PHẢN ỨNG CỘNG CỦA ANKEN Trường hợp cộng một tác nhân không đối xứng bất đối vào một phân tử anken không đối xứng bất đối, hướng của phản ứng cộng tuân theo quy tắc Maccopnhicop CỘNG HALO
Trang 1MỘT SỐ TỔNG KẾT HIĐRÔCACBON
1 PHẢN ỨNG THẾ NGUYÊN TỬ HYĐRO CỦA CACBON NO
CnH2n+2 + aX2 a s/ → CnH2n+2-aXa + aHX
Ưu tiên Cbậc cao
Thế nhiều X2 chỉ thường xảy ra ở 3 Hidrôcacbon đầu dãy
Trong mạch C không no, có Cno thì có phản ứng tại C no nhưng chủ yếu chỉ xảy ra cho propen
Etilen cũng có phản ứng thế ở nhiệt độ cao
2 PHẢN ỨNG Ở VÒNG THƠM
Vòng benzen là một hệ thơm rất bền vững, mọi phản ứng làm mất tính thơm của vòng (chuyển thành vòng no, vòng chưa no hay mạch hở) tương đối khó
Phản ứng nitrohóa ( 1 hay 3 ) HNO3đđ/H2SO4đđ
Phản ứng với halogen (1 hay 3) X2/Fe,t0
NHỚ: Xét vòng bezen có nhánh thì tính chất xét theo hai phần: Vòng benzen + Nhánh ( nhớ lưu ý sự cạnh tranh), phản ứng mới do sự kết hợp đó
C6H5 – CH3 +3 [O]KMnO 4→ C6H5-COOH + H2O
Nhóm đẩy e ( định hướng o-, p-): gốc hidrôcacbon no, -OH, -OCH3, -NH2…
Nhóm hút e: ( định hướng m-: -NO2, -CN, -CHO, -COOH…; định hướng o-, m-: F, Cl, Br…)
3 PHẢN ỨNG CRĂCKINH
Nên thực hiện trong trường hợp mạch C no tạo ra ankan mạch thấp hơn và anken (xt,t0)
4 PHẢN ỨNG TÁCH HYĐRO
Chủ yếu là tách H2 từ mạch C no (xt, t0)
Một số phản ứng đặc biệt
C6H5 – CH2CH3 →Xt,t0 C6H5 –CH = CH2 + H2
CH3(CH2)4CH3 →Xt,t0 C6H12 + H2
CH3(CH2)4CH3 →Xt,t 0 C6H6 + 3H2
CH3(CH2)5CH3 →Xt,t0 C6H5 – CH3 + 3H2
CH3-CH2-CH2-CH3 →Xt,t 0 CH2=CH-CH=CH2 + 2H2 (n-butan) (butađien-1,3)
CH3-CH=CH-CH3 →Xt,t0 CH2=CH-CH=CH2 + H2 (CH3)2CHCH2CH3→Xt,t0 CH2=C(CH3)-CH=CH2+ 2H2
5 PHẢN ỨNG CỘNG CỦA ANKEN
Trường hợp cộng một tác nhân không đối xứng (bất đối) vào một phân tử anken không đối xứng (bất đối), hướng của phản ứng cộng tuân theo quy tắc Maccopnhicop
CỘNG HALOGEN
Thường không xét phản ứng cộng của F2 (vì gây phản ứng hủy) và I2 (vì phản ứng thuận nghịch và I2 hoạt động rất kém)
CnH2n + X2 → CnH2nBr2
PHẢN ỨNG CỘNG HYĐRO HALOGENUA (HX)
Tuân theo quy tắc cộng Maccopnhicop nếu anken không đối xứng
