Xiclopropan là gì? Công thức cấu tạo, tính chất?

Câu hỏi: Xiclopropan là gì? Công thức cấu tạo, tính chất?

Trả lời:

1. Xiclopropan là gì?

  Xicloankan được biết đến là những Hidrocacbon no mạch vòng, chỉ chứa liên kết đơn trong phân tử.

2. Công thức cấu tạo của Xiclopropan

- Công thức tổng quát: C_nH_2n(n≥3)

3. Tính chất của Xiclopropan

a. Tính chất vật lý: Ở điều kiện thường:

+ Xiclopropan và xiclobutan có thể khí.

+ Xiclopentan và xiclohexan ở thể lỏng.

+ Các xicloankan nhẹ hơn nước, không tan trong nước, tan trong các dung môi hữu cơ và hòa tan được nhiều chất hữu cơ khác.

b. Tính chất hóa học: Do phân tử xicloankan chỉ chứa các liên kết xichma bền tương tự như ankan nên xicloankan cũng có một số phản ứng tương tự như ankan.

Phản ứng thế: Khi chiếu sáng hoặc đun nóng, nguyên tử Hidro trong phân tử xicloankan bị thế bởi nguyên tử halogen.

C₆H₁₂ + Cl₂ → C₆H₁₁Br + HBr

Phản ứng cộng

+ Xiclopropan, xiclobutan ngoài các phản ứng trên còn có phản ứng cộng mở vòng

C₃H₆ + H₂ → C₃H₈

C₄H₈ + H₂ → C₄H₁₀

+ Riêng xiclopropan còn tác dụng với dd brom hoặc axit

C₃H₆ + Br₂ → Br−CH₂−CH₂−CH₂−Br

C₃H₆ + HBr → CH₃−CH₂−CH₂−Br

Chú ý:

+ Xicloankan vòng 3 cạnh có khả năng làm mất màu dung dịch Brom → ta có thể dùng dung dịch brom để nhận biết.

+ Vòng 4 cạnh chỉ tham gia phản ứng cộng mở vòng với H₂

Phản ứng tách: C₆H₁₁CH₃ → xt,t^∘ C₆H₅CH₃ + 3H₂

Phản ứng cháy

+ Phản ứng cháy tỏa nhiệt

Tổng quát: 

+ Từ phương trình tổng quát ta có: n_CO2=n_H2O

Ví dụ: C₆H₁₂ + 9O₂ → 6CO₂ + 6H₂O

Hãy cùng Top lời giải tìm hiểu thêm kiến thức về Xiclopropan nhé!

A. LÝ THUYẾT

1. Cấu tạo của Xiclopropan

   Xicloankan là những hiđrocacbon no có mạch vòng (một hoặc nhiều vòng). Chúng ta chỉ xét các xicloankan có một vòng (xicloankan đơn vòng hay còn gọi là monoxicloankan).

Một số xicloankan đơn giản có công thức cấu tạo và tên gọi như bảng sau:

Công thức cấu tạo	Công thức phân tử	Tên thay thế	tnc, oC	ts, oC
	C3H6	xiclopropan	-127	-33
	C4H8	xiclobutan	-90	13
	C5H10	xiclopentan	-94	49
	C6H12	xiclohexan	7	81
Công thức và tên chung	CnH2n, n≥3	xicloankan

   Công thức phân tử chung của các xicloankan đơn vòng là C_nH_2n với n > 3.

   Tên của các xicloankan đơn vòng không nhánh được gọi bằng cách ghép từ xiclo vào tên của ankan mạch không nhánh có cùng số nguyên tử cacbon.

   Trong phân tử xicloankan, các nguyên tử cacbon liên kết với nhau bằng liên kết σ tạo ra mạch vòng. Nguyên tử cacbon của vòng liên kết với các nguyên tử hiđro hoặc gốc ankyl.

Thí dụ:

2. Điều chế và ứng dụng

a. Điều chế:

- Một số cách điều chế hợp chất này cần lưu ý như sau:

+ Điều chế bằng cách chưng cất dầu mỏ.

