Ebook một số câu hỏi và bài tập hóa hữu cơ (in lần thứ 3) phần 1

- Liên kết ơ tương đối bền do vừng xen phủ giữa hai obitan tương đối lớn.. - Do sự xen phủ trục của các obitan khi tạo liên kết đơn liên kết ơ nên có sự quay tự do xung quanh trục nối h

ĐÀO VĂN ÍCH (Chủ biên) - TRIỆU QUÝ HÙNG

(DỪNG CHO HỌC SINH CHUYÊN HÔ, SINH VIÊN CAO ĐẲNG - ĐẠI HỌC

CHUYÊN NGÀNH HỐ, GIẢO VIÊN HỘ THPT)

(In lầ n t h ứ 3)

NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

LỜI NÓI ĐẨU

N h ằ m c u n g c ấ p th ê m tài liệ u t h a m k h ả o cho các t h ầ y cô giáo g iả n g dạy Hoá học ớ các trư ờ n g t r u n g học phố thông, t r u n g học p h ổ th ô n g c h u y ê n , n h ấ t là p h ụ c vụ việc bồi dưỡng học s in h giỏi t h a m gia các kì thi O lym pic H oá học h à n g n ă m c ủ a các tỉnh, t h à n h , k h u vực, quốc gia và dự th i tu y ể n ch ọ n học s i n h t h a m dự th i quốc tế;

Đố các om học s in h các k hôi lớp c h u y ê n Hoá có tà i liệu tự học, tự lu y ện , n ắ m vững

th êm kiến th ứ c cơ b ả n và có kĩ n ă n g làm b à i t h à n h thạo; Đê các b ạ n s in h v iên các trư ờ n g Cao đ ẳ n g , Đ ại học c h u y ê n n g à n h Hoá có t h ê m tài liệu t h a m k h ả o th iế t th ư c tro n g q u á t r ì n h học tập ; c h ú n g tôi cù n g N h à x u ấ t b ả n Đ ại học Quốc gia H à Nội b iên soạn tậ p sách:

MỘT SỐ CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP HOÁ HỮU c o MỘT SỐ CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP HOÁ ĐẠI CƯONG - VÔ c o

Nội d u n g c ủ a sá c h t ậ p hợp có lựa chọn các c â u hỏi lí t h u y ế t, các b ài tậ p đ ịn h tín h , đ ịn h lượng th e o p h ư ơ n g p h á p t r u y ề n th ố n g c ù n g m ộ t sô' c â u hỏi và b ài tậ p trắ c ng h iệm th e o p h ư ơ n g p h á p mới, với y êu cầu: k h ắ c s â u k iế n th ứ c cơ b ả n , n â n g cao, mở rộ n g v à h ệ th ô n g t r o n g p h ạ m vi chươ ng t r ì n h m à Bộ G iáo dục và Đào tạo

b a n h à n h n ă m 1996 v ổ m ặ t kĩ n ă n g , sá ch coi tr ọ n g p h ư ơ n g p h á p làm b ài với cách giải n g ắ n gọn, c h ín h xác và có sức th u y ế t phục

T ập s á c h được t h i ế t kê th e o từ n g p h ầ n th íc h rtng c ă n b ả n với ch ư ơ n g m ục củ a Tài liệu g iản g d ạ y c h u y ê n Hoá học và các giáo t r ì n h cơ sở ở bậc C ao đẳng, Đại học

ch u y ên n g à n h H o á (sư p h ạ m ) Ớ mỗi p h ầ n đ ều cỏ các c â u hỏi lí t h u y ế t cơ b ả n , th iế t yêu, các b ài t ậ p m a n g tín h tổ n g hợp c ủ a từ n g p h ầ n v à c ủ a n h i ề u p h ầ n có liên q u a n

với lòi giải cụ th ế, v à cả m ộ t sô' c â u hỏi và bà', t ậ p đ ê b ạ n đọc tự giải với hư ớ n g d ẫn

và đ áp s ố ỏ p h ầ n p h ụ lục cuối sách Để’ g iúp b ạ n đọc h iể u s â u sác k iến th ứ c ở cáccâu hỏi và b ài t ậ p khó, c h ú n g tôi tr íc h n g a n g n h ữ n g nội d u n g lí t h u y ế t cơ sở, mở

rộ n g các mổì liên q u a n h o ặc n h ấ n m ạ n h n h ữ n g k iế n th ứ c c ầ n lưu ý, ghi nhớ

