu tạo

D. Công thức phân tử

Phương pháp giải

Xem lại lí thuyết về Ankan

- Ankan là hiđrocacbon no mạch hở: C_nH_2n+2 (n ≥1)

Hướng dẫn giải

Tất cả các ankan có cùng công thức chung.

Đáp án B

Gọi tên IUPAC của các ankan có công thức sau đây:

1. (CH₃)₂CH−CH₂−C(CH₃)₃ (tên thông dụng là isooctan)

2. CH₃−CH₂−CH(CH₃)−CH(CH₃)−[CH₂]₄−CH(CH₃)₂

Phương pháp giải

Xem lại lí thuyết về cách gọi tên Ankan

- Danh pháp ankan có mạch nhánh: Số chỉ vị trí nhánh- tên nhánh + tên mạch chính + an

Lưu ý:  Mạch chính là mạch cacbon dài nhất, chứa nhiều nhánh hơn.

- Đánh số thứ tự cacbon mạch chính từ C đầu gần nhánh.

- Nếu có nhiều nhánh giống nhau thì dùng tiền tố chỉ độ bội (theo số đếm): đi, tri, tera…Khi có nhiều nhánh thứ tự gọi tên nhánh theo vần chữ cái.

Hướng dẫn giải

1. (CH₃)₂CH−CH₂−C(CH₃)₃: 2,2,4-trimetylpentan

2. CH₃−CH₂−CH(CH₃)−CH(CH₃)−[CH₂]₄−CH(CH₃)₂: 3,4,9-trimetylđecan

Trong các chất dưới đây, chất nào có nhiệt độ sôi thấp nhất ?

A. Butan

B. Etan

C. Metan

D. Propan

Phương pháp giải

Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi và khối lượng riêng của ankan nói chung tăng theo chiều tăng của phân tử khối.

Hướng dẫn giải

Nhiệt độ sôi tăng theo chiều tăng phân tử khối nên ta có nhiệt độ sôi của CH₄ < C₂H₆ < C₃H₈ < C₄H₁₀  

Vậy chất có nhiệt độ sôi thấp nhất là metan

Đáp án cần chọn là C

Viết công thức cấu tạo thu gọn của:

1. 4-etyl-2,3,3-trimetylheptan.

2. 3,5-đietyl-2,2,3-trimetyloctan.

Phương pháp giải

Xem lại lí thuyết về Ankan

Hướng dẫn giải

1. 4-etyl-2,3,3-trimetylheptan.

2. 3,5-đietyl-2,2,3-trimetyloctan.

Chất A là một ankan thể khí. Để đốt cháy hoàn toàn 1,2 lít A cần dùng vừa hết 6,0 lít oxi lấy ở cùng điểu kiện.

1. Xác định công thức phân tử chất A.

2. Cho chất A tác dụng với khí clo ở 25^oC và có ánh sáng. Hỏi có thể thu được mấy dẫn xuất monoclo của A ? Cho biết tên của mỗi dẫn xuất đó. Dẫn xuất nào thu được nhiểu hơn ?

Phương pháp giải

1. Viết PTHH \({C_n}{H_{2n + 2}} + \dfrac{{3n + 1}}{2}{O_2} \to nC{O_2} + (n + 1){H_2}O\)

Tính theo PTHH → CTPT của ankan.

2. Đối với ankan phân tử có các nguyên tử C có bậc khác nhau, sản phẩm chính thế H ở C bậc cao hơn.

Hướng dẫn giải

1. \({C_n}{H_{2n + 2}} + \dfrac{{3n + 1}}{2}{O_2} \to nC{O_2} + (n + 1){H_2}O\)

Đối với các chất khí, tương quan về số mol trùng với tương quan vể thể tích. Vì thế từ phương trình hoá học ở trên, ta có :

Cứ 1 lít ankan tác dụng với \(\dfrac{{3n + 1}}{2}\) lít O₂

Cứ 1,2 lít ankan tác dụng với 6,0 lít O₂.

\(\dfrac{{3n + 1}}{2} = \dfrac{6}{{1,2}} = 5 \Rightarrow \) n = 3 ; CTPT chất A là C₃H₈.

2.

Để đốt cháy hoàn toàn 1,45 g một ankan phải dùng vừa hết 3,64 lít O₂ (lấy ở đktc).

1. Xác định công thức phân tử của ankan đó.

2. Viết công thức cấu tạo các đổng phân ứng với công thức phân tử đó. Ghi tên tương ứng.

Phương pháp giải

Viết PTHH: \({C_n}{H_{2n + 2}} + \dfrac{{3n + 1}}{2}{O_2} \to nC{O_2} + (n + 1){H_2}O\)

Tính theo phương trình và đề bài → n

Viết CTCT và gọi tên chất

Hướng dẫn giải

1. \({C_n}{H_{2n + 2}} + \dfrac{{3n + 1}}{2}{O_2} \to nC{O_2} + (n + 1){H_2}O\)

Theo phương trình : Cứ (14n + 2) gam ankan tác dụng với \(\dfrac{{3n + 1}}{2}\) mol O₂

Theo đẩu bài : Cứ 1,45 gam ankan tác dụng với \(\dfrac{{3,64}}{22,4}\) mol O₂

\(\dfrac{{14n + 2}}{{1,45}} = \dfrac{{3n + 1}}{{{{3,25.10}^{ - 1}}}} \Rightarrow n = 4\)

CTPT: \({C_4}{H_{10}}\)

2. CTCT:

CH₃-CH₂-CH₂-CH₃ (butan)

CH₃-CH(CH₃)-CH₃ isobutan (2-metylpropan)

Khi đốt cháy hoàn toàn 1,8 g một ankan, người ta thấy trong sản phẩm tạo thành khối lượng CO₂ nhiều hơn khối lượng H₂O là 2,8 g.

1. Xác định công thức phân tử của ankan mang đốt.

2. Viết công thức cấu tạo và tên tất cả các đồng phân ứng với công thức phân tử đó.

Phương pháp giải

1. Viết PTHH: \({C_n}{H_{2n + 2}} + \dfrac{{3n + 1}}{2}{O_2} \to nC{O_2} + (n + 1){H_2}O\)

Dựa theo dữ kiện "khối lượng CO₂ nhiều hơn khối lượng H₂O là 2,8 g", lập phương trình ẩn n. Giải phương trình → n → CTPT ankan.

2. Xem lại lí thuyết đồng phân và cách gọi tên của ankan 

Hướng dẫn giải

1. \({C_n}{H_{2n + 2}} + \dfrac{{3n + 1}}{2}{O_2} \to nC{O_2} + (n + 1){H_2}O\)

Khi đốt (14n + 2) g ankan thì khối lượng CO₂ thu được nhiều hơn khối lượng H₂O là 44n - 18(n + 1) = (26n - 18) g.

\(\dfrac{{14n + 2}}{{1,8}} = \dfrac{{26n - 18}}{{2,8}} \Rightarrow n = 5\)

CTPT: C₅H₁₂

2. CTCT : 

CH₃ - CH₂ - CH₂ - CH₂ - CH₃ (pentan)

CH₃-CH(CH₃)-CH₂-CH₃: 2-metylbutan (isopentan)

CH₃-C(CH₃)₂-CH₃ : 2,2-đimetylpropan (neopentan)

Đốt cháy hoàn toàn 2,86 g hỗn hợp gồm hexan và octan người ta thu được 4,48 lít CO₂ (đktc). Xác định phần trăm về khối lượng của từng chất trong hỗn hợp ankan mang đốt.

Phương pháp giải

- Đặt lượng C₆H₁₄ là x mol, lượng C₈H₁₈ là y mol

- Viết PTHH: 

2C₆H₁₄ + 19O₂ → 12CO₂ + 14H₂O

2C₈H₁₈ + 25O₂ → 16CO₂ + 18H₂O

- Dựa theo PTHH và dữ kiện đề bài lập hệ phương trình 2 ẩn x, y. Giải hệ phương trình \( \to\) % về khối lượng của từng chất.

Hướng dẫn giải

Đặt lượng C₆H₁₄ là x mol, lượng C₈H₁₈ là y mol:

86x+ 114y = 2,86 (1)

2C₆H₁₄ + 19O₂ → 12CO₂ + 14H₂O

x mol                          6x mol

2C₈H₁₈ + 25O₂ → 16CO₂ + 18H₂O

y mol                             8y mol

Số mol CO₂: 6x + 8y = \(\dfrac{{4,48}}{{22,4}}\) = 0,2. (2)

Giải hệ phương trình (1) và (2), ta được x = 0,02 ; y = 0,01.

% về khối lương cùa C₆H₁₄ : \(\dfrac{{0,02\times86}}{{2,86}}\). 100% = 60,1%.

% về khối lượng của C₈H₁₈ : 100% - 60,1% = 39,9%.

Một loại xăng là hỗn hợp của các ankan có công thức phân tử là C₇H₁₆ và C₈H₁₈. Để đốt cháy hoàn toàn 6,95 g xăng đó phải dùng vừa hết 17,08 lít O₂ (lấy ở đktc). Xác định phần trăm về khối lượng của từng chất trong loại xăng đó.

Phương pháp giải

- Đặt số mol từng chất \({C_7}{H_{16}}\) và \({C_8}{H_{18}}\) lần lượt là x, y (mol)

- Viết PTHH

- Dựa theo PTHH, lập hệ phương trình 2 ẩn x, y. Giải hệ phương trình → x, y → phần trăm về khối lượng của từng chất

Hướng dẫn giải

Đặt lượng \({C_7}{H_{16}}\) là x mol, lượng \({C_8}{H_{18}}\) là y mol.

100x + 114y = 6,95 (1)

\({C_7}{H_{16}} + 11{O_2} \to 7C{O_2} + 8{H_2}O\)

x mol         11x mol

\(2{C_8}{H_{18}} + 25{O_2} \to 16C{O_2} + 18{H_2}O\)

y mol         12,5 y mol

11x + 12,5y = \(\dfrac{{17,08}}{{22,4}}\) = 0,7625 (2)

Từ (1) và (2), tìm được x = 0,0125 ; y = 0,05.

% về khối lượng của C₇H₁₆: \(\dfrac{{0,0125\times100}}{{6,95}}\). 100% = 18,0%.

% về khối lượng của C₈H₁₈ : 100% - 18% = 82,0%.

Hỗn hợp M chứa hai ankan kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng. Để đốt cháy hoàn toàn 22,20 g M cần dùng vừa hết 54,88 lít O₂ (lấy ở đktc). Xác định công thức phân tử và phần trăm về khối lượng của từng chất trong hỗn hợp.

Phương pháp giải

Cách 1:

- Giả sử trong 22,2 g hỗn hợp M có x mol \({C_n}{H_{2n + 2}}\) và y mol \({C_{n + 1}}{H_{2n + 4}}\)

- Viết PTHH

- Dựa theo PTHH và dữ kiện đề bài lập các phương trình ẩn x, y, n. Giải biện luận phương trình tìm ra x, y, n \( \to\) CTPT của chất và phần trăm về khối lượng của từng chất.

Cách 2: Sử dụng phương pháp trung bình

- Đặt công thức chung của hai ankan là \({C_{\overline n }}{H_{2\overline n + 2}}\)

- Tìm \(\overline n \) \( \to\) CTPT của từng chất.

- Gọi số mol từng chất lần lượt là : x, y (mol)

- Lập hệ phương trình ẩn x, y. Giải hệ phương trình \( \to\) phần trăm về khối lượng của từng chất.

Hướng dẫn giải

Cách 1:

Giả sử trong 22,2 g hỗn hợp M có x mol \({C_n}{H_{2n + 2}}\) và y mol \({C_{n + 1}}{H_{2n + 4}}\):

(14n + 2)x + (14n + 16)y = 22,2 (1)

\({C_n}{H_{2n + 2}} + \dfrac{{3n + 1}}{2}{O_2} \to nC{O_2} + (n + 1){H_2}O\)

x mol              \(\dfrac{{3n + 1}}{2}\)x mol

\({C_{n + 1}}{H_{2n + 4}} + \dfrac{{3n + 4}}{2}{O_2} \to (n + 1)C{O_2} + (n + 2){H_2}O\)

y mol                   \(\dfrac{{3n + 4}}{2}\)y mol

Số mol \({O_2}\) = \(\dfrac{{(3n + 1)x + (3n + 4)y}}{2} = \dfrac{{54,88}}{{22,4}} = 2,45(mol)\)

\( \Rightarrow (3n + 1)x + (3n + 4)y = 4,9(2)\)

Nhân (2) với 14: (42n + 14)x + (42n + 56)y = 68,6 (2')

