Chúng ta bắt đầu nào!

a. Phản ứng giữa metan và clo (tỉ lệ mol 1:1, có ánh sáng)
Đây là phản ứng thế halogen vào ankan, cụ thể là phản ứng clo hóa metan. Điều kiện của phản ứng là có ánh sáng khuếch tán (viết tắt là “as”).
Tỉ lệ mol 1:1 có nghĩa là một phân tử metan (CH₄) sẽ phản ứng với một phân tử clo (Cl₂).
Trong phản ứng này, một nguyên tử Hiđro trong phân tử metan sẽ bị thay thế bởi một nguyên tử Clo.
Phương trình phản ứng dạng công thức cấu tạo thu gọn như sau:
CH₄ + Cl₂ –(ánh sáng)–> CH₃Cl + HCl
Sản phẩm tạo thành là: CH₃Cl (clometan hay metyl clorua) và HCl (axit clohiđric).

b. Phản ứng giữa metan và clo (tỉ lệ mol 1:2, có ánh sáng)
Tương tự như trên, nhưng vì tỉ lệ là 1:2 nên phản ứng sẽ xảy ra qua 2 giai đoạn, thay thế lần lượt 2 nguyên tử Hiđro.
Giai đoạn 1: Một phân tử metan phản ứng với một phân tử clo:
CH₄ + Cl₂ –(ánh sáng)–> CH₃Cl + HCl
Giai đoạn 2: Sản phẩm CH₃Cl tạo thành sẽ tiếp tục phản ứng với phân tử clo còn lại:
CH₃Cl + Cl₂ –(ánh sáng)–> CH₂Cl₂ + HCl
Viết gộp lại cho tỉ lệ 1:2, ta có phương trình tổng quát:
CH₄ + 2Cl₂ –(ánh sáng)–> CH₂Cl₂ + 2HCl
Sản phẩm chính là: CH₂Cl₂ (điclometan hay metylen clorua). Nếu clo dư, phản ứng có thể tiếp tục tạo ra CHCl₃ và CCl₄.

c. Phản ứng giữa propan và clo (tỉ lệ mol 1:1, có ánh sáng)
Propan có công thức là CH₃-CH₂-CH₃. Các em chú ý nhé, trong phân tử propan có 2 loại nguyên tử Cacbon khác nhau: Cacbon ở vị trí số 1 và 3 (bậc I) và Cacbon ở vị trí số 2 (bậc II). Vì vậy, nguyên tử Clo có thể thế vào 2 vị trí này và tạo ra hỗn hợp 2 sản phẩm.
Trường hợp 1: Thế vào Cacbon bậc I (ở đầu mạch).
CH₃-CH₂-CH₃ + Cl₂ –(ánh sáng)–> CH₃-CH₂-CH₂Cl + HCl
Sản phẩm là 1-clopropan.
Trường hợp 2: Thế vào Cacbon bậc II (ở giữa mạch).
CH₃-CH₂-CH₃ + Cl₂ –(ánh sáng)–> CH₃-CHCl-CH₃ + HCl
Sản phẩm là 2-clopropan.
Thực tế, phản ứng này sẽ tạo ra một hỗn hợp gồm cả hai sản phẩm trên.

d. Phản ứng giữa 2-metylpropan và clo (tỉ lệ mol 1:1, tìm sản phẩm chính)
Công thức của 2-metylpropan là: CH₃-CH(CH₃)-CH₃.
Trong phản ứng thế của ankan, có một quy tắc quan trọng các em cần nhớ: Nguyên tử halogen ưu tiên thế vào nguyên tử Hiđro của Cacbon bậc cao hơn.
Hãy cùng xác định bậc của các nguyên tử Cacbon trong 2-metylpropan:
– Ba nhóm CH₃ ở ngoài là Cacbon bậc I.
– Nguyên tử CH ở giữa là Cacbon bậc III.
Vì bậc III > bậc I, nên nguyên tử Clo sẽ ưu tiên thế vào Hiđro của Cacbon bậc III. Đây chính là sản phẩm chính của phản ứng.
Phương trình phản ứng tạo sản phẩm chính:
CH₃-CH(CH₃)-CH₃ + Cl₂ –(ánh sáng)–> CH₃-C(Cl)(CH₃)-CH₃ + HCl
Sản phẩm chính là: 2-clo-2-metylpropan.

