PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH BT hóa THEO 4 mức độ

Phản ứng thế halogen đặc trưng như ankan: Từ C5 trở đi, do có bố cục không gian nên góc hóa trị của xyclo ankan thỏa mãn góc lai hóa sp3, vìvậy chúng rất bền.. Ứng dụng: Từ xyclohexan và

Trang 1

CHUYÊN ĐỀ 1 HIĐROCACBON + DẪN XUẤT HALOGEN

A - KIẾN THỨC LÝ THUYẾT A1 HIĐROCACBON

- Hiđrocacbon là những hợp chất hữu cơ chỉ chứa C và H, có công thức tổng quát là

+ Mạch dài nhất mà chứa nhiều nhánh nhất, tổng số chỉ nhánh nhỏ nhất

+ Nếu một ankan có hai hoặc nhiều mạch có độ dài như nhau thì chọn mạch có nhiều nhóm thế hơn làm mạch chính

Ví dụ: CH3CH(CH3 )CH(C2H5 )2 : 3-etyl-2-metylhexan

Chú ý:

① Cần phải nhớ các thuật ngữ chỉ số lượng các nguyên tử cacbon Cách nhớ đơn giản nhất mà mình

chắc ai cũng biết đó là: “mẹ em phải bón phân hóa học ở ngoài đồng” hoặc “mẹ em phải bán phân hóa học ở ngoài đường”…

② Người ta vẫn thường dùng tiền tố iso-, neo- trong gọi tên các hợp chất hữu cơ Dùng iso khi có 1

nhánh CH3  ở nguyên tử C thứ hai, dùng neo khi có hai nhánh CH3  ở nguyên tử C thứ hai

- Bốn chất đầu dãy đồng đẳng là chất khí ở điều kiện thường

- Tất cả đều nhẹ hơn nước và không tan trong nước

- Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi tăng dần theo chiều tăng của phân tử khối (tức càng nhiều C sẽ

có nhiệt độ sôi và nóng chảy càng cao)

- Mạch cacbon càng phân nhánh thì nhiệt độ sôi càng giảm do làm gia tăng cấu trúc cầu Các bạntưởng tượng những quả bóng xếp cạnh nhau liên kết với nhau bền hơn hãy những hình zigzag chồng lênnhau sẽ bền hơn? Ví dụ: neo-pentan sẽ sôi kém n-pentan, mặc dù cả hai đều là C5H12

IV TÍNH CHẤT HÓA HỌC

1 Phản ứng đốt cháy:

2 Phản ứng thế bởi halogen (halogen hóa)

Trong phản ứng thế halogen như

hơn Cl2 , Br2 , thì halogen được ưu tiên thế vào nguyên tử C có bậc cao

- Là thành phần chính của dầu mỏ, khí đốt Ứng dụng làm nhiên liệu (xăng, dầu, gas)

- Làm nguyên liệu cho nhiều ngành khác như: làm dung môi, làm chất bảo vệ (phủ ngoài kim loại để chống gỉ, do chúng không ưa nước), làm sáp nến, nhựa đường

2 Điều chế:

- Trong phòng thí nghiệm: để điều chế một lượng nhỏ mentan ta có thể dùng nhôm cacbua hoặc dùng

phản ứng vôi tôi xút

Al4C3 12H2O  4Al(OH)3  3CH4

CH COONa  NaOH CaO,t 0 CH  Na CO

- Trong công nghiệp: người ta dùng phương pháp chưng cất phân đoạn để tách mentan cũng như các đồng đẳng khác

 HIĐROCACBON NO, MẠCH VÒNG (XYCLO ANKAN/ XYCLO PARAFIN)

1-metyl-3-(propan-2-yl)xyclohexan 1-(butan-2-yl)-2-metylxyclopentan

III.TÍNH CHẤT VẬT LÍ

- Hai chất đầu dãy đồng đẳng là C3H6 và C4H8

- Những tính chất khác giống như ankan

Hai chất đầu dãy là C3 và C4 rất kém bền, do góc hóa trị bị hẹp hơn so với góc chuẩn của lai hóa sp3

