Giải Khoa học tự nhiên 9 trang 111
Lời giải chi tiết SGK Lớp 9 · Môn Khoa Há»c Tá»± NhiĂªn · Trang 111–112
Hai trang này thuộc Bài 23 – Alkane, gồm phần III (phản ứng cháy) và phần IV (ứng dụng làm nhiên liệu). Mình sẽ tóm tắt lý thuyết rồi giải lần lượt từng câu hỏi nhé.
Tóm tắt lý thuyết
Phản ứng cháy của alkane
- Khi đốt cháy alkane trong không khí, sản phẩm chủ yếu là khí carbon dioxide (CO₂) và hơi nước (H₂O).
$$C_3H_8 + 5O_2 \xrightarrow{t^o} 3CO_2 + 4H_2O$$
$$C_4H_{10} + \frac{13}{2}O_2 \xrightarrow{t^o} 4CO_2 + 5H_2O$$
- Phản ứng cháy tỏa nhiệt mạnh → alkane được dùng làm nhiên liệu.
- Nếu cháy không hoàn toàn sẽ tạo thêm muội than (C) và carbon monoxide (CO).
- Alkane khá bền, ở điều kiện thường không phản ứng với acid, base và nhiều chất khác.
Ứng dụng làm nhiên liệu
- Nhiên liệu khí hóa lỏng: propane, butane (bật lửa, bếp gas).
- Nhiên liệu lỏng: xăng, dầu hỏa, dầu diesel, nhiên liệu phản lực.
- Nhiên liệu rắn: nến paraffin.
Bài: Thí nghiệm tìm hiểu phản ứng cháy của butane
Câu 1. Nhận xét hiện tượng bên trong thành bình tam giác sau khi đốt cháy butane. Dự đoán sản phẩm.
Lời giải:
- Hiện tượng: thành bình tam giác bị mờ đi do có những giọt nước nhỏ (hơi nước ngưng tụ) bám vào.
- Dự đoán sản phẩm: có hơi nước (H₂O) và khí carbon dioxide (CO₂).
Câu 2. Quan sát hiện tượng khi cho nước vôi trong vào bình và dự đoán sản phẩm.
Lời giải:
- Hiện tượng: nước vôi trong bị vẩn đục.
- Giải thích: khí CO₂ sinh ra từ phản ứng cháy đã phản ứng với nước vôi trong:
$$CO_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow CaCO_3\downarrow + H_2O$$
- Kết tủa trắng CaCO₃ làm nước vôi trong vẩn đục → xác nhận sản phẩm cháy có CO₂.
Bài: Câu hỏi trang 109
Câu 1.
a) Viết phương trình hóa học phản ứng cháy của methane và ethane.
$$CH_4 + 2O_2 \xrightarrow{t^o} CO_2 + 2H_2O$$
$$C_2H_6 + \frac{7}{2}O_2 \xrightarrow{t^o} 2CO_2 + 3H_2O$$
b) Dùng công thức chung của alkane, viết phương trình tổng quát của phản ứng đốt cháy hoàn toàn alkane.
Alkane có công thức chung $C_nH_{2n+2}$. Phương trình tổng quát:
$$C_nH_{2n+2} + \frac{3n+1}{2}O_2 \xrightarrow{t^o} nCO_2 + (n+1)H_2O$$
Câu 2. Gas trong bình gas là hỗn hợp propane và butane tỉ lệ thể tích 1 : 1. Tính nhiệt lượng sinh ra khi đốt cháy 1 kg loại gas này. Biết nhiệt lượng đốt 1 mol propane là 2 220 kJ và 1 mol butane là 2 878 kJ.
Lời giải từng bước:
Tỉ lệ thể tích 1 : 1 chính là tỉ lệ số mol 1 : 1. Gọi số mol mỗi chất là $x$ (mol).
Khối lượng hỗn hợp:
$$m = 44x + 58x = 102x = 1000 \text{ (g)}$$
$$\Rightarrow x = \frac{1000}{102} \approx 9{,}80 \text{ (mol)}$$
Nhiệt lượng tỏa ra:
$$Q = 2220x + 2878x = 5098x$$
$$Q = 5098 \times 9{,}80 \approx 49\,980 \text{ (kJ)}$$
Vậy đốt cháy 1 kg gas tỏa ra khoảng 49 980 kJ (≈ 5,0 × 10⁴ kJ).
Bài: Câu hỏi trang 110 (Ứng dụng làm nhiên liệu)
Câu 1. Đọc Bảng 23.2 và trình bày các ứng dụng chủ yếu của alkane.
Lời giải: Alkane được dùng làm nhiên liệu dưới ba dạng chính:
| Dạng | Ví dụ | Ứng dụng |
|---|---|---|
| Khí hóa lỏng | propane, butane | nhiên liệu cho bật lửa, bếp gas |
| Lỏng | xăng, dầu hỏa, dầu diesel, jet fuel | chạy xe, máy bay, máy móc |
| Rắn | nến paraffin | thắp sáng |
Câu 2. Bảng cho biết nhiệt lượng tỏa ra khi đốt cháy hoàn toàn 1 mol alkane.
a) Tính nhiệt lượng tỏa ra khi đốt cháy hoàn toàn 1 gam mỗi alkane.
Lấy nhiệt lượng mỗi mol chia cho khối lượng mol:
| Alkane | M (g/mol) | Q (kJ/mol) | Q cho 1 g (kJ/g) |
|---|---|---|---|
| Methane CH₄ | 16 | 891 | 891 ÷ 16 ≈ 55,7 |
| Ethane C₂H₆ | 30 | 1 561 | 1 561 ÷ 30 ≈ 52,0 |
| Propane C₃H₈ | 44 | 2 220 | 2 220 ÷ 44 ≈ 50,5 |
| Butane C₄H₁₀ | 58 | 2 878 | 2 878 ÷ 58 ≈ 49,6 |
b) Đốt cháy 1 gam alkane nào tỏa ra nhiều nhiệt nhất?
Lời giải: So sánh cột "Q cho 1 g", methane có giá trị lớn nhất (≈ 55,7 kJ/g). Vậy đốt cháy 1 gam methane tỏa ra nhiều nhiệt lượng nhất.
Nhận xét thú vị: phân tử càng nhỏ (tỉ lệ H/C càng cao) thì nhiệt lượng tính trên 1 gam càng lớn, vì hydrogen khi cháy tỏa nhiều nhiệt hơn carbon.
Nếu em cần mình vẽ lại sơ đồ thí nghiệm hoặc giải thích kỹ hơn chỗ nào, cứ nói nhé.