Anken là gì? Tính chất hóa học, công thức, cách điều chế anken và các dạng bài tập

Trong Hóa học, anken là một khái niệm cơ bản, các em cần nắm rõ các tính chất vật lý, hóa học của nó để ứng dụng vào giải bài tập tốt hơn. Hãy cùng chúng tôi tìm hiểu rõ về khái niệm, danh pháp và tính chất của anken trong bài viết sau!

Tham khảo thêm:

Ankađien là gì? Công thức tổng quát, cách điều chế và tính chất hóa học của ankađien kèm theo bài tập mình họa
Ankan là gì? Công thức tổng quát, tính chất và cách điều chế ankan kèm theo bài tập
Ankin là gì? Tích chất, công thức tổng quát, cách điều chế ankin và bài tập ứng dụng

Nội Dung

Anken là gì?

Anken là hiđrocacbon không no, mạch hở trong phân tử có chứa các liên kết đơn và 1 liên kết đôi C=C.

Đồng đẳng, cấu tạo của anken

+) Công thức chung: C_nH_2n (n ≥ 2).

+) Tên gọi chung là anken hay olefin.

+) Công thức đơn giản nhất là etilen (CH₂=CH₂).

+) Mạch cacbon hở, có thể phân nhánh hoặc không phân nhánh.

+) Trong phân tử có 1 liên kết đôi: gồm 1 liên kết σ và 1 liên kết π. Nguyên tử cacbon ở liên kết đôi tham gia 3 liên kết nhờ obitan lai hóa sp², còn liên kết π nhờ obitan p không lai hóa.

+) Đặc biệt phân tử CH₂=CH₂ có cấu trúc phẳng. Do có liên kết pi nên khoảng cách giữa hai nguyên tử C=C ngắn lại và nguyên tử cacbon này không thể quay quanh liên kết đôi vì khi quay như vậy liên kết π bị phá vỡ.

Đồng phân, danh pháp của anken

Danh pháp:

+)Tên thông thường: Tên ankan – an + ilen

Ví dụ: CH2=CH2: etilen; CH2=CH–CH3: Propilen

Tên thay thế: gọi tên theo cách sau:

Chọn mạch chính là mạch C dài nhất có chứa liên kết đôi.
Đánh số C mạch chính từ phía gần liên kết đôi hơn.

Gọi tên: vị trí nhánh – tên nhánh – tên C mạch chính – vị trí liên kết đôi – en.

CH2=CH-CH2-CH3: But–1–en.

CH3-CH=CH-CH3: But–2–en.

Đồng phân

+) Đồng phân cấu tạo

Đồng phân vị trí liên kết đôi:

CH2=CH-CH2-CH3

CH3-CH=CH-CH3

Đồng phân mạch cacbon:

+)Đồng phân hình học

Ví dụ: But-2-en

Tính chất vật lý của ankan

Nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy và khối lượng riêng

+)Nhiệt độ nóng chảy nhiệt độ sôi tăng dần khi tăng số nguyên tử cacbon trong phân tử: 4 chất đầu là chất khí, các chất có n từ 5 → 18 là chất lỏng, khi n≥19 là chất rắn.

+)Các anken đều nhẹ hơn nước.

+)Khối lượng riêng của anken không khác nhiều so với ankan và xicloankan có cùng số nguyên tử C.

Tính tan và màu sắc của anken

+)Đều ít tan trong nước, tan được trong một số dung môi nhưng dễ tan trong các dung môi hữu cơ (rượu, ete, …).

+)Các anken không màu.

Tính chất hóa học của anken

Phản ứng cộng hiđro (Phản ứng hiđro hoá)

Phản ứng cộng halogen (Phản ứng halogen hoá)

CH₂=CH₂ + Br₂ → Br–CH₂–CH₂–Br

Anken làm mất màu của dung dịch brom → Phản ứng này dùng để nhận biết anken.

Phản ứng cộng nước và axit

+) Cộng axit HX.

CH₂=CH₂ + HCl → CH₃CH₂Cl

Đối với các anken khác, nguyên tử halogen (trong HX) mang điện âm, ưu tiên đính vào nguyên tử C bậc cao (theo quy tắc Maccopnhicop).

Quy tắc Maccopnhicop: Trong phản ứng cộng HX (axit hoặc nước) vào liên kết C=C của anken, H (phần mang điện tích dương) cộng vào C mang nhiều H hơn, X^– (hay phần mang điện tích âm) cộng vào C mang ít H hơn.

+)Cộng nước:

Phản ứng trùng hợp của anken

Phản ứng trùng hợp là quá trình cộng hợp liên tiếp nhiều phân tử nhỏ giống nhau hoặc tương tự nhau tạo thành phân tử lớn gọi là polime.

Số lượng mắt xích trong một phân tử polime gọi là hệ số trùng hợp, kí hiệu n.

Phản ứng oxi hoá của anken

+) Oxi hoá hoàn toàn:

Nhận xét: Đốt anken thu n_CO2 = n_H2O

+)Oxi hoá không hoàn toàn:

3CH₂=CH₂ + 4H₂O + 2KMnO₄ → 3HO–CH₂–CH₂–OH + 2MnO₂↓ + 2KOH

Anken làm mất màu dd KMnO₄ → Dùng để nhận biết anken.

Điều chế và ứng dụng của anken

Điều chế của anken

+)Trong phòng thí nghiệm:

+)Trong công nghiệp:

Ứng dụng của anken

+)Tổng hợp polime

Trùng hợp etilen, propilen, butilen người ta thu được các polime để chế tạo màng mỏng, bình chứa, ống dẫn nước, … dùng cho nhiều mục đích khác nhau.