Vì vậy có một sức căng rất mạnh (gọi là sức căng Baeyer) nên chỉ cần tác động nhỏ là đủ phá vỡ mạnh(tức phá vòng) Do đó chúng dễ dàng tham gia phản ứng cộng mở vòng hơn là thế

+ Br2

CH3

 BrCH2CH2CH2Br

+ H2  CH3CH2CH2CH2CH3CH

3 Phản ứng thế halogen đặc trưng như ankan:

Từ C5 trở đi, do có bố cục không gian nên góc hóa trị của xyclo ankan thỏa mãn góc lai hóa sp3, vìvậy chúng rất bền Rất khó phá được vòng, trừ những trường hợp khắc nghiệt Vì vậy chúng tham gia thếvới halogen như ankan

4 Phản ứng tách H2 (đề hiđro hóa)

Ta chỉ chú ý phản ứng duy nhất là xyclo hexan tách một lúc 6 H để trở thành benzen

V ỨNG DỤNG VÀ ĐIỀU CHẾ

1 Ứng dụng:

Từ xyclohexan và metyl xyclohexan, thực hiện phản ứng đề hiđro hóa (xúc tác và nhiệt độ thích hợp)

sẽ thu được các hiđrocacbon thơm tương ứng là benzen và toluen

2 Điều chế:

- Cho dẫn xuất đi halogen của ankan tác dụng với Na hoặc Zn:

đồng phân không gian.

- Điều kiện để có đồng phân lập thể:

① Chứa ít nhất một liên kết đôi, hoặc một vòng no Tuy nhiên phạm vi của ta chỉ ngâm cứu liên kếtđôi, vì vậy mình sẽ không đề cập đến vòng no Điều này nhằm hạn chế sự quay tự do quanh trục của cácnhóm nguyên tử hai bên liên kết Mình sẽ minh họa bằng hình ở dưới

② Các nguyên tử hay nhóm nguyên tử ở mỗi cacbon của liên kết phải khác nhau

Chú ý: Cần xét đến cả đồng phân hình học cis-trans Phân biệt câu hỏi có bao nhiêu hợp chất ứng với

CTPT cho trước so với câu hỏi có bao nhiêu công thức cấu tạo ứng với CTPT cho trước Nếu là công thứccấu tạo thì ta không xét đến đồng phân hình học

II DANH PHÁP

Thông thường các anken được gọi bằng tên gốc – chức hoặc tên thay thế (IUPAC)

- Tên nửa hệ thống: tên anken = tên gốc hiđrocacbon + ilen

- Hai chất đầu dãy (C3 và C4) ở thể khí ở điều kiện thường

- Còn lại tương tự ankan

IV TÍNH CHẤT HÓA HỌC

1 Phản ứng đốt cháy:

2 Phản ứng cộng đặc trưng với X 2 (Cl 2 , Br 2 , H 2 ), HX (HCl, HBr, HOH)

- Quy tắc Maccopnhicop: trong một phản ứng cộng HX vào nối đôi thì H sẽ ưu tiên cộng vào C của nối đôi có nhiều H hơn, còn X sẽ vào C của nối đôi có ít H hơn

- Anken hợp nước tạo thành ancol ( H2O coi như HOH, ở đây X là OH)

Ví dụ:

CH3 CH  CH2  HCl CH3 CHCl CH3 (sản phẩm chính)

CH3 CH  CH2  HCl  CH3 CH2 CH2Cl (sản phẩm phụ)

3 Phản ứng thế ở điều kiện khắc nghiệt của một số anken đầu dãy.

Với một số anken đầu dãy khi phản ứng với halogen ở điều kiện nhiệt độ cao sẽ dễ tham gia thế hơn

là cộng

CH2  CH2 Cl2  HCl CH2  CHCl

4 Phản ứng tách (ít gặp).

2  2

C 2 H 5 OH

Pd,t Pd,t

cracking

de hidro

Thông thường tách H2 ra khỏi anken sẽ làm anken “đói” thêm Tức sẽ tạo ra hiđrocacbon có nhiềuliên kết pi hơn, như ankin, hay ankadien chẳng hạn

