Tất cảMầm nonTiểu họcTHCSTHPT
Khoa học tự nhiên lớp 9
Chủ điểm 10 · ⚗️ Hoá học

Hợp chất hữu cơ, alkane, alkene và nhiên liệu

Phân biệt hợp chất hữu cơ với vô cơ, viết công thức và phương trình cháy, cộng bromine của alkane, alkene, rồi tính thể tích khí, nhiệt lượng và tìm công thức từ phản ứng cháy.

Ứng với SGK Kết nối tri thức: Bài 22, Bài 23, Bài 24, Bài 25

⚡ Nhớ nhanh

  • 1Hợp chất hữu cơ là hợp chất của carbon, trừ CO, CO₂, các muối carbonate… Hydrocarbon chỉ chứa C và H; còn lại là dẫn xuất của hydrocarbon.
  • 2Carbon luôn hoá trị IV. Liên kết đơn (—) là một cặp electron dùng chung, liên kết đôi (=) là hai cặp. Cùng một CTPT có thể có nhiều CTCT.
  • 3Alkane: mạch hở, chỉ liên kết đơn, CₙH₂ₙ₊₂ (n ≥ 1). Phản ứng đặc trưng là cháy, toả nhiệt mạnh. Alkane khá bền, không tác dụng acid, base.
  • 4Alkene: mạch hở, có một liên kết đôi C=C, CₙH₂ₙ (n ≥ 2). Liên kết kém bền nên alkene cháy, cộng nước bromine (mất màu) và trùng hợp.
  • 5Cháy hoàn toàn cho CO₂ + H₂O. Thể tích khí ở điều kiện chuẩn: V = n · 24,79 (L). Thiếu oxygen thì có muội than và CO độc.

👀 Nhìn là hiểu

Chọn số nguyên tử carbon và loại liên kết rồi xem công thức, tên gọi hiện ra. Thử đốt hoặc cho vào nước bromine để thấy alkane và alkene khác nhau chỗ nào.

HHHHHHCCC₂H₆6 H · 2 C · mỗi C đủ 4 liên kếtChọn một thử nghiệm bên cạnh(đốt hoặc nước bromine)

Số nguyên tử carbon:

Liên kết giữa các carbon:

Thử:

Ethane · alkane

CTPT: C₂H₆
CTCT thu gọn: CH₃—CH₃
Công thức chung CₙH₂ₙ₊₂: 2·2 + 2 = 6 H ✓

Mạch hở, chỉ liên kết đơn, khá bền: không tác dụng với acid, base ở điều kiện thường.

Nút mẫu:

1 🧬 Hợp chất hữu cơ và công thức

Cần nhớ

  • ✦Hợp chất hữu cơ luôn có carbon, thường kèm H, O, N, Cl, S. Ví dụ: CH₄, C₂H₅OH, CH₃COOH, urea CO(NH₂)₂. Hoá học hữu cơ là ngành nghiên cứu các hợp chất này.
  • ✦Ngoại lệ vô cơ dù có carbon: CO, CO₂, muối carbonate (CaCO₃, Na₂CO₃), acid H₂CO₃. Ví dụ: CaCO₃ là vô cơ.
  • ✦Đọc thêm: năm 1828 Wöhler tổng hợp urea từ chất vô cơ, bác bỏ "lực sống" mà Berzelius (1806) từng cho là bắt buộc để tạo chất hữu cơ.
  • ✦Liên kết trong hợp chất hữu cơ chủ yếu là cộng hoá trị (giữa các phi kim). Carbon liên kết với nhau tạo mạch carbon: mạch hở không nhánh, mạch hở có nhánh, mạch vòng.

Ba loại công thức của cùng một chất

LoạiCho biếtVí dụ ethane
CTPTNguyên tố và số nguyên tử mỗi nguyên tốC₂H₆
CTCTTrật tự và cách liên kết (— đơn, = đôi)mỗi C nối 3 H và 1 C
CTCT thu gọnGộp H vào C liên kết với nóCH₃—CH₃ (ethylene: CH₂=CH₂)
🔗 Cùng CTPT, khác chất

C₂H₆O có hai CTCT: CH₃—CH₂—OH (ethylic alcohol, lỏng, tác dụng natri) và CH₃—O—CH₃ (dimethyl ether, khí, không tác dụng natri). Tính chất phụ thuộc cả thành phần lẫn cấu tạo.