Trang 2GV: PHAN MINH DỤC
CH CHBr CH (sp Chính)
CH Br CH CH (sp Phụ)
PHẢN ỨNG CỘNG NƯỚC (hyđrat hóa)
Phản ứng thường dùng xúc tác là axit mạnh (H+) Cũng tuân theo quy tắc cộng Maccopnhicop khi anken không đối xứng
H SO (loãng)
CH CHOH CH (sp Chính)
HO CH CH CH (sp Phụ)
6 PHẢN ỨNG CỘNG CỦA ANKIN VÀ ANKAĐIEN
ANKIN
Trước hết cần nói rằng về nguyên tắc, những phản ứng nào có thể xảy ra với anken thì cũng có thể xảy ra với ankin Phản ứng cộng của ankin lúc đầu tạo ra sản phẩm mang nối đôi, sau đó sản phẩm này cộng thêm nữa tạo thành sản phẩm no
2
HCl xt:HgCl H2C=CH-Cl →+ HCl H3C-CHCl2
0
HgSO
80 C CH3CHO
HC≡CH + H-CN →Xt: HgCl 2 CH2=CH-CN
Đặc biệt, ankin nói riêng hay hợp chất có hyđro đính trực tiếp với cacbon mang nối ba đầu mạch cóphản ứng thế với Ag2O trong dung dịch amoniac (AgNO3/dd NH3)
HC≡CH + Ag2O dd NH 3→ Ag-C≡C-Ag↓ + H2O
2R(C≡CH)a + aAg2O dd NH 3→ 2R(C≡C-Ag)a↓ + aH2O
(Nếu a =1 thì đó đồng đẳng là axetylen, đặc biệt khi a =1 và R là H thì đó là axetilen)
PHẢN ỨNG CỘNG CỦA ANKAĐIEN LIÊN HỢP
Các ankađien liên hợp có khả năng tham gia phản ứng cộng vào các vị trí khác nhau, chẳng hạn Butađien -1,3 có khả năng cộng vào các vị trí 1,2 hoặc 1,4
CH2=CH-CH+CH2 + Br2
→ − − =
→ − = − −
cộng1,2
cộng1,4
CH Br CHBr CH CH
CH Br CH CH CH Br
8 PHẢN ỨNG TRÙNG HỢP
nCH2=CH-CH=CH2 →trùng hợp t xt, , 0 [ − CH CH CH CH2− = − 2− ]n
2HC≡CH CuCl (Cu Cl ) + NH Cl 2 2 4 → CH2=CH- C≡CH
3HC≡CH CuCl (Cu Cl ) + NH Cl 2 2 4 → CH2=CH- C≡C-CH=CH2
3HC≡CH C, nóng đỏ 0 →
600 C C6H6 (benzen)
9 CÁC PHẢN ỨNG KHỬ VÀ OXI HÓA
PHẢN ỨNG KHỬ
HC≡CH →H xt2 ( ) CH2=CH2 →H xt2 ( ) CH3-CH3
CnH2n-2 + H2 →Pd, t 0 CnH2n
CnH2n + H2 →Ni,t 0 CnH2n+2
CnH2n-2 + H2 →Ni,t 0 CnH2n
CnH2n + H2 →Ni,t 0 CnH2n+2
C6H6 + 3H2 →xt t, 0 C6H12 (xiclohexan)
C6H5 – OH + 3H2 →xt t, 0 C6H11 – OH
C6H5 – CH=CH2 + H2 →xt C6H5 – CH2-CH3
PHẢN ỨNG OXI HÓA
Trang 3CH2=CH2 + ½ O2 2 2→
0
PdCl /CuCl
100 ,3C at CH3CHO
CH3-CH=CH2 KMnO đặc 4 → CH3COOH + CO2 + H2O
(CH3)2CH=CH-CH3 KMnO đặc 4 → (CH3)2C=O + CH3COOH
Metan có tham gia một số đặc biệt
CH4 + O2 Thiếu không khí→ C + 2H2O
