Bài 20 ankin

ANKIN Mục tiêu  Kiến thức + Nêu được định nghĩa, công thức chung, đặc điểm cấu tạo, các loại đồng phân, danh pháp, tính chất vật lí của ankin.. Tính chất hóa học Liên kết ba trong ph

BÀI 20 ANKIN Mục tiêu

 Kiến thức

+ Nêu được định nghĩa, công thức chung, đặc điểm cấu tạo, các loại đồng phân, danh pháp, tính

chất vật lí của ankin

+ Trình bày được tính chất hóa học của ankin

+ Trình bày được cách điều chế axetilen trong phòng thí nghiệm và trong công nghiệp

 Kĩ năng

+ Viết được công thức cấu tạo của ankin cụ thể

+ Viết được các phương trình hóa học minh họa tính chất hóa học của ankin

+ Phân biệt được ank-1-in với anken bằng phương pháp hóa học

+ Giải được các bài tập liên quan đến ankin

I LÍ THUYẾT TRỌNG TÂM

2 Đồng đẳng, đồng phân, danh pháp

a Dãy đồng đẳng ankin

Ankin là hiđrocacbon mạch hở, có một liên kết ba C C  trong phân tử, có công thức phân tử chung là

n 2n 2

C H  n 2 

b Đồng phân

Ankin từ C4H6 có đồng phân về vị trí của liên kết ba, từ C5H8 trở đi có thêm đồng phân về mạch cacbon

c Danh pháp

 Tên thông thường:

Tên gốc ankyl liên kết với nguyên tử C của liên kết ba + axetilen

Ví dụ:

Tên thường

CH CH  Axetilen

CH C CH    CH Etylaxetilen

CH C C CH    Đimetylaxetilen

 3 2

CH C CH CH   Isopropylaxetilen

 Tên thay thế:

Tương tự cách gọi tên anken, thay đuôi “en” thành đuôi “in”

Ví dụ:

Tên thay thế

CH CH  Etin

CH C CH    CH But-1-in

CH C C CH    But-2-in

 3 2

CH C CH CH   3-Metylbut-1-in

2 Tính chất vật lí

Các ankin có nhiệt độ sôi tăng dần theo chiều tăng của phân tử khối

Các ankin không tan trong nước, nhẹ hơn nước

3 Tính chất hóa học

Liên kết ba trong phân tử ankin gồm một liên kết  bền và hai liên kết  kém bền  Ankin dễ tham gia phản ứng cộng

a Phản ứng cộng

- Tùy điều kiện phản ứng, ankin tham gia phản ứng cộng tỉ lệ 1 : 1 hoặc 1 : 2 với tác nhân cộng (H2, X2, HX)

 Phản ứng cộng H2

Với xúc tác Pd/PbCO3 thì tạo ra anken:

3

Pd/ PbCO

C H   H  C H

Ví dụ: Pd/ PbCO 3

CH CH H    CH  CH

Với xúc tác Ni, t  thì tạo thành ankan:

Ni,t

C H 2H  C H

Ví dụ:    Ni,t 

CH CH 2H CH CH

 Phản ứng cộng brom, clo

Ví dụ:

2

Br

Br

C H C C C H C H C C C H

| |

Br Br

Br Br

| |

C H C C C H

| |

Br Br







 Phản ứng cộng HX (X là OH, Cl, Br, CH3COO,…)

Phản ứng cộng HX của ankin tuân theo quy tắc cộng Mac-côp-nhi-côp

Ví dụ:

 

CH C CH    HCl  CH  C Cl  CH

2

Hg ,H

80 C

HC CH H OH   CH CH OH CH CHO

(không bền) (anđehit axetic)

b Phản ứng đime hóa và trime hóa

 Hai phân tử axetilen cộng hợp (đime hóa)

Ví dụ: 2CH CH  xt,t  CH2 CH C CH  

(vinyl axetilen)

 Ba phân tử axetilen cộng hợp (trime hóa)

