30 câu Hóa Học Lớp 11 – Chương 4. Hydrocarbon

Giải thích: Để gọi tên alkane theo danh pháp IUPAC, ta thực hiện các bước sau:
1. Chọn mạch carbon dài nhất làm mạch chính. Trong trường hợp này, mạch chính có 4 nguyên tử carbon liên tiếp (butane).
2. Đánh số các nguyên tử carbon trên mạch chính sao cho tổng chỉ số vị trí các nhóm thế là nhỏ nhất (hoặc vị trí nhóm thế đầu tiên là nhỏ nhất). Nếu đánh số từ trái sang, nhóm methyl ở vị trí số 2. Nếu đánh số từ phải sang, nhóm methyl ở vị trí số 3. Vậy, đánh số từ trái sang là đúng.
3. Gọi tên nhóm thế kèm vị trí, sau đó đến tên mạch chính. Nhóm methyl ở vị trí số 2.
Vậy, tên gọi đúng là 2-methylbutane.

Giải thích: A. Anken chứa liên kết đôi C=C, là trung tâm phản ứng cộng. Do đó, anken dễ dàng tham gia phản ứng cộng với H₂ (xúc tác Ni, t°), X₂ (halogen), HX (axit halogenhydric). Phát biểu này đúng.
B. Điều kiện để anken có đồng phân hình học (cis-trans) là mỗi nguyên tử carbon của liên kết đôi phải liên kết với hai nhóm thế khác nhau. Phát biểu này đúng.
C. Liên kết đôi C=C của anken có thể bị phá vỡ để tạo thành các đơn vị lặp lại, kết nối với nhau tạo thành polymer thông qua phản ứng trùng hợp. Phát biểu này đúng.
D. Anken là hydrocarbon không no vì trong phân tử có chứa liên kết đôi C=C. Hydrocarbon no là các hydrocarbon chỉ chứa liên kết đơn C-C và C-H. Phát biểu này sai.

Giải thích: Arene (hay hydrocarbon thơm) là những hydrocarbon có chứa vòng benzene (vòng 6 cạnh với các liên kết pi liên hợp) hoặc các cấu trúc tương tự có tính thơm.
A. CH₂=CH-CH=CH₂ là buta-1,3-diene, là một hydrocarbon không no có hai liên kết đôi, không phải arene.
B. Cyclohexane (C₆H₁₂) là một cycloalkane, là hydrocarbon no dạng vòng, không phải arene.
C. Benzene (C₆H₆) là đại diện tiêu biểu và đơn giản nhất của arene, có cấu trúc vòng 6 cạnh với 3 liên kết đôi xen kẽ 3 liên kết đơn (liên kết pi liên hợp). Phát biểu này đúng.
D. CH₃-CH₂-CH₃ là propane, một alkane, là hydrocarbon no mạch hở, không phải arene.

Giải thích: Gọi công thức phân tử của alkane X là C_nH_2n+2 (với n ≥ 1, n nguyên).
Phương trình phản ứng đốt cháy:
C_nH_2n+2 + (3n+1)/2 O₂ → nCO₂ + (n+1)H₂O

Số mol CO₂ thu được là: n_CO2 = 6,72 lít / 22,4 lít/mol = 0,3 mol.

Từ phương trình phản ứng, ta thấy 1 mol C_nH_2n+2 tạo ra n mol CO₂.
Vậy, số mol của alkane X là n_X = n_CO2 / n = 0,3 / n (mol).

Khối lượng mol của alkane X là M_X = 12n + 2n + 2 = 14n + 2 (g/mol).

Theo đề bài, khối lượng của alkane X là 4,4 gam.
Ta có công thức: m_X = n_X × M_X
4,4 = (0,3 / n) × (14n + 2)
4,4n = 0,3 × (14n + 2)
4,4n = 4,2n + 0,6
4,4n - 4,2n = 0,6
0,2n = 0,6
n = 0,6 / 0,2
n = 3

Vậy, công thức phân tử của alkane X là C₃H_2×3+2 = C₃H₈.

Giải thích: Benzene tham gia phản ứng thế halogen khi có mặt xúc tác là bột sắt (Fe) và đun nóng. Trong phản ứng này, một nguyên tử hydrogen trên vòng benzene được thay thế bởi một nguyên tử bromine.
Phương trình phản ứng:
C₆H₆ + Br₂ ^{(Fe, t°)}→ C₆H₅Br + HBr
Sản phẩm chính là bromobenzene (C₆H₅Br) và khí hydrogen bromide (HBr).

