CHUYEN DE PHAN UNG CONG

- Khi cộng một tác nhân bất đối xứng vào một hidrocacbon cĩ liên kết đơi hoặc liên kết ba bất đối xứng thì phản ứng sẽ tạo ra hỗn hợp sản phẩm trong đĩ sản phẩm chính là phần mang điện t

CHUYÊN ĐỀ PHẢN ỨNG CỘNG VÀO

HIDROCACBON KHÔNG NO A.CƠ SỞ LÍ THUYẾT:

1. Điều kiện của hiđrocacbon tham gia phản ứng cộng.

Hidrocacbon tham gia phản ứng cộng phải có ít nhất một trong hai đặc điểm sau:

* Có vòng không bền ( xicloankan có vòng 3 hoặc 4 cạnh)

* Có liên kết C C−

π kém bền ( liên kết bội)

2 Điều kiện của phản ứng cộng.

-Với hợp chất có chứa liên kết ba C C≡

: một hoặc cả hai liên kết π

của nối ba bị phá vỡ để tạo thành liên kết đôi hoặc liên kết đơn

+ Xúc tác Ni, to sản phẩm tạo thành liên kết đơn.

-Với các hợp chất có liên kết đôi C=C nằm ngoài vòng benzen: liên kết π

của nối đôi bị phá vỡ tạo thành liên kết đơn

CH2=CH2 + HCl → CH3-CH2Cl

CH

CH C

CH

C H

C H

♣ Chú ý: phản ứng cộng H2O vào liên kết ba C C≡

chỉ có thể xảy ra theo tỉ lệ mol 1 : 1.Sản phẩm tào ra không bền sẽ chuyển vị thành andehit hoặc xeton:

- Khi cộng một tác nhân bất đối xứng vào một hidrocacbon cĩ liên kết đơi hoặc liên kết ba bất đối

xứng thì phản ứng sẽ tạo ra hỗn hợp sản phẩm trong đĩ sản phẩm chính là phần mang điện tích âm của HX cộng vào C bậc cao hơn ( cĩ ít H) và H cộng vào C bậc thấp hơn( cĩ nhiều H).( Quy tắc cộng Maccopnhcop)

H3 CH2 CH2 OH+

( S P C )

( S P P )-Đối với các ankadien liên hợp, phản ứng cộng theo tỉ lệ 1 : 1 cĩ thể xảy ra theo 2 kiểu: cộng 1, 2 hoặc cộng 1, 4

- 4 0oC( 1 , 2 )

8 0 OC( 1 , 4 )

5 Đặc điểm của phản ứng cộng H 2, Br 2 vào hidrocacbon.

- Trong phản ứng cộng H2 vào hidrocacbon:

+ Khối lượng của hỗn hợp khí trước và sau phản ứng khơng đổi:

trướ c sau trướ c trướ c sau sau

trướ c sau sau sau trướ c trướ c

+ Số mol hỗn hợp khí sau phản ứng luơn nhỏ hơn số mol hỗn hợp khí trước phản ứng:

khí giảm trước sau H phản ứng2

(2)

- Trong phản ứng cộng Br2 vào hidrocacbon:

Dung dịch Brơm nhạt màu dần đến mất màu→ dùng dung dịch Br2 nhận biết các hidrocacbon khơng no, xicloankan vịng 3 cạnh

B.PHÂN LOẠI BÀI TẬP VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI:

1 DẠNG 1: BÀI TẬP TRONG PHẢN ỨNG CỘNG H 2 :

Dạng 1: Xác định số hidrocacbon tham gia phản ứng cộng H 2 thu được Ankan cho trước.