Ví dụ: 3CH CH  600 CC C H6 6

(benzen)

c Phản ứng thế bằng ion kim loại

H C C R AgNO      NH  Ag C C R      NH NO

Chú ý: Với R H  :

H C C H 2AgNO 2NH       Ag C C Ag      2NH NO

(màu vàng)

Chú ý: Phản ứng này dùng để phân biệt ank-1-in với anken và các ankin khác

d Phản ứng oxi hóa

 Phản ứng oxi hóa hoàn toàn:

t

3n 1

C H O nCO n 1 H O





Ví dụ: C H2 2 5O2 t 2CO2 H O2

2



Nhận xét: Khi đốt cháy ankin luôn có: 2 2

n n





 Phản ứng oxi hóa không hoàn toàn:

Ankin làm mất màu dung dịch thuốc tím (KMnO4) tương tự anken

4 Điều chế

 Trong phòng thí nghiệm

 

CaC  2H O  CH CH Ca OH  

 Trong công nghiệp:

1500 C

2CH   CH CH 3H  

5 Ứng dụng

Làm nhiên liệu: Khí axetilen dùng trong đèn xì oxi – axetilen để hàn, cắt kim loại

Làm nguyên liệu cho các quá trình tổng hợp hữu cơ như sản xuất chất dẻo, tơ sợi tổng hợp,…

SƠ ĐỒ HỆ THỐNG HÓA

Phản ứng đime và trime hóa

Cộng X2 (X: Cl, Br)

R C C R Br R CBr CBr R

R CBr CBr R Br R CBr CBr R

công thức phân tử chung là C Hn 2n 2 n 2  

CẤU TẠO PHÂN TỬ

   C C

2 liên kết , 1 liên kết 

Cộng hiđro:



     t ,Ni    

R C C R 2H R CH CH R

Tính chất hóa học

Phản ứng cộng

Phản ứng cộng HX: Theo Mac-côp-nhi-côp

    HgSO ,H SO 4 2 4    

2

80 C

HC CH H OH CH CH OH

 CH CH O 3 



  xt,t    

2

2CH CH CH CH C CH



C

3HC CH

Phản ứng thế bằng ion kim loại

R C C H AgNO NH R C C Ag NH NO

II CÁC DẠNG BÀI TẬP

Dạng 1: Lí thuyết liên quan đến đồng phân, danh pháp, tính chất vật lí, tính chất hóa học, điều chế ankin

Kiểu hỏi 1: Đồng phân, danh pháp

Ví dụ mẫu

Ví dụ 1: Chất X có công thức cấu tạo: CH Cl CH CH 2   3 CH CH 3   C C CH 3

Tên gọi của X là

A 5-clo-1,3,4-trimetylpent-1-in B 6-clo-4,5-đimetylhex-2-in

C 1-clo-2,3-đimetylhex-4-in D 6-clo-4,5-metylhex-2-in

Hướng dẫn giải

Chọn mạch chính: mạch dài nhất có chứa liên kết ba

Đánh số thứ tự trên mạch chính từ phía nào gần nối ba hơn:

CH CH CH C C CH

| | |

Cl CH CH

Gọi tên: 6-clo-4,5-đimetylhex-2-in

 Chọn B

Ví dụ 2: Số đồng phân ankin có công thức phân tử C5H8 không tác dụng với dung dịch chứa

AgNO3/NH3) là

Hướng dẫn giải

C5H8 có tất cả 3 đồng phân:

CH C CH    CH  CH

CH C C CH     CH (*)