CH4 + O2 0 0 0 0 →
2 5
0
V O (400 -500 C) hoăc (600 -800 C) hoặc Cu,300 C, 200at H-CHO + H2O
CH4 + ½ O2 →~500 C, xt Ni0 CO + 2H2
Mn(CH COO) ,180 C,50at 2CH3COOH
10 ĐIỀU CHẾ ANKAN
CÁC PHƯƠNG PHÁP GIỮ NGUYÊN MẠCH CACBON
Hyđro hóa anken, ankin tương ứng (xúc tác Ni, nung nóng)
CnH2n + H2 →Ni, t 0 CnH2n+2
CnH2n-2 + 2H2 →Ni, t 0 CnH2n+2
CÁC PHẢN ỨNG LÀM TĂNG MẠCH CACBON
Tổng hợp Wuyec
2R-X + Na →t , Ete 0 R-R + 2NaX
Nếu đi từ hỗn hợp nhiều dẫn xuất halogen sẽ thu được hỗn hợp nhiều ankan khác nhau
→
0
+Na, t , (Ete)
R-R R-Cl
R-R' + NaCl R'-Cl
R'-R'
CÁC PHẢN ỨNG LÀM GIẢM MẠCH CACBON
Phản ứng crackinh
Phản ứng nhiệt phân khan muối trong NaOH/CaO
ĐIỀU CHẾ CH 4
Al4C3 + 12 HOH → 4Al(OH)3 + 3CH4
Có thể thay H2O bằng axit vô cơ HCl…
(Al2O3 + 3C 2000 C, lò điện0 → Al4C3 + 3CO)
11 ĐIỀU CHẾ ANKEN
ĐỀ HIĐRO HÓA ANKAN (tách loại hyđro)
ĐỀ HIĐRAT HÓA RƯỢU (tách loại nước) từ rượu no đơn chức.
ĐỀ HIĐROHALOGENUA (tách loại HX) từ dẫn xuất Ankyl mono halogenua bằng kiềm trong rượu
CnH2n+1Cl + KOH →Rượu0
t CnH2n + KCl + H2O
CH3-CH2-Cl + KOH →Rượu0
t CH2 =CH2 + KCl + H2O
CRACKINH.
TÁCH LOẠI HALOGEN BẰNG Zn, Cu…từ dẫn xuất α β , đi halogen
CnH2nX2 + Zn →t0 CnH2n + ZnCl2
12 ĐIỀU CHẾ ANKIN
Về bản chất các phản ứng tách loại hyđro, tách laoị nước, tách loại HX hay tách loại X2 là phản ứng dùng để tạo liên kết π, do đó có thể dùng nó để điều chế ankin Chẳng hạn sẽ tách loại 2 phân tử HX bằng KOH rắn nung nóng từ dẫn xuất 1,1 hoặc 1,2 đi halogen
CnH2nX2 + 2KOH(rắn) →t0 CnH2n-2 + 2KCl + 2H2O
Trang 4GV: PHAN MINH DỤC
Cũng có thể tái tạo ankin -1 từ muối bạc axetilua
C2Ag2 + 2HCl → C2H2 + 2AgCl
Từ CH4 (nhiệt độ cao, làm lạnh nhanh)
Từ canxi cacbua CaC2tạo nên từ quá trình tổng hợp:
2
900 C
- CO CaO+ C, 2000 C 0 →
- CO CaC2→2
2
+ H O
- Ca(OH) C2H2
MỘT SỐ LƯU Ý GIẢI TOÁN HIDRÔCACBON
1) Phản ứng công hidrô vào nối pi của hidrôcacbon không no:
a Khối lượng của hỗn hợp trước và sau khi phản ứng cộng xảy ra không thay đổi.
b Độ giảm số mol (hoặc thể tích) khí so với trước phản ứng, chính là lượng hyđro đã phản ứng.
