C4H10 + Cl2 → C4H9Cl + HCl | butan + Cl2 (tỉ lệ 1:1)

Phản ứng butan + Cl₂ tỉ lệ 1 : 1 (hay C₄H₁₀ + Cl₂ tạo ra C₄H₉Cl) thuộc loại phản ứng thế bởi halogen , phản ứng halogen hóa đã được cân bằng chính xác và chi tiết nhất. Bên cạnh đó là một số bài tập có liên quan về C₄H₁₀ có lời giải, mời các bạn đón xem:

C₄H₁₀ + Cl₂ → C₄H₉Cl + HCl

1. Phương trình phản ứng C₄H₁₀ tác dụng với Cl₂

CH₃ – CH₂ – CH₂ - CH₃ + Cl₂ $\stackrel{t^0}{\to }$ CH₃ – CHCl – CH₂ – CH₃  + HCl

Phản ứng này thuộc loại phản ứng thế.

2. Hiện tượng của phản ứng C₄H₁₀ tác dụng với Cl₂

- Trước khi chiếu sáng hoặc đun nóng hỗn hợp phản ứng có màu vàng (của khí clo). Sau khi phản ứng xảy ra hỗn hợp sản phẩm thu được không có màu.

3. Cách tiến hành phản ứng C₄H₁₀ tác dụng với Cl₂

- Chiếu sáng hỗn hợp C₄H₁₀ và Cl₂.

4. Mở rộng về tính chất hoá học của alkane

- Ở nhiệt độ thường, các alkane không tác dụng với dung dịch axit, dung dịch kiềm và các chất oxi hóa như dung dịch KMnO₄ (thuốc tím)...

- Khi chiếu sáng hoặc đun nóng, các alkane dễ dàng tham gia các phản ứng thế, phản ứng tách hiđro và phản ứng cháy. 

4.1. Phản ứng thế bởi halogen

- Clo 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

- Các đồng đẳng của methane cũng tham gia phản ứng thế tương tự methane.

Nhận xét:

- Nguyên tử hiđro liên kết với nguyên tử cacbon bậc cao hơn dễ bị thế hơn nguyên tử hiđro liên kết với nguyên tử cacbon bậc thấp hơn.

4.2. Phản ứng tách

- Dưới tác dụng của nhiệt và chất xúc tác thích hợp, các alkane có phân tử khối nhỏ bị tách hiđro thành hydrocarbon không no tương ứng.

Thí dụ:

CH₃ – CH₃ $\stackrel{500{}^{o}C,xt}{\to }$ CH₂ = CH₂ + H₂

- Ở nhiệt độ cao và chất xúc tác thích hợp, ngoài việc bị tách hiđro, các alkane còn có thể bị phân cắt mạch cacbon tạo thành các phân tử nhỏ hơn.

Thí dụ:

          CH₃ – CH₂ – CH₃ $\stackrel{t^o,xt}{\to }\left[\begin{array}{l}{C}_2{H}_6+C{H}_4\\ C_3{H}_6+H_2\end{array}\right.$

4.3. Phản ứng oxi hóa

- Khi bị đốt, các alkane đều cháy, tỏa nhiều nhiệt.

          C_nH_{2n + 2} + $\frac{3n+1}{2}$O₂ $\stackrel{t^o}{\to }$ nCO₂ + (n + 1)H₂O

5. Bài tập vận dụng liên quan

Câu 1: Sản phẩm của phản ứng thế clo (1:1, ánh sáng) vào 2,2-dimethylpropan là:

(1) CH₃C(CH₃)₂CH₂Cl;                                   

(2) CH₃C(CH₂Cl)₂CH₃ ;

(3) CH₃ClC(CH₃)₃

A. (1); (2).                  B. (2); (3).                      C. (2).                        D. (1)

Hướng dẫn giải

Đáp án D

$\begin{array}{l}C{H}_3\\ C{H}_3–\underset{\left|\right.}{\overset{\left|\right.}{C}}–C{H}_3\\ C{H}_3\end{array}$

4 nhóm -CH₃ có vị trí đối xứng nhau nên chỉ có 1 sản phẩm thế clo 1:1.

Câu 2: Clo hóa alkane X theo tỉ lệ mol 1:1 tạo sản phẩm dẫn xuất monochloro có thành phần khối lượng clo là 45,223%. Công thức phân tử của X là

A. C₄H₁₀                         B. C₃H₈                         C. C₃H₆                      D. C₂H₆.

Hướng dẫn giải

Đáp án B

C_nH_2n+2 + Cl₂ → C_nH_2n+1Cl + HCl

→$\frac{\mathrm{35,5}}{14n+1+\mathrm{35,5}}$ .100 = 45,223%

→ n = 3 → CTPT X: C₃H₈.

