Dạng 1: Phản ứng thế Cl₂, Br₂ (phản ứng clo hóa, brom hóa)

      - Bước 1 : Viết phương trình phản ứng của ankan với Cl₂ hoặc Br₂. Nếu đề bài không cho biết sản phẩm thế là monohalogen, đihalogen,… thì ta phải viết phản ứng ở dạng tổng quát :

hoặc    

      - Bước 2 : Tính khối lượng mol của sản phẩm thế hoặc khối lượng mol trung bình của hỗn hợp sản phẩm để tìm số nguyên tử cacbon trong ankan hoặc mối liên hệ giữa số cacbon và số nguyên tử clo, brom trong sản phẩm thế, từ đó xác định được số nguyên tử cacbon và số nguyên tử clo, brom trong sản phẩm thế. Suy ra công thức cấu tạo của ankan ban đầu và công thức cấu tạo của các sản phẩm thế.

Ví dụ: Ankan Y phản ứng với clo tạo ra 2 dẫn xuất monoclo có tỉ khối hơi so với H₂ bằng 39,25. Tên của Y là :

A. butan.                     B. propan.                   C. iso-butan.               D. 2-metylbutan.

Lời giải: 

      Đặt CTPT của ankan là C_nH_2n+2.

        Phản ứng của C_nH_2n+2 với clo tạo ra dẫn xuất monoclo :

                  CnH_2n+2 + Cl2 $\stackrel{t°}{\to }$ CnH_2n+1Cl + HCl   (1)

      Theo giả thiết ta thấy C_nH_2n+1Cl gồm hai đồng phân và  nên ta có : 14n + 36,5 = 78,5 n = 3 CTPT của ankan là C₃H₈.

      Vậy Y là propan

Chọn đáp án B

Dạng 2: Phản ứng tách (phản ứng crackinh, tách hiđro)

Khi làm các bài tập liên quan đến phản ứng crackinh, phản ứng tách hiđro thì cần chú ý những điều sau :

       + Trong phản ứng khối lượng được bảo toàn, từ đó suy ra :    

       + Khi crackinh ankan C₃H_8­, C₄H₁₀ (có thể kèm theo phản ứng tách hiđro tạo ra anken) thì :

Số mol hỗn hợp sản phẩm luôn gấp 2 lần số mol ankan phản ứng. Vì vậy ta suy ra, nếu có x mol ankan tham gia phản ứng thì sau phản ứng số mol khí tăng lên x mol.

       + Đối với các ankan có từ 5C trở lên do các ankan sinh ra lại có thể tiếp tục tham gia phản ứng crackinh nên số mol hỗn hợp sản phẩm luôn  2 lần số mol ankan phản ứng.

      + Đối với phản ứng tách hiđro từ ankan thì : Số mol H₂ tạo thành = Số mol khí tăng lên sau phản ứng = Số mol hỗn hợp sau phản ứng – số mol ankan ban đầu.

Ví dụ: Crackinh 1 ankan A thu được hỗn hợp sản phẩm B gồm 5 hiđrocacbon có khối lượng mol trung bình là 36,25 gam/mol, hiệu suất phản ứng là 60%. Công thức phân tử của A là :

A. C₄H₁₀.                           B. C₅H₁₂.                            C. C₃H₈.                     D. C₂H₆.

Lời giải: 

      Chọn số mol của ankan là 1 mol thì số mol ankan phản ứng là 0,6 mol, suy ra sau phản ứng số mol khí tăng 0,6 mol. Tổng số mol hỗn hợp B là 1,6 mol.

      Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có :

m_A = m_B  $\Rightarrow$n_AM_A = nB. $\overline{M_B}$  _{$\Rightarrow$} M_A = $\frac{n_B.\overline{M_B}}{n_A}=\frac{1,6.36,25}{1}$= 58 (g/mol)

      Vậy CTPT của ankan A là C₄H₁₀.

Đáp án A.

Dạng 3: Phản ứng oxi hóa ankan 

Khi làm bài tập liên quan đến phản ứng đốt cháy ankan cần lưu ý những điều sau :

1. Đốt cháy một ankan hay hỗn hợp các ankan thì số mol H₂O thu được luôn lớn hơn số mol CO₂; số mol ankan phản ứng bằng số mol H₂O – số mol CO₂; Số C trong ankan hay số C trung bình của hỗn hợp các ankan = ; số mol O₂ tham gia phản ứng đốt cháy =; khối lượng ankan phản ứng + khối lượng O₂ phản ứng = khối lượng CO₂ tạo thành + khối lượng H₂O tạo thành; khối lượng ankan phản ứng = khối lượng C + khối lượng H =   

● Các điều suy ra : Khi đốt cháy một hiđrocacbon bất kì mà số mol nước thu được lớn hơn số mol CO₂ thì chứng tỏ hiđrocacbon đó là ankan; Đốt cháy một hỗn hợp gồm các loại hiđrocacbon  C_nH_2n+2 và C_mH_2m thì số mol C_nH_2n+2  trong hỗn hợp đó bằng số mol H₂O – số mol CO₂ (do số mol nước và CO₂ sinh ra khi đốt cháy C_mH_2m luôn bằng nhau).

2. Khi gặp bài tập liên quan đến hỗn hợp các ankan thì nên sử dụng phương pháp trung bình: Thay hỗn hợp các ankan bằng một ankan dựa vào giả thiết để tính toán số C trung bình (tính giá trị) rồi căn cứ vào tính chất của giá trị trung bình để suy ra kết quả cần tìm. Giả sử có hỗn hợp hai ankan có số cacbon tương ứng là n và m (n<m), số cacbon trung bình là  thì ta luôn có n<

Ví dụ: Đốt cháy hoàn toàn 6,72 lít hỗn hợp A (đktc) gồm CH₄, C₂H₆, C₃H₈, C₂H₄ và C₃H₆, thu được 11,2 lít khí CO₂ (đktc) và 12,6 gam H₂O. Tổng thể tích của C₂H₄ và C₃H₆ (đktc) trong hỗn hợp A là :

A. 5,60.                       B. 3,36.                       C. 4,48.                       D. 2,24.

Lời giải: 

      Trong hỗn hợp A, thay các chất CH₄, C₂H₆, C₃H₈ bằng một chất C_nH_2n+2 (x mol); thay các chất C₂H₄, C₃H₆ bằng một chất C_mH_2m (y mol). Suy ra x + y = 0,3 (*).

      Các phương trình phản ứng :

               $C_n{H}_{2n+2} + \frac{3n+1}{2} O_2 \to nC{O}_2 + (n+1)H_{2}O$   (1)

mol:           x                                  $\to$          nx      $\to$   (n+1)x

             $C_m{H}_{2m} +\frac{3m}{2}{O}_2 \stackrel{t°}{\to } mC{O}_2 + m{H}_{2}O$   (2)

mol:          y                       $\to$         my          my

Từ (1) và (2) ta thấy :

      Vậy tổng thể tích của C₂H₄ và C₃H₆ (đktc) trong hỗn hợp A là : 0,1.22,4 = 2,24 lít.

Đáp án D.

Ví dụ 2:  Hỗn hợp khí X gồm 2 hiđrocacbon no, mạch hở A và B là đồng đẳng kế tiếp. Đốt cháy X với 64 gam O₂ (dư) rồi dẫn sản phẩm thu được qua bình đựng Ca(OH)₂ dư thu được 100 gam kết tủa. Khí ra khỏi bình có thể tích 11,2 lít ở 0^oC và 0,4 atm. Công thức phân tử của A và B là :

A. CH₄ và C₂H₆.         B. C₂H₆ và C₃H₈.        C. C₃H₈ và C₄H₁₀.       D. C₄H₁₀ và C₅H₁₂.

Lời giải: 

      Từ giả thiết suy ra :

$n_{C{O}_2}=n_{CaC{O}_3}=1 mol; n_{O_2 pư}= n_{O_2 bđ}-n_{O_2 dư}=\frac{64}{32}-\frac{11,2.0,4}{0,082.273}=1,8 mol$

      Đặt công thức phân tử trung bình của A và B là : $C_{\overline{n}}{H}_{2\overline{n}+2}$

      Phương trình phản ứng cháy :     

                $C_{\overline{n}}{H}_{2\overline{n}+2}$  + $\frac{3\overline{n}+1}{2}$ O₂   $\to$$\overline{n}$ CO₂  + ( $\overline{n}$+1) H₂O       (1)

mol:                x           $\frac{3\overline{n}+1}{2}$    x            $\overline{n}x$

      Theo giả thiết ta có :

$\left\{\begin{array}{l}\overline{n}x=1\\ \frac{3\overline{n}+1}{2}.x=1,8\end{array}\right.\iff$$\left\{\begin{array}{l}\overline{n}=1,667\\ x=0,6\end{array}\right.$

      Vì hai ankan là đồng đẳng kế tiếp và có số C trung bình bằng 1,667 nên công thức của hai ankan là CH₄ và C₂H₆.

Đáp án A.