3 3

CH C CH CH

| CH

Chỉ có các ank-1-in mới tác dụng với AgNO3/NH3  Công thức (*) thỏa mãn đề bài

Có 1 đồng phân không tác dụng với AgNO3/NH3

 Chọn C

Kiểu hỏi 2: Tính chất vật lí, tính chất hóa học của ankin

Ví dụ mẫu

Ví dụ 1: X có thể tham gia cả bốn phản ứng Phản ứng cháy trong oxi, phản ứng cộng brom, phản ứng

cộng hiđro (xúc tác Ni, t ), phản ứng thế với dung dịch AgNO3/NH3 X là

A etan B etilen C axetilen D but-2-in

Hướng dẫn giải

X tham gia phản ứng cộng brom, cộng hiđro phải có liên kết  kém bền  Loại A

X có phản ứng thế với dung dịch AgNO3/NH3  X là ank-1-in

 Chất thỏa mãn đề bài là axetilen

 Chọn C

Ví dụ 2: Cho các phát biểu sau:

(1) Ankin không tan trong nước, nhẹ hơn nước

(2) Axetilen là chất khí, không màu, không tan trong nước

(3) Nhiệt độ sôi của axetilen cao hơn nhiệt độ sôi của propin

(4) Pent-1-en có khối lượng riêng cao hơn pen-1-in ở 20 C 

(5) Các ankin từ C1 đến C4 là chất khí ở điều kiện thường

Số phát biểu đúng là

Hướng dẫn giải

(1), (2), (5) đúng

(3) sai vì ankin có nhiệt độ sôi tăng dần theo chiều tăng của phân tử khối

(4) sai vì các ankin có khối lượng riêng lớn hơn các anken tương ứng

 Có 3 phát biểu đúng

 Chọn C

Kiểu hỏi 3: Nhận biết, ứng dụng, điều chế ankin

Ví dụ mẫu

Ví dụ 1: Chất không điều chế trực tiếp được axetilen là

A Ag2C2 B CH4 C Al4C3 D CaC2

Hướng dẫn giải

Chất không điều chế được trực tiếp axetilen là Al4C3

Phương trình hóa học:

Ag C  HCl  C H  2AgCl

1500 C

2CH   CH CH 3H  

 

CaC  H O  Ca OH  C H

 

Al C 12H O   4Al OH  3CH

 Chọn C

Ví dụ 2: Để phân biệt but-1-in và but-2-in người ta dùng thuốc thử sau đây?

A Dung dịch hỗn hợp KMnO4 H SO2 4

B Dung dịch AgNO3/NH3

C Dung dịch Br2

D Dung dịch HCl

Hướng dẫn giải

Các ank-1-in có phản ứng đặc trưng là tác dụng với AgNO3/NH3 tạo kết tủa màu vàng  Chọn thuốc thử

là dung dịch AgNO3/NH3

Phương trình hóa học:

CH C CH CH    AgNO  NH  Ag C C CH CH      NH NO

 Chọn B

Bài tập tự luyện dạng 1

Bài tập cơ bản

Câu 1: Ankin là hiđrocacbon

A có dạng C Hn 2n 2 , mạch hở B có dạng C Hn 2n, mạch hở

C mạch hở, có 1 liên kết ba trong phân tử D A và C đều đúng

Câu 2: Số đồng phân ankin ứng với công thức phân tử C5H8 là

Câu 3: A, B, C là ba ankin kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng có tổng khối lượng 162 đvC Công thức A,

B, C lần lượt là

A C2H2; C3H4; C4H6 B C3H4; C4H6; C5H8

C C4H6; C3H4; C5H6 D C4H6; C5H8; C6H10

Câu 4: Cho hợp chất sau:

3 3 3

CH

|

CH C C CH

|

CH s

   Tên gọi của hợp chất theo danh pháp IUPAC là

A 3,3-đimetylbut-1-in B 2,2-đimetylbut-3-in

C 2.2-đimetylbut-1-in D 3,3-đimetylbut-2-in

Câu 5: Theo IUPAC, ankin CH C CH   2  CH CH 3 CH 3 có tên gọi là

A isobutylaxetilen B 2-metylpent-2-in

C 4-metylpent-1-in D 2-metylpent-4-in

Câu 6: Cho phản ứng: C H2 2 H O2 xt,t  A. A là

A CH2  CHOH. B CH CHO.3 C CH COOH.3 D C H OH.2 5

Câu 7: Số đồng phân ankin có công thức phân tử C4H6 có phản ứng thế kim loại (phản ứng với dung dịch chứa AgNO3/NH3) là