-Viết công thức cấu tạo của ankan sản phẩm

-Có những loại ankan nào thỏa mãn yêu cầu của bài ( xicloankan, anken, ankin, ankadien )

-Xác định loại mạch cacbon của mỗi loại hidrocacbon thỏa mãn

-Với mỗi loại hidrocacbon thỏa mãn có những loại đồng phân nào phù hợp:

+ Di chuyển vị trí liên kết bội trên mạch

+ Với những hợp chất có liên kết đôi cần xem có đồng phân hình học hay không,

Ví dụ 1: Hidro hóa hoàn toàn một ankadien X thu được 2-metylpentan Hãy cho biết có bao nhiêu

Trong 5 chất trên chất (1) có đồng phân hình học ⇒

có 6 đồng phân của X phù hợp với yêu cầu bài

ĐÁP ÁN D.

Dạng 2: Xác định hiệu suất của phản ứng hidro hĩa.

- Chuyển đổi số liệu bài tốn thành mol

- Tính số mol các chất tham gia và tạo thành theo lí thuyết và thực tế

- Tính hiệu suất phản ứng theo chất hết ( Cách xác định chất hết: chất hết là chất cĩ

số mol

he äsố

nhỏnhất)

- Dùng cơng thức tính hiệu suất:

Và để khơng nhầm lẫn trong việc sử dụng một trong hai cơng thức trên ta cĩ thể dùng cơng thức sau:

phả n ứng (tính theo chất X) lượng nhỏ của chất X

Phản ứng: x → x → x mol

Sau phản ứng: 0,1-x 0,1-x x mol

Ta cĩ: nX = 0,2 mol

H pö

H bñ

nn =

0,08100% 80%

Như vậy ta biết được 2

Hn ban đầu trong X và 2 4 2

C H H

Tính hiệu suất phản ứng theo C2H4

hay H2 đều được

Do đó:

2 2

- Chuyển đổi số liệu bài toán cho thành mol

- Viết phương trình phản ứng tổng quát:

nk

n

=

- Dựa vào giá trị của k xác định dãy đồng đẳng của hidrocacbon

Ví dụ: Đun nóng hỗn hợp X gồm một hidrocacbon mạch hở và H2 có xúc tác thích hợp thu được một ankan là sản phẩm duy nhất, biết rằng thể tích sản phẩm bằng nữa thể tích hỗn hợp X ( ở cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất) hidrocacbon có thể là:

Dạng 4: Tìm công thức phân tử của hidrocacbon tham gia phản ứng hidro hóa.

- Chuyển đổi số liệu bài toán cho thành số mol

- Xác định dãy đồng đẳng của hidrocacbon.

- Viết phương trình hoặc sơ đồ phản ứng hidro hóa

- Dựa vào phương trình hoặc sơ đồ, kết hợp với số liệu đề bài cho tìm công thức phân tử hidrocacbon

Ví dụ: Cho hỗn hợp X gồm một anken A và H2 có tỉ khối hơi so với He bằng 3,33 Cho X đi qua

Ni nung nóng đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được hỗn hợp Y có tỉ khối hơi so với He bằng 4 Xác định công thức phân tử cuả A ?

Do phản ứng xảy ra hoàn toàn ⇒

Dạng 5: Tính lượng chất tham gia hay tạo thành trong phản ứng cộng hidro.

- Chuyển đổi số liệu bài toán cho thành số mol

- Viết phương trình hoặc sơ đồ phản ứng hidro hóa

- Dựa vào phương trình hoặc sơ đồ, kết hợp với số liệu đề bài cho tính các đại lượng bài yêu cầu

♣ Chú ý: nếu phải tính lượng chất của phản ứng mà H < 100% thì phải:

- Tính lượng chất theo phương trình

- Gắn yếu tố hiệu suất để tính lượng chất:

+ Nếu tính lượng của chất A tham gia phản ứng:

Lượng chất A cần tìm = Lượng chất A tính theo phương trình ×

100%

H

Ví dụ: Hỗn hợp X gồm H2, C2H4 và C3H6 có tỉ khối so với H2 là 9,25 Cho 22,4 lít X (đktc) vào bình kín có sẵn Ni làm xúc tác Nung nóng bình một thời gian, thu được hỗn hợp khí Y có tỉ khối so với H2 là 10 Tính tổng số mol H2 đã phản ứng?