Giải thích: 2,2-dimethylpropane (còn gọi là neopentane) có công thức cấu tạo (CH₃)₄C. Tất cả 12 nguyên tử hydrogen trong phân tử này đều tương đương nhau về mặt hóa học (đều là H trên nhóm CH₃ gắn vào carbon bậc 4). Do đó, khi thế một nguyên tử H bằng Cl, chỉ tạo ra một sản phẩm monoclo duy nhất: (CH₃)₃C-CH₂Cl. Các alkane khác (n-pentane, 2-methylbutane, 2,3-dimethylbutane) đều có nhiều loại H không tương đương, do đó sẽ tạo ra nhiều sản phẩm monoclo.

Giải thích: Propyne là alkyne có liên kết ba ở đầu mạch (liên kết ba ở vị trí số 1), nên có nguyên tử hydrogen linh động gắn vào carbon mang liên kết ba. Nguyên tử H này có thể bị thế bởi ion bạc (Ag⁺) trong dung dịch AgNO₃/NH₃ tạo kết tủa bạc acetylide màu vàng nhạt. Phương trình phản ứng: CH₃-C≡CH + AgNO₃ + NH₃ → CH₃-C≡CAg↓ + NH₄NO₃.

Giải thích: Toluene là một arene có nhóm methyl (-CH₃) gắn vào vòng benzene. Nhóm methyl này có nguyên tử hydrogen ở vị trí benzyl (H gắn vào carbon liền kề vòng thơm) nên có thể bị oxi hóa mạnh bởi các chất oxi hóa như KMnO₄ đun nóng. Vòng benzene bền vững dưới tác dụng của KMnO₄, nhưng nhánh alkyl (có H ở carbon alpha) sẽ bị oxi hóa hoàn toàn thành nhóm carboxyl (-COOH). Do đó, toluene bị oxi hóa tạo thành benzoic acid (C₆H₅COOH).

Giải thích: Số mol CH₄ = 8,96 / 22,4 = 0,4 mol. Phản ứng thế monoclo của methane với chlorine (tỉ lệ mol 1:1, có ánh sáng): CH₄ + Cl₂ → CH₃Cl + HCl. Vì phản ứng hoàn toàn và tỉ lệ mol 1:1, 0,4 mol CH₄ sẽ phản ứng tạo ra 0,4 mol CH₃Cl. Khối lượng mol của CH₃Cl = 12 (C) + 3×1 (H) + 35,5 (Cl) = 50,5 g/mol. Khối lượng CH₃Cl thu được = 0,4 mol × 50,5 g/mol = 20,2 gam.

Giải thích: Phản ứng làm mất màu dung dịch nước bromine (Br₂) là đặc trưng của các hợp chất có liên kết bội (liên kết đôi C=C hoặc liên kết ba C≡C) do phản ứng cộng. Methane (CH₄) và Ethane (C₂H₆) là alkane, chỉ có liên kết đơn C-C và C-H bền, không phản ứng với Br₂ ở điều kiện thường. Benzene (C₆H₆) là arene, vòng benzene rất bền, không làm mất màu nước bromine ở điều kiện thường (chỉ phản ứng thế với Br₂ có xúc tác Fe, đun nóng). Ethylene (C₂H₄) là alkene, có một liên kết đôi C=C. Liên kết đôi này kém bền và dễ dàng tham gia phản ứng cộng với Br₂ làm mất màu dung dịch nước bromine ngay ở điều kiện thường: CH₂=CH₂ + Br₂ → CH₂Br-CH₂Br.

Giải thích: Phản ứng cracking là phản ứng phân hủy hydrocarbon mạch dài thành các hydrocarbon mạch ngắn hơn ở nhiệt độ cao và có thể có xúc tác. Butan (C₄H₁₀) có thể bị cracking tạo ra các sản phẩm như:
1. C₄H₁₀ → CH₄ + C₃H₆ (Metan và Propen)
2. C₄H₁₀ → C₂H₆ + C₂H₄ (Etan và Eten)
Do đó, hỗn hợp sản phẩm thu được có thể bao gồm CH₄, C₂H₆, C₃H₆, C₂H₄.