🧩 Phân loại

Hydrocarbon: chỉ C và H (CH₄, C₂H₄, C₃H₈). Dẫn xuất: thêm O, N, Cl… (CH₃Cl, C₂H₅OH, CH₃COOH).

Dạng bài

Nhận ra hợp chất hữu cơ, hydrocarbon

  1. 1 Tìm nguyên tố carbon trong công thức. Không có C thì là vô cơ.
  2. 2 Có C thì loại ngoại lệ: CO, CO₂, muối carbonate, H₂CO₃ là vô cơ.
  3. 3 Còn lại là hữu cơ. Chỉ có C và H thì là hydrocarbon, có thêm nguyên tố khác thì là dẫn xuất.
  4. 4 Rà lại từng chất đã xếp ✓.

⚠️ Bẫy hay gặp: CaCO₃ và CO₂ có carbon nhưng là chất vô cơ. Thấy chữ C là kết luận "hữu cơ" thì xếp sai hai chất này.

🔬
Làm mẫu

Xếp CH₄, CO₂, CH₃Cl, Na₂CO₃, C₂H₄ vào: hydrocarbon, dẫn xuất, vô cơ.

Hướng dẫn giải

Thử tự giải trước nhé!

Dạng bài

Viết công thức cấu tạo thu gọn

  1. 1 Xếp các nguyên tử C thành mạch, nối C với C bằng liên kết đơn hoặc đôi.
  2. 2 Mỗi carbon phải đủ 4 liên kết: số H = 4 − tổng liên kết với C bên cạnh.
  3. 3 Gộp H vào C của nó: CH₃, CH₂, CH.
  4. 4 Đếm lại số H và C so với CTPT ✓.

⚠️ Bẫy hay gặp: Viết CH₂=CH₂—CH₃ là sai: C ở giữa có 5 liên kết (đôi 2 + H 2 + C 1). Carbon chỉ có hoá trị IV.

✏️
Làm mẫu

Viết CTCT thu gọn của C₃H₆ có một liên kết đôi.

Hướng dẫn giải

Thử tự giải trước nhé!

2 🔥 Alkane: cấu tạo, phản ứng cháy, ứng dụng

Bốn alkane đầu dãy (hơn kém nhau nhóm CH₂)

TênCTPTCTCT thu gọn
MethaneCH₄CH₄
EthaneC₂H₆CH₃—CH₃
PropaneC₃H₈CH₃—CH₂—CH₃
ButaneC₄H₁₀CH₃—CH₂—CH₂—CH₃

Cần nhớ

  • ✦Alkane là hydrocarbon mạch hở, chỉ có liên kết đơn. Công thức chung CₙH₂ₙ₊₂: n = 4 thì có 2·4 + 2 = 10 H ⇒ C₄H₁₀.
  • ✦Cháy: C₃H₈ + 5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O (t°). Khí CO₂ làm đục nước vôi trong. Phản ứng toả nhiều nhiệt nên alkane làm nhiên liệu.
  • ✦Thiếu oxygen: cháy không hoàn toàn, sinh muội than và CO (độc). Đây là lí do không đốt bếp gas trong phòng kín.
  • ✦Alkane bền: ở điều kiện thường không phản ứng với acid, base. Methane là khí bùn ao, propane và butane là khí gas, paraffin (nến) là alkane rắn.

Dạng bài

Viết phương trình cháy hoàn toàn

  1. 1 Sản phẩm luôn là CO₂ và H₂O: CₙHₘ + O₂ → n CO₂ + (m/2) H₂O.
  2. 2 Cân bằng C rồi H trước, O cân sau cùng bằng cách cộng O của CO₂ và H₂O.
  3. 3 Hệ số O₂ ra phân số thì nhân đôi cả phương trình.
  4. 4 Đếm lại từng nguyên tố hai vế ✓.