e. Tách 1 phân tử H₂ từ etan
Đây là phản ứng đề hiđro hóa (tách hiđro). Phản ứng này cần nhiệt độ cao và xúc tác (xt). Mục đích là để chuyển ankan (liên kết đơn) thành anken (liên kết đôi).
Phân tử etan (CH₃-CH₃) sẽ tách ra 1 phân tử H₂ để tạo thành eten.
Phương trình phản ứng:
CH₃-CH₃ –(nhiệt độ, xt)–> CH₂=CH₂ + H₂
Sản phẩm là: CH₂=CH₂ (eten).

f. Tách 1 phân tử H₂ từ butan
Tương tự như etan, butan (CH₃-CH₂-CH₂-CH₃) cũng tham gia phản ứng đề hiđro hóa. Tuy nhiên, butan có thể tạo ra 2 sản phẩm anken khác nhau tùy thuộc vào vị trí tách hiđro.
Trường hợp 1: Tách H₂ từ Cacbon số 1 và 2.
CH₃-CH₂-CH₂-CH₃ –(nhiệt độ, xt)–> CH₂=CH-CH₂-CH₃ + H₂
Sản phẩm là but-1-en.
Trường hợp 2: Tách H₂ từ Cacbon số 2 và 3.
CH₃-CH₂-CH₂-CH₃ –(nhiệt độ, xt)–> CH₃-CH=CH-CH₃ + H₂
Sản phẩm là but-2-en.

g. Cracking propan
Trước hết, cô giải thích “cracking là thế nào” nhé. Cracking (còn gọi là phản ứng bẻ gãy) là quá trình dùng nhiệt độ cao và xúc tác để “bẻ gãy” các phân tử hiđrocacbon mạch dài (ít giá trị) thành các phân tử hiđrocacbon có mạch Cacbon ngắn hơn (có giá trị hơn), thường là một phân tử ankan mới và một phân tử anken.
Đối với propan (C₃H₈), có 2 hướng bẻ gãy chính:
Hướng 1: Bẻ gãy liên kết C-C.
CH₃-CH₂-CH₃ –(nhiệt độ, xt)–> CH₄ + CH₂=CH₂
Sản phẩm là metan và eten.
Hướng 2: Bẻ gãy liên kết C-H (đây chính là phản ứng đề hiđro hóa).
CH₃-CH₂-CH₃ –(nhiệt độ, xt)–> H₂ + CH₃-CH=CH₂
Sản phẩm là hiđro và propen.

h. Đốt cháy pentan
Đây là phản ứng oxi hóa hoàn toàn, hay còn gọi là phản ứng cháy. Tất cả các hiđrocacbon khi cháy hoàn toàn trong oxi dư đều tạo ra khí cacbonic (CO₂) và hơi nước (H₂O), đồng thời tỏa ra rất nhiều nhiệt.
Công thức tổng quát của phản ứng đốt cháy ankan \(C_nH_{2n+2}\) là:
\[C_nH_{2n+2} + (\frac{3n+1}{2})O_2 \rightarrow nCO_2 + (n+1)H_2O\]
Pentan có công thức phân tử là C₅H₁₂ (với n=5). Áp dụng vào công thức trên, ta có:
– Số phân tử CO₂ là n = 5.
– Số phân tử H₂O là n+1 = 6.
– Số phân tử O₂ là \( \frac{3 \times 5 + 1}{2} = \frac{16}{2} = 8 \).
Vậy, phương trình phản ứng cháy của pentan là:
C₅H₁₂ + 8O₂ –(nhiệt độ)–> 5CO₂ + 6H₂O

Hy vọng với phần giải chi tiết này, các em đã nắm vững hơn về các tính chất hóa học của ankan. Nếu có bất kỳ câu hỏi nào, đừng ngần ngại hỏi cô nhé. Chúc các em học tốt