Chuyển hoá etilen thành các monome khác để tổng hợp ra hàng loạt polime đáp ứng nhu cầu phong phú của đời sống và kĩ thuật.

+)Tổng hợp các hoá chất khác

Từ etilen tổng hợp ra những hoá chất hữu cơ thiết yếu như etanol, etilen oxit, etylen glicol, anđehit axetic, …

Các dạng bài tập anken thường gặp

Bài 1: Dẫn 3,36 lít hỗn hợp X gồm 2 anken là đồng đẳng kế tiếp vào bình nước brom dư, thấy khối lượng bình tăng thêm 7,7 gam. Tìm CTPT của 2 anken ?

Giải:

Số mol hỗn hợp X là: n_X = 3,36/22,4 = 0,15 mol

Phương trình phản ứng:

Khối lượng bình brom tăng là khối lượng của 2 anken: m_X = 7,7 gam

Vậy CTPT của 2 anken kế tiếp là: C₃H₆ và C₄H₈

Bài 2: Cho m gam buta-1,3-đien tác dụng vừa hết với (m – 17,5) gam H₂ thu được a gam sản phẩm cộng

a. Tính giá trị của m ?

b. Giá trị của a là bao nhiêu ?

Giải:

CH₂=CH-CH=CH₂ + 2H₂ → CH₃-CH₂-CH₂CH₃

a. Số mol buta-1,3-đien: n₁ = m/54 mol

Số mol H₂ phản ứng: n_H2 = (m-17,5)/2 mol

Theo phương trình phản ứng: 2n₁ = n_H2 ⇔ 2m/54 = (m-17,5)/2 ⇒ m = 18,9 gam

b. Giá trị của a là:

a = m + m – 17,5 = 20,3 gam

Bài 3: Cho 4,48 lit hỗn hợp X gồm etan, propan và propen qua dung dịch brom dư, thấy khối lượng bình brom tăng 4,2 gam. Lượng khí còn lại thoát ra khỏi dung dịch đem đốt cháy hoàn toàn thu được 6,48 gam nước. Tính % thể tích các chất có trong hỗn hợp.

Giải:

Số mol hỗn hợp X là : n_X = 4,48/22,4 = 0,2 mol

Khối lượng bình brom tăng là khối lượng của propen: m_propen = 4,2 gam ⇒ n_propen = 4,2/ 42 = 0,1 mol

Phương trình phản ứng: C₃H₆ + Br₂ → C₃H₆Br₂

Khí thoát ra gồm: C₂H₆ và C₃H₈.

Phương trình phản ứng đốt cháy C₂H₆ và C₃H₈

C₂H₆ + 7/2 O₂ −^tº→ 2CO₂ + 3H₂O

C₃H₈ + 5O₂ −^tº→ 3CO₂ + 4H₂O

n_H2O = 6,48/18=0,36 mol

Gọi số mol của etan và propan lần lượt là x và y mol

Ta có x + y = 0,2 – 0,1 = 0,1 (1); 3x + 4 y = 0,36 (2)

Từ (1), (2) ⇒ x = 0,04 và y = 0,06.

Phần trăm thể tích mỗi khí trong hỗn hợp ban đầu là:

%V_etan = 0,04/0,2.100% = 20%; %V_propan = 0,06/0,2.100% = 30%; %V_propen = 0,1/0,2.100% = 50%

Bài 4: Hỗn hợp khí X gồm H₂ và một anken có khả năng cộng HBr cho sản phẩm hữu cơ duy nhất. Tỉ khối của X so với H₂ bằng 9,1. Đun nóng X có xúc tác Ni, sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được hỗn hợp khí Y không làm mất màu nước brom; tỉ khối của Y so với H₂ bằng 13. Tìm công thức cấu tạo của anken.

Giải

Gọi số mol hổn hợp X là 1mol

Ta có M_{tb X} = 9,1. 2 = 18,2 ⇒ m_X = 18,2. 1 = 18,2 g = m_Y

Mà M_{tb Y} = 13. 2 = 26 ⇒ n_Y = 18,2/26= 0,7 mol

⇒ n_H2 pư = 1 – 0,7 = 0,3 mol = n_anken ⇒ n_H2 bđ = 0,7 mol

M_anken = (18,2 – 0,7.2)/0,3 = 14n ⇒ n = 4 ⇒ CTPT của anken là C₄H₈

Bài 5: Một hỗn hợp X gồm 0,12 mol C₂H₂ và 0,18 mol H₂. Cho X đi qua Ni nung nóng, sau một thời gian thu được hỗn hợp khí Y. Cho Y vào bình đựng brom dư, thấy bình brom tăng m gam và thoát ra khí Z. Đốt cháy hết Z và cho toàn bộ sản phẩm cháy vào bình đựng dung dịch Ca(OH)2 dư thấy có 5 gam kết tủa xuất hiện và thấy khối lượng dung dịch giảm 1,36 gam. Tính giá trị của m ?

Giải:

Khối lượng hỗn hợp X: m_X = 0,12.26 + 0,18.2 = 3,48 g

Cho X đi qua Ni nung nóng:

Phương trình phản ứng: C₂H₂ + H₂ → C₂H₄; C₂H₂ + 2H₂ → C₂H₆

Hỗn hợp Y gồm: C₂H₂, C₂H₄, C₂H₆ và H₂

Cho Y qua bình đựng Br₂ dư có C₂H₂, C₂H₄ bị giữ lại. Hỗn hợp Z gồm: C₂H₆ và H₂

Phương trình phản ứng: C₂H₄ + Br₂ → C₂H₄Br₂; C₂H₂ + 2Br₂ → C₂H₂Br₄