+ Tách H₂ từ ankan tương ứng: CH₃(CH₂)₄CH₃ → H₂ + C₆H₁₂

+ Tách Br₂ từ dẫn xuất 1,n – đibrom ankan (n > 2): C_nH_2nBr₂ + Zn → C_nH_2n+ ZnBr₂

b. Ứng dụng: Ngoài việc dùng làm nhiên liệu như ankan, xicloankan còn được dùng làm dung môi, làm nguyên liệu để điều chế các chất khác.

B. BÀI TẬP

Bài tập 1: Xicloankan đơn vòng X có tỉ khối so với nitơ bằng 2,0. Lập công thức phân tử của X. Viết phương trình hóa học (ở dạng công thức cấu tạo) minh họa tính chất hóa học của X, biết rằng X tác dụng với H₂ (xúc tác Ni) chỉ tạo ra một sản phẩm.

Giải: 

Gọi CTPT của xicloankan đơn vòng X cần tìm là C₂H_2n+2 (n≥3)

Ta có:

MC_nH_2n = 2M_N2 = 2 . 28 = 56

⇒14n = 56 ⇒ n = 4 ⇒ C₄H₈

Vì X tác dụng với H₂ (xúc tác Ni) chỉ tạo ra một sản phẩm nên CTCT của X là: C₄H₈

CTCT: 

 

 3. Phản ứng ion hoá: 

C₄H₈ + 6O₂ → 4CO₂ + 4H₂O

Bài tập 2: Chất khí A là 1 xicloankan. Khi đốt cháy 672 ml A(đktc), thì thấy khối lượng CO₂ tạo thành nhiều hơn khối lượng nước tạo thành 3,12 g.

a. Xác định công thức phân tử.

b. Viết công thức cấu tạo và tên các xicloankan ứng với công thức phân tử tìm được.

c. Cho chất A qua dung dịch brom, màu của dung dịch mất đi. Xác định công thức cấu tạo đúng của chất A.

Giải: 

Số mol khí A là: n_A = 0,672/22,4 = 0,03 mol; đốt cháy xicloankan: n_CO2 = n_H2O = x

Khối lượng CO₂ lớn hơn khối lượng H₂O là 3,12 gam: m_CO2 – m_H2O = 44x – 18x = 26x = 3,12 ⇒ x = 0,12 mol.

a. Phương trình đốt cháy:

C_nH_2n + 3n/2O₂ → n CO₂ + nH₂O

0.03                             0.12

n = 0,12/0,03 = 4

Vậy CTPT của xicloankan là: C₄H₈

b. Các đồng phân cấu tạo xicloankan của C4H8 là:

c. Chất A làm mất màu dung dịch nước brom. Vậy CTCT của A là

Bài tập 3: Trình bày phương pháp hóa học phân biệt hai khí không màu propan và xiclopropan đựng trong các bình riêng biệt.

Giải: Cho hai khí không màu đó tác dụng với dung dịch nước brom, khí nào dung dịch nước brom nhạt màu thì đó là xiclopropan, khí nào không làm dung dịch nước brom nhạt màu thì đó là propan.

Bài tập 4: Hỗn hợp khí A chứa một ankan và một monoxicloankan. Tỉ khối của A đối với hiđro là 25,8. Đốt cháy hoàn toàn 2,58 g A rồi hấp thụ hết sản phẩm cháy vào dung dịch Ba(OH)₂ dư, thu được 35,46 g kết tủa. Công thức phân tử của các chất trong hỗn hợp A là

Giải:

n_CO2 = n_BaCO3 = 35,46/197 = 0,18 mol

n_A= 2,58/51,6 = 0,05 mol

m_H = 2,58 – 0,18.12 = 0,42 gam ⇒ n_H2O = 0,21 mol 

n_ankan = 0,21 – 0,18 = 0,03 mol ⇒ n_xicloankan = 0,02 mol

CTPT của ankan và xicloankan lần lượt là: C_nH_2n+2 và C_mH_2m 

Ta có: 0,02n + 0,03m = 0,18 ⇔ 2n + 3m = 18 ⇒ n = 3 và m = 4.