A.0,07 mol B 0,05 mol C 0,015 mol D 0,075 mol

- Đi kèm với bài toán cộng H2 thường có các bài toán phụ:

+ Phản ứng cộng với dung dịch Brôm: các hidrocacbon không no (có liên kết bội) đều có phản ứng này

C C= + Br 2 → CBr BrC−

+ Phản ứng với dung dịch AgNO3/NH3: các hidrocacbon mạch hở có nối ba C C≡

ở đầu mạch có phản ứng này

Kết tủa P

RH không no, hở

Khí ZH

+ Bảo tồn nguyên tố Hidro

Ví dụ 1: Hỗn hợp khí X gồm 0,1 mol C2H2, 0,2 mol C2H4 và 0,3 mol H2 Đun nĩng X một thời gian thu được hỗn hợp Y cĩ tỉ khối hơi so với H2 là 11 Hỗn hợp Y phản ứng tối đa với a mol Br2 trong dung dịch Gía trị của a:

A.0,3 mol B 0,2 mol C 0,4 mol D 0,1 mol

2 4

d 11 2

C H : 0,1 molHỗn hợp X C H : 0,2 mol Hỗn hợp Y

Bảo toàn số mol liên kết π

Ví dụ 2: Một bình kín chỉ chứa các chất sau: axetilen (0,5 mol), vinylaxetilen (0,4 mol), hiđro (0,65 mol) và

một ít bột niken Nung nóng bình một thời gian, thu được hồn hợp khí X có tỉ khối so với H 2 bằng 19,5 Khí

X phản ứng vừa đủ với 0,7 mol AgNO 3 trong dung dịch NH 3 , thu được m gam kết tủa và 10,08 lít hỗn hợp

khí Y (đktc) Khí Y phản ứng tối đa với 0,55 mol Br 2 trong dung dịch Giá trị của m là:

Trích đề KB-2014

Hướng dẫn giải.

Nhận định: Đây là bài toán khó thuộc dạng Bảo toàn mol π

.Vấn đề khó nhất được đề giấu đi đó là:

ta không biết trong hỗn hợp X có chứa những hidrocacbon nào tác dụng được với AgNO3/NH3 tào

n 0.9 mol

CAg CAg: a mol

m gam Z CH CH C CAg: b mol

, ta lập được hệ 3 phương trình:

Ta có hệ phương trình:

a + b + c = 0,452a + b + c = 0,72a + 3b + 2c = 1

3.CÁC DẠNG BÀI TẬP TRONG PHẢN ỨNG CỘNG HX, Br 2 :

Dạng 1: Xác định các hidrocacbon có phản ứng với Br2, HX.

Căn cứ vào điều kiện để hidrocacbon có khả năng tham gia phản ứng cộng Br2, HX:

- Với xicloankan vòng 3 cạnh không bền: 1 trong các liên kết của vòng bị phá vỡ để mở vòng

- Với các hợp chất có liên kết đôi C=C nằm ngoài vòng benzen: liên kết π

của nối đôi bị phá vỡ tạo thành liên kết đơn

- Với các hợp chất có chứa liên kết ba C C≡

: 1 hoặc 2 liên kết π

bị phá vỡ để tạo thành liên kết đôi hoặc liên kết đơn

Ví dụ: Cho các chất sau: (1) But-2-en; (2) But-1-en; (3) xiclobutan; (4) xiclopropan Hãy cho biết

có bao nhiêu chất làm mất (nhạt) màu dung dịch Br2?

H2+ X i c l o p r o p a n :

Các chất làm mất màu dung dịch Brôm là những chất phản ứng được với Br2 gồm: But-2-en, But-1-1en, Xiclopropan

ĐÁP ÁN B.