Giải thích: Theo quy tắc Markovnikov, trong phản ứng cộng HX (HCl, HBr, HI, H₂O) vào liên kết đôi của anken không đối xứng, nguyên tử H sẽ cộng vào nguyên tử carbon mang liên kết đôi có nhiều nguyên tử H hơn, còn phần tử X (Cl, Br, I, OH) sẽ cộng vào nguyên tử carbon mang liên kết đôi có ít nguyên tử H hơn.
Trong propene (CH₃-CH=CH₂):
- Carbon thứ nhất (CH₂) có 2 nguyên tử H.
- Carbon thứ hai (CH) có 1 nguyên tử H.
Do đó, H của HCl sẽ cộng vào CH₂ và Cl sẽ cộng vào CH. Sản phẩm chính là CH₃-CHCl-CH₃, tức 2-chloropropane.

Giải thích: Phản ứng của benzene với hỗn hợp axit nitric đặc và axit sulfuric đặc (hỗn hợp sunfo-nitro hóa) ở nhiệt độ 50-60 °C là phản ứng thế nitro vào vòng benzene. Sản phẩm hữu cơ chính thu được là nitrobenzene (C₆H₅NO₂). Axit sulfuric đặc đóng vai trò là chất hút nước và xúc tác, giúp tạo ra ion nitroni (NO₂⁺) là tác nhân thế electrophil.

Giải thích: Phương trình phản ứng: Al₄C₃ + 12H₂O → 4Al(OH)₃ + 3CH₄
Số mol CH₄ cần điều chế (theo lí thuyết nếu hiệu suất 100%):
n_CH4 = V_CH4 / 22,4 = 3,36 / 22,4 = 0,15 mol
Theo phương trình, cứ 1 mol Al₄C₃ tạo ra 3 mol CH₄.
Vậy số mol Al₄C₃ cần (theo lí thuyết) = n_CH4 / 3 = 0,15 / 3 = 0,05 mol
Vì hiệu suất phản ứng là 80% (0,8), nên lượng Al₄C₃ thực tế cần dùng phải nhiều hơn:
n_{Al4C3 thực tế} = n_{Al4C3 lí thuyết} / Hiệu suất = 0,05 / 0,8 = 0,0625 mol
Khối lượng mol của Al₄C₃ = 4 × 27 + 3 × 12 = 108 + 36 = 144 g/mol
Khối lượng Al₄C₃ cần dùng = n_{Al4C3 thực tế} × M_Al4C3 = 0,0625 × 144 = 9 gam.

Giải thích: Gọi x là số mol C₂H₄ và y là số mol C₂H₂ trong hỗn hợp X.
Tổng số mol khí trong hỗn hợp X: n_X = V_X / 22,4 = 5,6 / 22,4 = 0,25 mol
Vậy: x + y = 0,25 (1)

Phản ứng của C₂H₄ với Br₂:
C₂H₄ + Br₂ → C₂H₄Br₂
x mol → x mol

Phản ứng của C₂H₂ với Br₂:
C₂H₂ + 2Br₂ → C₂H₂Br₄
y mol → 2y mol

Tổng số mol Br₂ đã phản ứng: n_Br2 = m_Br2 / M_Br2 = 48 / (2 × 80) = 48 / 160 = 0,3 mol
Vậy: x + 2y = 0,3 (2)

Từ (1) và (2) ta có hệ phương trình:
x + y = 0,25
x + 2y = 0,3

Trừ phương trình (1) cho (2): (x + 2y) - (x + y) = 0,3 - 0,25 → y = 0,05 mol
Thay y = 0,05 vào (1): x + 0,05 = 0,25 → x = 0,2 mol

Phần trăm thể tích của ethylene trong hỗn hợp X (cũng là phần trăm số mol vì ở cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất):
%V_C2H4 = (n_C2H4 / n_X) × 100% = (0,2 / 0,25) × 100% = 0,8 × 100% = 80%.

Giải thích: Các alkane từ C1 đến C4 tồn tại ở thể khí ở điều kiện thường (25 °C, 1 atm). C₃H₈ (propane) là một alkane có 3 nguyên tử carbon, do đó nó tồn tại ở thể khí. Các alkane từ C5 đến C17 thường là chất lỏng, và các alkane có từ 18 nguyên tử carbon trở lên thường là chất rắn.

Giải thích: Acetylene (C₂H₂) tác dụng với HCl theo tỉ lệ mol 1:1 dưới xúc tác HgCl₂ ở 150-200 °C tạo thành vinyl chloride (chloroethene), là một monome quan trọng trong công nghiệp polymer.