Câu 8: Để phân biệt các khí propen, propan, propin có thể dùng thuốc thử là

A dung dịch KMnO4 B dung dịch Br2

C dung dịch AgNO3/NH3 D dung dịch Br2 và dung dịch AgNO3/NH3

Bài tập nâng cao

Câu 9: Cho các bình riêng biệt đựng các khí không màu: SO2, C2H2, NH3 Để nhận biết các khí trên, ta có thể dùng

A dung dịch AgNO3/NH3 B dung dịch HCl

C quỳ tím ẩm D dung dịch NaOH

Câu 10: Cho dãy chuyển hóa sau: CH4     Cao su buna Công thức phân tử của B là A B C

A C4H6 B C2H5OH C C4H4 D C4H10

Dạng 2: Phản ứng cộng của ankin

Bài toán 1: Ankin tác dụng với X 2 , HX (X: Cl, Br)

Phương pháp giải

Phương trình hóa học:

C H   2HX  C H X

C H   2X  C H  X

n 2 n 2 n 2 n 2

X HX

n n

 Nếu T 2   Hiđrocacbon mạch hở là ankađien hoặc ankin

Ví dụ: Cho 2,24 lít (đktc) một hiđrocacbon mạch hở A tác dụng vừa đủ với 200 ml dung dịch brom 1M

được sản phẩm chứa 85,56% Br về khối lượng Công thức phân tử của A là

A C2H6 B C3H8 C C4H6 D C4H8

Hướng dẫn giải

Ta có:

2

n  0,1 mol;n  0,2 mol

Xét tỉ lệ: Br 2

A

n 0,2

n 0,1

 A có công thức phân tử là C Hn 2n 2 .

Theo phương trình hóa học:

C H   2Br  C H Br

Theo đề bài:

 

 

Br

80.4

%m 100% 85,56%

14n 2 80.4

n 4

Vậy công thức phân tử của A là C4H6

 Chọn C

Ví dụ mẫu

Ví dụ 1: Cho 4,48 lít hỗn hợp khí gồm CH4 và C2H2 qua dung dịch Br2 dư thấy dung dịch nhạt màu và có 2,24 lít khí thoát ra (đktc) Thành phần phần trăm theo thể tích của C2H2 trong hỗn hợp là

A 25,0% B 50,0% C 60,0% D 37,5%

Hướng dẫn giải

Ta có: nhh 0,2 mol

Nhận thấy: chỉ cĩ C2H2 phản ứng với Br2, khí thốt ra là CH4

4

CH

n 0,1 mol

Ta cĩ:

2 2

C H

n  0,2 0,1 0,1 mol  

2 2

C H

0,1

%V 100% 50%

0,2

 Chọn B

Bài tốn 2: Ankin tác dụng với H 2

Phương pháp giải

Phương trình hĩa học:

3

Pd/ PbCO

C H   H  C H

Ni,t

C H 2H  C H

Sau phản ứng cộng hiđro vào hiđrocacbon khơng no mà M hh sau pư  28 thì trong hỗn hợp sau phản ứng cĩ

H2 dư

Bảo tồn khối lượng:

Nhận xét:

2

khí giảm hh trước pư hh sau pư H phản ứng

n  n  n  n

Ví dụ: Hỗn hợp X gồm hiđrocacbon B với H2 (dư), cĩ tỉ khối so với hiđro là 4,8 Cho X đi qua Ni nung nĩng đến phản ứng hồn tồn được hỗn hợp Y cĩ tỉ khối so với hiđro bằng 8 Biết B là hiđrocacbon mạch

hở, cĩ số liên kết  khơng vượt quá 2 Cơng thức phân tử của hiđrocacbon B là

A C3H6 B C2H2 C C3H4 D C4H8

Hướng dẫn giải

Ta cĩ: MY  8.2 16 28  

 Sau phản ứng H2 cịn dư, hiđrocacbon B đã phản ứng hết

Bảo tồn khối lượng:

m  m  n M  n M

n M 8.2 5

n M 4,8.2 3

Chọn nX  5 mol;nY  3 mol.