Dạng 2: Xác định số sản phẩm của phản ứng cộng và sản phẩm chính

*Xác định số sản phẩm của phản ứng cộng

- Viết công thúc cấu tạo của hidrocacbon tham gia phản ứng cộng.

- Xác định các trường hợp phản ứng cộng có thể xảy ra

+ Cộng theo tỉ lệ nào?

+ Xảy ra kiểu cộng nào?

-Xác định sản phẩm ứng với mỗi kiểu cộng

( c o ù ñ o àn g p h a ân h ì n h h o ïc )

Số sản phẩm thu được tương ứng với 3 phương tình là: 2, 3, 4 Tổng số sản phẩm thu được là 9 sản phẩm

ĐÁP ÁN D.

Dạng 3: Xác định cấu tạo của hidrocacbon tham gia phản ứng cộng

tạo sản phẩm cho trước

-Viết công thúc cấu tạo của sản phẩm.

-Xác định loại hidrocacbon thỏa mãn với sản phẩm bài cho

-Với mỗi loại hidrocacbon phù hợp, viết các công thức cấu tạo phù hợp

- Dạng 4: Xác định công thức của hidrocacbon tham gia phản ứng cộng (có tính toán)

- Tính số mol các chất đề bài cho

- Viết phương trình phản ứng đã xảy ra

- Dựa vào dữ kiện đề bài cho và các phương trình phản ứng tìm công thức cấu tạo của hidrocacbon

Ví dụ: Một hidrocacbon X cộng HCl theo tỉ lệ mol 1 : 1 tạo thành sản phẩm chứa 45,223% clo theo

khối lượng Công thức phân tử của X là:

Dạng 5: Tính lượng chất tham gia hoặc tạo thành trong phản ứng cộng.

- Tính số mol các chất đề bài cho

- Viết phương trình phản ứng đã xảy ra

- Dựa vào dữ kiện đề bài cho và các phương trình phản ứng tìm công thức cấu tạo của hidrocacbon

Ví dụ: Cho 4,48 lít hỗn hợp X gồm 2 hidrocacbon mạch hở lội từ từ qua bình 1,4 lít dd Br2 0,5M Sau khi phản ứng hoàn toàn số mol Br2 giảm đi một nửa và khối lượng bình tăng thêm 6,7g.Công thức phân tử của 2 hidrocacbon là:

Hướng dẫn giải.

Gọi CTPT chung của 2 hiđrocacbon là CnH(2n+2-2a) (trong đó a là số liên kết pi)

nX = 0,2 mol ; nBr2 = 0,7 mol ; số mol giảm 0.35 mol

A CH3CH=CHCH3. B CH2=CHCH2CH3 C CH2=C(CH3)2 D CH2=CH2.

10 ⇒

x Y

n 10Tự chọn lượng mol ban đầu:

C H H

 X cĩ CTCT: CH3-CH=CH-CH3

ĐÁP ÁN A.

Câu 2: Một hiđrocacbon X cộng hợp với axit HCl theo tỉ lệ mol 1:1 tạo sản phẩm cĩ thành phần khối

lượng clo là 45,223% Cơng thức phân tử của X là

ĐÁP ÁN A.

Câu 3: Cho 0,05 mol hiđrocacbon X làm mất màu vừa đủ dung dịch chứa 8 gam brom cho ra sản

phẩm có hàm lượng brom đạt 69,56% Công thức phân tử của X là

ĐÁP ÁN C.

Câu 4: X là ankin có %C (theo khối lượng) là 87,8% X tạo được kết tủa màu vàng với dung dịch

AgNO3/NH3 Có bao nhiêu công thức cấu tạo của X thỏa tính chất trên ?

Câu 6: Một hỗn hợp X có thể tích 11,2 lít (đktc), X gồm 2 anken đồng đẳng kế tiếp nhau Khi cho X

qua nước Br2 dư thấy khối lượng bình Br2 tăng 15,4 gam Xác định CTPT và số mol mỗi anken trong hỗn hợp X

A 0,2 mol C2H4 và 0,3 mol C3H6 B 0,2 mol C3H6 và 0,2 mol C4H8

C 0,4 mol C2H4 và 0,1 mol C3H6 D 0,3 mol C2H4 và 0,2 mol C3H6

Y là số mol C3H6.