c. Hỗn hợp các hidrôcacbon qua dung dịch Brôm, KMnO4 thì:
Thể tích (số mol) hỗn hợp giảm là thể tích (số mol) của hidrôcacbon) Khối lượng dung dịch tăng là khối lượng của các hidrôcacbon không no
d. Hỗn hợp hidrôcacbon qua dung dịch AgNO3/NH3 (liên quan đến ankin đầu mạch)
2) Phản ứng đốt:
a. Xét tỷ lệ n O2 : n CO2 = T Nếu T>1,5: ankan; T=1,5: anken; T<1,5: các hidrôcacbon có độ bất bão hòa lớn hơn 2
b. n CO2 < n H2O: ankan
n CO2 = n H2O : anken
n CO2 > n H2O : các hidrôcacbon còn lại
Sản phẩm cháy có CaCl2 khan, H2SO4 đđ, hấp thụ H2O, dung dịch kiềm (kiềm thổ) hấp thụ CO2 (lưu ý dẫn H2O qua dung dịch thì H2O cũng ở lại) P hấp thụ O2 dư
ƠN TẬP
1. Tìm công thức phân tử của các hidrocacbon (C3H7)n, (C4H5)n không tác dụng với nước brôm
2. Có 3 hidrocacbon có cùng số nguyên tử cacbon trong phân tử đựng trong ba bom khí mất nhãn : một hidrocacbon có tỷ lệ
C
H = 1, một hydrocacbon có tỷ lệ
C
H = 2, một hidrocacbon có tỷ lệ
C
H = 3 Có thể dùng những tính chất hóa học gì để phân biệt ba hidrocacbon đó ?
3.Công thức tổng quát của các hidrocacbon có dạng CnH2n+2–2a
b. Đối với các chất Xiclopentan, 2–Metyl butadien 1–3, Vinylaxetilen thì a nhận những giá trị nào ?
4. Viết phương trình phản ứng khi cho propin tác dụng với H2 (Pd làm xúc tác), HCl, CH3COOH, dung dịch AgNO3 trong amoniac
5 Prafin là gì ? Olefin là gì ?
6.Ứng với công thức tổng quát CnH2n và CnH2n–2 có thể có các chất thuộc dãy đồng đẳng nào ?
7. Viết phương trình phản ứng khi cho parafin tác dụng với các chất sau: H2, Br2, HCl (Khí), H2O (HgSO4 xúc tác,
80O) và CH3COOH (hơi)
8. Viết phản ứng của propylen với Br2, HCl, H2O
9 Viết công thức cấu tạo và gọi tên ba đồng phân mạch nhánh của penten–1.
Viết các phương trình phản ứng điều chế một rượu bậc 2 và một rượu bậc 3 từ các đồng phân trên (công thức các chất đều viết ở dạng công thức cấu tạo)
Trang 510.Licopen (chất màu đỏ trong quả cà chua chín) C40H56 chỉ chứa liên kết đôi và liên kết đơn trong phân tử Khi hidro hóa hoàn toàn licopen cho hidrocacbon no C40H82 Hãy tìm số nối đôi trong phân tử licopen
11.Caroten (chất màu da cam có trong quả cà rốt) cũng có công thức phân tử C40H56, cũng chứa liên kết đôi và còn có vòng Khi hidro hóa hoàn toàn caroten thu được hidrocacbon no C40H78 Hãy tìm số nối đôi và số vòng trong phân tử caroten
12.Hidrocacbon C5H8 tác dụng với H2 cho iso–pentan Viết công thức cấu tạo và gọi tên các chất đó Cho biết chất nào phản ứng với dung dịch AgNO3 trong amoniac ? Chất nào có ứng dụng trong thực tế ?
13.Bằng phương pháp hóa học, hãy tách riêng từng chất khí êtan và axêtylen ra khỏi hỗn hợp hai khí này.
14.Có các bình khí (không có nhãn): CH4, C2H4, C2H2 và C3H8 Dùng phương pháp hóa học để nhận biết các khí đó Viết các phương trình phản ứng kèm theo
15.Cho hỗn hợp khí gồm C2H6, C2H4, C2H2 và CO2 Hãy tách riêng từng chất ra khỏi hỗn hợp ở dạng tinh khiết và dạng khô
16.Viết công thức tổng quát của tất cả các hidrocacbon có chứa n nguyên tử cacbon trong phân tử.
