Bài tập: Chương 4: Ôn tập cuối năm

Bài tập ôn tập cuối năm: Chương 4 - Hóa học 11 (CTST)

Giới thiệu bài học

Chương 4 của chương trình Hóa học 11 (Sách Chân trời sáng tạo) tổng hợp các kiến thức quan trọng về Hydrocarbon (hiđrocacbon) gồm: Alkane (ankan), Alkene (anken), Alkyne (ankin) và Arene (hiđrocacbon thơm). Bài tập ôn tập cuối năm này giúp các em củng cố lý thuyết, rèn luyện kỹ năng viết phương trình phản ứng, nhận biết chất và giải các bài toán hóa học điển hình.

Lý thuyết trọng tâm

Trước khi làm bài tập, các em cần nắm vững các nội dung chính sau:

• Alkane (Ankan): Công thức tổng quát C_nH_2n+2 (n≥1). Phản ứng đặc trưng là phản ứng thế (halogen hóa), phản ứng cháy tạo ra CO₂ và H₂O.
• Alkene (Anken): Công thức tổng quát C_nH_2n (n≥2). Phản ứng đặc trưng là phản ứng cộng (với H₂, Br₂, HX, H₂O) và phản ứng trùng hợp.
• Alkyne (Ankin): Công thức tổng quát C_nH_2n-2 (n≥2). Phản ứng đặc trưng là phản ứng cộng (tương tự anken, có thể cộng hai lần), phản ứng thế với AgNO₃/NH₃ đối với các ankin đầu mạch (có liên kết ba ở đầu mạch).
• Arene (Hiđrocacbon thơm): Đại diện là benzene C₆H₆. Phản ứng đặc trưng là phản ứng thế (với Br₂ có xúc tác, phản ứng nitro hóa).

Ví dụ minh họa có hướng dẫn giải

Ví dụ 1: Nhận biết và viết phương trình hóa học

Đề bài: Viết phương trình phản ứng của các chất sau:
a) Propene (C₃H₆) tác dụng với dung dịch bromine (Br₂).
b) Ethyne (C₂H₂) tác dụng với dung dịch AgNO₃ trong NH₃ dư.

Hướng dẫn giải:

• a) Propene tác dụng với Br₂: Đây là phản ứng cộng của anken. Propene có liên kết đôi C=C.
  Phương trình: CH₃ – CH = CH₂ + Br₂ (dd) → CH₃ – CHBr – CH₂Br
  Hiện tượng: Dung dịch bromine màu nâu đỏ bị mất màu.
• b) Ethyne tác dụng với AgNO₃/NH₃: Ethyne (C₂H₂) là ankin đầu mạch (có liên kết ba ở hai đầu mạch). Phản ứng thế nguyên tử H ở liên kết ba bằng nguyên tử Ag.
  Phương trình: HC ≡ CH + 2AgNO₃ + 2NH₃ → Ag – C ≡ C – Ag↓ (kết tủa vàng nhạt) + 2NH₄NO₃
  Hiện tượng: Xuất hiện kết tủa màu vàng nhạt.

Ví dụ 2: Bài toán đốt cháy hydrocarbon

Đề bài: Đốt cháy hoàn toàn 4,48 lít khí propene (C₃H₆) ở điều kiện tiêu chuẩn. Tính thể tích khí CO₂ (đktc) sinh ra và khối lượng nước thu được.

Hướng dẫn giải:

1. Tính số mol propene:
   n_propene = V / 22,4 = 4,48 / 22,4 = 0,2 (mol).
2. Viết phương trình phản ứng cháy:
   2C₃H₆ + 9O₂ → 6CO₂ + 6H₂O
   Hoặc: C₃H₆ + 9/2 O₂ → 3CO₂ + 3H₂O
3. Tính theo phương trình:
   Từ phương trình: 1 mol C₃H₆ → 3 mol CO₂ và 3 mol H₂O.
   Vậy 0,2 mol C₃H₆ → 0,2 × 3 = 0,6 mol CO₂ và 0,6 mol H₂O.
4. Tính thể tích CO₂ và khối lượng H₂O:
   V_CO₂ = 0,6 × 22,4 = 13,44 (lít).
   m_H₂O = 0,6 × 18 = 10,8 (gam).

Kết luận: Thể tích CO₂ là 13,44 lít; khối lượng nước là 10,8 gam.

Ghi nhớ

• Ankan chỉ tham gia phản ứng thế, không tham gia phản ứng cộng.
• Anken và ankin làm mất màu dung dịch bromine và dung dịch thuốc tím (KMnO₄).
• Ankin có liên kết ba đầu mạch phản ứng được với AgNO₃/NH₃ tạo kết tủa (dùng để nhận biết).
• Benzene (arene) tham gia phản ứng thế dễ hơn phản ứng cộng.

Bài tập gợi ý (tự luyện)

Các em hãy thử giải các bài tập sau để ôn luyện thêm:

1. Viết công thức cấu tạo và gọi tên các đồng phân của alkene có công thức phân tử C₄H₈.
2. Hoàn thành các phương trình phản ứng sau:
   a) CH₄ + Cl₂ (ánh sáng) → ?
   b) C₂H₂ + H₂ (Pd/PbCO₃, t°) → ?
   c) C₆H₆ + Br₂ (Fe, t°) → ?
3. Dẫn hỗn hợp khí gồm methane (CH₄) và ethylene (C₂H₄) qua dung dịch bromine dư. Nêu hiện tượng và giải thích. Viết phương trình phản ứng (nếu có).
4. Đốt cháy hoàn toàn 2,24 lít khí ethyne (C₂H₂) ở điều kiện tiêu chuẩn. Tính:
   a) Thể tích khí CO₂ sinh ra (đktc).
   b) Khối lượng nước thu được.