Ta có hệ phương trình:

x + y = 0,5

2 4

C H H

Tỉ khối hơi của Y so với H2:

14n = 56

⇔

n =4

Công thức phân tử của anken: C4H8.

ĐÁP ÁN C.

Câu 10: Hỗn hợp H gồm C2H6, C2H4, C3H6, C3H4 Chia hỗn hợp H thành 2 phần không bằng nhau:

- Phần 1 có khối lượng là 16,72g làm mất màu vừa hết 0,4 mol Br2

- Đề đốt cháy hết 0,4 mol phần 2 cần vừa đủ V lít khí O2 (đktc), thu được 41,536g CO2

Giá trị của V là

♣ Nhận định: đây là dạng bài toán chia hỗn hợp thành 2 phần không bằng nhau và số liệu bài toán

cho không đủ để lập hệ phương trình theo số ẩn đề cho

Vì vậy: ta giải quyết bằng cách:

+ Quy đổi hỗn hợp thành hỗn hợp mới có số ẩn bằng với số dữ kiện đề bài cho để có thể lập hệ phương trình mà không ảnh hưởng đến bản chất bài toán

+ Trong phần 2: Đặt số mol các chất trong phần 2=k × số mol các chất trong phần 1 sau đó ta lập tỉ

lệ số mol của CO2 với số mol hỗn hợp để triệt tiêu hệ số k

 Như vậy 2 vấn đề khó của bài toán được giải quyết gọn nhẹ, nhưng chưa hẳn là nhanh nhất hehe

►Giải quyết bái toán:

Quy đổi hổn hợp H thành hỗn hợp mới gồm :

Phương trình theo khối lượng hỗn hợp: 30x + 42y + 40z = 16,72 (1)

Phương trình theo số mol Br2 phản ứng: y + 2z = 0,4 mol (2)

Câu 11: Cho V lít hỗn hợp khí X gồm H2, C2H2, C2H4, trong đó số mol của C2H2 bằng số mol của

C2H4 đi qua Ni nung nóng (hiệu suất đạt 100%) thu được 11,2 lít hỗn hợp khí Y (ở đktc), biết tỷ khối hơi của hỗn hợp Y đối với H2 là 6,6 Nếu cho V lít hỗn hợp X đi qua dung dịch Brom dư thì khối lượng bình Brom tăng

a → 2a → a mol

Sau phản ứng hỗn hợp Y cĩ:

2 6 2

d 7,3125 2

C H :0,15 molHỗn hợp X C H ; 0,1 mol Hỗn hợp Y

Br pö 0,15 3 + 0,1 2 = 0,5 + n

Câu 13: Hỗn hợp khí X gồm 0,3 mol H2 và 0,1 mol vinylaxetilen Nung X một thời gian với xúc tác

Ni thu được hỗn hợp khí Y có tỉ khối so với không khí là 1 Nếu cho toàn bộ Y sục từ từ vào dung dịchbrom (dư) thì có m gam brom tham gia phản ứng Giá trị của m là

Câu 14: Hỗn hợp X gồm axetilen 0,15 mol, vinylaxetilen 0,1 mol, etilen 0,1 mol và hiđro 0,4 mol

Nung X với xúc tác niken một thời gian thu được hỗn hợp Y có tỉ khối đối với hiđro bằng 12,7 Hỗn

hợp Y phản ứng vừa đủ với dung dịch chứa a mol Br2 Giá trị của a là:

và còn lại hỗn hợp khí Y Tính khối lượng của hỗn hợp Y

A 5,4 gam B 6,2 gam C 3,4 gam D 4,4 gam.

