Giáo án Bài 24. Alkene

Huy động kiến thức nền và tạo tình huống có vấn đề để HS dự đoán hiện tượng khi alkene tác dụng với bromine.

GV chiếu mô phỏng ống nghiệm nước bromine màu da cam chứa 0,1 mol Br₂. HS quan sát và trả lời câu hỏi: (1) Nếu dẫn khí ethylene $\mathrm{C_2H_4}$ vào ống nghiệm thì màu dung dịch thay đổi thế nào? (2) Vì sao có hiện tượng đó? (3) Nếu có 0,1 mol $\mathrm{C_2H_4}$ thì cần bao nhiêu mol Br₂ để làm mất màu hoàn toàn?

HS dự đoán: màu da cam nhạt dần rồi mất màu, do Br₂ phản ứng với ethylene tạo sản phẩm không màu $\mathrm{C_2H_4Br_2}$. HS nêu được nhiệm vụ học tập: tìm hiểu cấu tạo alkene, phản ứng cộng và trùng hợp, rồi tính số mol Br₂ phản ứng.

HS nêu được định nghĩa alkene, công thức chung và nhận biết được liên kết đôi trong cấu tạo ethylene.

HS làm việc theo cặp đôi, quan sát mô phỏng mô hình ethylene CH₂=CH₂ phẳng và hoàn thành Phiếu học tập số 1. Nhiệm vụ: (1) Mô tả số liên kết đôi và kiểu mạch của ethylene. (2) Nêu định nghĩa alkene. (3) Viết công thức chung của alkene và lưu ý điều kiện áp dụng. GV đặt câu hỏi: “Mọi chất có công thức $\mathrm{C_nH_{2n}}$ có chắc chắn là alkene không?”.

Kiến thức HS rút ra: Alkene là hydrocarbon mạch hở có một liên kết đôi C=C, công thức chung $\mathrm{C_nH_{2n}}$ (với $n \ge 2$). Ethylene $\mathrm{C_2H_4}$ là alkene đơn giản nhất, có một liên kết đôi, các nguyên tử nằm trên cùng một mặt phẳng. Công thức $\mathrm{C_nH_{2n}}$ chưa đủ để kết luận là alkene vì có thể là hợp chất vòng; phải có đồng thời điều kiện mạch hở và một liên kết đôi.

HS giải thích được phản ứng cộng của ethylene với Br₂ và viết được phương trình hóa học, nhận ra tỉ lệ mol 1:1.

GV biểu diễn (hoặc HS quan sát mô phỏng) việc dẫn ethylene vào nước bromine. Lưu ý an toàn: bromine độc và ăn mòn, chỉ thực hiện trong điều kiện kiểm soát. HS trả lời câu hỏi: (1) Vì sao màu da cam nhạt dần? (2) Liên kết đôi thay đổi thế nào trong phản ứng? (3) Viết phương trình hóa học. (4) Nếu có 0,1 mol $\mathrm{C_2H_4}$ thì cần bao nhiêu mol $\mathrm{Br_2}$?

Phương trình: $\mathrm{C_2H_4 + Br_2 \rightarrow C_2H_4Br_2}$ (sản phẩm $\mathrm{C_2H_4Br_2}$ là 1,2-dibromoethane). Trong phản ứng, liên kết đôi C=C mở thành liên kết đơn C–C, mỗi nguyên tử Br gắn vào một nguyên tử C. Phản ứng cộng: liên kết đôi tham gia cộng Br₂, tạo sản phẩm duy nhất. Tỉ lệ mol $\mathrm{C_2H_4} : \mathrm{Br_2} = 1:1$, nên 0,1 mol $\mathrm{C_2H_4}$ cộng hết cần 0,1 mol $\mathrm{Br_2}$. Dẫn thêm khí thì khí dư thoát ra, không còn làm mất màu.

HS mô tả được phản ứng trùng hợp và phân biệt được với phản ứng cộng qua sản phẩm và cấu trúc.

HS quan sát mô phỏng giá trùng hợp (4 phân tử ethylene nối thành mạch polyethylene) và hoàn thành Phiếu học tập số 2 gồm bảng so sánh phản ứng cộng và trùng hợp. GV đặt câu hỏi: “Sản phẩm của phản ứng cộng với Br₂ có phải là polymer không? Vì sao?”.

Trùng hợp: nhiều phân tử ethylene nhỏ (monomer) nối thành mạch dài polyethylene trong điều kiện phù hợp: $n\,\mathrm{CH_2{=}CH_2 \rightarrow (-CH_2{-}CH_2{-})_n}$. So sánh: Cộng với Br₂ tạo một phân tử nhỏ $\mathrm{C_2H_4Br_2}$; trùng hợp tạo mạch dài nhiều đơn vị $\mathrm{CH_2{-}CH_2}$. Cả hai đều mở liên kết đôi, nhưng cộng là kết hợp với Br₂, còn trùng hợp là nối các phân tử ethylene với nhau.

HS vận dụng định nghĩa alkene, phản ứng cộng và trùng hợp để trả lời trắc nghiệm, ghép khái niệm và giải bài tập tính mol.

HS làm việc cá nhân 3 phút với các câu 1–5, sau đó trao đổi cặp đôi. Câu 6 làm theo nhóm 2 HS. Đề bài: (1) Trong bài này, alkene có đặc điểm nào? A. hydrocarbon mạch hở có một liên kết đôi, $\mathrm{C_nH_{2n}}$; B. mọi chất $\mathrm{C_nH_{2n}}$ đều chắc chắn mạch hở; C. chỉ có liên kết đơn. (2) Trong bài này, phản ứng cộng có đặc điểm nào? A. là phản ứng thế không liên quan liên kết đôi; B. liên kết đôi có thể tham gia cộng như ethylene cộng Br₂; C. luôn làm tăng số phân tử sản phẩm gấp bốn. (3) Ghép: Alkene – hydrocarbon mạch hở có một liên kết đôi; Phản ứng cộng – liên kết đôi tham gia cộng như ethylene cộng Br₂; Trùng hợp – nhiều phân tử nhỏ nối thành mạch dài. (4) Mọi chất có công thức $\mathrm{C_nH_{2n}}$ chắc chắn là alkene mạch hở? Đúng hay sai? (5) “Nhiều phân tử nhỏ nối thành mạch dài trong điều kiện phù hợp” mô tả: ……? (6) $\mathrm{C_2H_4 + Br_2 \rightarrow C_2H_4Br_2}$: 0,1 mol $\mathrm{C_2H_4}$ cộng hết cần bao nhiêu mol $\mathrm{Br_2}$?

Đáp án: (1) A. (2) B. (3) Alkene – hydrocarbon mạch hở có một liên kết đôi; Phản ứng cộng – liên kết đôi tham gia cộng; Trùng hợp – nhiều phân tử nhỏ nối thành mạch dài. (4) Sai: công thức $\mathrm{C_nH_{2n}}$ có thể ứng với hợp chất vòng, không có liên kết đôi. (5) Trùng hợp. (6) Tỉ lệ 1:1 nên cần 0,1 mol $\mathrm{Br_2}$. Gợi ý chấm câu (6): 40% xác định đúng dữ kiện và quan hệ mol; 40% lập luận theo phương trình; 20% kết luận đúng đơn vị mol.

HS vận dụng phản ứng cộng để nhận biết alkene và liên hệ trùng hợp với đồ dùng nhựa trong đời sống.

HS làm nhóm 2 người, giải quyết hai tình huống: (1) Một bình chứa 0,25 mol khí ethylene được dẫn hết vào nước bromine. Tính số mol Br₂ tối thiểu cần có để làm mất màu dung dịch. (2) Nêu một đồ dùng bằng nhựa polyethylene quanh em và giải thích vì sao sản phẩm này là polymer được tạo bằng phản ứng trùng hợp. Nhắc nhở: khi làm việc với nước bromine phải đeo găng tay, không để tiếp xúc da, và phải làm trong điều kiện có GV hướng dẫn.

(1) Tỉ lệ 1:1 nên cần 0,25 mol $\mathrm{Br_2}$. (2) Ví dụ: túi nilon, chai nhựa, hộp đựng thực phẩm làm từ polyethylene; sản phẩm là polymer vì được tạo từ nhiều mắt xích $\mathrm{CH_2{-}CH_2}$ nối nhau bằng phản ứng trùng hợp của ethylene. HS rút ra: nước bromine có thể dùng để nhận biết khí alkene nhờ mất màu, nhưng cần thao tác an toàn.