T ừ th ự c tê g iả n g d ạ y n h iề u n ă m , với m o n g mỏi c ù n g các b ạ n đ ồ n g nghiệp, các

b ạ n sin h viên đ a n g n g h iê n cứu về hoá học, các e m học s i n h y ê u th íc h bộ m ôn có

th ê m tư liệu m a n g t í n h c h ấ t chọn lọc, c h ú n g tôi g ắ n g sức m ìn h b iên so ạ n tậ p sách

nh ỏ này T ro n g q u á t r ì n h b iê n so ạ n sách, ngoài các v ấ n đ ề tríc h d ẫ n tr o n g các tài liệu t h a m k h ả o , c h ú n g tôi còn s ử d ụ n g m ộ t s ố tư liệu tr o n g các bài g iả n g của

GS T r ầ n Quốc Sơn v à GS Ngô T h ị T h u ậ n

111

C h ú n g tôi xin bày tỏ lòng b iết ơn sâ u sắc tới GS T r ầ n Quốc Sơn, GS Ngô Thị

T h u ậ n , các th ầ y cô giáo giảng dạy Khối chuyên Hoá - Đại học Quốc gia Hà Nội và các b ạ n đồng n g h iệp đã tậ n tìn h giúp đỡ trong q u á tr ìn h biên soạn

Tác giả c ũ n g xin c h ân th à n h cảm ơn Nhà x u ấ t b ả n Đ ại học Quốc gia Hà Nội đã

ủ n g hộ tạo điều k iện th u ậ n lợi để cuốn sách được sớm đến với b ạ n đọc

Vì k h ả n ă n g có hạn, nên euóYì sách không khỏi còn n h ữ n g sai sót, h ạ n hẹp,

ch ú n g tôi r ấ t cảm ơn n hữ ng ý kiến đóng góp của các b ạ n đồng nghiệp, các b ạ n đọc gần xa để cuốn sá ch trong lần x u ấ t b ản sa u được p h ong p h ú h o à n th iệ n hơn

C á c tá c g i ả

iv

Phẩn 1 CẤU TRÚC PHÂN TỬ

Bài sô 1.1

1 T h ế nào là sự lai hoá s p 3, sp 2, sp?

2 Liên k ế t xichm a (ơ), liên k ế t pi (n) là gì?

T rê n cơ sở sự lai hoá các o b ita n n g u y ê n tử h ãy mô tả sự h ìn h t h à n h các liên k ế t tro n g p h â n tử C H 4, C2H 4, C9H9

M ột o b itan 2s tổ hợp với b a o b ita n 3p tạ o r a bổn o b ita n mới (4 o b ita n lai hoá

sp ) h o à n to à n đồng n h ấ t và có d ạ n g k h á c với các o b ita n b a n đầu Bốn o b ita n lai

hoá sp3 có các tr ụ c tạo vói n h a u m ột góc 109°28' và h ư ớ n g về bốn đ ỉn h của m ột h ìn h

tứ diện đều Sự lai h o á n à y được gọi là lai hoá sp 3 h a y lai hoá tứ d iện.

]

6 L a i h o á s p :

M ột o b ita n 2s tố hợp vói h a i o b itan 2p cho b a o b ita n lai h o á sp~ h o à n toàn dồng

n h ấ t Ba o b ita n lai hoá sp2 n ày có trụ c tạo với n h a u m ộ t góc 120° v à hướng về ba

đỉnh c ủ a m ột ta m giác đều Sự lai hoá n ày gọi là lai hóa s p 2 h a y la i hoá ta m giác.

Mỗi n g u y ê n tử c còn m ột o b itan 2p có trụ c t h ẳ n g góc với m ặ t p h ẳ n g chứa 3

o bitan lai hoá s p 2

- Liên k ê t n được h ìn h t h à n h do sự xen p h ủ bên củ a h a i o b ita n p có trụ c song

song với n h a u V ù n g xen p h ủ n ằ m ở hai phía của dường t h ẳ n g nôi h a i h ạ t nh ân

2

C R

- N guyên tử c ở t r ạ n g th á i lai hoá sp 3.