2

H phản ứng

n 5 3 2 mol

TH1: Nếu B cĩ 1 liên kết  trong phân tử: CnH2n n 2  

Ta cĩ:

n 2 n 2

n  n  2 mol

2

H ban đầu

n 5 2 3 mol

14n.2 2.3

M 4,8.2 n 1,5

5



TH2: Nếu B cĩ 2 liên kết  trong phân tử: C H n 2n 2 n 2  

Ta cĩ:

n 2n 2 2

1

2

2

H ban đầu

n 5 1 4 mol

X

14n 2 1 2.4

5

n 3

  (thỏa mãn) Vậy cơng thức của B là C3H4

 Chọn C

Ví dụ mẫu

Ví dụ 1: Một hỗn hợp X gồm một ankin A và H2 cĩ thể tích 12,32 lít (đktc) cho qua Ni nung nĩng, phản ứng hồn tồn cho ra hỗn hợp Y cĩ thể tích 5,6 lít (Y cĩ H2 dư) Thể tích của A trong X và thể tích H2 dư (đktc) là

A 3,36 lít và 2,24 lít B 4,48 lít và 4,48 lít

C 3,36 lít và 3,36 lít D 1,12 lít và 5,60 lít

Hướng dẫn giải

Gọi cơng thức phân tử của ankin là C H n 2n 2 n 2  

Ta cĩ:

2

khí giảm H phản ứng

n  n

2

khí giảm H phản ứng

V V 12,32 5,6 6,72

Phương trình hĩa học: Ni,t

C H 2H  C H

Theo phương trình: H phản ứng 2

ankin

V 6,72

V V V V 12,32 3,36 6,72 2,24

 Chọn A

Bài tập tự luyện dạng 2

Bài tập cơ bản

Câu 1: Biết 5,4 gam hỗn hợp khí X gồm: CH CH3 2  C CH và CH C C CH3   3 cĩ thể làm mất màu vừa đủ m gam Br2 trong dung dịch Giá trị của m là

Câu 2: Đun nĩng 5,8 gam hỗn hợp X gồm C2H2 và H2 trong bình kín với xúc tác thích hợp thu được hỗn hợp khí Y Dẫn khí Y qua bình đựng dung dịch Br2 dư thấy khối lượng bình tăng 1,2 gam và cịn lại hỗn hợp khí Z Khối lượng của hỗn hợp khí Z là

A 2,3 gam B 3,5 gam C 4,6 gam D 7,0 gam

Câu 3: X là hỗn hợp gồm hai hiđrocacbon mạch hở (thuộc dãy đồng đẳng ankin, anken, ankan) Cho 0,3

mol X làm mất màu vừa đủ 0,5 mol brom Phát biểu đúng là

A X có thể gồm hai ankan B X có thể gồm hai anken

C X có thể gồm một ankan và một anken D X có thể gồm một anken và một ankin

Câu 4: Cho 10 lít hỗn hợp khí CH4 và C2H2 tác dụng với 10 lít H2 (Ni, t ) Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 16 lít hỗn hợp khí (các khí đều đo ở cùng điều kiện nhiệt độ áp suất) Phần trăm thể tích của

CH4 và C2H2 trong hỗn hợp đầu lần lượt là

A 80% và 20% B 30% và 70% C 20% và 80% D 25% và 75%

Câu 5: Dẫn 1,74 gam hỗn hợp khí X gồm propin và but-2-in lội thật chậm qua bình đựng dung dịch brom

dư thấy 12,8 gam brom tham gia phản ứng Phần trăm thể tích của mỗi khí trong X là

A C3H4 (80%) và C4H6 (20%) B C3H4 (25%) và C4H6 (75%)

