Kiến thức môn Hóa học Lớp 9 - Trần Hữu Hoàng

HÓA HỌC HỮU CƠ 9
CHƯƠNG 4 HIĐROCACBON. NHIÊN LIỆU
Bài 34
KHÁI NIỆM VỀ HỢP CHẤT HỮU CƠ VÀ HÓA HỌC HỮU CƠ
I/ Khái niệm về hợp chất hữu cơ
– Hợp chất hữu cơ là hợp chất của cacbon (trừ cacbon oxit CO, cacbon đioxit CO2, axit cacbonic H2CO3, các muối cacbonat, axit xianhiđric HCN, các muối xianua, các muối cacbua,).
II/ Phân loại hợp chất hữu cơ
– Dựa vào thành phần các nguyên tố trong phân tử, hợp chất hữu cơ được chia thành hai loại chính là hiđrocacbon và dẫn xuất của hiđrocacbon.
1. Hiđrocacbon
– Hiđrocacbon là hợp chất hữu cơ mà phân tử chỉ chứa hai nguyên tố cacbon và hiđro.
Ví dụ : CH4, C2H2, C6H6, C4H10
2. Dẫn xuất của hiđrocacbon
– Dẫn xuất của hiđrocacbon là những hợp chất hữu cơ mà phân tử ngoài hiđro và cacbon còn có thêm các nguyên tố khác như oxi, nitơ, lưu huỳnh, clo,
Ví dụ : C6H12O6, C6H5NO2, C2H5Na, CH3Cl
 III/ Khái niệm về hóa học hữu cơ
– Hóa học hữu cơ là ngành hóa học chuyên nghiên cứu về các hợp chất hữu cơ.
Bài 35
CẤU TẠO PHÂN TỬ HỢP CHẤT HỮU CƠ
I/ Đặc điểm cấu tạo phân tử hợp chất hữu cơ
1. Hóa trị và liên kết giữa các nguyên tử
– Trong hợp chất hữu cơ, các nguyên tử liên kết với nhau theo đúng hóa trị của chúng : cacbon luôn có hóa trị IV, hiđro có hóa trị I, oxi có hóa trị II, nitơ có hóa trị III ; liti, natri, kali có hóa trị I ; clo, brom, iot có hóa trị I,
– Một nét gạch là biểu diễn một hóa trị.
Ví dụ :
 | |
Cacbon : – C – ; Hiđro : H – ; Oxi : – O – ; Nitơ : N – ;
 | |
Liti : Li – ; Natri : Na – ; Kali : K – ; Clo : Cl – ; Brom : Br – ; Iot : I –
– Mỗi liên kết được biểu diễn bằng một nét gạch nối giữa hai nguyên tử.
2. Mạch cacbon
– Các nguyên tử cacbon trong phân tử hợp chất hữu cơ không những có thể liên kết với các nguyên tố khác (hiđro, oxi, nitơ,) mà còn có thể liên kết trực tiếp với nhau tạo thành mạch cacbon.
 H H H H H H H H H 
 | | | | | | | | |
H – C – C – C – C – H H – C – C – C – H H – C – C – H
 | | | | | | | |
 H H H H H H H – C – C – H
 | |
 Mạch thẳng H – C – H H H
 | Mạch nhánh 
 H Mạch vòng 
 3. Trật tự liên kết giữa các nguyên tử trong phân tử
– Trong mỗi hợp chất hữu cơ các nguyên tử liên kết với nhau theo một trật tự nhất định.
Ví dụ : Với phân tử C2H6O có :
 H H
 | |
H – C – C – O – H : Rượu etylic (chất lỏng) 
 | |
 H H 
 H H 
 | |
H – C – O – C – H : Đimetyl ete (chất khí) 
 | | 
 H H 
Cùng công thức phân tử nhưng công thức cấu tạo khác nhau nên tính chất của chúng khác nhau. 
III/ Công thức hợp chất hữu cơ
1. Công thức tổng quát
– Cho biết thành phần định tính và tỉ lệ về số nguyên tử của các nguyên tố trong hợp chất.
Ví dụ : Công thức tổng quát của họ ankan là CnH2n + 2
2. Công thức phân tử
– Cho biết thành phần định tính và số lượng nguyên tử của từng nguyên tố trong hợp chất.
Ví dụ : C2H6O, C2H4O2 
3. Công thức cấu tạo
– Cho biết thành phần định tính, số lượng nguyên tử của từng nguyên tố và thứ tự, kiểu liên kết trong hợp chất.
– Công thức cấu tạo đầy đủ : Mỗi hóa trị được biểu diễn bằng một nét gạch nhỏ.
– Công thức cấu tạo thu gọn : Không viết liên kết đơn giữa hiđro và các nguyên tử khác.
Ví dụ : Công thức cấu tạo của rược etylic là 
 H H
 | |
H – C – C – O – H Hay viết gọn : CH3 – CH2 – OH
 | |
 H H 
IV/ Đồng đẳng, đồng phân
1. Đồng đẳng
– Những hợp chất hữu cơ có cấu tạo và tính chất tương tự nhau nhưng trong phân tử hơn kém nhau một hay nhiều nhóm – CH2 – (metilen) gọi là đồng đẳng.
Ví dụ :
– CH4, C2H6, C3H8, C4H10, C5H12, tạo thành dãy đồng đẳng của metan.
– C2H4, C3H6, C4H8, C5H10, C6H12, tạo thành dãy đồng đẳng của etilen.
2. Đồng phân
– Những hợp chất hữu cơ có cùng công thức phân tử nhưng công thức cấu tạo khác nhau, do đó tính chất của chúng khác nhau gọi là hiện tượng đồng phân.
Ví dụ : Viết công thức cấu tạo có thể của C5H12 :
 CH3
 CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – CH3 ; CH3 – CH – CH2 – CH3 ; CH3 – C – CH3
 | |
 CH3 CH3
Bài 36
METAN
 Công thức phân tử : CH4
 Phân tử khối : 16 đvC
I/ Trạng thái tự nhiên, tính chất vật lí
– Trong tự nhiên, metan có nhiều trong các mỏ khí (khí thiên nhiên), trong mỏ dầu (khí mỏ dầu), trong mỏ than (khí mỏ than), trong bùn ao (khí bùn ao), trong khí biogaz.
– Metan là chất khí, không màu, không mùi, nhẹ hơn không khí, tan rất ít trong nước.
II/ Công thức cấu tạo
– Phân tử metan có chứa 4 liên kết đơn (–) giữa cacbon và hiđro. Trong phân tử, nguyên tử cacbon đã bão hòa hóa trị nên metan chỉ tham gia phản ứng thế.
 H
 |
H – C – H Viết gọn : CH4
 |
 H
III/ Tính chất hóa học
1. Tác dụng với oxi – Phản ứng cháy trong oxi
– Metan cháy với ngọn lửa màu xanh, tỏa nhiều nhiệt.
CH4 (k) + 2O2 (k) CO2 (k) + 2H2O (h) + Q
2. Tác dụng với clo – Phản ứng thế
– Metan tác dụng với clo khi có ánh sáng, làm mất màu vàng nhạt của clo.
 H H
 | Ánh sáng |
H – C – H + Cl – Cl H – C – Cl + HCl
 | |
 H H
Viết gọn :
 Ánh sáng
CH4 (k) + Cl2 (k) CH3Cl (k) + HCl (k)
 Metyl clorua
– Trong phản ứng trên, nguyên tử hiđro của metan được thay thế bởi nguyên tử clo, phản ứng này được gọi là phản ứng thế. Phản ứng thế là phản ứng mà trong đó một nguyên tử hoặc một nhóm nguyên tử ở phân tử hợp chất hữu cơ này bị thay thế bởi một nguyên tử hoặc một nhóm nguyên tử khác.
– Phân tử metyl clorua vẫn còn chứa hiđro nên tiếp tục phản ứng với clo.
 Ánh sáng
CH3Cl (k) + Cl2 (k) CH2Cl2 (k) + HCl (k)
 Metylen clorua
 Ánh sáng
CH2Cl2 (k) + Cl2 (k) CHCl3 (k) + HCl (k)
 Clorofom
 Ánh sáng
CHCl3 (k) + Cl2 (k) CCl4 (k) + HCl (k)
 Cacbon tetraclorua
* Phản ứng thế với hơi brom khi có ánh sáng :
 Ánh sáng
CH4 (k) + Br2 (h) CH3Br (k) + HBr (k)
 Metyl bromua
IV/ Ứng dụng
– Dùng làm nhiên liệu trong đời sống và sản xuất.
– Dùng để điều chế hiđro, bột than, axetilen và nhiều chất khác :
CH4 C + 2H2
2CH4 C2H2 + 3H2
 to, xúc tác
CH4 + 2H2O CO2 + 4H2
V/ Điều chế
1. Từ hiđro (phương pháp tổng hợp)
C + 2H2 CH4
2CO + 2H2 CH4 + CO2
2. Từ nhôm cacbua
Al4C3 + 12H2O ® 3CH4­ + 4Al(OH)3¯
3. Từ natri axetat
CH3COONa + NaOH CH4­ + Na2CO3
4. Từ propan, butan (phương pháp crăckinh)
 Crăckinh
C3H8 C2H4 + CH4
 Crăckinh
C4H10 C3H6 + CH4
VI/ Dãy đồng đẳng của metan
– Metan thuộc dãy đồng đẳng của ankan (hiđrocacbon no). 
1. Công thức chung
– Công thức chung của dãy đồng đẳng metan là CnH2n + 2 (n ³ 1).
4. Tên gọi
– Tên gọi của 10 hiđrocacbon no đầu tiên và cách nhớ :
CH4 : Metan (Mẹ)
C2H6 : Etan (em)
C3H8 : Propan (phải)
C4H10 : Butan (bón)
C5H12 : Pentan (phân)
C6H14 : Hexan (hóa)
C7H16 : Heptan (học)
C8H18 : Octan (ở)
C9H20 : Nonan (ngoài)
C10H22 : Đecan (đồng)
3. Đồng phân
– Những hợp chất ankan có số các bon ³ 4 thì mới xuất hiện đồng phân.
– Ankan chỉ xuất hiện đồng phân về mạch cacbon.
4. Tính chất hóa học
a) Phản ứng cháy trong oxi
CnH2n + 2 + O2 nCO2 + (n + 1)H2O
b) Phản ứng thế với halogen (Clo, brom)
 Ánh sáng
CnH2n + 2 + aX2 CnH2n + 2 – aXa + aHX
c) Phản ứng phân hủy
CnH2n + 2 nC + (n + 1)H2
d) Phản ứng tách hiđro (đehiđro hóa) – Phản ứng tách
CnH2n + 2 CnH2n + H2
– Phản ứng tách là phản ứng mà trong đó một vài nguyên tử hoặc một nhóm nguyên tử bị tách ra khỏi phân tử hợp chất hữu cơ như tách hiđro (phản ứng đehiđro hóa), tách nước (phản ứng đehidrat hóa),
e) Phản ứng crăckinh
CnH2n + 2 CmH2m + 2 + CqH2q
(n ³ 3 ; m ³ 1 ; q ³ 2)
Bài 37
ETILEN
 Công thức phân tử : C2H4
 Phân tử khối : 28 đvC
I/ Tính chất vật lí
– Etilen là chất khí không màu, không mùi, nhẹ hơn không khí, ít tan trong nước.
II/ Công thức cấu tạo
– Trong phân tử etilen có 4 liên kết đơn giữa C – H và một liên kết đôi giữa C = C. Trong liên kết đôi có một liên kết kém bền, dễ bị bẻ gãy cho nên phân tử etilen có các phản ứng đặc trưng là phản ứng cộng, phản ứng trùng hợp.
 Viết gọn : CH2 = CH2
III/ Tính chất hóa học
1. Phản ứng cháy trong oxi
– Etilen cháy tỏa nhiều nhiệt.
C2H4 (k) + 3O2 (k) 2CO2 (k) + 2H2O (h) + Q
2. Tác dụng với dung dịch brom – Phản ứng cộng
– Etilen phản ứng với brom làm mất màu dung dịch brom.
H H H H
 | |
 C = C + Br – Br → Br – C – C – Br
 | | 
H H H H 
Viết gọn :
CH2 = CH2 (k) + Br2 (dd) ® Br – CH2 – CH2 – Br (l)
 Đibrometan (không màu)
– Trong phản ứng trên, liên kết kém bền trong liên kết đôi bị đứt ra và mỗi phân tử etilen đã kết hợp thêm một phân tử brom, phản ứng này được gọi là phản ứng cộng. Phản ứng cộng là phản ứng mà phân tử hợp chất hữu cơ kết hợp thêm với các nguyên tử hoặc phân tử khác.
* Phản ứng cộng với một số chất khác :
a) Với clo
CH2 = CH2 + Cl2 ® Cl – CH2 – CH2 – Cl
 Đicloetan
b) Với hiđro
CH2 = CH2 + H2 CH3 – CH3
 Etan
c) Với nước
 to, p, H2SO4 loãng
CH2 = CH2 + H2O CH3 – CH2 – OH
 Rược etylic
3. Phản ứng trùng hợp
– Khi ở điều kiện thích hợp, nhiều phân tử etilen kết hợp với nhau tạo thành phân tử có kích thước lớn gọi là polietilen (PE).
 to, p, xúc tác
nCH2 – CH2 (– CH2 – CH2 –)n
 Polietilen (PE)
IV/ Ứng dụng
– Điều chế đicloetan, rượu eylic, axit axetic.
– Là nguyên liệu sản xuất polietilen (PE), polivinylclorua (PVC).
– Kích thích quả mau chín.
V/ Điều chế
1. Từ rượu etylic
 to, H2SO4 đặc
CH3 – CH2 – OH CH2 = CH2­ + H2O
2. Từ dẫn xuất halogen
Br – CH2 – CH2 – Br + Zn CH2 = CH2­ + ZnBr2
3. Từ etan
CH3 – CH3 CH2 = CH2­ + H2­
4. Từ propan
 Crăckinh
C3H8 C2H4­ + CH4­
5. Từ axetilen
 to, Pd
CH ≡ CH + H2 CH2 = CH2­
VI/ Dãy đồng đẳng của etilen
– Etilen thuộc dãy đồng đẳng của anken (Hiđrocacbon không no có một nối đôi).
1. Công thức chung
– Công thức chung của dãy đồng đẳng anken là : CnH2n (n ³ 2).
2. Tên gọi
– Tên gọi của 10 anken đầu tiên :
C2H4 : Etilen (Eten)
C3H6 : Propilen (Propen)
C4H8 : Butilen (Buten)
C5H10 : Pentilen (Penten)
C6H12 : Hexilen (Hexen)
C7H14 : Heptilen (Hepten)
C8H16 : Octilen (Octen)
C9H18 : Nonilen (Nonen)
C10H20 : Đecilen (Đecen)
C11H22 : Unđecilen (Unđecen)
3. Đồng phân
– Những anken có số cacbon từ 3 trở lên thì mới xuất hiện đồng phân.
– Trong anken vừa có đồng phân về mạch cacbon (mạch hở và mạch vòng), vừa có đồng phân về vị trí liên kết đôi.
4. Tính chất hóa học
a) Phản ứng cháy trong oxi
CnH2n + O2 nCO2 + nH2O
b) Phản ứng cộng
– Với hiđro :
CnH2n + H2 CnH2n + 2
– Với halogen :
CnH2n + X2 CnH2nX2
(X là clo, brom, iot)
– Với nước : Một số anken tác dụng với nước ở điều kiện thích hợp, tạo thành rượu tương ứng.
 to, p, xúc tác
CnH2n + H2O CnH2n + 1OH
c) Phản ứng trùng hợp
 to, p, xúc tác
nCH2 – CH2 (– CH2 – CH2 –)n
Bài 40
DẦU MỎ, KHÍ THIÊN NHIÊN VÀ NHIÊN LIỆU
I/ Dầu mỏ
1. Tính chất vật lí
– Dầu mỏ là chất lỏng sánh, màu nâu đen, không tan trong nước và nhẹ hơn nước.
2. Trạng thái tự nhiên, thành phần của dầu mỏ
– Dầu mỏ có trong tự nhiên, tập trung thành những vùng lớn, ở sâu trong lòng đất, tạo thành mỏ dầu.
– Mỏ dầu thường có ba lớp :
 + Lớp khí ở trên (khí mỏ dầu).
 + Lớp dầu lỏng có hòa tan khí ở giữa.
 + Lớp nước mặn dưới đáy.
– Dầu mỏ được khai thác bằng cách khoan những lỗ khoan xuống lớp dầu lỏng (giếng dầu). Đầu tiên dầu tự phun lên, sau đó phải bơm thêm nước hoặc khí xuống để đẩy dầu lên.
3. Các sản phẩm chế biến từ dầu mỏ
– Khi chưng cất dầu mỏ ở những khoảng nhiệt độ khác nhau, người ta thu được các sản phẩm : nhựa đường, dầu mazut, dầu điezen, dầu lửa, xăng và khí đốt.
– Lượng xăng thu được khi chưng cất dầu mỏ chỉ chiếm tỉ lệ nhỏ. Để tăng lượng xăng, người ta sử dụng phương pháp crăckinh để chế biến dầu nặng thành xăng và các sản phẩm khí.
 Crăckinh
Dầu nặng Xăng + Hỗn hợp khí
II/ Khí thiên nhiên
– Khí thiên nhiên có trong các mỏ khí nằm dưới lòng đất. Thành phần chủ yếu là metan.
– Khí thiên nhiên được khai thác bằng cách khoan xuống mỏ khí. Khí sẽ tự phun lên do áp suất ở các mỏ khí lớn hơn áp suất khí quyển.
– Khí thiên nhiên là nhiên liệu, nguyên liệu trong đời sống và trong công nghiệp.
III/ Nhiên liệu là gì ?
– Nhiên liệu là những chất cháy được, khi cháy tỏa nhiệt và phát sáng.
1/ Nhiên liệu được phân loại như thế nào ?
– Dựa vào trạng thái, người ta chia nhiên liệu thành 3 loại : rắn, lỏng, khí.
2. Nhiên liệu rắn 
– Gồm than mỏ, gỗ,
a) Than mỏ
– Than mỏ được tạo thành do thực vật bị vùi lấp dưới đất và phân hủy dần trong hàng triệu năm. Thời gian phân hủy càng dài, than càng già và hàm lượng cacbon càng cao.
– Than mỏ gồm các loại : than gầy, than mỡ, than non và than bùn.
b) Gỗ
– Gỗ là loại nhiên liệu được sử dụng từ thời xa xưa.
– Việc sử dụng gỗ làm nhiên liệu gây lãng phí rất lớn nên ngày càng bị hạn chế. Hiện nay, gỗ chủ yếu được sử dụng làm vật liệu trong xây dựng và nguyên liệu cho công nghiệp giấy.
3. Nhiên liệu lỏng
– Gồm các sản phẩm chế biến từ dầu mỏ (xăng, dầu hỏa,) và rượu.
– Nhiên liệu lỏng được dùng chủ yếu cho các động cơ đốt trong, một phần nhỏ dùng để đun nấu và thắp sáng.
4. Nhiên liệu khí
– Gồm các loại khí thiên nhiên, khí mỏ dầu, khí lò cốc, khí lò cao, khí than.
– Nhiên liệu khí có năng suất tỏa nhiệt cao, dễ cháy hoàn toàn, ít gây độc hại cho môi trường.
– Nhiên liệu khí được sử dụng trong đời sống và trong công nghiệp.
5./ Sử dụng nhiên liệu như thế nào cho cho hiệu quả ?
– Khi nhiên liệu cháy không hoàn toàn, sẽ vừa gây lãng phí, vừa làm ô nhiễm môi trường.
– Sử dụng nhiên liệu hiệu quả là phải làm thế nào để nhiên liệu cháy hoàn toàn, đồng thời tận dụng được nhiệt lượng do quá trình cháy tạo ra.
* Yêu cầu :
– Cung cấp đủ không khí hoặc oxi cho quá trình cháy.
– Tăng diện tích tiếp xúc của nhiên liệu với không khí.
– Điều chỉnh lượng nhiên liệu để duy trì sự cháy ở mức độ cần thiết phù hợp với nhu cầu sử dụng.