- Bốn o b itan lai h o á s p3 củ a c xen ph ú với 4 o bitan s củ a n g u y ên tử H tạo th à n h

- Hai n g u y ê n tử c đ ề u ở t r ạ n g th á i lai hoá sp~

- Mỗi n g u y ê n tử c sử d ụ n g m ột o b ita n sp2 để xen p h ủ với n h a u v à h a i o b itan

sp2 còn lại xen p h ủ với o b ita n l s củ a h ai n g u y ên tử H tạ o n ên các liên k ế t ơ Các

- H ai n g u y ê n tử c ở t r ạ n g th á i lai hoá sp

- Mỗi n g u y ê n t ử c sử d ụ n g m ột o b itan lai hoá sp để xen p h ủ với n h a u và o b itan

sp còn lại xen p h ủ với o bitan l s của n guvên tử H h ìn h t h à n h n ê n các liên k ế t ơ Các

n g u y ên tử c v à H n ằ m trê n m ột đường th ẳn g

Mỗi n g u y ê n tử c còn lại hai obitan 2p k h ô n g th a m gia lai hoố, c h ú n g xen p h ủ

bên từ n g đôi m ột tạ o ra h ai liên k ết n.

- Obitan lai hoá có khả năng xen phủ cao hơn so với obitan chưa lai hoá.

- Liên kết ơ tương đối bền do vừng xen phủ giữa hai obitan tương đối lớn Liên kết /7 ít

bển do vừng xen phủ giữa hai obitan không lớn.

- Liên kết đơn: gồm 1 liên kết ơ.

Liên kết đôi: gồm 1 liên kết ơvà 1 liên kết n.

Liễn kết ba: gồm 1 liên kết ơ và 2 liên kết n.

- Tương tự nguyên tử c, khi tham gia liên kết nguyên tử N củng có thê ở các trạng thái

lai hoá spS(R 1 R 2 RSN), sp2(RCH = NOH), spíHC sN ), Ư.v

- Do sự xen phủ trục của các obitan khi tạo liên kết đơn (liên kết ơ) nên có sự quay tự do

xung quanh trục nối hai hạt nhân nguyên tử tạo liên kết mà vẫn bảo toàn liên kết.

Liên kết đôi, liên kết ba với sự xen phủ bên của các obitan tạo liên kết n nên làm triệt tiêu sự quay tự do xung quanh trục nối hai hạt nhăn nguyên tử tạo liên kết.

Góc liên k ế t tro n g CoHg (C la i hoả sp 3) < C2H4 (C lai hoá sp 2) < CoHo (c la i hoá sp).

- Độ d à i liên k ế t c - C: i)ộ bội liên k ế t càng t ă n g t h ì độ d à i liên k ế t c à n g giám.-> c2h 2 < c2h 4 < c2h 6

- Độ d ài liên k ế t c - H: Do sự lai hoá củ a n g u y ên tử cacbon nên:

-> độ d ài liên k ế t c - H: C9H9 < CoH4 < CoHg

- Độ p h â n cực c ủ a liên k ế t C<-H: Do ở các tr ạ n g th á i lai hoá k h á c n h a u thì

n guyên tử cacbon có độ âm điện k h ác n h a u

CH(CHib e)

O H C7 ' " CH=0 H

/CH

Bài sô 1.5

1 Khi n h ìn vào p h â n tử e ta n dọc th eo trụ c liên kôt c - c người ta t h â y các nguyên

tử I I ỏ hai n g u y ên tử c k h ô n g che k h u ấ t từ n g cặp một, tr á i lại c h ú n g ở n h ữ n g vị trí

xen kẽ n h a u H ãv giải th íc h tại sao và mô tả sự sắp xếp các n g u y ê n tử tr o n g p h â n

tứ đó

2 Viết công th ứ c mô tả cấu d ạ n g bền của: n - b u ta n và iso p e n ta n

3 Viết công th ứ c th ích hợp đê mô tả cấu d ạ n g b ển của:

1,2 - đ ib ro m e ta n ; 2 - a m in o etan o l

4 V iết công th ứ c mô tả cấu d ạ n g bển c ủ a 1,2 - đicloetan và etylenglicol

5 Viết công thức cấu d ạng của 1,3 - butađien; isopren và 2 - (tert - butyl)buta - 1,3 - đien.

Đ ể xét cấu dạng người ta thường nhìn dọc theo trục liên kết đơn.

4 Cảu trúc: Là khái niệm bao trùm cho cả cấu tạo, cấu hình vả cấu dạng Xét cấu trúc của phàn tử là xét một, hai hoặc cá ba mật cấu tạo, cấu hình và cấu dạng của phàn tử.

H HCông thức Niumen

Do ỏ d ạ n g xen kẽ sẽ giảm được sự tương tác giữa các n g u y ê n tử H, t ă n g độ bền

1 /N 9

c ử a p h â n tử

9

2 HO

CHOH

4 H HO

HOH

7

CH2OH

11

2 C â u h ìn h t u y ệ t đối D a n h p h á p R - s

Có phân tử *c abcd với độ hơn cấp a > b > c > d Đặt phân tử sao cho d ở xa người quan sát, khi đó th ứ tự giảm dần độ hơn cấp của ba nhóm th ế còn lại theo chiều kim đồng

hồ ta có cấu hình R (Rectus, tiêng La tinh có nghĩa là bên phải); ngược chiều kim đồng hồ

là s ("Sinister - nghĩa la bên trái).

3 Công thức c h iế u Fìsơ

- Đường thẳng đừng chỉ mạch chính với nguyên tử c đầu mạch nào có sô oxi hoá cao

hơn (thường là c vị tri 1) đặt ở trên Nhóm nguyên tủ trẽn đường nằm ngang ở gần người quan sát, trên đường thẳng đứng ở xa người quan sát.

■ Chỉ được quay công thức chiếu trong mặt phẳng 1 góc 180°; nếu quay 900 sẽ trở thành công thức của đối quang.

- Trong công thức chiếu Fisơ, nếu đổi chỗ hai nhóm th ế cho nhau thì nó trở thành công

thức 'đối quang.

12

4 C ách xác đ ịn h R, s d ự a vào công thức Fisơ

Đ ể thuận tiện Epling đưa ra cách gọi tên theo R ,s mà không cần chuyển về công thức không gian 3 chiểu:

- Nếu nhóm th ế nhỏ nhất nằm trên đường nằm ngang thi thứ tự giảm dần độ hơn cấp của các nhóm th ế còn lại theo chiều kim đồng hồ là cấu hình s, ngược chiểu kim đồng hổ là cảu hình R.

- Nêu nhóm th ế nhỏ nhất trên đường thắng đứng thì ngược lại, theo chiều kim đổng hồ

là R , ngược chiều kim đồng hồ là s.

A xit 2D - hiđroxi - 3 D - metyl - 3L - hiđroxivaleric

5 V ớ i G l u x i t : N gu y ên tử c b ấ t đối bên c ạn h nhóm hiđroxi bậc 1 quyết định

c ấu hình

13

2 H ã y b iểu diễni mộit đốii qiuang của erythro - 3 - brom - 2 - b u ta n o l dưới các d ạ n g

công th ứ c tứ d iện, Fisơ, C(ôntg thức phối c ản h và công th ứ c N iu m e n

14

H

Br-OHH

H

HBr

C H3

IV

E rythro - 3 - brom - 2 - butanol Threo - 3 - brom - 2 - butanol

I và II, III v à IV là n h ữ n g đôi đối quang

I và III, I và IV, II và III, II và IV là n h ữ n g đồng p h â n q u a n g học k h ô n g đối

CH3

Dạng che khuất Dạng lệch(ỵ>7ỉ) Dạng đối(ứM/í)

Bài số 1.8

1 Có bao n h iê u c h ấ t có công thức p h â n tử C6H12 có đồng p h â n h ìn h học?

2 Đicloxiclopropan có t ấ t cả bao n h iêu đồng p h â n ? V iết công th ứ c các đồng

p h â n đó

Cho b iế t đ ồ n g p h â n nào có tín h q u a n g hoạt? N ếu chư ng c ấ t p h â n đo ạn với số mol b ằ n g n h a u c ủ a các đồng p h â n đó ta th u được bao n h iêu p h â n đoạn? P h â n đ oạn nào có tín h q u a n g h oạt?

15

(III) và (IV) có tín h q u a n g hoạt.

(I), (II) k h ô n g có t ín h q u a n g hoạt, vì (I) k h ô n g có c còn (II) là hợp c h ấ t m eso.

- Khi chưng c ấ t p h â n đ o ạ n với số mol b ằ n g n h a u c ủ a (I), (II), (III), (IV) sẽ th u được 3 p h â n đo ạn gồm:

(I); (II); [(III) và (IV)]

Do (III) và (IV) là đôi q u a n g của n h a u n ê n có n h i ệ t độ sôi n h ư n h a u

- K hông p h â n đ o ạ n n à o có tín h q u a n g h o ạ t do (I) v à (II) k h ô n g có t ín h q u a n g hoạt, còn p h â n đ o ạ n th ứ 3 gồm lượng b ằ n g n h a u c ủ a (III) v à (IV) là m ộ t biến th ể raxem ic nên cũng k h ô n g có t ín h q u a n g h oạt

- Có 1 nối đôi d ạ n g abC = Cac n ê n có h a i đồng p h â n h ìn h học

- Có 1 n g u y ên tử c n ê n mỗi dồng p h â n cis - tra n s có t h ể tá c h t h à n h hai đối

P e h iđ r o p h e n a m tx e n có công thức:

H ãy chỉ rõ cấui t r ú c của hai hợp c h ấ t này

B ài giải

ĐecalinPehiđronaphtalen

A và B, B và C' có thể nối vói n h a u n h ư tr o n g tr a n s - v à cis ■ đecalin N h ữ n g

nguyên tử cù n g hiưcóng VỐI H ỏ C5 kí h iệu là a v à v iết b ằ n g n é t c h ấm , c ù n g hướng với H Ở C10 kí h iệu i llà p và viết bằng n é t liền

H ở C9 và C10 Cĩùng phía ta có syn, k h ác p h ía ta có a n ti.

20

a Axit cis - xiclohexan - 1,2 - đicacboxylic.

b 2,3 - đ ib ro m b u ta n

c Axit xiclohexan - 1,3 - đicacboxylic

d Axit 2,3,4 - trihiđroxipentanoic

2 A xit ta c tr ic n ào n h ậ n được khi oxi hoá D - (-) - Threozơ và L - (+) - Erythrozơ

3 V iết công th ứ c đồng p h â n lập th ể của:

a 1,2 - đ ip h en y lp ro p an o l - 1

b 3 - p h e n y lp e n ta n o l - 2

Bài số 1.16

1 Xác đ ịn h công th ứ c chiếu Fisơ của:

a T hreo - 1,2 - điphenyl - 1 - brom - 2 - cloetan

b E ryth.ro - 3 - đơteri - 2 - bưtanol.

c A xit m eso - 2,3 - đimetylsuicxinic.

2 V iết công th ứ c ch iếu Fisơ của các chất sau và cho b iết cấu d ạ n g b ển củ a chúng

a 3(S) - brom - 2(S) - butanol

b 2 (R) - a m in o - 3(S) - butaniol.

c X iclohexan - 1(S),3(S) - điơl

22

Phâ'n 2 HIÊU ÚNG VÀ TINH CHAT

Bài s o 2.1

1 Cho b ie t b a n c h a t, däc diem cüa các hiêu ûn g câm ûng, lien hdp v à siê u lien hdp

2 Xàc d in h d a u và so s á n h lue cüa hiêu ûng cám ú n g cua các n g u y ê n tû, nhôm

n guyên t ü và ion sau:

3 Xàc d in h d â u và so s á n h lue cua hiêu ún g lien hdp cü a các n g u y ê n tû , nhôm

n guyên tü v à ion sau:

Y là n h ô m d a y e le c tro n gây nên hiêu ûn g câm ú n g dUdng (+ I) n h u các nhôm

m a n g diên tich âm : -S- , -O- , các gôc ankyl CnH 2n + y , .

X là n h ô m h u t e le c tro n gây nên hiêu ûng câm ûn g âm (- I) n h ií các n h ô m m a n g diên tích dUdng: -N +R 3; các nguyên tü cô dô âm diên lôn nhii: -F, -Cl, -OR, -SR, -

N R 2, ; các gôc h id ro cacb o n không no: CH2 = CH-, C6H 5-,

23