So sánh Axetilen, Etilen, Benzen, Metan về cấu tạo và tính chất hóa học - hóa 9 bài 42

Vì vậy trong bài viết này HayHocHoi.Vn sẽ tóm tắt lại các tính chất hóa học và công thức cấu tạo của các hidrocacbon này, cụ thể là: Axetilen , Etilen , Benzen và Metan để từ đó các em dễ dàng nhận biết và so sánh những điểm giống nhau và khác nhau giữa các hợp chất này, qua đó có thể giải các bài toán phân biệt một cách 'gọn gàng'.

I. Tóm tắt về tính chất hóa học công thức cấu tạo của Axetilen , Etilen , Benzen và Metan

- Dưới đây là bảng tóm tắt tính chất hóa học và đặc điểm công thức cấu tạo  và ứng dụng của Axetilen , Etilen , Benzen và Metan.

	Metan	Etilen	Axetilen	Benzen
Công thức cấu tạo
Đặc điểm cấu tạo	Có 4 liên kết đơn σ giữa C và H	Có 1 liên kết đôi π giữa 2 nguyên tử C	Có 1 liên kết 3 (1 σ và 2 π) giữa 2 nguyên tử C	Vòng 6 cạnh, 3 liên kết đôi π xen kẽ giữa 3 liên kết σ đơn
Phản ứng đặc trưng	Phản ứng thế  phản ứng hidro hóa	Phản ứng cộng	Phản ứng cộng	Phản ứng thế và phản ứng cộng
Ứng dụng chính	Làm nhiên liệu trong đời sống và sản xuất	Làm nguyên liệu sản xuất rượu etylic và axit axetic	Làm nguyên liệu trong công nghiệp và sản xuất 1 số chất hưu cơ khác	Làm dung môi và làm nguyên liệu sản xuất 1 số chất dẻo.

• Một số phản ứng đặc trưng của  Axetilen , Etilen , Benzen và Metan

 CH₄ + Cl₂  CH₃Cl + HCl

 C₂H_{4 (khí)} + Br_2(dd) → CH₂Br-CH₂Br _(lỏng)

 C₂H_{2 (khí)} + Br_2(dd) → Br₂-CH-CH-Br_{2 (lỏng)}

 C₆H_6 (khí) + Br_2(lỏng) → C₆H₅Br_(lỏng) + HBr _(khí)

- Như vậy từ bảng tính chất hóa học, công thức cấu tạo và đặc điểm cấu tạo của  Axetilen , Etilen , Benzen và Metan ở trên, chúng ta dễ dàng vận dụng để trả lời các câu hỏi dạng như:

Em hãy so sánh tính chất hóa học của etilen và axetilen? Em hãy nêu điểm giống và khác nhau về tính chất hóa học của metan, etilen và axetilen? Trình bày phương pháp hóa học để nhận biết hai lọ mất nhãn chứa 2 khí không màu là metan và etilen? hay So sánh metan, etilen và axetilen benzen?...

Ví dụ 1 (Bài 2 trang 133 sgk hóa 9): Có hai bình đựng hai chất khí là CH₄, C₂H₄. Chỉ dùng dung dịch brom có thể phân biệt được hai chất khí trên không? Nêu cách tiến hành.

- Thực ra câu hỏi trên có thể hiểu là: Trình bày phương pháp hóa học để nhận biết hai lọ mất nhãn chứa 2 khí không màu là metan và etilen?

* Lời giải:

- Cho hai khí vào hai bình có cùng thể tích, sau đó cho cùng một thể tích dung dịch brom có cùng nồng độ vào hai bình và lắc đều.

- Bình không làm thay đổi màu dung dịch brom là CH₄, bình làm nhạt màu dung dịch brom là C₂H₄ theo phương trình phản ứng sau:

 C₂H₂ + Br₂ → C₂H₄Br₂.

 Ví dụ 2: So sánh tính chất hóa học của etilen và axetilen? nêu điểm giống và khác nhau về tính chất hóa học của etilen và axetilen

* Lời giải:

• Điểm giống nhau giữa Etilen và Axetilen

- Đều là các hidrocacbon trong phân tử có C và H

- Trong phân tử có liên kết σ bền và liên kết π linh động

- Liên kết  π linh động dễ bị đứt (bẻ gãy) khi tham gia phản ứng hóa học

- Tính chất hóa học đặc trưng là phản ứng cộng, ngoài ra có phản ứng trùng hợp và oxi hóa.

• Điểm khác nhau giữa Etilen và Axetilen

- Tùy điều kiện và xúc tác mà khi tham gia phản ứng 1 hay 2 liên kết π của Axetilen bị đứt.

- Axetilen có 2 nguyên tử H linh động có thể tham gia phản ứng thế với ion kim loại.

 Ví dụ 3: So sánh Axetilen và Benzen?

* Lời giải:

• Điểm giống nhau giữa Axetilen và Benzen

- Đều là các hidrocacbon trong phân tử có C và H (C₂H₂ mạch thẳng, C₆H₆ mạch vòng).

- Trong phân tử có liên kết σ bền và liên kết π linh động.

- Cùng có phản ứng đặc trưng là phản ứng cộng.

• Điểm khác nhau giữa Axetilen và Benzen

- Với Axetilen tùy điều kiện và xúc tác mà khi tham gia phản ứng 1 hay 2 liên kết π của Axetilen bị đứt. Ngoài ra Axetilen có phản ứng trùng hợp và oxi hóa.

- Với Benzen cấu tạo mạnh vòng, có 3 liên kết π liên hợp với nhau tạo thành hệ thơm bền vững nên có tham gia phản ứng cộng nhưng khó (chỉ cộng H₂), dễ tham gia phản ứng thế và bền với tác nhân oxi hóa.

- Axetilen có 2 nguyên tử H linh động có thể tham gia phản ứng thế với ion kim loại.

♠ Bảng dưới đây cho chúng ta cách nhận biết Metan, Etilen, Axetilen và Benzen bằng phương pháp hóa học.

 Ví dụ 4: Vận dụng bảng nhận biết trên hãy nêu cách nhận biết bằng phương pháp hóa học các khí sau: CH₄, C₂H₂, C₂H₄ và N₂, H₂.

* Lời giải:

- Lấy mỗi mẫu một ít, và lần lượt dẫn các khí đi qua dd AgNO₃/NH₃. Khí nào tạo được kết tủa vàng là C₂H₂.

C₂H₂ + Ag₂O → AgC≡CAg↓ + H₂O

- Dẫn các khí còn lại qua dd nước Brom (màu nâu đỏ). Khí nào làm nhạt màu nước brom là C₂H₄.

CH₂=CH₂ + Br₂ → CH₂Br -CH₂Br

- Lần lượt đốt cháy 3 khí còn lại. Khí không cháy là N₂. Sản phẩm cháy của hai khí kia được dẫn qua dd nước vôi trong. Sản phẩm cháy nào làm đục nước vôi trong là CH₄. Mẫu còn lại là H₂.

 CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O

 CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃↓ _trắng +H₂O

 H₂ + ½O₂ → H₂O 

II. Bài tập về Hidrocacbon Metan, Etilen, Axetilen và Benzen

Bài 1 trang 133 sgk hoá 9: Viết công thức cấu tạo đầy đủ và thu gọn của các chất hữu cơ có công thức phân tử sau : C₃H₈ ; C₃H₆ ; C₃H₄.

* Lời giải bài 1 trang 133 sgk hoá 9: 

a) C₃H₈ công thức tử giống CH₄ (C_nH_2n+2) nên có công thức cấu tạo có 1 liên kết đơn: CH₃–CH₂–CH₃.

b) C₃H₆ công thức phân tử giống C₂H₄ (C_nH_2n) nên công thức cấu tạo có 1 liên kết đôi CH₂=CH– CH₃ và mạch vòng

c) C₃H₄ công thức phân tử giống C₂H₂ (C_nH_2n-2) nên có công thức cấu tạo có 1 liên kết ba: CH≡C–CH₃; 2 nối đôi: CH₂=C=CH₂ và mạch vòng.

Bài 3 trang 133 sgk hóa 9: Biết 0,01 mol hidrocacbon A làm mất màu vừa đủ 100ml dung dịch brom 0,1M. Vậy A là hidrocacbon nào trong số các chất sau đây:

A. CH₄.     B. C₂H₂.

C. C₂H₄.   D. C₆H₆.

* Lời giải bài 3 trang 133 sgk hóa 9:

- Đáp án: C đúng.C₂H₄. 

- Ta có : n_A = 0,01 (mol).

- Theo bài ra: n_Br2 = 0,1.0,1 = 0,01 (mol).

⇒ n_A = n_Br2 = 0,01 (mol) ⇒ Tỉ lệ phản ứng là 1:1

⇒ Trong phân tử Hiđrocacbon có 1 nối đôi ( 1 liên kết π)

⇒ Vậy Hiđrocacbon A là Etilen C₂H₄.

Bài 4 trang 133 sgk hóa 9: Đốt cháy 3 gam chất hữu cơ A, thu được 8,8g khí CO₂ và 5,4g H₂O

a) Trong chất hữu cơ A có những nguyên tố nào?

b) Biết phân tử khối của A nhỏ hơn 40. Tìm công thức phân tử của A.

c) Chất A có làm mất màu dung dịch brom không?

d) Viết phương trình hóa học của A với clo khi có ánh sáng

* Lời giải bài 4 trang 133 sgk hóa 9:

a) Trong chất hữu cơ A có những nguyên tố nào?

- Ta có: n_CO2 = 8,8/44 = 0,2 (mol). 

 ⇒ m_C = 0,2.12 = 2,4 (g).

- Ta có: n_H2O = 5,4/18 = 0,3 (mol). 

 ⇒ m_H = 0,3.2 = 0,6 (g).

 ⇒ m_C,H = 2,4 + 0,6 = 3 (g) = m_A

 ⇒ A có hai nguyên tố C và H, vậy A là Hiđrocacbon.

b) Đặt công thức phân tử của A là C_xH_y

⇒ Vậy CTPT của A có dạng (CH₃)_n 

- Theo bài ra thì khối lượng của M_A < 40

⇒ (CH₃)_n < 40 ⇔ 15n < 40

• Chọn n = 1 ⇒ không hợp lý.

• Chọn n = 2 ⇒ CTPT của A là C₂H₆(nhận)

c) A là Etan C₂H₆(không có liên kết π) không làm mất màu dung dịch Br₂.

d) Phương trình phản ứng với Clo khi có ánh sáng của Etan:

 C₂H₆ + Cl₂  C₂H₅Cl + HCl