Nhân (1) với 3: (42n + 6)x + (42n + 48)y = 66,6 (1')

Lấy (2') trừ đi (1'): 8x + 8y = 2 và x + y =0,25

Biến đổi (2) : 3n(x + y) + x + 4y = 4,9

Thay x + y = 0,25 và 0,75n + 0,25 + 3y = 4,9

→ 3y = 4,65 - 0,75n

→ y = 1,55 - 0,25n

Vì 0 < y < 0,25 → 0 < 1,55 - 0,25n < 0,25

→  5,2 < n < 6,2

n = 6 →  y = 1,55 - 0,25.6 = 5.\({10^{ - 2}}\)

→  x = 0,25 - 5.\({10^{ - 2}}\) = 0,2

% về khối lượng \({C_6}{H_{14}}\) trong hỗn hợp M: \(\dfrac{{0,2.86}}{{22,2}}\). 100% = 77,48%.

% về khối lượng \({C_7}{H_{16}}\) trong hỗn hợp M: 100% - 77,48% = 22,52%.

Cách 2:

Đặt công thức chung của hai ankan là \({C_{\overline n }}{H_{2\overline n + 2}}\)

\({C_{\overline n }}{H_{2\overline n + 2}} + \dfrac{{3\overline n + 1}}{2}{O_2} \to \overline n C{O_2} + (\overline n + 1){H_2}O\)

Theo phương trình : Cứ (14\({\overline n }\) + 2)g ankan tác dụng với \(\dfrac{{3\overline n + 1}}{2}\) mol \({O_2}\)

Theo đầu bài : cứ 22,2 g ankan tác dụng với \(\dfrac{{54,88}}{{22,4}}\) mol \({O_2}\)

\(\dfrac{{14\overline n + 2}}{{22,2}} = \dfrac{{3\overline n + 1}}{{2.2,45}} \Rightarrow \overline n = 6,2\)                     

Vậy công thức phân tử hai ankan là \({C_6}{H_{14}}\) và \({C_7}{H_{16}}\)

Đặt lượng \({C_6}{H_{14}}\) là x mol, lượng \({C_7}{H_{16}}\) là y mol

\(\left\{ \begin{array}{l}
86{\rm{x}} + 100y = 22,2\\
\dfrac{{6{\rm{x + 7y}}}}{{x + y}} = 6,2
\end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}
x = {2.10^{ - 1}}\\
y = {5.10^{ - 2}}
\end{array} \right.\)

Từ đó, tính được \({C_6}{H_{14}}\) chiếm 77,48% ; \({C_7}{H_{16}}\) chiếm 22,52% khối lượng hỗn hợp M.

Hỗn hợp X chứa ancol etylic (C₂H₅OH) và hai ankan kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng. Khi đốt cháy hoàn toàn 18,9 g X, thu được 26,10 g H₂O và 26,88 lít CO₂ (đktc). Xác định công thức phân tử và phần trăm về khối lượng của từng ankan trong hỗn hợp X.

Phương pháp giải

Sử dụng phương pháp trung bình

- Giả sử trong 18,9 g hỗn hợp X có x mol ancol etylic và y mol hai ankan (công thức chung \({C_{\overline n }}{H_{2\overline n + 2}}\)).

- Viết PTHH

- Dựa vào dữ kiện đề bài và PTHH lập phương trình \( \to\) x, y và \(\overline n \)

- Dựa vào  \(\overline n \) \( \to\) CT của 2 ankan.

- Tìm số mol của từng ankan \( \to\) phần trăm về khối lượng của từng ankan trong hỗn hợp X

Hướng dẫn giải

Công thức của hai ankan là C₆H₁₄ và C₇H_16.             

Đặt lượng C₆H₁₄ là a mol, lượng C₇H₁₆ là b mol :

\(\left\{ \begin{array}{l}
a + b = 0,15\\
86{\rm{a}} + 100b = 18,9 - 46.0,1 = 14,3
\end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}
a = 0,05\\
b = 0,1
\end{array} \right.\)

% về khối lượng của C₆H₁₄ : \(\dfrac{{0,05.86}}{{18,9}}\). 100% = 22,75%.

% về khối lượng của C₇H₁₆ : \(\dfrac{{0,1.100}}{{18,9}}\). 100% = 52,91%.