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng:

ta tính được n

= 4CTPT

→

→

O

0,975 × 22,4 = 21,84 lít

Câu 17: Đem cracking 1 lượng butan thu được hỗn hợp X gồm 7 chất khí cĩ tỉ khối so với butan bằng

0,3 Nếu lấy 0,8 mol hỗn hợp X cho tác dụng với dung dịch Br2 (dư) thì số mol Br2 tối đa phản ứng là:

A 0,36 mol B 0,56 mol C 0,64 mol D 0,42 mol

3 6 4

2 6 Crackinh

Ta cĩ: a + b + c + d = 4 10

C H ban đầun

♣ Nhận định: đây là dạng bài tập thực hiện 2 thí nghiệm với số liệu đầu không giống nhau

► Định hướng giải: đặt số liệu ở thí nghiệm sau = k lần số liệu ở thí nghệm đầu sau đó lập tỉ lệ để triệt tiêu k

Gọi x, y, z lần lượt là số mol của C2H6, C2H4, C3H4 ở thí nghiệm đầu

Câu 20: Hỗn hợp khí A gồm 3 hiđrocacbon mạch hở X, Y, Z trong đó Y, Z thuộc cùng dãy đồng đẳng.

Cho 0,035 mol A lội qua bình đựng dung dịch Br2 dư thì khối lượng của bình tăng 0,56g và có 0,01 mol Br2 phản ứng Hỗn hợp khí không bị hấp thụ đem đốt cháy hoàn toàn cần dùng 0,7 mol không khí(chứa 20% oxi), hấp thụ hết sản phẩm cháy vào nước vôi trong dư, xuất hiện 0,085 mol kết tủa đồng thời khối lượng bình tăng a gam Công thức phân tử của X và giá trị của a lần lượt là

► Xử lí công đoạn đốt hỗn hợp ankan:

Đặt công thức trung bình của 2 ankan: n 2n 2

đựng dung dịch Br2 thấy khối lượng bình tăng 7,52 gam; đồng thời lượng Br2 đã phản ứng là m gam

Khí thoát ra khỏi bình gồm một ankan và H2 còn dư đem đốt cháy hoàn toàn cần dùng 8,96 lít O2

(đktc) Biết rằng hai hiđrocacbon đã cho thể khí ở điều kiện thường Giá trị m là

A 40 gam B 56 gam C 48 gam D 64 gam.

♣ Nhận định: đây là dạng bài toán hidrocacbon mức độ khó, cần sử dụng phương pháp trung bình

cho hỗn hợp Y và kết hợp với việc khai thác số liệu của hỗn hợp Ankan và hidro đem đốt cháy

 =



Gọi a là số mol của CnH2n+2

b là số mol của H2

Ta có hệ phương trình:

na = 0,24(n + 1)a + b = 0,32

Khối lượng Br2 tham gia phản ứng: 2

Br

m = 0,3 160 = ×

48 gam ĐÁP ÁN C.

Câu 22: Nung nóng hỗn hợp X gồm axetilen (0,16 mol), vinyl axetilen (0,12 mol) và propilen (0,12

mol) với một lượng H2 có mặt Ni làm xúc tác, sau một thời gian thu được hỗn hợp khí Y chỉ chứa các hiđrocacbon có tỉ khối so với H2 bằng 20,325 Dẫn toàn bộ Y qua bình đựng lượng dư dung dịch AgNO3 trong NH3, thu được m gam kết tủa Khí thoát ra khỏi bình có thể tích là 6,272 lít (đktc) đem đốt cháy hoàn toàn cần dùng 1,28 mol O2, thu được 17,28 gam nước Giá trị m là

Sơ đồ:

♣Nhận định: Đây là bài toán khó thuộc dạng Bảo toàn mol π

.Vấn đề khó nhất được đề giấu đi đó là: ta không biết trong hỗn hợp X có chứa những hidrocacbon nào tác dụng được với AgNO3/NH3

tào thành kết tủa

Sơ đồ: