KHTN 9 · PHÂN MÔN HÓA HỌC

Đề cương Hóa 9: Hữu cơ và nhiên liệu – Trường Nam Sài Gòn

Ôn Hóa 9 Bài 22–25 theo đề cương Trường Nam Sài Gòn. Chọn Ôn lý thuyết để điền từng ý bằng 2–3 lựa chọn, hoặc Đọc lý thuyết để xem đầy đủ kiến thức. Sau đó luyện tập và thi thử với 117 câu hỏi.

Đầy đủ lý thuyết theo thứ tự các mục trong đề cương trường, kèm công thức, ví dụ và cách giải. Em không cần điền đáp án ở chế độ này.

Đề cương Hóa 9 Trường Nam Sài Gòn về hợp chất hữu cơ, methane, ethylene và nhiên liệu

Mục tiêu sau khi ôn tập

Phân biệt hợp chất hữu cơ với những ngoại lệ vô cơ; nhận ra hydrocarbon và dẫn xuất của hydrocarbon.
Đọc công thức phân tử, công thức cấu tạo; kiểm tra hóa trị và đếm đúng các loại liên kết.
So sánh alkane với alkene; viết phương trình cháy, phản ứng cộng bromine và trùng hợp ethylene; tính toán theo khối lượng, số mol và hiệu suất.
Nêu được thành phần chính của dầu mỏ, khí thiên nhiên; giải thích cách phân loại, chế biến và sử dụng nhiên liệu hiệu quả.

Cách học: đọc phần ghi nhớ, tự giải ví dụ rồi đối chiếu lời giải. Chuyển sang Ôn lý thuyết để điền kiến thức; sau đó làm bộ Học & Thi tương ứng. Trên điện thoại, các bảng được xếp thành từng thẻ để dễ đọc.

Sơ đồ kiến thức Bài 22–25

Tiêu đề sơ đồ Hóa hữu cơ lớp 9, Bài 22–25, Trường Nam Sài Gòn. — Sơ đồ gồm bốn chủ đề và công thức đổi mol. Các nội dung được giải thích chi tiết ngay bên dưới.

Bài 22: nhận diện hợp chất hữu cơ, hydrocarbon, dẫn xuất và phân biệt công thức phân tử với công thức cấu tạo. — Sơ đồ gồm bốn chủ đề và công thức đổi mol. Các nội dung được giải thích chi tiết ngay bên dưới.

Bài 22. Giới thiệu về hợp chất hữu cơ

I. Hợp chất hữu cơ và hóa học hữu cơ

1. Khái niệm hợp chất hữu cơ

Ghi nhớ: Hợp chất hữu cơ là hợp chất của carbon, trừ một số hợp chất như CO, CO₂, H₂CO₃, muối carbonate, muối hydrogencarbonate,…

Phân tử hợp chất hữu cơ nhất thiết chứa carbon; thường có hydrogen và có thể có oxygen, nitrogen, chlorine,… Không được kết luận “cứ chứa carbon là hữu cơ” hoặc “hợp chất hữu cơ luôn có hydrogen”. Chẳng hạn, CO₂ là chất vô cơ; CCl₄ là hợp chất hữu cơ dù không chứa H.

2. Phân loại hợp chất hữu cơ

Nhóm chất	Dấu hiệu nhận biết	Ví dụ
Hydrocarbon	Phân tử chỉ gồm hai nguyên tố C và H.	CH₄; C₂H₆; C₂H₄; C₂H₂.
Dẫn xuất của hydrocarbon	Phân tử chứa C và nguyên tố khác như O, N, Cl,…; thường có H.	C₂H₅OH; CH₃COOH; CH₃Cl; CCl₄.

Ví dụ gần gũi: đường mía chứa saccharose C₁₂H₂₂O₁₁; dung dịch sát khuẩn có thể chứa ethylic alcohol C₂H₅OH; giấm chứa acetic acid CH₃COOH. Muối calcium carbonate CaCO₃ trong vỏ sò thuộc nhóm hợp chất vô cơ.

3. Hóa học hữu cơ

Hóa học hữu cơ là ngành hóa học nghiên cứu các hợp chất hữu cơ.

II. Công thức phân tử và công thức cấu tạo

1. Công thức phân tử (CTPT)

Công thức phân tử (CTPT) cho biết thành phần nguyên tố và số nguyên tử của mỗi nguyên tố trong một phân tử.

2. Công thức cấu tạo (CTCT)

Công thức cấu tạo (CTCT) cho biết cách thức và trật tự liên kết giữa các nguyên tử. Công thức cấu tạo đầy đủ biểu diễn các nguyên tử và liên kết giữa chúng; công thức thu gọn gom các nguyên tử thành nhóm như CH₃, CH₂, OH.

Chất	CTPT	CTCT thu gọn
Methane	CH₄	CH₄
Ethylene	C₂H₄	CH₂=CH₂
Ethylic alcohol (ethanol)	C₂H₆O	CH₃–CH₂–OH
Acetic acid	C₂H₄O₂	CH₃–C(=O)–OH, thường viết CH₃COOH

Ví dụ: CH₄ có một nguyên tử C và bốn nguyên tử H; C₂H₄O₂ có hai nguyên tử C, bốn nguyên tử H và hai nguyên tử O. Với nhóm COOH cần đếm một C, một H và hai O.

Công thức cấu tạo đầy đủ của methane: một nguyên tử C liên kết đơn với bốn nguyên tử H

Công thức cấu tạo đầy đủ của ethylene: bốn liên kết C–H và một liên kết đôi C=C

Công thức cấu tạo đầy đủ của ethylic alcohol, gồm nhóm CH3 nối với CH2 và nhóm OH

III. Đặc điểm cấu tạo phân tử hợp chất hữu cơ

1. Hóa trị và liên kết giữa các nguyên tử

Hóa trị thường dùng trong các hợp chất ở bài này: C hóa trị IV; O hóa trị II; H và Cl hóa trị I. Các nguyên tử liên kết đúng hóa trị. Liên kết hóa học chủ yếu trong hợp chất hữu cơ là liên kết cộng hóa trị.

Một cặp electron dùng chung tạo một liên kết đơn, kí hiệu “–”; hai cặp electron dùng chung tạo một liên kết đôi, kí hiệu “=”; ba cặp electron dùng chung tạo một liên kết ba, kí hiệu “≡”. Khi kiểm tra hóa trị, liên kết đôi được tính bằng hai đơn vị liên kết, liên kết ba bằng ba đơn vị.

Trong CH₂=CH₂, mỗi C liên kết đơn với hai H và liên kết đôi với C còn lại nên vẫn có hóa trị IV. Phân tử này có bốn liên kết đơn C–H và một liên kết đôi C=C.

2. Mạch carbon

Carbon có thể liên kết trực tiếp với carbon, tạo thành:

Mạch hở không phân nhánh: CH₃–CH₂–CH₂–CH₃.
Mạch hở phân nhánh: CH₃–CH(CH₃)–CH₃.
Mạch vòng: chẳng hạn bốn nhóm CH₂ liên kết khép kín thành một vòng.

3. Trật tự liên kết trong phân tử

Mỗi chất có một trật tự liên kết xác định. Khi thay đổi cách nối các nguyên tử, có thể tạo ra chất khác. Một CTPT có thể ứng với nhiều CTCT; một CTCT xác định chỉ ứng với một CTPT.

Chất	CTPT	CTCT thu gọn	Nhận xét
Ethylic alcohol	C₂H₆O	CH₃–CH₂–OH	Có nhóm OH; là chất lỏng ở điều kiện thường; phản ứng với sodium giải phóng H₂.
Dimethyl ether	C₂H₆O	CH₃–O–CH₃	O nằm giữa hai nhóm CH₃, không có nhóm OH; là chất khí ở điều kiện thường; không có phản ứng giải phóng H₂ với sodium như ethanol.
Methyl chloride	CH₃Cl	CH₃–Cl	Là dẫn xuất chứa chlorine; khác CTPT với hai chất trên.

Kết luận: Tính chất của hợp chất hữu cơ phụ thuộc vào cả thành phần phân tử và cấu tạo hóa học, không chỉ phụ thuộc vào một yếu tố.

Vận dụng: khối lượng phân tử và phần trăm khối lượng nguyên tố

Với các bài tập này, dùng khối lượng nguyên tử gần đúng: C = 12; H = 1; O = 16. Khối lượng phân tử bằng tổng khối lượng của tất cả nguyên tử trong phân tử.

Ví dụ C₂H₆O: M = 2 × 12 + 6 × 1 + 16 = 46. Khối lượng phân tử là 46 amu; khối lượng mol tương ứng là 46 g/mol.

Công thức: %m của nguyên tố = số nguyên tử của nguyên tố × khối lượng nguyên tửkhối lượng phân tử × 100%.

Với C₂H₆O: %m_C = 2446 × 100% ≈ 52,17%; %m_H = 646 × 100% ≈ 13,04%; %m_O = 1646 × 100% ≈ 34,78%.

Cách làm nhanh và lỗi cần tránh

Khi phân loại, kiểm tra chất có C hay không; loại các ngoại lệ vô cơ; sau đó xem phân tử chỉ có C, H hay còn nguyên tố khác.
Khi đổi CTCT sang CTPT, đếm lần lượt C, H, O,…; đếm cả nguyên tử trong ngoặc và nhóm chức.
Khi đếm liên kết đơn, đếm cả liên kết C–H. C₄H₁₀ có 10 liên kết C–H và 3 liên kết C–C, tổng cộng 13 liên kết đơn.
Khi xét đúng–sai, chú ý các từ “luôn”, “tất cả”, “chỉ”. Carbon là nguyên tố bắt buộc của hợp chất hữu cơ; hydrogen không bắt buộc.

Ví dụ có lời giải: phân loại các chất

Cho CH₄, CO₂, C₂H₅OH và CaCO₃. Chất nào là hydrocarbon, dẫn xuất của hydrocarbon, chất vô cơ?

Xem lời giải và cách nhận biết

CO₂ và CaCO₃ chứa carbon nhưng thuộc các ngoại lệ vô cơ.
CH₄ chỉ chứa C và H nên là hydrocarbon.
C₂H₅OH chứa C, H và O nên là dẫn xuất của hydrocarbon.

Kết quả: có 2 hợp chất hữu cơ, gồm 1 hydrocarbon và 1 dẫn xuất; có 2 chất vô cơ.

Luyện tập Bài 22 · 37 câu

Bài 23. Alkane

I. Khái niệm hydrocarbon

Hydrocarbon là hợp chất hữu cơ mà phân tử chỉ chứa hai nguyên tố carbon (C) và hydrogen (H). Ví dụ: methane CH₄, propane C₃H₈, ethylene C₂H₄. Alkane và alkene là hai nhóm hydrocarbon thường gặp.

II. Alkane

1. Khái niệm, cấu tạo và danh pháp

Alkane là hydrocarbon mạch hở, chỉ có liên kết đơn trong phân tử. Các liên kết thuộc loại C–H và C–C nếu phân tử có từ hai nguyên tử carbon trở lên.

Công thức chung: C_nH_2n+2 (n ≥ 1). Với n = 1, methane CH₄ chỉ có bốn liên kết C–H.

Tên gọi và công thức của các alkane đầu dãy

Tên gọi	Công thức phân tử	Công thức cấu tạo thu gọn
Methane	CH₄	CH₄
Ethane	C₂H₆	CH₃–CH₃
Propane	C₃H₈	CH₃–CH₂–CH₃
Butane	C₄H₁₀	CH₃–CH₂–CH₂–CH₃

Đọc công thức: C₃H₈ cho biết mỗi phân tử propane có 3 nguyên tử carbon và 8 nguyên tử hydrogen. Công thức cấu tạo còn thể hiện cách các nguyên tử liên kết với nhau.

C₄H₁₀ có hai cách nối mạch carbon: mạch thẳng CH₃–CH₂–CH₂–CH₃ và mạch nhánh CH₃–CH(CH₃)–CH₃. Vì vậy, không kết luận chỉ có duy nhất một alkane mang công thức phân tử C₄H₁₀.

2. Phản ứng cháy

Alkane cháy hoàn toàn trong oxygen tạo CO₂ và H₂O, đồng thời tỏa nhiều nhiệt.

CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O

2C₂H₆ + 7O₂ → 4CO₂ + 6H₂O

C₃H₈ + 5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O

2C₄H₁₀ + 13O₂ → 8CO₂ + 10H₂O

Các phản ứng trên cần được mồi lửa hoặc đun nóng để bắt đầu.

Phương trình tổng quát:

2C_nH_2n+2 + (3n + 1)O₂ → 2nCO₂ + 2(n + 1)H₂O.

Nhận biết sản phẩm cháy: hơi nước ngưng tụ trên thành bình lạnh làm thành bình mờ. CO₂ làm nước vôi trong xuất hiện kết tủa trắng CaCO₃ khi lượng CO₂ phù hợp:

CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃↓ + H₂O.

Khi CO₂ tiếp tục vào quá nhiều, kết tủa có thể tan do tạo muối Ca(HCO₃)₂ tan. Vì vậy, hiện tượng cần quan sát ở giai đoạn ban đầu là nước vôi trong vẩn đục.

3. Ứng dụng làm nhiên liệu của alkane

Nhiên liệu khí hóa lỏng: propane và butane được dùng trong bình gas và một số loại bật lửa.
Nhiên liệu lỏng: alkane là thành phần của các hỗn hợp nhiên liệu như xăng, dầu hỏa, dầu diesel và nhiên liệu phản lực.
Nhiên liệu rắn: các alkane mạch dài có trong paraffin dùng làm nến.

Dầu ăn và ethylic alcohol không phải alkane vì phân tử còn chứa nguyên tố oxygen.

Vận dụng: cách làm các dạng bài thường gặp

Nhận ra công thức alkane: lấy số nguyên tử C bằng n, kiểm tra số nguyên tử H có bằng 2n + 2 hay không. Chẳng hạn C₄H₁₀ phù hợp vì 2 × 4 + 2 = 10.

Đếm liên kết: alkane C_nH_2n+2 có 2n + 2 liên kết C–H và n − 1 liên kết C–C. Tổng số liên kết đơn là 3n + 1. Butane có 10 liên kết C–H và 3 liên kết C–C, tổng cộng 13 liên kết.

Tính phần trăm khối lượng: dùng C = 12 và H = 1. Propane có M = 44 g/mol, nên %m_H = 844 × 100% ≈ 18,18%. Methane có %m_C = 1216 × 100% = 75%.

So sánh sản phẩm cháy: với alkane cháy hoàn toàn, số mol H₂O luôn lớn hơn số mol CO₂; hiệu hai lượng này bằng số mol alkane đã cháy.

Những điểm dễ nhầm

Ethane có 6 liên kết C–H và tổng cộng 7 liên kết đơn.
Phương trình C₃H₈ + 5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O là phản ứng cháy của propane.
Kết tủa làm đục nước vôi trong là CaCO₃, không phải Ca(HCO₃)₂.
Nhiên liệu alkane có thể ở thể khí, lỏng hoặc rắn.

Ví dụ có lời giải: phần trăm khối lượng và phản ứng cháy

Propane có công thức C₃H₈. Tính phần trăm khối lượng hydrogen và viết phương trình cháy hoàn toàn của propane. Dùng C = 12, H = 1.

Xem lời giải từng bước

Bước 1. M_C₃H₈ = 3 × 12 + 8 × 1 = 44 g/mol.

Bước 2. %m_H = 844 × 100% ≈ 18,18%.

Bước 3. Cân bằng C trước, H tiếp theo và O cuối cùng:

C₃H₈ + 5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O.

Phản ứng bắt đầu khi được mồi lửa hoặc đun nóng. Hai vế đều có 3 C, 8 H và 10 O.

Luyện tập Bài 23 · 29 câu

Bài 24. Alkene và ethylene

I. Khái niệm alkene

Alkene là hydrocarbon mạch hở có một liên kết đôi C=C; các liên kết còn lại là liên kết đơn.

Công thức chung: C_nH_2n (n ≥ 2).

Ví dụ: ethylene (ethene) CH₂=CH₂, propylene (propene) CH₂=CH–CH₃. Khi xác định một chất có thuộc alkene hay không, cần chú ý cả điều kiện mạch hở và chỉ một liên kết đôi C=C. Hợp chất có hai liên kết đôi hoặc có liên kết ba không thuộc nhóm alkene đang học.

II. Ethylene

1. Cấu tạo phân tử và tính chất vật lí

a. Cấu tạo phân tử

Ethylene có công thức phân tử C₂H₄, công thức cấu tạo thu gọn CH₂=CH₂. Mỗi carbon nối với hai hydrogen; giữa hai carbon có một liên kết đôi.

Trong phân tử có 4 liên kết đơn C–H và 1 liên kết đôi C=C. Liên kết đôi gồm hai thành phần liên kết, trong đó có một thành phần kém bền, dễ bị phá vỡ khi xảy ra phản ứng cộng hoặc trùng hợp.

b. Tính chất vật lí

Ở điều kiện thường, ethylene là chất khí không màu, rất ít tan trong nước, nhẹ hơn không khí một ít. Khối lượng mol ethylene là 28 g/mol, nhỏ hơn khối lượng mol trung bình của không khí khoảng 29 g/mol.

2. Tính chất hóa học

a. Phản ứng cháy

Ethylene cháy trong oxygen, tỏa nhiều nhiệt. Khi cháy hoàn toàn, sản phẩm là CO₂ và H₂O:

C₂H₄ + 3O₂ → 2CO₂ + 2H₂O.

Phản ứng cần được mồi lửa để bắt đầu. Sản phẩm hơi nước làm mờ thành ống nghiệm lạnh; CO₂ làm nước vôi trong vẩn đục ở giai đoạn đầu.

Khi alkene cháy hoàn toàn, số mol CO₂ bằng số mol H₂O.

b. Phản ứng cộng làm mất màu nước bromine

Ethylene làm nhạt rồi mất màu dung dịch bromine vì bromine tham gia phản ứng cộng vào liên kết đôi:

CH₂=CH₂ + Br₂ → CH₂Br–CH₂Br.

Sản phẩm được biểu diễn bằng công thức phân tử C₂H₄Br₂. Tỉ lệ mol ethylene : bromine = 1 : 1.

Phân biệt ethane với ethylene: ở điều kiện thường, không chiếu sáng mạnh, ethylene làm mất màu dung dịch bromine; ethane không gây hiện tượng này. Các alkene khác cũng có phản ứng cộng bromine vào liên kết đôi.

c. Phản ứng trùng hợp

Ở điều kiện nhiệt độ, áp suất và xúc tác thích hợp, nhiều phân tử ethylene kết hợp liên tiếp thành phân tử polyethylene (PE) có kích thước và khối lượng rất lớn:

nCH₂=CH₂ → (–CH₂–CH₂–)_n.

Đây là phản ứng trùng hợp. Thành phần liên kết kém bền trong C=C bị phá vỡ, tạo các liên kết mới nối những đơn vị ban đầu thành mạch polymer. Không coi phản ứng trùng hợp là phản ứng tự xảy ra chỉ vì để khí ở điều kiện thường.

3. Ứng dụng

Sản xuất polyethylene để chế tạo nhiều đồ dùng và vật liệu nhựa.
Sản xuất ethylic alcohol bằng phản ứng cộng nước trong điều kiện thích hợp.
Được sử dụng để điều khiển quá trình chín của một số loại quả.

Vận dụng: phương pháp giải bài tập

Bài toán cộng bromine: tính n_Br₂ = m_Br₂160, suy ra n_C₂H₄ = n_Br₂, rồi tính m_C₂H₄ = 28n_C₂H₄. Ví dụ 8 g Br₂ cần 1,4 g C₂H₄.

Hỗn hợp methane và ethylene: chỉ ethylene phản ứng với bromine trong điều kiện bài học. Từ bromine suy ra số mol ethylene; lấy số mol hỗn hợp trừ đi để tìm số mol methane. Các khí ở cùng nhiệt độ và áp suất có phần trăm thể tích bằng phần trăm số mol.

Hiệu suất trùng hợp: trùng hợp ethylene không sinh sản phẩm phụ; nếu hiệu suất đạt 100%, khối lượng PE bằng khối lượng ethylene đã tham gia. Với hiệu suất H, tính m_{ethylene ban đầu} = m_{PE thực tế}H, trong đó H được viết dưới dạng số thập phân.

Thể tích mol khí: khi đề cho điều kiện 25°C và 1 bar, dùng V_m = 24,79 L/mol. Không tự đổi sang 22,4 L/mol nếu đề không dùng điều kiện tương ứng.

So sánh alkane và alkene

Nội dung	Alkane	Alkene
Đặc điểm mạch	Mạch hở	Mạch hở
Liên kết	Chỉ liên kết đơn	Có một liên kết đôi C=C
Công thức chung	C_nH_2n+2, n ≥ 1	C_nH_2n, n ≥ 2
Cháy hoàn toàn	Tạo CO₂ và H₂O	Tạo CO₂ và H₂O
Dung dịch bromine ở điều kiện thường, không chiếu sáng mạnh	Không làm mất màu	Làm mất màu
Trùng hợp tạo polymer trong bài học	Không	Có thể, khi có điều kiện thích hợp

Ví dụ có lời giải: ethylene phản ứng với bromine

Cần bao nhiêu gam ethylene để phản ứng hết 8 g bromine trong dung dịch? Dùng M_Br₂ = 160 g/mol và M_C₂H₄ = 28 g/mol.

Xem lời giải từng bước

CH₂=CH₂ + Br₂ → CH₂Br–CH₂Br.

Bước 1. n_Br₂ = 8160 = 0,05 mol.

Bước 2. Tỉ lệ mol ethylene : bromine = 1 : 1, nên n_C₂H₄ = 0,05 mol.

Bước 3. m_C₂H₄ = 0,05 × 28 = 1,4 g.

Hãy lấy tỉ lệ từ phương trình hóa học; không dùng tỉ lệ khối lượng 1 : 1.

Luyện tập Bài 24 · 33 câu

Bài 25. Nguồn nhiên liệu

I. Dầu mỏ, khí mỏ dầu và khí thiên nhiên

1. Khái niệm, thành phần và trạng thái tự nhiên

Dầu mỏ là hỗn hợp lỏng sánh, thường có màu nâu sẫm hoặc đen, không tan trong nước và thường nhẹ hơn nước. Thành phần chính là các hydrocarbon; ngoài ra có lượng nhỏ chất chứa oxygen, nitrogen, sulfur và tạp chất khác.

Khí mỏ dầu (khí đồng hành) có trong mỏ dầu, thường chứa nhiều methane và các hydrocarbon nhẹ. Khí thiên nhiên có thể tạo thành các mỏ khí riêng; thành phần chính là methane CH₄, cùng một lượng ethane, propane, butane, CO₂, N₂… Thành phần cụ thể phụ thuộc từng mỏ.

Phân biệt: Khí thiên nhiên có thành phần chính CH₄; gas LPG thường chứa propane C₃H₈ và butane C₄H₁₀. Biogas có thành phần cháy chủ yếu là methane, được tạo từ phân hủy yếm khí chất hữu cơ.

2. Phương pháp khai thác và chế biến

Trong mô hình mỏ dầu đơn giản, lớp khí ở phía trên, dầu ở giữa và nước ở dưới. Dầu và khí được thu qua giếng khoan, tách tạp chất rồi vận chuyển để xử lí. Khi áp suất trong mỏ đủ lớn, dòng khí có thể tự đi lên giếng.

Chưng cất phân đoạn tách dầu thô dựa trên sự khác nhau về nhiệt độ sôi. Đây là quá trình tách hỗn hợp; không phải cứ chưng cất là tạo ra chất mới.

Nhóm phân đoạn	Ví dụ	Công dụng quen thuộc
Nhẹ, thu ở vùng phía trên	Khí đốt, xăng, naphtha	Nhiên liệu, nguyên liệu hóa dầu
Trung gian	Dầu hỏa, dầu diesel	Nhiên liệu cho thiết bị và động cơ phù hợp
Nặng, vùng phía dưới và phần cặn	Dầu mazut, dầu bôi trơn, nhựa đường	Nhiên liệu công nghiệp, bôi trơn, làm đường

II. Nhiên liệu

1. Khái niệm và phân loại

Trong bài học này, nhiên liệu là những chất cháy được, tỏa nhiệt khi cháy và được sử dụng để cung cấp năng lượng. Dựa vào trạng thái ở điều kiện thường, chia thành ba nhóm:

Rắn: than, củi, gỗ, nến paraffin.
Lỏng: xăng, dầu hỏa, dầu diesel, ethanol.
Khí: methane, khí thiên nhiên, khí dùng từ hệ thống biogas, propane và butane khi ở áp suất thường.

LPG được hóa lỏng trong bình chịu áp suất để thuận tiện chứa và vận chuyển; khi thoát ra ở áp suất thường, propane và butane chuyển sang thể khí.

2. Sử dụng nhiên liệu

Ba nguyên tắc: cung cấp đủ oxygen; tạo sự tiếp xúc phù hợp giữa nhiên liệu và không khí; điều chỉnh lượng nhiên liệu theo nhu cầu sử dụng.

Ví dụ: củi khô dễ cháy hơn củi ướt; chia nhỏ nhiên liệu rắn giúp tăng diện tích tiếp xúc; bảo dưỡng bếp và động cơ giúp giảm thất thoát nhiên liệu. Cần hạn chế đốt than trong khu đông dân cư và xử lí khí thải, tro xỉ trong công nghiệp.

Cháy không hoàn toàn có thể tạo CO và muội than. Cháy hoàn toàn nhiên liệu chứa carbon vẫn sinh CO₂; vì vậy sử dụng tiết kiệm và giảm phát thải vẫn cần thiết.

Vận dụng: giải thích các tình huống sử dụng nhiên liệu

Vì sao gas có mùi cảnh báo? Chất tạo mùi được thêm vào để giúp phát hiện rò rỉ; không phải để gas hết khả năng cháy.
Vì sao không đổ nước lên xăng dầu đang cháy? Xăng dầu không tan, thường nổi trên nước nên có thể cháy lan theo dòng chảy. Với tình huống thực tế, học sinh rời vùng nguy hiểm và báo người có trách nhiệm.
Vì sao không đốt than trong phòng kín? Thiếu oxygen có thể tạo khí CO nguy hiểm. Học sinh chỉ quan sát thí nghiệm theo hướng dẫn của giáo viên.

Ví dụ có lời giải: giải thích cách dùng nhiên liệu

Vì sao dùng củi khô, chia nhỏ vừa phải và cấp đủ không khí giúp nhiên liệu cháy hiệu quả hơn? Vì sao không đốt than trong phòng kín?

Xem lời giải theo từng nguyên tắc

Củi khô: ít nước hơn, giảm phần nhiệt phải dùng để làm nước nóng lên và bay hơi.
Chia nhỏ vừa phải: tăng diện tích tiếp xúc giữa nhiên liệu và oxygen trong không khí.
Cấp đủ không khí: giúp phản ứng cháy diễn ra đầy đủ hơn; vẫn cần điều chỉnh lượng nhiên liệu theo nhu cầu.
Phòng kín: lượng oxygen có thể giảm; cháy không hoàn toàn có thể tạo CO nguy hiểm.

Kết luận: dùng nhiên liệu hiệu quả cần đúng lượng, đủ oxygen và tiếp xúc phù hợp. Học sinh chỉ quan sát thí nghiệm theo hướng dẫn của giáo viên.

Luyện tập Bài 25 · 18 câu

Những lỗi thường gặp khi làm bài Hóa 9

Thấy carbon là kết luận hữu cơ: nhớ các ngoại lệ như CO, CO₂, H₂CO₃ và muối carbonate.
Cho rằng hữu cơ luôn chứa H: CCl₄ là phản ví dụ. Carbon mới là nguyên tố bắt buộc.
Chỉ dựa vào công thức chung: khi xét alkane hoặc alkene, cần kiểm tra thêm mạch carbon và loại liên kết.
Đếm thiếu liên kết C–H: ethane có 6 liên kết C–H và 1 liên kết C–C, tổng cộng 7 liên kết đơn.
Nhầm chất làm mất màu bromine: trong điều kiện thường, không chiếu sáng mạnh, ethylene phản ứng còn ethane không gây hiện tượng này.
Dùng sai thể tích mol khí: ở 25°C và 1 bar, dùng 24,79 L/mol; luôn đọc điều kiện đề cho trước khi tính.
Tính ngược hiệu suất: để thu 1 tấn PE với hiệu suất 80%, cần 1 ÷ 0,80 = 1,25 tấn ethylene ban đầu.
Nhầm chưng cất với phản ứng hóa học: chưng cất phân đoạn tách dầu thô theo nhiệt độ sôi; cháy nhiên liệu mới tạo các chất khác.

8 câu tự kiểm tra kiến thức

Hãy tự trả lời rồi mở từng câu để đối chiếu và xem giải thích.

Câu 1. CCl₄ không chứa hydrogen. Chất này có phải hợp chất hữu cơ không?

Có. CCl₄ là dẫn xuất của hydrocarbon có chứa chlorine. Hợp chất hữu cơ nhất thiết chứa carbon, nhưng không bắt buộc chứa hydrogen.

Câu 2. Biết CTPT C₂H₆O đã xác định duy nhất một chất chưa?

Chưa. CTPT này có thể ứng với ethylic alcohol CH₃–CH₂–OH hoặc dimethyl ether CH₃–O–CH₃. Trật tự liên kết khác nhau có thể làm tính chất khác nhau.

Câu 3. Ethane C₂H₆ có bao nhiêu liên kết C–H và bao nhiêu liên kết đơn?

CTCT là CH₃–CH₃: có 6 liên kết C–H và 1 liên kết C–C, tổng cộng 7 liên kết đơn.

Câu 4. Đốt cháy hoàn toàn 1 mol methane cần bao nhiêu mol oxygen?

CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O.

Theo hệ số, 1 mol CH₄ cần 2 mol O₂, tạo 1 mol CO₂ và 2 mol H₂O.

Câu 5. Phân biệt ethane và ethylene bằng dung dịch bromine như thế nào?

Ở điều kiện thường, không chiếu sáng mạnh, ethylene làm mất màu dung dịch bromine do phản ứng cộng vào C=C; ethane không gây hiện tượng này. Việc quan sát thí nghiệm thực hiện theo hướng dẫn của giáo viên.

Câu 6. 8 g bromine phản ứng vừa đủ với bao nhiêu gam ethylene?

n_Br₂ = 8 ÷ 160 = 0,05 mol. Tỉ lệ mol C₂H₄ : Br₂ là 1 : 1 nên m_C₂H₄ = 0,05 × 28 = 1,4 g.

Câu 7. Khí thiên nhiên và LPG thường có thành phần cháy chính nào?

Khí thiên nhiên: chủ yếu methane CH₄. LPG: thường chứa propane C₃H₈ và butane C₄H₁₀. LPG được hóa lỏng trong bình chịu áp suất để chứa và vận chuyển.

Câu 8. Chưng cất phân đoạn dầu thô dựa vào tính chất nào?

Dựa vào sự khác nhau về nhiệt độ sôi của các thành phần. Đây là quá trình tách hỗn hợp, không phải phản ứng tạo chất mới.

Điền kiến thức theo đề cương: bấm vào mỗi chỗ trống và chọn một trong 2–3 đáp án. Trang báo đúng/sai ngay sau khi chọn và đưa gợi ý khi cần. Em có thể kiểm tra hoặc làm lại riêng từng bài.

Bài 22. Giới thiệu về hợp chất hữu cơ

I. Hợp chất hữu cơ và hóa học hữu cơ

1. Khái niệm hợp chất hữu cơ

Hợp chất hữu cơ là , trừ một số hợp chất như CO, CO₂, H₂CO₃ và các muối carbonate.

Phân tử hợp chất hữu cơ nhất thiết phải chứa nguyên tố ; ngoài ra thường có H và có thể có O, N, Cl, …

2. Phân loại hợp chất hữu cơ

Dựa vào thành phần nguyên tố, hợp chất hữu cơ được chia thành hydrocarbon và .

Phân tử hydrocarbon chỉ chứa ; ví dụ CH₄, C₂H₆ và C₃H₈.

Dẫn xuất của hydrocarbon chứa C, thường có H và còn có ít nhất , chẳng hạn O trong C₂H₅OH hoặc Cl trong CH₃Cl.

3. Hóa học hữu cơ

Hóa học hữu cơ là ngành hóa học chuyên nghiên cứu về .

II. Công thức phân tử và công thức cấu tạo

1. Công thức phân tử (CTPT)

CTPT cho biết các nguyên tố tạo nên phân tử và .

Công thức CH₄ cho biết một phân tử methane gồm .

Công thức C₂H₄O₂ cho biết một phân tử acetic acid gồm .

2. Công thức cấu tạo (CTCT)

Công thức cấu tạo cho biết giữa các nguyên tử trong phân tử.

Liên kết tạo bởi một cặp electron dùng chung là .

Liên kết tạo bởi hai cặp electron dùng chung là .

Công thức cấu tạo đầy đủ biểu diễn trong phân tử.

Ở CTCT thu gọn, H thường được cùng nguyên tử mà H liên kết (CH₃, CH₂, OH, …).

Ethylene có CTPT C₂H₄ và CTCT thu gọn là .

Ethylic alcohol có CTPT C₂H₆O và CTCT thu gọn là .

III. Đặc điểm cấu tạo phân tử hợp chất hữu cơ

1. Hóa trị và liên kết giữa các nguyên tử

Các nguyên tố tạo nên hợp chất hữu cơ thường là phi kim, nên liên kết hóa học chủ yếu là .

Trong các hợp chất hữu cơ đang học, hóa trị thường dùng của C, H, O lần lượt là ; khi viết CTCT cần bảo đảm mỗi nguyên tử liên kết đúng hóa trị.

2. Mạch carbon

Ba dạng mạch carbon thường gặp là mạch hở không phân nhánh, mạch hở phân nhánh và .

Trong CH₃–CH₂–CH₂–CH₃, mạch carbon là .

Trong CH₃–CH(CH₃)–CH₃, mạch carbon là .

Khi bốn nhóm CH₂ nối tiếp nhau và nhóm cuối nối trở lại nhóm đầu, mạch carbon tạo thành là .

3. Trật tự liên kết trong phân tử

Ethylic alcohol (CH₃–CH₂–OH) và dimethyl ether (CH₃–O–CH₃) cùng có CTPT C₂H₆O nhưng , nên là hai chất khác nhau.

Mỗi hợp chất hữu cơ có một trật tự liên kết xác định; thay đổi trật tự liên kết có thể tạo ra với tính chất khác.

Tính chất của hợp chất hữu cơ phụ thuộc đồng thời vào thành phần phân tử và .

Đọc đầy đủ lý thuyết Bài 22 · Chuyển sang Học & Thi

Bài 23. Alkane

I. Khái niệm hydrocarbon

Hydrocarbon là hợp chất hữu cơ mà phân tử chỉ chứa .

Alkane và alkene đều thuộc nhóm ; đây là hai loại hydrocarbon được tìm hiểu trong Bài 23 và Bài 24.

Methane có trong khí bùn ao và có công thức phân tử .

Ethylene có trong khí sinh ra từ hoa quả chín; CTCT thu gọn của ethylene là .

II. Alkane

1. Khái niệm, cấu tạo và danh pháp

Alkane là những hydrocarbon có mạch carbon và trong phân tử chỉ có liên kết đơn.

Trong phân tử alkane, các liên kết giữa các nguyên tử đều là ; methane chỉ có liên kết C–H, còn các alkane từ C₂ trở lên có cả C–C và C–H.

Công thức chung của alkane là , trong đó n là số nguyên tử C trong phân tử.

Trong công thức chung của alkane, n là số nguyên thỏa mãn ; alkane đơn giản nhất là methane.

Cấu tạo và danh pháp

Alkane có công thức CH₄ được gọi là .

Ethane có hai nguyên tử C trong phân tử, nên CTPT là .

CTCT thu gọn của ethane là .

Propane có công thức phân tử .

CTCT thu gọn của propane là .

Butane có công thức phân tử .

CTCT thu gọn của butane mạch không phân nhánh là .

2. Phản ứng cháy

Khi đốt cháy hoàn toàn alkane, các sản phẩm thu được là .

Phương trình cháy tổng quát: 2CₙH₂ₙ₊₂ + O₂ → 2nCO₂ + 2(n + 1)H₂O (đốt nóng).

Phương trình cháy của methane: CH₄ + O₂ → CO₂ + 2H₂O (đốt nóng).

Phương trình cháy của butane: 2C₄H₁₀ + O₂ → 8CO₂ + 10H₂O (đốt nóng).

Phản ứng đốt cháy alkane .

Vì phản ứng cháy tỏa nhiều nhiệt, alkane được sử dụng làm .

3. Ứng dụng làm nhiên liệu của alkane

Hai alkane thường có trong nhiên liệu khí hóa lỏng dùng cho bật lửa và bếp gas là .

Trong bình chứa, propane và butane dùng làm gas có thể được để thuận tiện cho việc lưu trữ và sử dụng.

Các alkane lỏng có trong những nhiên liệu như ; chúng cũng có trong nhiên liệu phản lực.

Các alkane ở trạng thái rắn được dùng làm nhiên liệu dạng .

Đọc đầy đủ lý thuyết Bài 23 · Chuyển sang Học & Thi

Bài 24. Alkene và ethylene

I. Khái niệm alkene

Alkene là hydrocarbon , trong phân tử có một liên kết đôi C=C; các liên kết còn lại là liên kết đơn.

Công thức chung của alkene là , với n là số nguyên tử carbon và n ≥ 2.

Một ví dụ về alkene là propylene (propene), có công thức cấu tạo thu gọn .

II. Ethylene

1. Cấu tạo phân tử và tính chất vật lí

a. Cấu tạo phân tử

Ethylene (ethene) có công thức phân tử C₂H₄ và công thức cấu tạo thu gọn là .

Trong một phân tử ethylene có liên kết đơn C–H và một liên kết đôi C=C.

b. Tính chất vật lí

Ở điều kiện thường, ethylene là khí không màu, rất ít tan trong nước và không khí một ít.

2. Tính chất hóa học

a. Phản ứng cháy

Sau khi được mồi lửa, ethylene cháy hoàn toàn theo phương trình: C₂H₄ + O₂ → 2CO₂ + 2H₂O. Phản ứng tỏa nhiều nhiệt.

Khi một alkene cháy hoàn toàn, số mol CO₂ số mol H₂O tạo thành.

Khi giáo viên đưa một ống nghiệm lạnh vào vùng có sản phẩm cháy của ethylene, thành ống nghiệm có thể mờ do .

b. Phản ứng cộng làm mất màu nước bromine

Ở điều kiện thường, khi phản ứng với đủ ethylene, dung dịch bromine do bromine tham gia phản ứng cộng vào liên kết đôi C=C.

Phản ứng cộng bromine vào ethylene được viết: CH₂=CH₂ + Br₂ → .

Theo phương trình cộng bromine, tỉ lệ mol ethylene : bromine là .

c. Phản ứng trùng hợp

Ở điều kiện thích hợp, ethylene trùng hợp tạo polyethylene (PE): nCH₂=CH₂ → .

Khi ethylene tham gia phản ứng cộng hoặc trùng hợp, thành phần liên kết trong C=C bị phá vỡ để tạo các liên kết mới.

3. Ứng dụng

Ngoài sản xuất PE, ethylene còn dùng để sản xuất ethylic alcohol (ethanol) bằng phản ứng cộng nước: CH₂=CH₂ + H₂O → (điều kiện thích hợp).

Ethylene được sử dụng để điều khiển quá trình chín của .

Vận dụng: phương pháp giải bài tập và so sánh

Với hỗn hợp methane và ethylene tác dụng với bromine ở điều kiện thường, không chiếu sáng mạnh, chất phản ứng với bromine là ; từ đó tìm số mol ethylene, rồi lấy số mol hỗn hợp trừ đi để tìm số mol methane.

Các khí được đo ở cùng nhiệt độ và áp suất có phần trăm thể tích phần trăm số mol. Ở 25°C và 1 bar, dùng thể tích mol khí 24,79 L/mol.

Trùng hợp ethylene không tạo sản phẩm phụ. Khi hiệu suất đạt 100%, khối lượng PE khối lượng ethylene ban đầu.

Với hiệu suất trùng hợp H viết dưới dạng số thập phân, khối lượng ethylene ban đầu cần dùng bằng . Ví dụ, hiệu suất 80% được viết là H = 0,80.

Ở điều kiện thường, không chiếu sáng mạnh, dùng dung dịch bromine để phân biệt ethane với ethylene: chất làm mất màu là .

Với cùng n nguyên tử carbon, alkane CₙH₂ₙ₊₂ nhiều hơn alkene CₙH₂ₙ nguyên tử hydrogen trong mỗi phân tử (n ≥ 2).

Khi đề cho khí ở 25°C và 1 bar, số mol ethylene trong 2,479 L khí là n = 2,479 / 24,79 = .

Ví dụ: ethylene phản ứng với bromine

Để tính lượng ethylene phản ứng hết với 8 g Br₂, trước hết tính n(Br₂) = 8 / 160 = .

Vì n(C₂H₄) = 0,05 mol và M(C₂H₄) = 28 g/mol, khối lượng ethylene cần dùng là 0,05 × 28 = .

Đọc đầy đủ lý thuyết Bài 24 · Chuyển sang Học & Thi

Bài 25. Nguồn nhiên liệu

I. Dầu mỏ, khí mỏ dầu và khí thiên nhiên

1. Khái niệm, thành phần và trạng thái tự nhiên

Dầu mỏ là sánh, thường có màu nâu sẫm hoặc đen.

Dầu mỏ trong nước và thường nhẹ hơn nước.

Thành phần chính của dầu mỏ là các ; ngoài ra có lượng nhỏ chất chứa oxygen, nitrogen, sulfur và tạp chất khác.

Khí mỏ dầu còn gọi là khí đồng hành, tồn tại trong các và thường chứa nhiều methane cùng các hydrocarbon nhẹ.

Khí thiên nhiên có thể tạo thành các mỏ khí riêng; thành phần chính là methane, có công thức . Ngoài ra có thể có ethane, propane, butane, CO₂, N₂…

Biogas có thành phần cháy chủ yếu là methane, được tạo ra khi chất hữu cơ phân hủy trong điều kiện .

Gas LPG thường chứa chủ yếu propane và butane, có công thức lần lượt là .

2. Phương pháp khai thác và chế biến

Trong mô hình mỏ dầu đơn giản, thứ tự các lớp từ trên xuống là .

Dầu và khí được thu qua , tách tạp chất rồi vận chuyển để xử lí. Khi áp suất khí trong mỏ đủ lớn, khí có thể tự đi lên giếng.

Chưng cất phân đoạn tách dầu thô dựa vào sự khác nhau về của các thành phần.

Chưng cất phân đoạn, xét riêng quá trình này, là quá trình .

Trong sơ đồ chưng cất dầu mỏ, khí đốt và xăng thuộc nhóm phân đoạn nhẹ; nhựa đường thu ở . Dầu hỏa và dầu diesel thuộc các phân đoạn trung gian.

II. Nhiên liệu

1. Khái niệm và phân loại

Trong phạm vi bài học, nhiên liệu là những chất cháy được, khi cháy và được sử dụng để cung cấp năng lượng.

Dựa vào trạng thái ở điều kiện thường, than, củi, gỗ và paraffin làm nến thuộc nhóm nhiên liệu . Ba nhóm nhiên liệu được học là rắn, lỏng và khí.

Xăng, dầu hỏa, dầu diesel và ethanol thuộc nhóm nhiên liệu ở điều kiện thường.

Ở nhiệt độ phòng và áp suất thường, methane, propane và butane đều ở thể .

Để thuận tiện chứa và vận chuyển, LPG được trong bình chịu áp suất; khi thoát ra ở áp suất thường, propane và butane chuyển sang thể khí.

2. Sử dụng nhiên liệu

Một nguyên tắc sử dụng nhiên liệu hiệu quả là cung cấp cho quá trình cháy.

Chia nhỏ nhiên liệu rắn vừa phải giúp tăng giữa nhiên liệu và oxygen trong không khí, nên hỗ trợ sự cháy.

Lượng nhiên liệu sử dụng cần được điều chỉnh , đồng thời bảo dưỡng bếp và động cơ để giảm thất thoát.

Khí carbon monoxide có công thức ; khí độc này có thể sinh ra khi nhiên liệu cháy thiếu oxygen. Vì vậy không đốt than trong phòng kín.

Ngay cả khi cháy hoàn toàn, nhiên liệu chứa carbon vẫn tạo , nên sử dụng tiết kiệm và giảm phát thải vẫn cần thiết.

Vận dụng: giải thích các tình huống sử dụng nhiên liệu

Củi khô dễ cháy hơn củi ướt vì có ít nước, nên giảm phần nhiệt phải dùng để .

Chất tạo mùi được thêm vào gas để giúp .

Không đổ nước lên xăng dầu đang cháy vì xăng dầu không tan và thường , có thể cháy lan theo dòng chảy. Học sinh cần rời vùng nguy hiểm và báo người có trách nhiệm.

Đọc đầy đủ lý thuyết Bài 25 · Chuyển sang Học & Thi