Câu 3: Cho 2-methylbutan tác dụng với Cl₂ (ánh sáng, tỉ lệ số mol 1 : 1), số sản phẩm monochloro tối đa thu được là

A. 2                             B. 3                                 C. 5                               D. 4.

Hướng dẫn giải

Đáp án D

$\begin{array}{l}\stackrel{\downarrow }{C}{H}_3–\underset{\left|\right.}{\stackrel{\downarrow }{C}}H–\stackrel{\downarrow }{C}{H}_2–\stackrel{\downarrow }{C}{H}_3\\ C{H}_3\end{array}$

Clo hóa 2-methylbutan được 4 sản phẩm thế monochloro.  

Vị trí mũi tên cho biết Cl có thể thế H gắn với C đó.

Câu 4: Phản ứng đặc trưng của alkane là:

A. Cộng với halogen                                         B. Thế với halogen              

C. cracking                                                       D. Đề hiđro hoá

Hướng dẫn giải

Đáp án B

Ở phân tử alkane chỉ có liên kết C-C và C-H. Đó là các liên kết xích ma bền vững, vì thế alkane tương đối trơ về mặt hóa học. Ở nhiệt độ thường chúng không phản ứng với axit, bazơ và chất oxi hóa mạnh như KMnO₄.

Dưới tác dụng của ánh sáng, xúc tác và nhiệt độ, alkane tham gia các phản ứng thế với halogen, phản ứng tách và phản ứng oxi hóa. Tuy nhiên, phản ứng đặc trưng của alkane là thế với halogen: C_nH_2n+2 + Cl₂ $\stackrel{AS}{\to }$ C_nH_2n+1Cl + HCl

Halogen có thể thay thế lần lượt từng nguyên tử H trong phân tử alkane.

Câu 5: alkane X có công thức phân tử C₆H₁₄. Clo hóa X, thu được 4 sản phẩm dẫn xuất monochloro. Tên gọi của X là

A. 2,2-dimethylbutan                                              B. 3-methylpentan

C. hexan                                                                D. 2,3-dimethylbutan

Hướng dẫn giải

Đáp án B

$\begin{array}{l}\stackrel{\downarrow }{C}{H}_3–\stackrel{\downarrow }{C}{H}_2–\underset{\left|\downarrow \right.}{\stackrel{\downarrow }{C}}H–C{H}_2–C{H}_3\\ C{H}_3\end{array}$

Vị trí mũi tên cho biết Cl có thể thế H gắn với C đó

→ Clo hóa 3-methylpentan được 4 sản phẩm thế monochloro.  

Câu 6: Đốt cháy hoàn toàn một thể tích khí thiên nhiên gồm methane, etan, propane bằng oxi không khí (trong không khí, oxi chiếm 20% thể tích), thu được 7,84 lít khí CO₂ (đktc) và 9,9 gam nước. Thể tích không khí (đktc) nhỏ nhất cần dùng để đốt cháy hoàn toàn lượng khí thiên nhiên trên là

A. 70,0 lít                      B. 78,4 lít                   C. 84,0 lít                 D. 56,0 lít.

Hướng dẫn giải

Đáp án A

$n_{C{O}_2}$= 7,84 : 22,4 = 0,35 mol;

$n_{H_{2}O}$ = 9,9 : 18 = 0,55 mol

Bảo toàn nguyên tố O: 2.$n_{O_2}$= 2.$n_{C{O}_2}$ + $n_{H_{2}O}$

→ 2.$n_{O_2}$= 2.0,35 + 0,55 →$n_{O_2}$ = 0,625 mol

 $V_{O_2}$ = 0,625.22,4 = 14 lít

Vì oxi chiếm $\frac{1}{5}$V_kk → V_kk = 5.14 = 70 lít

Câu 7: Khi brom hóa một alkane chỉ thu được một dẫn xuất monobrom duy nhất có tỉ khối hơi đối với hiđro là 75,5. Tên của alkane là

A. 3,3-dimethylhexan                                               B. 2,2-dimethylpropan     

C. isopentane                                                          D. 2,2,3-trimethylpentan.

Hướng dẫn giải

Đáp án B                                

C_nH_2n+2 + Br₂ → C_nH_2n+1Br + HBr

→ 14n + 81 = 75,5.2 → n = 5 → CTPT: C₅H₁₂

Khi brom hóa alkane chỉ thu được một dẫn xuất monobrom duy nhất

nên CTCT của X là:

$\begin{array}{l}C{H}_3\\ C{H}_3–\underset{\left|\right.}{\overset{\left|\right.}{C}}–C{H}_3\\ C{H}_3\end{array}$        2,2-dimethylpropan                                              

Câu 8: Hỗn hợp khí A gồm etan và propan. Đốt cháy hỗn hợp A thu được khí CO₂ và hơi nước theo tỷ lệ thể tích 11:15. Thành phần phần trăm theo khối lượng của hai chất lần lượt là: 

A. 18,5% và 81,5%                                          B. 45% và 55%

C. 28,1% và 71,9%                                          D. 25% và 75%

Hướng dẫn giải

Đáp án A

Đặt $n_{C_2{H}_6}$ =  a ; $n_{C_3{H}_8}$= b;

Có $V_{C{O}_2}$:$V_{H_{2}O}$ = 11 : 15 

→ (2a + 3b) : (3a + 4b) = 11 : 15

→ b = 3a

Tỉ lệ thể tích bằng tỉ lệ số mol

Giả sử $n_{C_2{H}_6}$ = 1 mol → $n_{C_3{H}_8}$ = 3 mol

→ mA = 1.30 + 3.44 = 162 gam

→ %$m_{C_2{H}_6}$ = $\frac{30}{162}.100$ = 18,5%

%$m_{C_3{H}_8}$ = $\frac{3.44}{162}.100$ = 81,5%

Câu 9: Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp X gồm hai hydrocarbon kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng thu được 2,24 lít CO₂ (đktc) và 3,24 gam H₂O. Hai hydrocarbon trong X là

A. C₂H₆ và C₃H₈                                                   B. CH₄ và C₂H₆ .

C. C₂H₂ và C₃H₄                                                   D. C₂H₄ và C₃H₆

Hướng dẫn giải

Đáp án B

$n_{C{O}_2}$ = 2,24 : 22,4 = 0,1 mol;

$n_{H_{2}O}$ = 3,24 : 18 = 0,18 mol

$n_{H_{2}O}$> $n_{C{O}_2}$ → X là alkane → X có CTPT chung là C_nH_2n+2

n_X = $n_{H_{2}O}$ - $n_{C{O}_2}$ = 0,18 – 0,1 = 0,08 mol

→ n = $\frac{n_{C{O}_2}}{n_X}$ = $\frac{\mathrm{0,1}}{\mathrm{0,08}}$ = 1,25

→  Hai hydrocarbon kế tiếp là CH₄ và C₂H₆

Câu 10: Đốt cháy hoàn toàn một hydrocarbon X, dẫn sản phẩm cháy lần lượt qua bình đựng P₂O₅ và Ca(OH)₂ thì khối lượng các bình này tăng lên lần lượt là 0,9 gam và 1,1 gam. Công thức phân tử của X là: 

A. C₄H₁₀                         B. C₃H₈                          C. C₂H₆                          D. CH₄

Hướng dẫn giải

Đáp án D

Khối lượng bình P₂O₅ tăng chính là khối lượng nước

→ $m_{H_{2}O}$ = 0,9 gam → $n_{H_{2}O}$ = 0,05 mol

Khối lượng bình Ca(OH)₂ tăng chính là khối lượng CO₂

→ $m_{C{O}_2}$ = 1,1 gam → $n_{C{O}_2}$ = 0,025 mol

$n_{H_{2}O}$ > $n_{C{O}_2}$ → X là alkane

→ X có CTPT chung là C_nH_2n+2

n_X =$n_{H_{2}O}$ - $n_{C{O}_2}$ = 0,05 – 0,025 = 0,025 mol

→ n = $\frac{n_{C{O}_2}}{n_X}$ = $\frac{\mathrm{0,025}}{\mathrm{0,025}}$ = 1

→ X là CH₄.

Xem thêm các phương trình hóa học hay khác:

• C₄H₁₀ → C₄H₈ + H₂
• C₄H₁₀ → C₂H₆ + C₂H₄
• C₄H₁₀ → C₃H₆ + CH₄
• 2C₄H₁₀ + 13O₂ → 8CO₂ + 10H₂O
• C₄H₁₀ + Br₂ → C₄H₉Br + HBr
• C₄H₁₀ + 2Br₂ → C₄H₈Br₂ + 2HBr
• CH₃CH₂CH₂CH₃ + O₂ → 2CH₃COOH + H₂O

---