C C3H4 (75%) và C4H6 (25%) D C3H4 (20%) và C4H6 (80%)

Câu 6: Hỗn hợp gồm một ankin và H2 có tỉ lệ mol 1 : 5 Cho hỗn hợp qua Ni nung nóng thu được hỗn hợp Y gồm hai chất đều không làm mất màu nước brom Tỉ khối của hỗn hợp Y đối với H2 là 8,0 Công thức phân tử của ankin là

A C2H2 B C4H6 C C5H8 D C3H4

Bài tập nâng cao

Câu 7: Cho 10,8 gam ankin X tác dụng với 6,72 lít H2 (đktc) có xúc tác thích hợp, thu được hỗn hợp Y (không chứa H2) Biết Y phản ứng tối đa với dung dịch chứa 0,1 mol Br2 Công thức phân tử của X là

A C2H2 B C3H4 C C4H6 D C5H8

Câu 8: Một hỗn hợp khí M gồm ankin X và H2 có tỉ khối hơi so với CH4 là 0,6 Nung nóng hỗn hợp M với bột Ni để phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được hỗn hợp khí N có tỉ khối so với CH4 là 1,0 Ankin X là

A axetilen B metylaxetilen C etylaxetilen D propylaxetilen

Dạng 3: Phản ứng thế ion kim loại của ank-1-in

Phương pháp giải

Phản ứng thế xảy ra với nguyên tử H linh động của cacbon có nối ba đầu mạch (hay các ank-1-in)

Phương trình hóa học:

R C C H AgNO      NH     R C C Ag   NH NO

Theo phương trình: AgNO 3 ank 1 in

ank 1 in

n n

 

 









Chú ý: Đối với axetilen C2H2:

H C C H 2AgNO 2NH       Ag C C Ag      2NH NO

Theo phương trình: 3 2 2

2 2

C H

n 2n

n n







Ví dụ: Dẫn 17,4 gam hỗn hợp khí X gồm propin và but-2-in lội thật chậm qua bình đựng dung dịch

AgNO3/NH3 dư thấy có 44,1 gam kết tủa xuất hiện Phần trăm thể tích của mỗi khí trong X là

A C3H4 (80%) và C4H8 (20%)

B C3H4 (25%) và C4H6 (75%)

C C3H4 (75%) và C4H6 (25%)

D C3H4 (20%) và C4H6 (80%)

Hướng dẫn giải

Khi cho hỗn hợp X tác dụng với dung dịch AgNO3/NH3 thì chỉ có propin phản ứng, but-2-in không phản ứng vì không có nối ba đầu mạch

Phương trình hóa học:

CH C CH    AgNO  NH  AgC C CH     NH NO

Ta có: n 0,3 mol

Theo phương trình:

3 4

C H

n  n 0,3 mol

3 4

C H

m 0,3.40 12 gam

4 6

C H

m 17,4 12 5,4 gam

4 6

C H

5,4

n 0,1 mol

54

Thành phần phần trăm về thể tích các khí trong hỗn hợp là:

3 4

C H

0,3

%V 100% 75%

0,3 0,1

4 6

C H

%V 100% 75% 25%

 Chọn C

Ví dụ mẫu

Ví dụ 1: Cho 3,36 lít khí khí ankin X (đktc) phản ứng hoàn toàn với lượng dư dung dịch AgNO3 trong

NH3, thu được 36 gam kết tủa Công thức phân tử của X là

A C4H6 B C2H2 C C4H4 D C3H4

Hướng dẫn giải

X

n  0,15 mol

Gọi công thức của ankin là C H n 2n 2 n 2  

Ta có: n nX  0,15 mol

36

0,15



TH1: Ankin có 1 H linh động:

ankin

M  14n 2 240 108 1 133       Không có ankin thỏa mãn

TH2: Ankin có 2 H linh động:

ankin

M  14n 2 240 108.2 2 26       X là C2H2

 Chọn B