KMnO4 : phản ứng sẽ oxi hóa liên kết đôi tạo thành điol (rượu 2 chức, mỗi chức ở một

3CH2  CH2  2KMnO4  4H2O  3HOCH2CH2OH  2MnO2  2KOH

6 Phản ứng trùng hợp, tạo polyme

Phản ứng trùng hợp: Là phản ứng cộng hợp nhiều phân tử nhỏ (monome) tạo thành phân tử lớn hơn(polyme) Mỗi monome gọi là một mắt xích Điều kiện để có phản ứng trùng hợp là các phân tử tham giaphải có liên kết bội (đôi hoặc ba)

Ví dụ:

nCH  CHCl t 0 ,p,xt CH  CHCl 

V ỨNG DỤNG VÀ ĐIỀU CHẾ

1 Ứng dụng:

- Điều chế các polyme như PE (poly etilen), PVC (poly vinyl clorua), PP (polypropylen),…

- Điều chế ancol tương ứng bằng cách hợp nước Chú ý những ancol này chỉ dùng trong công nghiệp (làm dung môi…) chứ không phải sản xuất rượu uống

- Khí etilen dùng để kích thích sự hoạt động của ezym nên giúp trái cây mau chín

2 Điều chế:

- Tách nước của rượu no, đơn chức, mạch hở tương ứng (đe hidrat hóa).

CH3CH2OH CH2  CH2  H2O

- Chú ý: Tách nước hay tách HX nói chung tuân theo quy tắc Zaixep: “khi tách HX thì X được ưu tiên

tách ra cũng H ở cacbon bậc cao hơn bên cạnh”

- Đề hiđro hóa hoặc cracking ankan

- Ankadien được gọi theo cả tên thường, tên gốc chức lẫn tên IUPAC Tên thường như alen, isopren,

đi vinyl… nhưng không cần quan tâm mấy Thường dùng hơn là tên gốc chức và tên IUPAC

- Tên nửa hệ thống: tên ankadien = tên gốc (chỉ số lượng C) + dien + vị trí các nối đôi

- Tên IUPAC: tên ankadien = tên nhánh (kèm vị trí) + tên mạch chính + vị trí nối đôi + dien

III.TÍNH CHẤT VẬT LÍ

- Hai chất đầu dãy (C3 và C4) ở thể khí ở điều kiện thường

- Còn lại tương tự ankan

IV TÍNH CHẤT HÓA HỌC

- Các tính chất hóa học đều tương tự anken Tuy nhiên chỉ chú ý thêm một trường hợp nhỏ khi cộng

H2

- Nếu dùng xúc tác Ni thì sản phẩm cuối cùng sẽ về ankan, còn nếu dùng xúc tác

ứng sẽ dừng lại ở giai đoạn tạo anken

- Đồng phân: các ankin chỉ có đồng phân cấu tạo, không có đồng phân hình học Các đồng phân cấu

tạo sinh ra do có sự sai khác mạch C (có nhánh & không có nhánh, nhánh khác nhau) hoặc vị trí tươngđối của nối ba

4 ở thể khí ở điều kiện thường

- Còn lại tương tự ankan

IV TÍNH CHẤT HÓA HỌC

- Hoàn toàn tương tự ankadien và anken, chỉ có thêm một chú ý về các ankin-1 Ankin-1 là những

2CH  C R  Ag2O  2AgC  C R  H2O

HC  CH  2AgNO  2NH t 0 AgC  CAg  2NH NO

- Chú ý: Chỉ có những đồng phân ankin đầu mạch mới tham gia phản ứng thế bạc

- Phản ứng trùng hợp cũng có một số chú ý: với axetilen nhị hợp tạo vinyl axetilen, tam hợp tạo benzen, đa hợp tạo cupren

- Axetilen  cao su nhân tạo (Buna, Buna-S, Buna-N, Cloropren, Isopren)

- Axetilen  Benzen (tam hợp)

