Chào các em, hôm nay chúng ta sẽ cùng nhau ôn tập lại bài học về hiđrocacbon. Chúng ta sẽ thực hiện một bài tập phân biệt các chất rất quen thuộc: butan, but-1-en và but-1-in. Đây là một dạng bài tập quan trọng trong chương trình Hóa học lớp 11, giúp chúng ta củng cố kiến thức về tính chất hóa học đặc trưng của ankan, anken và ankin.

Để giải quyết bài toán này, chúng ta cần nhớ lại những tính chất hóa học khác nhau của ba loại hiđrocacbon này. Cụ thể:

* Butan là một ankan, chỉ có liên kết đơn trong phân tử. Ankan có tính chất hóa học tương đối trơ, chỉ tham gia phản ứng thế với halogen dưới ánh sáng hoặc phản ứng tách hiđro ở nhiệt độ cao.
* But-1-en là một anken, có một liên kết đôi C=C trong phân tử. Liên kết đôi này làm cho anken hoạt động hóa học mạnh hơn ankan, dễ tham gia các phản ứng cộng, phản ứng oxi hóa.
* But-1-in là một ankin, có một liên kết ba C≡C trong phân tử. Liên kết ba này càng làm cho ankin hoạt động hóa học mạnh hơn cả anken, dễ tham gia các phản ứng cộng, phản ứng thế nguyên tử hiđro của liên kết ba, phản ứng oxi hóa.

Dựa trên sự khác biệt về tính chất hóa học này, chúng ta có thể lựa chọn thuốc thử phù hợp để phân biệt chúng.

Phương pháp hóa học để phân biệt butan, but-1-en, but-1-in:

Chúng ta sẽ sử dụng dung dịch brom (nước brom) và dung dịch bạc nitrat trong amoniac (thuốc thử Tollen).

Bước 1: Dùng dung dịch brom (nước brom) để nhận biết but-1-en và but-1-in.

* Lấy mẫu thử của ba chất khí cho vào ba ống nghiệm riêng biệt.
* Rót dung dịch brom màu nâu đỏ vào từng ống nghiệm.

Quan sát hiện tượng:

* Với but-1-en: Liên kết đôi C=C trong but-1-en sẽ phản ứng cộng với brom. Dung dịch brom sẽ mất màu.
Phương trình phản ứng:
CH₂=CH-CH₂-CH₃ + Br₂ → CH₂Br-CHBr-CH₂-CH₃
(but-1-en) (brom) (1,2-đibrombutan)

* Với but-1-in: Liên kết ba C≡C trong but-1-in cũng sẽ phản ứng cộng với brom, nhưng có thể phản ứng với hai phân tử brom do có hai liên kết pi. Dung dịch brom sẽ mất màu.
Phương trình phản ứng (phản ứng cộng tối đa):
CH≡C-CH₂-CH₃ + 2Br₂ → CHBr₂-CBr₂-CH₂-CH₃
(but-1-in) (brom) (1,1,2,2-tetrabrombutan)

* Với butan: Butan là ankan, chỉ có liên kết đơn. Ở điều kiện thường, butan không phản ứng với dung dịch brom. Do đó, dung dịch brom sẽ không đổi màu.

Sau bước này, chúng ta đã nhận biết được butan (dung dịch brom không đổi màu). Chúng ta còn lại but-1-en và but-1-in, đều làm mất màu dung dịch brom. Tuy nhiên, tốc độ phản ứng và mức độ mất màu có thể khác nhau, nhưng để phân biệt rõ ràng hơn, chúng ta sẽ tiến hành bước tiếp theo.

Bước 2: Dùng dung dịch bạc nitrat trong amoniac (thuốc thử Tollen) để phân biệt but-1-en và but-1-in.

* Từ hai mẫu thử đã làm mất màu dung dịch brom ở Bước 1 (chính là but-1-en và but-1-in), chúng ta cho tác dụng với dung dịch bạc nitrat trong amoniac (AgNO₃/NH₃).

Quan sát hiện tượng:

* Với but-1-in: Ankin có liên kết ba ở đầu mạch (ankan có dạng RC≡CH) có nguyên tử hiđro linh động. Nguyên tử hiđro này có thể tham gia phản ứng thế với ion Ag⁺ trong dung dịch thuốc thử Tollen, tạo thành kết tủa màu vàng nhạt.
Phương trình phản ứng:
CH≡C-CH₂-CH₃ + AgNO₃ + NH₃ → CH≡C-CH₂-CH₃.Ag↓ + NH₄NO₃
(but-1-in) (but-1-in bạc)

Lưu ý: Trong sách giáo khoa có thể viết là:
CH≡C-CH₂-CH₃ + [Ag(NH₃)₂]OH → CH≡C-CH₂-CH₃.Ag↓ + NH₄OH
(but-1-in) (but-1-in bạc)

* Với but-1-en: Anken không có nguyên tử hiđro linh động ở liên kết ba nên không phản ứng với dung dịch bạc nitrat trong amoniac. Do đó, không có hiện tượng kết tủa.

Tổng kết lại cách phân biệt:

1. Cho dung dịch brom lần lượt vào ba mẫu thử.
* Mẫu nào làm dung dịch brom mất màu là but-1-en hoặc but-1-in.
* Mẫu nào không làm dung dịch brom mất màu là butan.
2. Lấy hai mẫu còn lại (đã làm mất màu dung dịch brom) cho tác dụng với dung dịch bạc nitrat trong amoniac.
* Mẫu nào tạo kết tủa màu vàng nhạt là but-1-in.
* Mẫu nào không tạo kết tủa là but-1-en.

Như vậy, bằng hai bước với hai loại thuốc thử khác nhau, chúng ta đã phân biệt thành công ba chất khí butan, but-1-en và but-1-in.

Bài học hôm nay đã giúp các em củng cố lại kiến thức về phản ứng đặc trưng của ankan, anken và ankin. Các em hãy ôn tập kỹ bài này để có thể áp dụng vào các bài tập tương tự nhé. Nếu có bất kỳ thắc mắc nào, các em cứ mạnh dạn hỏi thầy.