17.Từ đá vôi, than đá, nước cũng như các điều kiện khác, hãy viết các phương trình phản ứng điều chế A và cao
su buna
18.Viết các phản ứng điều chế 5 anken khác nhau bằng cách craking isopentan Viết phản ứng hidrat hóa của một trong số các anken đó (sản phẩm chính)
19.Hãy nêu ra ba loại phản ứng tạo ra dẫn xuất halogen của hidrocacbon (thuộc chương trình phổ thông) Cho ví dụ minh họa
20.Trong phòng thí nghiệm có thể điều chế metan từ natri axetat, từ nhôm cacbua, từ cacbon và hidro, từ butan.
Viết phương trình các phản ứng điều chế đó
21.Tại sao khi cho canxi cacbua tác dụng với nước ta thu được axetilen, còn cho nhôm cacbua tác dụng với nước
lại thu được metan ?
22.Từ propan, viết phương trình phản ứng điều chế propin (chỉ được viết hai phương trình phản ứng).
23.Đốt cháy hỗn hợp chất hữu cơ A cho khí CO2 và H2O Tỷ khối hơi của A so với H2 là 28
a. Viết công thức phân tử của A.
b. Viết phương trình phản ứng trùng hợp và phản ứng với H2 dư của các đồng phân chứa nối đôi của A.
24.Khi dốt cháy một thể tích hidrocacbon A cần 6 thể tích oxi và sinh ra 4 thể tích CO2 Biết A có thể làm mất màu dung dịch brôm và có thể kết hợp hidro tạo thành một hidrocacbon no mạch nhánh Xác định công thức cấu tạo của A Viết các phương trình phản ứng
25.Khi đốt cháy hoàn toàn hidrocacbon A (khí, điều kiện thường) thì trong hỗn hợp sản phẩm cháy thu được CO2 chiếm 76,52% khối lượng Xác định công thức phân tử của A
26.Hỗn hợp A gồm một ankan và một anken Đốt cháy hỗn hợp A thì thu được a mol H2O và b mol CO2 Hỏi tỷ lệ a : b có giá trị trong khoảng nào ?
27.Nếu hỗn hợp X gồm hai hidrocacbon mà khi đốt cháy cho số mol CO2 bằng số mol H2O thì hỗn hợp đó có chứa các loại hidrocacbon nào? (ankan, anken, ankandien, aren)
28. Đốt cháy hoàn toàn V lít (đktc) hỗn hợp A gồm hai chất CXHY khí có khối lượng phân tử hơn kém nhau 28 đ.v.C Sản phẩm cháy lần lượt cho đi qua bình đựng P2O5, CaO Bình 1 khối lượng tăng 9 gam, bình 2 tăng 13,2 gam
a. Xác định hai chất CXHY
b. Nếu hai bình để đảo ngược lại thứ tự thì khối lượng thay đổi ra sao?
c. Tính phần trăm thể tích hỗn hợp A
(ĐH chung miền Bắc 1986)
Trang 6GV: PHAN MINH DỤC
29.Một hỗn hợp R gồm C2H4 và C3H6, trong đó C3H6 chiếm 71,43% về thể tích Một hỗn hợp X gồm R và H2 với số mol R bằng 5 lần số mol H2 Lấy 9,408 lít X (đktc) đun nóng với Ni xúc tác, phản ứng hoàn toàn, thu được hỗn hợp khí Z Tính số mol mỗi khí trong Z Biết rằng tỷ lệ mol của 2 ankan sinh ra bằng tỷ lệ mol của 2 olefin tương ứng ban đầu
(ĐH quốc gia Tp.HCM 1999)
30.Có ba hidrocacbon A, B, C là đồng đẳng kế tiếp nhau Ở nhiệt độ phòng, chúng đều ở thể khí Phân tử lượng
của C gấp đôi phân tử lượng của A
a. Hỏi A, B, C thuộc dãy đồng đẳng nào ? Biết rằng chúng đều làm mất màu dung dịch nước brôm
b. Viết công thức cấu tạo của A, B, C
c. Nêu phương pháp hóa học phân biệt A với B
(ĐH Sư phạm Tp.HCM 1989 – 1990)
31.Cho 1,568 lít hỗn hợp khí X gồm 2 hidrocacbon mạch hở vào bình nước brôm dư Sau khi phản ứng hoàn toàn chỉ còn lại 448 cm3 khí thoát ra và đã có 8 gam brôm phản ứng Mặt khác, nếu đốt cháy hoàn toàn lượng X trên rồi dẫn toàn bộ sản phẩm cháy vào bình nước vôi trong thì được 15 gam kết tủa Lọc bỏ kết tủa rồi đun nóng nước lọc, thu thêm tối đa 2 gam kết tủa nữa (các thể tích đều đo ở điều kiện chuẩn)
a. Xác định công thức phân tử, công thức cấu tạo 2 hidrocacbon
b. Tính tỷ khối hơi của X so với H2
c. Viết phương trình phản ứng tách riêng mỗi khí khỏi X
(ĐH Nông nghiệp 1 – Khối A – 1999)
32.Dẫn hỗn hợp khí A gồm các hidrocacbon no và một hidrocacbon không no vào một bình chứa 10 gam brôm
nước Sau khi brôm phản ứng hết thì khối lượng bình tăng lên 1,75 gam và thu đựoc dung dịch X, đồng thời khí sinh ra khỏi bình có khối lượng 3,65 gam Đốt cháy hoàn toàn lượng khí sinh ra khỏi bình thu được 10,78 gam CO2
a. Xác định công thức phân tử của các hidrocacbon và tỷ khối của A so với H2
b. Cho một lượng vừa đủ nước vôi trong vào dung dịch X, đun nóng, sau đó thêm tiếp một lượng dư dung dịch AgNO3.Tính số gam kết tủa được tạo thành
(ĐH GTVT 1999)
33.Một hỗn hợp (X) gồm hơi hidrocacbon (A) mạch hở và hidro dư có tỷ khối đối với Heli bằng 3 Cho hỗn hợp
(X) qua bột Ni nung nóng trong điều kiện để phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được hỗn hợp khí (Y) có tỷ khối với Heli bằng 7,5
a. Định công thức phân tử, công thức cấu tạo của (A) và tính thành phần phần trăm về thể tích hỗn hợp khí (X) Biết rằng số nguyên tử cacbon trong một phân tử (A) ít hơn 7
b. Cho 2,6 gam hơi chất (A) vào một bình kín Tính thể tích oxi ở điều kiện tiêu chuẩn cần phải thêm vào bình để khi đốt cháy hoàn toàn chất (A) bằng tia lửa điện rồi đưa nhiệt độ trong bình về 34,58OC thì áp súâ tăng 4% so với áp suất 0OC trước khi đốt (cho biết thể tíhc nước không đáng kể)
(ĐH Kinh tế Tp.HCM 1989 – 1990)
34.Cho 6,08 gam hỗn hợp X gồm CaC2, CaO và Ca tác dụng hết với H2O thì thu được 2,464 lít hỗn hợp khí A ở 27,3OC và 1 atm Tỷ khối hơi của A đối ới H2 bằng 5,8
a. Tính thành phần % theo khối lượng của mỗi chất trong X
b. Đun nóng hỗn hợp A có bột Ni làm xúc tác, sau một thời gian thì thu được hỗn hợp khí B Chia B làm hai phần bằng nhau
Phần thứ nhất cho lội từ từ qua bình đựng dung dịch Br2 dư thì thấy còn lại 448 ml hỗn hợp khí C (ở đktc) có tỷ khối hơi đối với H2 bằng 4,5 Hỏi khối lượng bình brôm tăng thêm bao nhiêu gam ?
Phần thứ hai đem trộn 2,24 lít O2 (ở đktc) vào trong bình có dung tích 4 lít Sau khi bật tia lửa điện để đốt cháy, giữ bình ở nhiệt độ 136,50C
Tính áp suất bình ở nhiệt độ đó, biết dung tích của bình không đổi
(Cao đẳng Sư phạm 2 Hà Nội 1999)