⚠️ Bẫy hay gặp: Chỉ đếm O của CO₂ (8 nguyên tử) sẽ ra 4O₂. Phải cộng thêm 6 O của H₂O: 14 nguyên tử = 7O₂.

⚗️
Làm mẫu

Viết phương trình cháy hoàn toàn của ethane C₂H₆.

Hướng dẫn giải

Thử tự giải trước nhé!

3 🧪 Alkene: ethylene và propylene

Cần nhớ

  • ✦Alkene là hydrocarbon mạch hở có một liên kết đôi C=C, công thức chung CₙH₂ₙ (n ≥ 2). Ví dụ: CH₂=CH₂, CH₃—CH=CH₂.
  • ✦Ethylene C₂H₄: chất khí, không màu, hầu như không tan trong nước. Trong liên kết đôi có một liên kết kém bền, dễ bị phá vỡ.
  • ✦Cháy: C₂H₄ + 3O₂ → 2CO₂ + 2H₂O (t°), toả nhiều nhiệt.
  • ✦Cộng nước bromine (da cam) ⇒ mất màu: CH₂=CH₂ + Br₂ → CH₂Br—CH₂Br (1,2-dibromoethane). Propylene tương tự: C₃H₆ + Br₂ → C₃H₆Br₂.
  • ✦Trùng hợp: nCH₂=CH₂ → (—CH₂—CH₂—)ₙ (xt, t°, p), tạo polyethylene (PE). PE rất khó phân huỷ nên cần giảm thải túi nhựa.

So sánh để nhận biết

Alkane (CH₄, C₂H₆…)Alkene (C₂H₄, C₃H₆…)
Liên kếtChỉ đơnCó một liên kết đôi C=C
Nước bromineKhông đổi màuMất màu
CháyCO₂ + H₂OCO₂ + H₂O
Trùng hợpKhôngCó (tạo polymer)

Dạng bài

Phân biệt hai khí bằng nước bromine

  1. 1 Chọn thuốc thử mà hai chất phản ứng khác nhau. Cháy thì cả hai đều cho CO₂ và H₂O nên không phân biệt được.
  2. 2 Dẫn từng khí vào ống nghiệm nước bromine.
  3. 3 Khí nào làm mất màu là alkene, khí không đổi màu là alkane.
  4. 4 Viết phương trình cho chất phản ứng và kiểm tra nguyên tố ✓.

⚠️ Bẫy hay gặp: Cộng Br₂ vào alkene là phản ứng cộng, sản phẩm chỉ có một chất C₂H₄Br₂. Viết thêm HBr là nhầm với phản ứng thế.

🧴
Làm mẫu

Có hai bình khí mất nhãn: CH₄ và C₂H₄. Nhận biết bằng cách nào?

Hướng dẫn giải

Thử tự giải trước nhé!

Ứng dụng của ethylene

  • ✦Tổng hợp ethylic alcohol và acetic acid; sản xuất dung môi.
  • ✦Kích thích quả mau chín.
  • ✦Nguyên liệu sản xuất nhựa PE, PVC (poly(vinyl chloride)).

4 🧮 Bài tính: nhiệt lượng, thể tích khí, tìm công thức

Nhiệt lượng khi đốt 1 mol alkane

AlkaneM (g/mol)Q (kJ/mol)Q trên 1 g (kJ)
CH₄1689155,69
C₂H₆301 56152,03
C₃H₈442 22050,45
C₄H₁₀582 87849,62

Dạng bài

Tính nhiệt lượng đốt nhiên liệu

  1. 1 Đổi khối lượng ra số mol: n = m/M.
  2. 2 Nhân với nhiệt lượng 1 mol: Q = n · Q₁ₘₒₗ.
  3. 3 Hỗn hợp theo tỉ lệ mol: tính M trung bình và Q trung bình của 1 mol hỗn hợp trước.
  4. 4 Kiểm tra: kết quả trên 1 g nằm giữa hai giá trị của hai chất ✓.

