Alkene: công thức CnH2n, đồng phân, phản ứng cộng, trùng hợp, oxi hóa và bài tập có đáp án Hóa 11
Alkene là hydrocarbon không no, mạch hở, có một liên kết đôi C=C, công thức chung CnH2n. Bài viết nêu danh pháp, đồng phân cis - trans, phản ứng cộng H2, Br2, HX (quy tắc Markovnikov), trùng hợp, oxi hóa, điều chế ethylene và bài tập có đáp án Hóa 11.
Alkene là gì?
Alkene là hydrocarbon không no, mạch hở, phân tử có một liên kết đôi $\ce{C=C}$, công thức chung $\text{C}_n\text{H}_{2n}$ ($n \ge 2$). Đại diện đơn giản nhất là ethene (ethylene) $\ce{C2H4}$. Liên kết $\pi$ kém bền khiến alkene dễ tham gia phản ứng cộng, trùng hợp và oxi hóa.
Danh pháp và đồng phân
- Tên gọi: đổi đuôi -ane thành -ene và chỉ vị trí nối đôi, ví dụ propene, but-1-ene, but-2-ene.
- Đồng phân: mạch carbon, vị trí nối đôi và đồng phân hình học cis - trans (với but-2-ene).
Ví dụ 1
$\ce{C4H8}$ mạch hở có mấy đồng phân?
$4$: but-1-ene, cis-but-2-ene, trans-but-2-ene, 2-methylpropene.
Tính chất hóa học
| Phản ứng | Phương trình |
|---|---|
| Cộng $\ce{H2}$ | $\ce{CH2=CH2 + H2 ->[Ni, t] CH3CH3}$ |
| Cộng $\ce{Br2}$ (làm mất màu nước brom) | $\ce{CH2=CH2 + Br2 -> CH2Br-CH2Br}$ |
| Cộng $\ce{HX}$ | $\ce{CH2=CH2 + HCl -> CH3CH2Cl}$ |
| Cộng $\ce{H2O}$ | $\ce{CH2=CH2 + H2O ->[H+, t] CH3CH2OH}$ |
| Trùng hợp | $\ce{nCH2=CH2 ->[t, p, xt] (-CH2-CH2-)_n}$ (polyethylene PE) |
| Oxi hóa bởi $\ce{KMnO4}$ | Làm mất màu dung dịch thuốc tím, tạo kết tủa $\ce{MnO2}$ |
| Cháy | $\text{C}_n\text{H}_{2n} + \frac{3n}{2}\text{O}_2 \rightarrow n\text{CO}_2 + n\text{H}_2\text{O}$ ($n_{\ce{CO2}} = n_{\ce{H2O}}$) |
Ví dụ 2
Cho $5{,}6$ g alkene tác dụng vừa đủ với $16$ g $\ce{Br2}$ ($M_{\ce{Br2}} = 160$). Tìm công thức alkene.
$n_{\ce{Br2}} = 0{,}1$ mol nên $n_{\text{alkene}} = 0{,}1$ mol, $M = 56$, công thức $\ce{C4H8}$.
Ví dụ 3
Làm thế nào phân biệt khí ethane và ethylene?
Dẫn qua nước brom: ethylene làm mất màu, ethane không.
Điều chế và ứng dụng
- Phòng thí nghiệm: $\ce{C2H5OH ->[H2SO4 dac, 170 °C] C2H4 + H2O}$.
- Công nghiệp: cracking alkane từ dầu mỏ.
- Ứng dụng: sản xuất polymer (PE, PP, PVC), ethanol, ethylene glycol; $\ce{C2H4}$ làm chín trái cây.
Những lỗi thường gặp
Bài tập thực hành
- Viết phương trình propene cộng $\ce{HBr}$ (sản phẩm chính).
- Viết phương trình trùng hợp propene.
- Đốt $0{,}1$ mol alkene thu $13{,}2$ g $\ce{CO2}$. Tìm công thức.
- Cho $2{,}8$ g alkene cộng vừa đủ $8$ g $\ce{Br2}$. Tìm công thức.
- Nêu cách điều chế ethylene trong phòng thí nghiệm.
Đáp án
- $\ce{CH3CH=CH2 + HBr -> CH3CHBrCH3}$.
- $\ce{nCH3CH=CH2 ->[t, p, xt] (-CH(CH3)-CH2-)_n}$ (PP).
- $n_{\ce{CO2}} = 0{,}3$ mol, số C $= 0{,}3 : 0{,}1 = 3$ nên $\ce{C3H6}$.
- $n_{\ce{Br2}} = 0{,}05$ mol nên $M = 2{,}8 : 0{,}05 = 56$, $\ce{C4H8}$.
- Đun ethanol với $\ce{H2SO4}$ đặc ở $170\ ^\circ\text{C}$.
Tổng kết
Bài học liên quan
Xem tất cả bài học chủ điểm Hydrocarbon
Câu hỏi thường gặp
Alkene là gì?
Là hydrocarbon không no, mạch hở, có một liên kết đôi, công thức $\text{C}_n\text{H}_{2n}$.
Quy tắc Markovnikov là gì?
H cộng vào C có nhiều H hơn, phần còn lại cộng vào C có ít H hơn.
Nhận biết alkene bằng gì?
Làm mất màu nước brom hoặc dung dịch $\ce{KMnO4}$.
Alkene dùng làm gì?
Sản xuất polymer, ethanol và nhiều hóa chất.