Giải thích: Phân tử benzene có cấu trúc phẳng, hình lục giác đều. Sáu nguyên tử carbon liên kết với nhau bằng các liên kết cộng hóa trị có độ dài bằng nhau, trung gian giữa liên kết đơn và liên kết đôi, do sự delocalized của 6 electron π trên toàn bộ vòng.

Giải thích: Phương trình đốt cháy propan: C₃H₈ + 5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O
Khối lượng mol của C₃H₈ là 3*12 + 8*1 = 44 g/mol.
Số mol C₃H₈ = 8,8 g / 44 g/mol = 0,2 mol.
Theo phương trình, 1 mol C₃H₈ cần 5 mol O₂.
Vậy 0,2 mol C₃H₈ cần 0,2 * 5 = 1 mol O₂.
Thể tích O₂ cần dùng (ở đktc) = 1 mol * 22,4 L/mol = 22,4 lít.
Vì không khí chứa 20% thể tích O₂, thể tích không khí tối thiểu cần dùng = Thể tích O₂ / 20% = 22,4 L / 0,20 = 112 lít.

Giải thích: Phản ứng cộng nước vào anken tuân theo quy tắc Markovnikov: phần H của H₂O (H⁺) sẽ cộng vào nguyên tử carbon mang liên kết đôi có nhiều H hơn, còn phần OH (OH^-) sẽ cộng vào nguyên tử carbon mang liên kết đôi có ít H hơn.
Với but-1-ene (CH₂=CH-CH₂-CH₃), carbon đầu tiên của liên kết đôi (CH₂) có 2 nguyên tử H, carbon thứ hai của liên kết đôi (CH) có 1 nguyên tử H.
Do đó, H sẽ cộng vào CH₂, và OH sẽ cộng vào CH.
Sản phẩm chính là CH₃-CH(OH)-CH₂-CH₃, tức butan-2-ol.

Giải thích: Phản ứng thế halogen vào alkane là phản ứng quang hóa, cần ánh sáng (ánh sáng khuếch tán) hoặc nhiệt độ cao để khơi mào phản ứng. Các điều kiện khác không phù hợp cho phản ứng thế này.

Giải thích: Polietilen (polyethylene) là một polime được tạo thành từ phản ứng trùng hợp monome etilen (ethylene). Công thức cấu tạo của etilen là CH₂=CH₂.

Giải thích: Đây là phản ứng Friedel-Crafts ankyl hóa, một phản ứng thế electrophin trên vòng benzene. Benzene tác dụng với methyl chloride (CH₃Cl) có xúc tác AlCl₃ khan sẽ tạo ra toluene (methylbenzene) và hydro chloride (HCl). Phương trình phản ứng: C₆H₆ + CH₃Cl → C₆H₅CH₃ + HCl.

Giải thích: Số mol propan là n_C3H8 = 11,2 / 22,4 = 0,5 mol.
Phản ứng thế: C₃H₈ + Cl₂ → C₃H₇Cl + HCl.
Theo tỉ lệ mol 1:1, số mol 1-chloropropane (C₃H₇Cl) tạo thành theo lí thuyết là 0,5 mol.
Khối lượng mol của 1-chloropropane là M = 3 × 12 + 7 × 1 + 35,5 = 36 + 7 + 35,5 = 78,5 g/mol.
Khối lượng 1-chloropropane theo lí thuyết là m_{lí thuyết} = 0,5 × 78,5 = 39,25 g.
Với hiệu suất 75%, khối lượng 1-chloropropane thực tế thu được là m_{thực tế} = 39,25 × 75% = 29,4375 g.

Giải thích: Propene là một anken, có liên kết đôi C=C nên có khả năng tham gia phản ứng cộng với bromine, làm mất màu dung dịch nước bromine ở điều kiện thường. Propan là một alkane (hydrocarbon no), không có liên kết đôi hay liên kết ba, nên không phản ứng với dung dịch nước bromine ở điều kiện thường. Vì vậy, dung dịch nước bromine có thể dùng để phân biệt hai chất này.

Giải thích: Để gọi tên IUPAC của alkane, ta thực hiện các bước sau: 1. **Chọn mạch chính:** Chọn mạch carbon dài nhất. Trong trường hợp này, mạch carbon dài nhất có 5 nguyên tử carbon (pentane). 2. **Đánh số mạch chính:** Đánh số các nguyên tử carbon trong mạch chính sao cho tổng vị trí các nhóm thế là nhỏ nhất. Nếu đánh số từ trái sang phải, các nhóm methyl ở vị trí 2, 4, 4 (tổng = 2+4+4 = 10). Nếu đánh số từ phải sang trái, các nhóm methyl ở vị trí 2, 2, 4 (tổng = 2+2+4 = 8). Do đó, cách đánh số từ phải sang trái là đúng. 3. **Gọi tên:** Các nhóm methyl ở vị trí 2, 2 và 4. Vậy tên gọi là 2,2,4-trimethylpentane.

Giải thích: Phương trình đốt cháy alkane có dạng: C_nH_2n+2 + (3n+1)/2 O₂ → n CO₂ + (n+1) H₂O Số mol CO₂ thu được là: n_CO2 = 6,72 lít / 22,4 lít/mol = 0,3 mol. Theo phương trình phản ứng, số mol alkane X là n_X = n_CO2 / n = 0,3 / n. Khối lượng mol của alkane X là M_X = 12n + (2n+2) × 1 = 14n + 2. Ta có công thức: m_X = n_X × M_X 4,4 = (0,3 / n) × (14n + 2) 4,4n = 0,3 × (14n + 2) 4,4n = 4,2n + 0,6 0,2n = 0,6 n = 3 Vậy, công thức phân tử của alkane X là C₃H₈ (propane).

Giải thích: Điều kiện để một hợp chất có đồng phân hình học (cis-trans) là phải có: 1. Liên kết đôi C=C (hoặc vòng no). 2. Mỗi nguyên tử carbon tham gia liên kết đôi phải liên kết với hai nhóm thế khác nhau. Xét các lựa chọn: A. **But-1-ene (CH₂=CH-CH₂-CH₃):** Nguyên tử carbon đầu tiên của liên kết đôi (CH₂=) liên kết với hai nguyên tử hydrogen giống nhau. Không có đồng phân hình học. B. **2-methylpropene (CH₂=C(CH₃)₂):** Nguyên tử carbon đầu tiên của liên kết đôi (CH₂=) liên kết với hai nguyên tử hydrogen giống nhau. Nguyên tử carbon thứ hai của liên kết đôi (C(CH₃)₂) liên kết với hai nhóm methyl giống nhau. Không có đồng phân hình học. C. **But-2-ene (CH₃-CH=CH-CH₃):** Mỗi nguyên tử carbon của liên kết đôi (CH=CH) đều liên kết với một nguyên tử hydrogen và một nhóm methyl (CH₃) khác nhau. Do đó, but-2-ene có đồng phân hình học (cis-but-2-ene và trans-but-2-ene). D. **Propyne (CH₃-C≡CH):** Có liên kết ba, không có đồng phân hình học. Vậy, but-2-ene là hợp chất có đồng phân hình học.

Giải thích: Công thức tổng quát của alkene là C_nH_2n. Phản ứng của alkene với bromine là phản ứng cộng: C_nH_2n + Br₂ → C_nH_2nBr₂ Số mol bromine đã phản ứng là: n_Br2 = m_Br2 / M_Br2 = 16 gam / (2 × 80 g/mol) = 16 / 160 = 0,1 mol. Theo tỉ lệ phản ứng 1:1, số mol alkene X là: n_X = n_Br2 = 0,1 mol. Khối lượng mol của alkene X là: M_X = m_X / n_X = 5,6 gam / 0,1 mol = 56 g/mol. Vì M_X = 14n, ta có: 14n = 56 n = 56 / 14 n = 4 Vậy, công thức phân tử của alkene X là C₄H₈.

Giải thích: Phản ứng của benzene với bromine lỏng có xúc tác bột sắt (Fe) là một phản ứng thế electrophil vào vòng benzene. Trong phản ứng này, một nguyên tử hydrogen trên vòng benzene được thay thế bằng một nguyên tử bromine. C₆H₆ + Br₂ (lỏng) C₆H₅Br + HBr Sản phẩm hữu cơ chính thu được là bromobenzene. Các lựa chọn khác không đúng vì: B. 1,2-dibromobenzene sẽ hình thành nếu phản ứng tiếp tục thế bromine lần hai, hoặc nếu có điều kiện đặc biệt để thế hai nguyên tử Br liên tiếp. C. Benzyl bromide là sản phẩm thế vào nhóm methyl của toluene, không phải benzene. D. Cyclohexyl bromide là sản phẩm của phản ứng cộng Br₂ vào cyclohexane hoặc phản ứng thế vào cyclohexane, không phải benzene.