⚠️ Bẫy hay gặp: Cộng 2 220 + 2 878 = 5 098 kJ rồi gán cho 1 mol hỗn hợp là quên chia đôi. 1 mol hỗn hợp chỉ có 0,5 mol mỗi chất.

🍳
Làm mẫu

Gas là hỗn hợp propane : butane = 1 : 1 theo số mol. Tính nhiệt lượng khi đốt hoàn toàn 1 kg gas.

Hướng dẫn giải

Thử tự giải trước nhé!

Dạng bài

Tính theo phản ứng cháy và phản ứng cộng

  1. 1 Đổi dữ kiện ra mol (khí: n = V/24,79).
  2. 2 Viết phương trình đã cân bằng, đọc tỉ lệ mol.
  3. 3 Tìm mol chất cần, đổi ra m = n·M hoặc V = n·24,79.
  4. 4 Kiểm tra bằng tỉ lệ hệ số hoặc bảo toàn khối lượng ✓.

⚠️ Bẫy hay gặp: Dùng 22,4 L/mol để đổi thể tích khí. Chương trình mới dùng 24,79 L/mol ở 25 °C, 1 bar: 4,958 L khí là 0,2 mol, không phải 0,221 mol.

⚖️
Làm mẫu

Đốt hoàn toàn alkane X thu 0,3 mol CO₂ và 0,4 mol H₂O. Tìm CTPT của X.

Hướng dẫn giải

Thử tự giải trước nhé!

5 ⛽ Nhiên liệu và cách dùng

Nhiên liệu là chất cháy toả nhiệt (và ánh sáng)

ThểVí dụNguồn
RắnThan đá, củi, paraffinMỏ than, thực vật
LỏngXăng, dầu hoả, dieselChưng cất dầu mỏ
KhíKhí thiên nhiên (~95% methane), gas (propane, butane)Mỏ khí, mỏ dầu

Dầu mỏ, khí và than

  • ✦Dầu mỏ là hỗn hợp nhiều hydrocarbon, nhẹ hơn nước, không tan. Chưng cất phân đoạn tách theo nhiệt độ sôi: khí đốt → xăng → dầu hoả → diesel → dầu nhờn → nhựa đường. Đây là biến đổi vật lí.
  • ✦Mạch carbon càng ngắn thì sôi càng thấp, ra ở phần cao của tháp. Ví dụ: xăng (5–10 C) ra trên diesel (16–20 C).
  • ✦Đốt than, dầu sinh CO₂, bụi và SO₂ (gây mưa acid). Nhiên liệu hoá thạch có hạn; năng lượng mặt trời, gió… xem chủ điểm Lí về năng lượng.

Dạng bài

Dùng nhiên liệu an toàn, hiệu quả

  1. 1 Cung cấp đủ oxygen (không khí) để cháy hoàn toàn, tránh sinh CO.
  2. 2 Tăng diện tích tiếp xúc với không khí: đập nhỏ than, chẻ củi, đục lỗ tổ ong.
  3. 3 Điều chỉnh lượng nhiên liệu, nhiên liệu khô, bảo quản xa lửa, không đốt trong phòng kín.
  4. 4 Soát: đủ O₂, đủ tiếp xúc, thông gió ✓.

⚠️ Bẫy hay gặp: Đóng kín cửa để "giữ nhiệt" khi đốt than: thiếu O₂ làm sinh CO, khí không màu, không mùi, rất độc.

🔥
Làm mẫu

Bếp than tổ ong cháy yếu, nhiều khói đen. Nên làm gì?

Hướng dẫn giải

Thử tự giải trước nhé!

✏️ Luyện tập

Làm xong mỗi nhóm bấm Kiểm tra. Câu sai có lời giải ngắn và nút quay lại phần cách làm.

🧬

Hợp chất hữu cơ, công thức

  1. 1
    Nhận biết

    Hợp chất hữu cơ là hợp chất của nguyên tố:

  2. 2
    Nhận biết

    Chất nào là hợp chất hữu cơ?

  3. 3
    Thông hiểu

    Dãy nào chỉ gồm hydrocarbon?

