Phản ứng thế alkane là gì (chi tiết nhất)

Bài viết Phản ứng thế alkane là gì lớp 11 chi tiết nhất là kiến thức có trong chương trình Hóa học 11 giúp học sinh nắm vững kiến thức trọng tâm về Phản ứng thế alkane.

Phản ứng thế alkane là gì (chi tiết nhất)

1. Phản ứng thế alkane là gì?

Phản ứng thế alkane là phản ứng giữa alkane tác dụng với halogen (thường là chlorine hoặc bromine), trong đó có sự thay thế nguyên tử H trong alkane bằng nguyên tử halogen

2. Kiến thức mở rộng

Khi đặt bình chứa hỗn hợp của alkane với halogen (thường là chlorine hoặc bromine) trong phòng tối và ở nhiệt độ phòng, phản ứng không xảy ra. Nhưng nếu đun nóng hoặc chiếu ánh sáng sẽ xảy ra phản ứng thế nguyên tử hydrogen trong alkane bằng nguyên tử halogen:

Phản ứng trên là phản ứng thế alkane hay còn được gọi là phản ứng halogen hóa alkane. Sản phẩm của phản ứng là các dẫn xuất halogen.

Ví dụ:

Chlorine có thể thay thế lần lượt từng nguyên tử H trong phân tử methane.

Phương trình hóa học:

CH₄ + Cl₂ $\stackrel{as}{\to }$ CH₃Cl + HCl

CH₃Cl + Cl₂ $\stackrel{as}{\to }$ CH₂Cl₂ + HCl

CH₂Cl₂ + Cl₂ $\stackrel{as}{\to }$ CHCl₃ + HCl

CHCl₃ + Cl₂ $\stackrel{as}{\to }$ CCl₄ + HCl

Chú ý: Khi thực hiện phản ứng thế halogen vào các alkane có từ 3 nguyên tử carbon trở lên sẽ thu được hỗn hợp các sản phẩm thế monohalogen.

3. Bài tập minh họa

Câu 1: Cho các chất sau: chloromethane, dichloromethane, trichloromethane và tetrachloromethane.

Số chất là sản phẩm của phản ứng xảy ra khi trộn methane với chlorine và chiếu ánh sáng tử ngoại là

A. 1.

B. 2.

C. 3.

D. 4.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

Các chất là sản phẩm của phản ứng xảy ra khi trộn methane với chlorine và chiếu ánh sáng tử ngoại là chloromethane, dichloromethane, trichloromethane và tetrachloromethane.

Câu 2: Cho các chất sau: (X) 1-chloropropane và (Y) 2-chloropropane. Sản phẩm của phản ứng monochlorine hoá propane là

A. (X).

B. (Y).

C. cả hai chất.

D. chất khác X, Y.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

Phương trình phản ứng xảy ra như sau:

Câu 3: Trộn neopentane với chlorine và chiếu ánh sáng tử ngoại thì thu được tối đa bao nhiêu sản phẩm monochlorine?

A. 1.

B. 2.

C. 3.

D. 4.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

Sản phẩn duy nhất thu được là 1-chloro-2,2-dimethylpropane.

Câu 4: Có bao nhiêu alkane (có số nguyên tử C < 5) khi tác dụng với chlorine (có ánh sáng hoặc đun nóng) tạo duy nhất một sản phẩm thế monochloro?

A. 3.

B. 2.

C. 1.

D. 4.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

Có methane, ethane và 2,2-dimethylpentane khi tác dụng với chlorine (có ánh sáng hoặc đun nóng) tạo duy nhất một sản phẩm thế monochloro.

Câu 5: Alkane (A) có công thức phân tử C₅H₁₂. (A) tác dụng với chlorine khi đun nóng chỉ tạo một dẫn xuất monochloro duy nhất. Tên gọi của (A) là

A. pentane.

B. 2-methylbutane.

C. 2,2-dimethylpropane.

D. 3-methylbutane.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

Công thức phù hợp là (CH₃)₄-C: 2,2-dimethylpropane.

Câu 6: Khi cho 2,2-dimethylbutane tác dụng với chlorine thu được tối đa bao nhiêu dẫn xuất monochloro?

A. 3.

B. 2.

C. 5.

D. 4.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

2,2-dimethylbutane có công thức cấu tạo là (CH₃ )₃-C-CH₂-CH₃.

Các sản phẩm thu được là CH₂Cl-C(CH₃)₂-CH₂CH₃; CH₃-C(CH₃)₂-CHClCH₃, CH₃-C(CH₃)₂-CH₂CH₂Cl.

Câu 7: Khi bromine hóa một alkane chỉ thu được một dẫn xuất monobromine duy nhất có tỉ khối hơi đối với hydrogen là 75,5. Tên của alkane đó là (cho H = 1, C = 12, Br = 80)

A. 3,3-dimethylhecxane.

B. 2,2-dimethylpropane.

C. isopentane.

D. 2,2,3-trimethylpentane.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

Phương trình hoá học:

C_nH_2n+2 + Br₂ → C_nH_2n+1Br + HBr

M_monobromine = 14n + 81 = 75,5.2 ⇒ n = 5.

Do khi bromine hóa một alkane chỉ thu được một dẫn xuất monobromine duy nhất nên alkane là: 2,2-dimethylpropane.

Câu 8: Khi cho alkane X (trong phân tử có % khối lượng carbon bằng 83,72%) tác dụng với khí Cl₂ theo tỉ lệ mol 1:1 (trong điều kiện chiếu sáng) chỉ thu được hai dẫn xuất monochloro đồng phân của nhau. Tên của X là

A. 3-methylpentane.

B. 2,3-dimethylbutane.

C. butane.

D. 2-methylpropane.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

Đặt công thức tổng quát của alkane là: C_nH_{2n + 2}.

Theo bài ra:

%C = 83,72% ⇒ $\frac{12n}{12n+2n+2}=0,8372$ ⇒ n = 6.

Do cho alkane X tác dụng với khí Cl₂ theo tỉ lệ mol 1:1 (trong điều kiện chiếu sáng) thu được hai dẫn xuất monochloro đồng phân của nhau nên X là 2,3-dimethylbutane:

Xem thêm các bài viết về định nghĩa & khái niệm môn Hóa học hay, chi tiết khác:

• Muối sulfate là gì?

• Phản ứng thuận nghịch là gì?

• Phenol là gì?

• Phương pháp kết tinh là gì?

• Sắc ký cột là gì?

• Trạng thái cân bằng của một phản ứng là gì?

---