CH CH

- Tách 2 halogen trong dẫn xuất đi halogenua (trong KOH và xúc tác rượu tương ứng)

2 2 2

ClCH CH Cl  2KOH C2 H 5OHCH  CH  2KCl  2H O

- Cho muối bạc của ankin-1 tác dụng với axit clohidric  trả lại ankin-1

AgC  CAg  2HCl  CH  CH  2AgCl

 BENZEN VÀ ĐỒNG ĐẲNG

I KHÁI NIỆM

- Định nghĩa: benzen và đồng đẳng là những hiđrocacbon thơm có chứa một vòng benzen trong phân

tử Công thức tổng quát là Cn H2n6 (n  6)

- Đồng phân thơm: xuất hiện do đồng phân nhánh, hoặc vị trí tương đối của các nhóm thế (nhánh)

gắn vào nhân thơm (ortho-, meta-, para-).

- Ở điều kiện thường các hiđrocacbon thơm là chất lỏng hoặc rắn, chúng có nhiệt độ sôi tăng theo

chiều tăng phân tử khối

- Các hiđrocacbon ở thể lỏng có mùi đặc trưng, không tan trong nước và nhẹ hơn nước, có khả năng hòa tan nhiều chất hữu cơ

IV TÍNH CHẤT HÓA HỌC

1 Phản ứng đốt cháy:

2 Phản ứng thế đặc trưng ở nhân thơm (thế halogen)

- Quy tắc thế ở vòng benzen: nếu coi khả năng phản ứng của vòng benzen là 1 thì khi có thêm nhóm

thế (nhánh) hợp chất mới có thể có khả năng phản ứng lớn hơn hoặc nhỏ hơn 1 Tức là có nhóm thế làmtăng khả năng phản ứng của vòng, nhưng cũng có nhóm thế làm giảm khả năng phản ứng của vòng.Những nhóm thế làm tăng khả năng phản ứng của vòng là những nhóm hoạt hóa, những nhóm làm giảmkhả năng phản ứng của vòng là những nhóm phản hoạt hóa

- Những nhóm đẩy e (có mật độ e cao, thừa cặp e chưa liên kết…) như

nhóm hoạt hóa vòng benzen và thông thường chúng định hướng ortho, para OH, NH2

- Chú ý ngoại lệ: các halogen (Cl, Br,…) phản hoạt hóa vòng nhưng lại định hướng ortho, para.

- Thế nguyên tử H của bởi halogen

vào nhánh (Cl2 , Br2 , ) có bột Fe xúc tác sẽ thế vào nhân, nếu không sẽ thế

3 Phản ứng cộng (cộng để no hóa vòng)

Trang 9

4 Phản ứng oxi hóa

- Từ benzen điều chế được thuốc trừ sâu 666, anilin, phenol, nhựa phenol fomandehit, stiren, PS

(polystiren), cao su buna-S

- Từ toluen điều chế được axit benzoic, rượu benzylic, thuốc nổ TNT

- Từ p-xilen điều chế được tơ sợi polieste

2 Điều chế:

- Tam hợp axetilen

3CH  CH C,600 0 CC H

- Đề hiđro hóa xyclo hexan

A2 DẪN XUẤT HALOGEN

I KHÁI NIỆM – PHÂN LOẠI

- Khái niệm: Khi thay thế một hay nhiều nguyên tử hiđro trong phân tử hiđro bằng một hay nhiều

nguyên tử halogen ta được dẫn xuất halogen của hiđrocacbon, thường gọi là dẫn xuất halogen

+ Dẫn xuất iot, ví dụ: (CH3 )3 CI

+ Dẫn xuất chứa đồng thời nhiều halogen, ví dụ: CH2FCl

② Theo cấu tạo gốc hiđrocacbon

+ Dẫn xuất halogen no, ví dụ: C2H5Br

+ Dẫn xuất halogen không no, ví dụ: CH2  CHCl

+ Dẫn xuất halogen thơm, ví dụ: C6H5CH2Cl

③ Theo bậc của dẫn xuất halogen

Bậc của dẫn xuất halogen là bậc của nguyên tử C liên kết với nguyên tử halogen

+ Dẫn xuất halogen bậc I: CH3CH2Cl

+ Dẫn xuất halogen bậc II: (CH3 )2 CHCl

+ Dẫn xuất halogen bậc III: (CH3 )3 CCl

II ĐỒNG PHÂN – DANH PHÁP

- Đồng phân: Dẫn xuất halogen có đồng phân mạch C như hiđrocacbon, ngoài ra còn có đồng phân vị trí nguyên tử halogen (vị trí nhóm chức)