  4. 4
    Thông hiểu

    Ethylic alcohol và dimethyl ether cùng CTPT C₂H₆O nhưng tính chất khác nhau vì:

  5. 5
    Thông hiểu C₄H₁₀ mạch hở có công thức cấu tạo (một mạch thẳng, một mạch nhánh).
🔥

Alkane

  1. 1
    Nhận biết

    Alkane là hydrocarbon:

  2. 2
    Thông hiểu Alkane có 6 nguyên tử carbon thì có nguyên tử hydrogen.
  3. 3
    Thông hiểu Hoàn thành: 2C₂H₆ + O₂ → 4CO₂ + 6H₂O (t°)
  4. 4
    Thông hiểu

    Đốt butane rồi lắc sản phẩm khí với nước vôi trong, hiện tượng là:

🧪

Alkene

  1. 1
    Nhận biết

    Công thức chung của alkene (có một liên kết đôi, mạch hở) là:

  2. 2
    Thông hiểu

    Chất nào làm mất màu nước bromine?

  3. 3
    Thông hiểu

    Sản phẩm của phản ứng C₂H₄ + Br₂ là:

  4. 4
    Thông hiểu Trùng hợp ethylene tạo polymer có tên viết tắt là .
  5. 5
    Thông hiểu

    Để phân biệt hai bình khí CH₄ và C₂H₄, dùng:

🔥

Tính nhiệt lượng

  1. 1
    Thông hiểu Đốt cháy hoàn toàn 8 g methane (M = 16), biết 1 mol CH₄ toả 891 kJ, nhiệt lượng là kJ.
  2. 2
    Vận dụng

    Với cùng khối lượng 1 g, alkane nào toả nhiều nhiệt nhất? (CH₄ 891 kJ/mol, C₂H₆ 1 561, C₃H₈ 2 220, C₄H₁₀ 2 878)

  3. 3
    Vận dụng

    Gas gồm propane : butane = 1 : 1 theo số mol. Đốt hoàn toàn 1 kg gas toả khoảng bao nhiêu kJ? (2 220 và 2 878 kJ/mol)

🧮

Cháy và cộng bromine

  1. 1
    Vận dụng Đốt hoàn toàn 4,958 L propane C₃H₈ (điều kiện chuẩn). Thể tích O₂ cần là L.
  2. 2
    Vận dụng Đốt hoàn toàn alkane X thu 0,3 mol CO₂ và 0,4 mol H₂O. Công thức phân tử của X là .
  3. 3
    Vận dụng Cho 2,8 g ethylene (M = 28) phản ứng hết với nước bromine dư (Br = 80). Khối lượng 1,2-dibromoethane C₂H₄Br₂ thu được là g.
  4. 4
    Vận dụng Dẫn 4,958 L hỗn hợp CH₄ và C₂H₄ (điều kiện chuẩn) qua nước bromine dư thấy 16 g Br₂ phản ứng. Phần trăm thể tích C₂H₄ trong hỗn hợp là %.
⛽

Nhiên liệu

  1. 1
    Nhận biết

    Chất nào là nhiên liệu rắn?

  2. 2
    Thông hiểu

    Chưng cất phân đoạn dầu mỏ dựa vào sự khác nhau về:

  3. 3
    Thông hiểu

    Biện pháp nào giúp than cháy hoàn toàn hơn?

🎯 Chủ điểm này ra kiểm tra và thi chuyên thế nào?

  • •Kiểm tra thường hỏi xếp chất hữu cơ / vô cơ, viết CTCT thu gọn và viết phương trình cháy, cộng bromine đã cân bằng.
  • •Câu vận dụng hay có: tìm CTPT hydrocarbon từ lượng CO₂ và H₂O, thể tích khí ở 24,79 L, hỗn hợp CH₄ và C₂H₄ qua nước bromine, nhiệt lượng đốt nhiên liệu.
  • •Đề thi chuyên Hoá hay gài bẫy CO₂ và muối carbonate có carbon nhưng là vô cơ, hoặc đổi thể tích khí bằng 22,4 thay vì 24,79.
Có đề cô giao? Tải lên để làm thử
Chủ điểm tiếp theo
11. Ethylic alcohol và acetic acid