Đồng đẳng, đồng phân và danh pháp Khi thay các nguyên tử hiđro trong phân tử benzen C6H6 bằng các nhóm ankyl, ta được các ankylbenzen.. TÍNH CHẤT VẬT LÍ Benzen và ankylbenzen là những c
Trang 1đề thi thử file word có lời giải
BÀI 1 : BENZEN VÀ ANKYLBENZEN (AREN)
I CẤU TRÚC, ĐỒNG ĐẲNG, ĐỒNG PHÂN VÀ DANH PHÁP
1 Cấu trúc của phân tử benzen
a Sự hình thành liên kết trong phân tử benzen
Sáu nguyên tử C trong phân tử benzen ở trạng thái lai hoá sp2 (lai hoá tam giác) Mỗi nguyên tử
C sử dụng 3 obitan lai hoá để tạo liên kết với 2 nguyên tử C bên cạnh nó và 1 nguyên tử H Sáu
obitan p còn lại của 6 nguyên tử C xen phủ bên với nhau tạo thành hệ liên hợp chung cho cả vòng benzen Nhờ vậy mà liên kết ở benzen tương đối bền vững hơn so với liên kết ở anken cũng như ở những hiđrocacbon không no khác
Sáu nguyên tử C trong phân tử benzen tạo thành một lục giác đều Cả 6 nguyên tử C và 6 nguyên tử H cùng nằm trên 1 mặt phẳng (gọi là mặt phẳng phân tử) Các góc hoá trị đều bằng 120o
b Biểu diễn cấu tạo của benzen
Có hai cách biểu diễn cấu tạo của benzen :
2 Đồng đẳng, đồng phân và danh pháp
Khi thay các nguyên tử hiđro trong phân tử benzen (C6H6) bằng các nhóm ankyl, ta được các ankylbenzen Ví dụ :
C6H5–CH3 C6H5–CH2–CH3 C6H5–CH2–CH2-CH3 …
Metylbenzen (toluen) etylbenzen propylbenzen …
Các ankylbenzen họp thành dãy đồng đẳng của benzen có công thức chung là CnH2n-6với n 6 Khi coi vòng benzen là mạch chính thì các nhóm ankyl đính với nó là mạch nhánh (còn gọi là nhóm thế) Ankylbenzen có đồng phân mạch cacbon Để gọi tên chúng, phải chỉ rõ vị trí các
nguyên tử C của vòng bằng các chữ số hoặc các chữ cái o, m, p (đọc là ortho, meta, para).
Trang 2II TÍNH CHẤT VẬT LÍ
Benzen và ankylbenzen là những chất không màu, hầu như không tan trong nước nhưng tan trong nhiều dung môi hữu cơ, đồng thời chính chúng cũng là dung môi hoà tan nhiều chất khác Chẳng hạn benzen hoà tan brom, iot, lưu huỳnh, cao su, chất béo… Các aren (benzen và ankylbenzen) đều là những chất có mùi Chẳng hạn như benzen và toluen có mùi thơm nhẹ, nhưng
có hại cho sức khoẻ, nhất là benzen
III TÍNH CHẤT HOÁ HỌC
1 Phản ứng thế
a Phản ứng halogen hoá
Khi có bột sắt, benzen tác dụng với
brom khan tạo thành brombenzen và khí
hiđro bromua
Toluen phản ứng nhanh hơn benzen
và tạo ra hỗn hợp hai đồng phân ortho và
Trang 3đề thi thử file word có lời giải
c Quy luật thế ở vòng benzen
Khi ở vòng benzen đã có sẵn nhóm ankyl (hay các nhóm –OH, –NH2, –OCH3 …), phản ứng thế vào vòng sẽ dễ dàng hơn và ưu tiên xảy ra ở vị trí ortho và para Ngược lại, nếu ở vòng benzen đã
có sẵn nhóm –NO 2(hoặc các nhóm –COOH, –SO3H, –CHO …) phản ứng thế vào vòng sẽ khó hơn
và ưu tiên xảy ra ở vị trí meta
Trang 43 Phản ứng oxi hoá
Benzen không tác dụng với KMnO4 (không làm mất màu dung dịch KMnO4)
Các ankylbenzen khi đun nóng với dung dịch KMnO4 thì chỉ có nhóm ankyl bị oxi hoá Ví dụ : Toluen bị KMnO4 oxi hoá thành kali benzoat, sau đó tiếp tục cho tác dụng với axit clohiđric thì thu được axit benzoic
● Nhận xét chung : Benzen tương đối dễ tham gia phản ứng thế, khó tham gia phản ứng cộng và
bền vững với các chất oxi hoá Đó cũng là tính chất hoá học đặc trưng chung của các hiđrocacbon
thơm nên được gọi là tính thơm
ankan, hoặc xicloankan :
Etylbenzen được điều chế từ
benzen và etilen :
CH3[CH2]4CH3 C6H6
0 2
xt, t 4H
Toluen được dùng để sản xuất thuốc nổ TNT (trinitrotoluen)
Benzen, toluen và các xilen còn được dùng nhiều làm dung môi
Trang 5đề thi thử file word có lời giải
BÀI 2 : STIREN VÀ NAPHTALEN
I STIREN
1 Cấu tạo
Stiren là một chất lỏng không màu, nhẹ hơn nước và không tan trong nước.
Từ kết quả phân tích nguyên tố và xác định phân tử khối, người ta đã thiết lập được công thức
phân tử của stiren là C8H8
Khi đun nóng stiren với dung dịch kali pemanganat rồi axit hoá thì thu được axit benzoic
(C6H5–COOH) Điều đó cho thấy stiren có vòng benzen với 1 nhóm thế : C6H5-R và R là C2H3
Stiren làm mất màu nước brom và tạo thành hợp chất có công thức C8H8Br2 Điều đó chứng tỏ
nhóm C2H3 có chứa liên kết đôi, đó là nhóm vinyl : CH2 = CH–
Vậy công thức cấu tạo của stiren là :
stiren (vinylbenzen, phenyletilen), tnc: -31oC ; ts : 145oC
Trang 6Phản ứng trùng hợp đồng thời 2 hay nhiều loại monome gọi là phản ứng đồng trùng hợp Ví dụ :
Poli(butađien-stiren), sản phẩm đồng trùng hợp stiren với butađien, còn gọi là cao su buna–S, có
độ bền cơ học cao hơn cao su buna
II NAPHTALEN
1 Tính chất vật lí và cấu tạo
Naphtalen là chất rắn màu trắng, tnc80oC, ts 218oC, thăng hoa ngay ở nhiệt độ thường, có mùi
đặc trưng (mùi băng phiến), khối lượng riêng 1,025 g/cm3 (25oC) ; Không tan trong nước, tan trong dung môi hữu cơ Công thức phân tử C10H8, cấu tạo bởi hai nhân benzen có chung 1 cạnh
CH3COOH
Trang 7đề thi thử file word có lời giải
b Phản ứng cộng hiđro (hiđro hoá)
Naphtalen không bị oxi hoá bởi dung dịch
KMnO4 Khi có xúc tác V2O5 ở nhiệt độ cao
nó bị oxi hoá bởi oxi không khí tạo thành
anhiđrit phtalic
Trang 8B PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP VỀ HIĐROCACBON THƠM
Phương pháp giải
Những lưu ý khi làm các bài tập liên quan đến phản ứng thế của hiđrocacbon thơm :
+ Phản ứng clo hóa, brom hóa (t o , Fe) hoặc phản ứng nitro hóa (H 2 SO 4 đặc) đối với hiđrocacbon thơm phải tuân theo quy tắc thế trên vòng benzen.
+ Phản ứng clo hóa, brom hóa có thể xảy ra ở phần mạch nhánh no của vòng benzen khi điều kiện phản ứng là ánh sáng khuếch tán và đun nóng (đối với brom).
+ Trong bài toán liên quan đến phản ứng nitro hóa thì sản phẩm thu được thường là hỗn hợp các chất, vì vậy ta nên sử dụng phương pháp trung bình để tính toán.
A 1 mol C6H5Cl ; 1 mol HCl ; 1 mol C6H4Cl2
B 1,5 mol C6H5Cl ; 1,5 mol HCl ; 0,5 mol C6H4Cl2
C 1 mol C6H5Cl ; 1,5 mol HCl ; 0,5 mol C6H4Cl2
D 0,5 mol C6H5Cl ; 1,5 mol HCl ; 0,5 mol C6H4Cl2
Trang 9đề thi thử file word có lời giải
Ví dụ 4: Hiđrocacbon X là đồng đẳng của benzen có phần trăm khối lượng cacbon bằng 90,56%
Biết khi X tác dụng với brom có hoặc không có mặt bột sắt trong mỗi trường hợp chỉ thu được một dẫn xuất monobrom duy nhất Tên của X là :
C 1,4-đimetylbenzen D 1,2,5-trimetyl benzen.
Hướng dẫn giải
Đặt công thức phân tử của X là CnH2n-6 (n > 6)
Trang 10Theo giả thiết ta có : 12n 90,56 n 8 Vậy X có công thức phân tử là C8H12.
Theo (1) và giả thiết ta có : a y a x 2
12x y 2 18 y 3 Vậy công thức đơn giản nhất của X là C2H3, công thức phân tử của X là (C2H3)n Vì tỉ khối hơi của X so với không khí có giá trị trong khoảng từ 5 đến 6 nên ta có :
29.5 < 27n < 29.6 5,3 < n < 6,4 n = 6 công thức phân tử của X là C12H18
Trong phân tử X có vòng benzen X không tác dụng với brom khi có mặt bột Fe, còn khi tác dụng với brom đun nóng tạo thành dẫn xuất chứa 1 nguyên tử brom duy nhất nên tên của X là :Hexametyl benzen
Đáp án B.
Ví dụ 6: TNT (2,4,6- trinitrotoluen) được điều chế bằng phản ứng của toluen với hỗn hợp gồm
HNO3đặc và H2SO4đặc, trong điều kiện đun nóng Biết hiệu suất của toàn bộ quá trình tổng hợp là 80% Lượng TNT (2,4,6- trinitrotoluen) tạo thành từ 230 gam toluen là
A 550,0 gam B 687,5 gam C 454,0 gam D 567,5 gam.
Hướng dẫn giải
Phương trình phản ứng :
Trang 11đề thi thử file word cĩ lời giải
C6H5CH3 + 3HNO3 H SO đặc, t 2 4 C6H2(NO2)3CH3 + 3H2O (1)
Ví dụ 7: Nitro hĩa benzen được 14,1 gam hỗn hợp hai chất nitro cĩ khối lượng phân tử hơn kém
nhau 45 đvC Đốt cháy hồn tồn hỗn hợp hai chất nitro này được 0,07 mol N2 Hai chất nitro đĩ là:
A C6H5NO2 và C6H4(NO2)2 B C6H4(NO2)2 và C6H3(NO2)3
C C6H3(NO2)3 và C6H2(NO2)4 D C6H2(NO2)4 và C6H(NO2)5
Đáp án A.
Ví dụ 8: Nitro hố bezen thu được hỗn hợp 2 chất hữu cơ X và Y, trong đĩ Y nhiều hơn X một
nhĩm –NO2 Đốt cháy hồn tồn 12,75 gam hỗn hợp X, Y thu được CO2, H2O và 1,232 lít N2(đktc) Cơng thức phân tử và số mol X trong hỗn hợp là :
A C6H5NO2 và 0,9 B C6H5NO2 và 0,09
C C6H4(NO2)2 và 0,1 D C6H5NO2 và 0,19
Trang 12Ví dụ 1: Tiến hành trùng hợp 10,4 gam stiren được hỗn hợp X gồm polistiren và stiren (dư) Cho X
tác dụng với 200 ml dung dịch Br2 0,15M, sau đó cho dung KI dư vào thấy xuất hiện 1,27 gam iot Hiệu suất trùng hợp stiren là :
Trang 13đề thi thử file word có lời giải
KI + Br2 KBr + I2 (3)
mol: 0,005 0,005
Theo (3) ta thấy số mol Br2dư là 0,005 nên số mol brom phản ứng ở (2) là 0,025 mol và bằng
số mol của stiren dư Vậy số mol stiren tham gia phản ứng trùng hợp là 0,075 mol, hiệu suất phản
ứng trùng hợp là 0,075 100 75%
Đáp án B.
Ví dụ 2: Đề hiđro hoá etylbenzen ta được stiren; trùng hợp stiren ta được polistiren với hiệu suất
chung 80% Khối lượng etylbenzen cần dùng để sản xuất 10,4 tấn polisitren là :
Trang 14Những lưu ý khi làm các bài tập liên quan đến phản ứng oxi hóa hiđrocacbon thơm :
+ Phản ứng oxi hóa không hoàn toàn : Benzen không bị oxi hóa bởi dung dịch KMnO 4 , các đồng đẳng của benzen bị oxi hóa bởi KMnO 4 khi đun nóng Ví dụ :
5H3C-C6H4-CH3 + 12KMnO4 + 18H2SO4 5HOOC-C6H4-COOH + 6K2SO4 + 12MnSO4 +28H2O
C6H5-CH2-CH2-CH3 + 2KMnO4+3H2SO4C6H5COOH + CH3COOH + K2SO4 + 2MnSO4 + 4H2O
+ Phản ứng oxi hóa hoàn toàn : Trong phản ứng oxi hóa hoàn toàn benzen và các đồng
Trang 15đề thi thử file word có lời giải
Ví dụ 2: Đốt cháy hoàn toàn một thể tích hơi hợp chất hữu cơ A cần 10 thể tích oxi (đo cùng điều
kiện nhiệt độ và áp suất), sản phẩm thu được chỉ gồm CO2 và H2O với mCO2 : mH O2 = 44 : 9 Biết
Đáp án C.
Ví dụ 3: Đốt cháy hoàn toàn hiđrocacbon X cho CO2 và H2O theo tỉ lệ mol 1,75 : 1 về thể tích Cho bay hơi hoàn toàn 5,06 gam X thu được một thể tích hơi đúng bằng thể tích của 1,76 gam oxi trong cùng điều kiện Nhận xét nào sau đây là đúng đối với X ?
A X không làm mất màu dung dịch Br2 nhưng làm mất màu dung dịch KMnO4 đun nóng
B X tác dụng với dung dịch Br2 tạo kết tủa trắng
Đặt công thức phân tử của X là (C7H8)n
Theo giả thiết ta có :
Trang 16Nhận xét đúng đối với X là : X không làm mất màu dung dịch Br2 nhưng làm mất màu dung dịch KMnO4đun nóng (X là toluen: C6H5CH3).
Đặt công thức phân tử trung bình của A và B là : C Hn 2n 6
Theo giả thiết ta có :
Ví dụ 5: Đốt cháy hết m gam 2 đồng đẳng của benzen A, B thu được 4,05 gam H2O và 7,728 lít
CO2(đktc) Giá trị của m và số tổng số mol của A, B là :
A 4,59 và 0,04 B 9,18 và 0,08 C 4,59 và 0,08 D 9,14 và 0,04.
Hướng dẫn giải
Đặt công thức phân tử trung bình của A và B là : C Hn 2n 6
Theo giả thiết ta có :
Trang 17đề thi thử file word có lời giải
Ví dụ 6: Đốt cháy hết 9,18 gam 2 đồng đẳng kế tiếp thuộc dãy của benzen A, B thu được H2O và 30,36 gam CO2 Công thức phân tử của A và B lần lượt là :
Đáp án B.
Ví dụ 7: A, B, C là ba chất hữu cơ có %C, %H (theo khối lượng) lần lượt là 92,3% và 7,7%, tỉ lệ
khối lượng mol tương ứng là 1: 2 : 3 Từ A có thể điều chế B hoặc C bằng một phản ứng C không làm mất màu nước brom Đốt 0,1 mol B rồi dẫn toàn bộ sản phẩm cháy qua bình đựng dung dịch nước vôi trong dư
a Khối lượng bình tăng hoặc giảm bao nhiêu gam ?
A Tăng 21,2 gam B Tăng 40 gam C Giảm 18,8 gam D Giảm 21,2 gam.
b Khối lượng dung dịch tăng hoặc giảm bao nhiêu gam ?
A Tăng 21,2 gam B tăng 40 gam C giảm 18,8 gam D giảm 21,2 gam
Hướng dẫn giải
Theo giả thiết ta thấy A, B, C có cùng công thức đơn giản nhất
n : nC H 92,3 7,7: 1:1 Công thức đơn giản nhất của A, B, C là CH
Trang 18Dẫn toàn bộ sản phẩm cháy vào bình đựng nước vôi trong dư thì xảy ra phản ứng :
a D thuộc loại hiđrocacbon nào ?
Trang 19đề thi thử file word có lời giải
Ví dụ 9: Hỗn hợp X gồm 2 hiđrocacbon A và B có khối lượng a gam Nếu đem đốt cháy hoàn toàn
X thì thu được 132a gam CO2 và gam H2O Nếu thêm vào X một nửa lượng A có trong X rồi
41
45a41đốt cháy hoàn toàn thì thu được 165a gam CO2 và gam H2O Tìm công thức phân tử của
41
60,75a41
A và B Biết X không làm mất màu dung dịch nước brom và A, B thuộc loại hiđrocacbon đã học
a Công thức phân tử của A là :
Trang 20Khi đốt cháy B ta thu được số mol của H2O và CO2 là :
Vậy công thức đơn giản nhất của B là (CH)n = CnHn
Theo giả thiết B không làm mất màu dung dịch nước brom B chỉ có thể là aren Cn H2n-6
Câu 2: Trong phân tử benzen :
A 6 nguyên tử H và 6 nguyên tử C đều nằm trên 1 mặt phẳng
B 6 nguyên tử H nằm trên cùng một mặt phẳng khác với mặt phẳng của 6 nguyên tử C
C Chỉ có 6 nguyên tử C nằm trong cùng một mặt phẳng
D Chỉ có 6 nguyên tử H nằm trong cùng một mặt phẳng.
Câu 3: Trong vòng benzen mỗi nguyên tử C dùng 1 obitan p chưa tham gia lai hoá để tạo ra :
A 2 liên kết pi riêng lẻ B 3 liên kết pi riêng lẻ
C 1 hệ liên kết pi chung cho 6 C D 1 hệ liên kết xigma chung cho 6 C
Câu 4: Cho các công thức :
(1)
(2)
(3)
Trang 21đề thi thử file word có lời giải
A vòng benzen B gốc ankyl và vòng benzen
C gốc ankyl và hai vòng benzen D gốc ankyl và một vòng benzen
Câu 6: Dãy đồng đẳng của benzen (gồm benzen và ankylbenzen) có công thức chung là :
C Chất có công thức đơn giản nhất là CH không chỉ là benzen
D Benzen có công thức đơn giản nhất là CH.
Câu 8: Câu nào đúng nhất trong các câu sau đây ?
A Benzen là một hiđrocacbon B Benzen là một hiđrocacbon no
C Benzen là một hiđrocacbon không no D Benzen là một hiđrocacbon thơm
Câu 9: Stiren có công thức phân tử C8H8 và có công thức cấu tạo : C6H5–CH=CH2 Câu nào đúng khi nói về stiren ?
A Stiren là đồng đẳng của benzen B Stiren là đồng đẳng của etilen.
C Stiren là hiđrocacbon thơm D Stiren là hiđrocacbon không no
Câu 10: Chất nào sau đây có thể chứa vòng benzen ?
Trang 23đề thi thử file word có lời giải
Câu 25: Iso-propylbenzen còn gọi là :
A.Toluen B Stiren C Cumen D Xilen.
Câu 26: Cho hiđrocacbon thơm :
Tên gọi của hiđrocacbon trên là :
A m-etyltoluen B 3-etyl-1-metylbenzen
C 1-etyl-3-metylbenzen D A, B, C đều đúng
Câu 27: Cho hiđrocacbon thơm :
Tên gọi của của hiđrocacbon trên là :
CH3
C2H5
Trang 24C 2 H 5
Cl
Câu 31: Điều nào sau đâu không đúng khí nói về 2 vị trí trên 1 vòng benzen ?
A vị trí 1,2 gọi là ortho B vị trí 1,4 gọi là para
C vị trí 1,3 gọi là meta D vị trí 1,5 gọi là ortho
Câu 32: Một ankylbenzen A có công thức C9H12, cấu tạo có tính đối xứng cao Vậy A là :
A 1,2,3-trimetyl benzen B n-propyl benzen
C iso-propyl benzen D 1,3,5-trimetyl benzen.
Câu 33: Một ankylbenzen A (C12H18) cấu tạo có tính đối xứng cao Tên gọi của A là :
A 1,3,5-trietylbenzen B 1,2,4-tri etylbenzen
C 1,2,3-tri metylbenzen D 1,2,3,4,5,6-hexaetylbenzen.
Câu 34: Cho các chất (1) benzen ; (2) toluen; (3) xiclohexan; (4) hex-5-trien; (5) xilen; (6) cumen
Dãy gồm các hiđrocacbon thơm là :
Trang 25đề thi thử file word có lời giải
A phenyl và benzyl B vinyl và anlyl
C anlyl và vinyl D benzyl và phenyl.
Câu 36: Hoạt tính sinh học của benzen, toluen là :
A Gây hại cho sức khỏe
B Không gây hại cho sức khỏe
C Gây ảnh hưởng tốt cho sức khỏe
D Tùy thuộc vào nhiệt độ có thể gây hại hoặc không gây hại
Câu 37: Tính chất nào sau đây không phải của ankylbenzen ?
A Không màu sắc B Không mùi vị
C Không tan trong nước D Tan nhiều trong các dung môi hữu cơ.
Câu 38: Phản ứng chứng minh tính chất no; không no của benzen lần lượt là :
A thế, cộng B cộng, nitro hoá
C cháy, cộng D cộng, brom hoá.
Câu 39: Phản ứng nào sau đây không xảy ra ?
A Benzen + Cl2 (as) B Benzen + H2 (Ni, p, to)
C Benzen + Br2 (dd) D Benzen + HNO3 (đ)/H2SO4 (đ).
Câu 40: Tính chất nào không phải của benzen ?
A Dễ thế B Khó cộng
C Bền với chất oxi hóa D Kém bền với các chất oxi hóa
Câu 41: Tính chất nào không phải của benzen ?
A Tác dụng với Br2 (to, Fe) B Tác dụng với HNO3 (đ)/H2SO4 (đ).
C Tác dụng với dung dịch KMnO4 D Tác dụng với Cl2 (as)
Câu 42: Phản ứng của benzen với các chất nào sau đây gọi là phản ứng nitro hóa ?
C HNO3 loãng/H2SO4đặc D HNO2đặc/H2SO4đặc
Câu 43: Tính chất nào không phải của toluen ?
A Tác dụng với Br2 (to, Fe) B Tác dụng với Cl2 (as)
C Tác dụng với dung dịch KMnO4, to D Tác dụng với dung dịch Br2
Câu 44: Một ankylbenzen A (C9H12), tác dụng với HNO3đặc (H2SO4 đặc) theo tỉ lệ mol 1:1 tạo ra
1 dẫn xuất mononitro duy nhất Vậy A là :