- Cấu tạo gốc R cũng ảnh hưởng đến khả năng và cơ chế phản ứng của dẫn xuất halogen.

1 Phản ứng thế nguyên tử X bằng nhóm –OH (phản ứng thủy phân)

R-X +

NaOH H2 O R-OH + NaCl

Các dẫn xuất phenyl halogenua (X đính trực tiếp vào vòng benzen) không phản ứng với dung dịch kiềm ở nhiệt độ thường và ngay cả khi đun sôi Chúng chỉ phản ứng ở nhiệt độ và áp suất cao

với Mg trong môi trường

ete khan tạo thành hợp

…)

V ĐIỀU CHẾ

- Halogen hóa hiđrocacbon:

P h ả n

ứ n g t h ế :

 RCl POCl3

Điều này đúng cho một ankan; một hỗn hợp ankan; một hỗn hợp ankan và anken, xycloankan (do ở anken

và xycloankan thì số mol nước bằng số mol khí nên hiệu không ảnh hưởng)

 Tổng quát nCO  nH O = (k – 1) nX , trong đó k là độ bội liên kết của hiđrocacbon X

 Nếu 2 hợp chất cùng dãy đồng đẳng là A, B có: M  MA  MB

thì n  n

 Đốt cháy dẫn xuất halogen cho sản phẩm gồm CO2, H2O và HX hoặc X2 tùy theo điều kiện đề bài cho.

A.KH I Đ NG: NH N Ở Ộ Ậ BI T Ế

Bài 1 Đốt cháy hoàn toàn một lượng chất hữu cơ chứa C, H, Cl sinh ra 0,22 gam CO2 và 0,09 gam

H2O, còn lại là khí Cl2 Khi phân tích định lượng clo của cùng một lượng chất đó bằng một lượng dungdịch AgNO3 người ta thu được 1,435 gam AgCl, CTPT của hợp chất trên là:

A CH2Cl2 B CH3Cl C C2H2Cl4 D C2H4Cl2

Bài 2 Đốt cháy hoàn toàn một hiđrocacbon X, rồi dẫn toàn bộ sản phẩm cháy qua bình chứa dung dịch

nước vôi trong (dư), thì khối lượng dung dịch trong bình giảm 2,48 gam và tạo ra 7 gam kết tủa Côngthức phân tử của X là:

Bài 3 A là một xycloankan, khi đốt cháy 672 ml khí A thấy khối lượng CO2 thu được nhiều hơn khốilượng H2O thu được 3,12 gam và khí A làm mất màu nước Br2, A là:

A xyclobutan B metylxyclopropan C etylxyclopropan D xyclopropan

Bài 4 Đốt cháy hỗn hợp CH4, C2H6, C3H8 thu được 2,24 lít CO2 (đktc) và 2,7 gam H2O Thể tích O2

(đktc) đã tham gia phản ứng cháy là:

Bài 5 Đốt cháy hoàn toàn một lượng stiren sinh ra 1,1 gam khí CO2 Khối lượng stiren phản ứng là:

Bài 6 Đốt cháy hoàn toàn 26,5 gam một ankinbezen X cần 294 lít không khí (đktc), oxi hóa X thu được

axit benzoic Giả thiết không khí chứa 20% oxi và 80% nitơ X là:

A toluen B o-metyltoluen C etylbenzen D o-etyltoluen

Bài 7 Đốt 6,72 lít hỗn hợp X ở (đktc) gồm ankan A và ankin B thu được 11,2 lít CO2 ở (đktc) và 7,2 gamnước Thành phần phần tram thể tích A, B trong hỗn hợp X lần lượt là:

A 25% và 75% B 50% và 50% C 33,3% và 66,7% D 75% và 25%

Bài 8 Thể tích không khí (đktc) cần dùng để đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol benzene là:

Bài 9 Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp X gồm một ankan và một ankin cần 6,72 lít O2 ở (đktc) sản phẩm dẫn

qua dung dịch nước vôi dư thấy bình nước vôi tăng a gam và tách được 20 gam kết tủa Giá trị của a là:

Bài 10 Đốt cháy hoàn toàn một thể tích khí thiên nhiêm gồm: metan, etan, propan bằng oxi không khí

(trong không khí, oxi chiếm 20% thể tích), thu được 7,84 lít khí CO2 (ở đktc) và 9,9 gam nước Thể tíchkhông khí (ở đktc) nhỏ nhất cần dùng để đốt cháy hoàn toàn lượng khí thiên nhiên trên là

B.TĂNG T C: THÔNG Ố HI U Ế

Bài 11 X là một chất hữu cơ Oxi hóa hoàn toàn 9,45 g X, sản phẩm oxi hóa chỉ gồm CO2 và H2O Chohấp thụ sản phẩm oxi hóa vào bình đựng lượng dư dung dịch Ba(OH)2, khối lượng bình tăng 41,85g.Trong bình có tạo 132,975 g kết tủa Tỉ khối hơi của X so với metan bằng 5,25 Khi cho X tác dụng với

Br2, đun nóng, chỉ thu được một dẫn xuất monobrom duy nhất X không cho được phản ứng cộng hiđro

X là

Bài 12 Phân tích hoàn toàn m gam một chất hữu cơ A thu được CO2, H2O và HCl Dẫn toàn bộ sản phẩm(khí và hơi) qua dung dịch AgNO3 dư, thấy thoát ra một khí duy nhất có thể tích bằng 4,48 lít Khối lượngbình đựng tăng thêm 9,1 gam và có 28,7 gam tủa trắng Biết trong phân tử A có chứa 2 nguyên tử Cl VậyCTPT của A là:

A CH2Cl2 B C2H4Cl2 C C3H4Cl2 D C3H6Cl2

Bài 13 Có một hỗn hợp X gồm C2H2, C3H6, C2H6 Đốt cháy hoàn toàn 24,8 gam hỗn hợp trên thu được28,8 gam H2O Mặt khác, 0,5 mol hỗn hợp trên tác dụng vừa đủ với 500 gam dung dịch Br2 20% Phầntrăm thể tích mỗi khí trong hỗn hợp lần lượt là:

A 50; 20; 30 B 50; 25; 25 C 25; 25; 50 D.50; 16,67; 33,33 Bài 14 X là hỗn hợp gồm etan, propan, hiđro Đốt cháy hoàn toàn 9,8 gam hỗn hợp X sau đó dẫn toàn bộ

sản phẩm cháy vào 100 gam dung dịch H2SO4 giảm xuống còn 83,05%, sau đó dẫn khí còn lại vào dungdịch Ca(OH)2 dư thu được m gam kết tủa Tính giá trị của m?

Bài 15 Hỗn hợp X gồm C2H2, C3H6, C4H10 và H2 Cho 11,2 lít khí (đktc) hỗn hợp X đi qua bình đựngbrom dư thấy có 64 gam brom tham gia phản ứng Mặt khác, đốt cháy hoàn toàn 11,2 lít (đktc) X được

55 gam CO2 và m gam nước Giá trị của m là:

Bài 16 X là hỗn hợp gồm propan, xyclopropan, butan và xyclobutan Đốt m gam hỗn hợp X thu được

63,8 gam CO2 và 28,8 gam H2O Thêm 1 lượng hiđro vừa đủ vào m gam hỗn hợp X để thực hiện phảnứng mở vòng (xúc tác Ni, t0) thu được hỗn hợp Y có tỉ khối so với H2 là 26,375 Tỉ khối của hỗn hợp X sovới H2 là: