223 Bài Tập Hóa Học Hữu Cơ (p1) - Phạm Sĩ Lựu

Hóa hữu cơ hay hóa học hữu cơ là một ngành khoa học nghiên cứu về những cấu trúc, tính chất, thành phần, cách thức phản ứng, và cách tổng hợp của những hợp chất hữu cơ và vật liệu hữu cơ... cũng như nhiều vật chất khác nhau chứa nguyên tử carbon. Quá trình nghiên cứu cấu trúc hóa học của một hợp chất hữu cơ có thể ứng dụng nhiều thành tựu trong các lĩnh vực khác phải kể đến như phương pháp quang phổ, phương pháp vật lý và hóa học để định danh và xác định thành phần hóa học cũng như cấu tạo của hợp chất. Hóa hữu cơ nghiên cứu các đặc tính lý hóa của hợp chất, đánh giá mức độ phản ứng cũng như xác định tính chất của chúng ở trạng thái tinh khiết, trong dung dịch, hỗn hợp và các dạng khác. Các nghiên cứu về phản ứng hữu cơ có thể kể đến bao gồm việc chuẩn bị cho các phản ứng tổng hợp hữu cơ, nghiên cứu mức độ hoạt động của phản ứng, cũng như nghiên cứu các mô hình lý thuyết trên máy tính (in silico)

TOÁN KHÓ HÓA HỌC HỮU Cũ 12 - LTBH

CHUYEN DE BOI DUONG HOA HOC 12- LTDH

223 BÀI TẬP HÓA HỌC HỮU CƠ ˆ

"_PHAM SĨ LỰU

._ TOÁN KHÓ HÓA HỌC HỮU CƠ 12 - LTĐH

_ CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HÓA HỌC 12 - LTĐH

223 BÀI TẬP

SOẠN THEO CHƯƠNG TRÌNH CHUYÊN 12

VA LUYEN THI DAI HOC

trưng của 1 loại hợp chất

®_ Chất hữu cd đơn chức ¡ Chất hữu cơ có chứa duy nhất 1 nhóm

1 Nhóm chức rượu (OH) Hidroxil 0 1 | RO@H)a221

2 Nhóm chứcetler (Oj - - 0 2 | R-O-R'

+3 Nhom chic andehit (CH £0) Formil 1 1 R(CHO), 2 = 1

Nhém che xeton CÓ) Carboni) Tn | R~C-R/

6 Nhóm chức ester Pies ¬ f 1 2 R- Ÿ o-K |

7 Nhom chite amin bée 1(-NH,} Amino 0 R(NH), 2 21

Hi _ KHÁI NIỆM BẬC TRONG HỢP CHẤT HỮU CƠ :

1 Bậc của nguyên tử Carbon :

Carbon bac x lian két với x nguyên tử carbon khác

IV.LIÊN KẾT HIDRÔ LÀ CƠ SỞ ĐỀ GIẢI THÍCH TINH CHAT VAT LY

CỦA HỢP CHẤT HỮU CƠ

1 Liên kết hidrõ

a) Định nghĩa :

Là loại iên kết hóa học được tao thành do lực hút tỉnh điện giữa nguyên tử H linh động HỂ" với một trong các hguyên tử có độ âm điện lớn A*, HỆ? và AŸ đều đã tạo liên kết cộng hóa trị:

+ HỆ — ÁP HỆ" ÁP ; Á là F, O, N, Cl

b) Phân loại :

® Liên kết hidrô liên phân tử

Nuéc- Nước Ø-H O-H

d) Ảnh hướng của liên kết hiđrô đến tính chất vật W

© Liên kết hidrô lên Tự tủ : gây ra hiện tượng liên hop phan

~ Làm tăng nhiệt độ sôi

» Lam tang độ tan trong dung môi a rug như: nước

~ Làm giảm tinh’ dxit của một số chất DI

.® Liên kết hidrô nội phân tử tog fle fined

Thu gọn kích thước phân tử do vậy làm kiến nhiệt độ, sôi của

2 Hop chat hau co co lién kat hidro e visa cheems cane” 4

Hợp chất có biđrô lĩnh động oat on ~) nhu rtd Pheriol, axit c6

lớn hơn do hiệu ứng + Ì của gốc Rr:

* Hcủa _H, O mang điện tích đương lớn hơn H của ROH cũng

hiệu ứng + I của R truyền đến liên kết

Rượu đơn chức no CH,OH, C,H,OH

® Dinh nghia: Rượu đơn chức nẹ hay ankanöl là hợp chất hữu

cơ chỉ có 1 nhóm OH liên kết với gốc ankil

® Đặc điểm cấu tạo : phân tử chỉ gồm các liên kết đơn

Rượu đa chức no CH.OH—CH,OH etylen glicol '

© Định nghĩa : Rượu đa chức no là hợp chất hữu cơ có nhiều,

nhóm OH liên kết với gốc hidrocarbon no, i l

© Đặc điểm cấu tạo : 2 nhóm OH không cùng liên kết với một

CH,OH

Rugu thom Gr

se Rượu không bền khi

+ OH liên kết với C , hoặc Casụz

Cấu tao cua rượu

+: Oxy có À lớn hơn liên kết O -H phân cực mạnh do đó H của

OH dễ được thay thế bổi nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử

khác (x : độ âm điện)

R —= O ~ H

* R¬gây hiệu ứng đẩy £ (+ D làm giảm độ phân cực của liên

kết OH do đó lắm giảm độ linh động của H

So sánh tính linh động của H trên OH của rượu bậc 1, bậc 2

` và bậc 3

t

R—O-H R—CH —O-H DI Tờ

dé linh động của H giảm từ rượu bậc 1 —>bậc 3 h

+ có liên kết đôi, hoặc nhân benzen, hoặc nhóm hite (x,

ÑO,, CN ) làm tăng độ linh động của H trong OH

Rap OH vào các vị trí # của: - | Chen Q:vào các vị trí khác

mỗi mạch nhau của mỗi mạch

Công thức “Ten, on | canon E C,H,,OH

Tên thường Rugu Ankilie joss GP h

Tan IUPAC lAnkanal |Btanal Pentanol

Đề (rượu) cao bất thing do liên kết Hidro lân: phân tử rượu —

"rượu eee

Rượu nhẹ hơn nước , 4 :

* C,,C,, C, tan vô hạn trong nước, từ C, trổ di tan cổ hạn Tính

tan tất do alee kết H liên phân tử Tượn ~ Hy °

R=0+H , * me ting ester hoa Tach i,

8 Từ 1 phân tử rượu tạo asken

te se dung với Na (hoặc zim loại IA)

C Hà, ,OH +Na —> _ C,H, -ONA + ee Li ! natri ancolat

Ancolat là chất rắn tan nhiều trong rượu bị thấu hủy hoàn toàn

SH IÔNa + HO —~ C,H WO OH + NaOH

GHONa+HO —~ C,H,OH + NaOH

a) Phan ứng hóa hữu hạn (oxi hóa TƯỜNG hoàn toàn)

® Chất oxi hóa: ® ony xt 1a Cu hay CuO

« O,, xt la phuong trình, „

° KMnO/H, SO, hay H ;CrƠ, hay ee 120, :

s Sân phẩm tùy bậc rượu `

Andehit có thể bị oxi hóa tạo axit

-' Không bị oxi hóa trong cùng điều kiện của rượu

R Ze -OH |* Chất oxihóa mạnh hơn và # cao! tiến bio oxi héa

Rr” ' xà cắt mạch tạo nhiều axit

Rượu bậc HH `

Riêng C,H,OH có phản ứng lên men giấm

men giấm

CH,OH+ 40, — ˆCH,COOH +H,O

b)' Phản ứng cháy (oxi hóa hoàn toàn)

abe

me =* (n+1>nCO,=n

l4

: nrg

Ap dụng Se: sánh nH, Ova CO, để biết niga no hay bhteig no

Cho hơi rượu tủa bột (Cu bay Fe) nung nóng

Cu, t°

R-CHOH —> R-CHO+H,

Phân ứng xảy ra đồng thời với sự oxi hóa hữu hạn

4 Phản ứng-ester hóa H,SO, da

C,H,O-H + HO-C-CH, =“ CH,COOC,H, + #,0

6

-€H,-OH +H-Cl RO~H+HO~NO,

'RO~H+HOS—SO;E

C,H,Cl + H,0 R~O=NO, +H,O ROSO,H + HO

II

® Rượu + axit vô cd — ester vô cơ:

Rượu +axithữueø —~ ©ster hữu cơ

* _ Phản ứng thuận nghịch và không hoàn toàn :

thực hiện phản ứng thuận : xt H, SO, dd

- thức hiện phản ứng Xinh thêm kiềm,

* PHân biết ;

* Rượu bậc 1 phản ứng chậm, không hoàn toàn

* Rượu bậc 2 phân ứng rất chậm

x - Rượu bậc 3 phản ứng gần như không xảy ra

* Nếu thay axit bằng anhidric phản ứng ester hóa thuận lợi

hơn

1ã

1 Rượu tạo 1 eter

2 Rượu tạo 2 eter

H,SO, d 09,

` = + ROR’ + 3H,0

* 3R OH

+ _ Rượu bậc 1 dễ, rượu bậc 2 khó, rượu bậc 3 không phản ứng

6 Tách H,O của 1 phân tử rượu tạo anken

RKQ_ - rượu bậcn tạo nanken :

Anken có ít H nhất ô liên kết đôi là SEC

®' Phân ba loại rượu đều cho phản ứng từ rượu bậc 1 đến rượu

-® Thay phan ester

R'-C-OR +NaOH + R'COONa+ ROH

V MỘT VÀI RƯỢU ĐƠN CHỨC NO

S §2.2 RƯỢU ĐƠN CHỨC KHÔNG NO `”

CH, = CH-CH,OH Propenol rượu alilic

Chất lỏng không màu, mùi xốc, tan được trong nước tế + #7 °C

¡ TÍNH CHẤT HÓA HỌC

Ũ Rượu + tính chất không no

1 Tính chất đặc trưng của rượu :

CH, = CH-CH,OH + Na —~ GHONa+‡H,

CH, = CH—CH,OH + CuO —'+~ CHjs CHCHO +H,0+ Ca

C,H,OH = RCOOH 1.80 $8 BOOOCH, + H,0

883 RƯỢU ĐA CHỨCNOQ

1: 'TÍNH CHAT VAT LY CUA GLIXERIN

Chat long khong màu, sánh ñhử xirô, có vị ngọt võ hạn trong nước

tỷ = 290°C, €ó tính hút Ấm mạnh nên được dùng trong công nghiệp

da, chế tạo kem: đánh răng, mực in, mục đích là để chống khô

CH (OB), +3C,H,, COOH® oH 10C0¢ imHlagl + -3H,O

-°, Các phản ứng của glixerin với Na và axit có thể tạo ra ba loại sản

phẩm, một lần thế, hai lần thế hoặc ba lần thế

21

c) Phản ứng tách nước :

Do tác dụng của chất hút nước hoặc đun nóng - :

CH,OH- -CHOH~CH,OH: "8525 CH, - CH-CHO +2H,0

“(anđ acrilic hay acfolein)

2 Phản ứng đặc trưng của rượu đa chức :

© CgH,(OH), hòa tan được Cu(OH), tạo phức #&ng Cu) màu

© Các rượu đa chức khác có nhiều nhóm OH trên các carhon kế

cận nhau cũng tạo phức với Cu(OH),

2 Lên men giưcoza cỏ mặt NaHSO, -

phenol '': ortocresol metaeresol paratreso}

Cấu tạo của phenofC,H,OH -

23

of Do hiệu ứng liên hợp p — Ø giữa hệ liện hợp thơm của nhân: với € - :

chưa tham gia liên kết của oxi nên ; eee

° -H trong nhém OH inh động hơn của rượu ‘

© Mật độc của nhấn tập truyg ante hen é các vị tí Grito va

© Chất kết tính, không màu, tạc = 42°C dé.bi oxi hóa trong

không khí tạo thành hạp chất có màu hồng nhạt

Tan ít trong nước ổ ¿” thường tan vô hạn - ủ> > 0° tan được

trong rugu, eter, clorofon

Độc, có tính sát trùng và làm phồng đa

II.TÍNH CHẤT HÓA HỌC ;

© Tinh axit do H linh dong,

; @ Phanimgthévaonhén |

1 Tinh axit yéu: K, = 1,7 10°

Phenol cdn dude goi 14 axit phenic hay axit tacbolie BP se 8) Với kim loại lA : ì ạ

C,H,ƠH + Na = * CH,ONa+ 3H, ots

b) Với dụng địch kiềm

CH,OH+NaOH = — CH,ONa+'H,0

GHONa+H,O+CO, © — .C,H,OH 4+ NaHCO, ~

H,CO, có K, = 4,5 107 nén tinh axit manh hơn phangl ai eso,

e) Phản ứng eter va ester qua trưng gian C,H ,ONa

CH,ONa + C-C-CH, —>- _-CHLOCCH, + NaCl

‘ Do các vị trí của orto va para gidue | nén dé dang cho phan

.Nếu thiếu Brom tạo các Sp mono hoặc đi brom cũng ở vị trí orte

HNO, d thu duge Sp mono hoac dinitro

25

1, Chưng cất nhựa than đá :

Khi chưng cất nhựa, than đá được hỗn hop léng gồm các

hydrécacbon thơm Chế hóa với đụng dịch kiềm để tách các phenol

sau đó cũng H,SO, dé tai sinh phenol (hoặc bao hòa bằng cọ,

“Cấu Lạo : Rượn thơm là đến xuất của hidrôcarbon thơm có

nhóm OH"Bêền kết với cacbon trên nhánh của hidré carbon

thơm

Co CH, -CH,OH

_ Rượu benzilie Rượu phenil etilic

Rượu benzilic ($ = 206°C) rượu phenil axetie (tệ = 220°C) ít

tan trong nước, tan được trong các dung môi hữu cơ như rượu, eter, axetan

Tinh chat héa hoe tudng tự rượu đơn chức no :

CHj,-CH,OH +Na - — - OHCH,ONa+‡H,

§3 AMIN

° Amin la din xuất của NH,, tạo thành từ sự thay thế” một hay

nhiều nguyên tử hydrô của NH, bằng gốc hidrocarbon’ "& :

®_ Amin cũng có thể được xem là-dẫn xuất của Bidrocarbon tạo

thành từ sự thay thế một hay nhiều nguyên tử H ~ của

hidrocarbon bằng các nhóm -NH, (amino}< NH - (amidur) và —

® Monoamin chứa một nhóm -NH, Amin đơn chức no

¢,H,,.+ 3N ,n > 1, CH,-NH, (metil amin) , C,H, NH, (etil amin) , (CH,), NH (dimetil amin) (CH, 2N (trimetil amin)

® Amin thom den chức Ờ

` OH,-NH, n>ó6

(CH),NH (di phenil amin)

:-®;-Đặc -điểm: cấu tạo của

phân tử amin:N trong

Amin Jai.Sp? cape dé

dàng, liên kết cho nhận với 2

một orpital trống do vậy R” Ip

‘amin có tính Bazơ và tính sag,

chất Kết Hợp

` W:TÍNHCHẤTVẬT LÍ `

1: Anilin CH.NH, 1a chat long t, = 184°C, rất độc, tính khiết không

ˆ màu để lâu trong không khí bị oxi hóa một phần nên: có màu nâu

đen không tan trong nước tan được trong rượu và benzen

2 Các amin đơn chức no đầu đãy đồng đẳng là các chất khí có mùi

khai giống NH, tan nhiều trong H,O và dung địch có tính bazơ >

“s ‘Dung dich tác amin đơu chức no mach hd lam qui tim có màu

xanh Anilin ít tan trong nwéc dung dich, anilin khéng lam đổi

ˆ màu quì tím K, = 3/8, 1010 ee!

b} Tác dụng với dung dịch axit : :

BNH,+HCl —» RNH,Cl _.,dnkil amoni clorua

_ QHNH,+HƠI — CHNH

Phên!Ì amoni clorua

29

Phan ting ding tổng hợp phẩm nhuộm

3 Phản ứng thế-vào nhận của amin thơm :

* Do hiệu ứng liên hợp R~m giữa cặp € chữa liên kết của Nitd

với hệ liên hợp thơm của nhân làm gia tăng mật độc tại các

vị trí orto và para Vì vậy phản ứng thế nhân é ' đễ dàng any

ra Anilin tạo kết tủa trắng với dung dịch nước ốc Bry

i Ô +Br, >: oO 4 + 3HBr (2, 4, 6 tribrom anilin)

4 Phản ứng trùng ngưng của diamin

_nHN (CH,),.NH, + nHOOC(CH,), COOH + MHO+

Phân biệt rượu bậc 1 và rượu bậc 2 với rượu bậc 3

Nguyên tắc : Rượu bậc 1 và tướu bậc 2 bị oxy hóa thanh chóng với

dẻ KCr,O, / H,SO, làm cho dd có màu vàng cam “của CrO7-

chuyển thành màu xanh tím của Cr”" sau 2 giây

3RCH,OH + Cr,07 +8H* —- 3RCHO +2Cr* + 71,0

3R-CHOH + Cr,0? +8H* —- 3R=C 204201" 7H,0

Rượu bậc 3 không tham gia phẩn ứng này

Phân biệt rượu bậc 1, bậc 2, bậc 3

Nguyên tắc : dựa vào tốc độ phân ứng khác nhau của phản ứng tạo

ra dẫn xuất halogen của rượu bậc 1, bậc 2, bậc 3 và tính chất

không tán của các dẫn xuất halogen; thuốc thử được dùng là hồn

hợp HCI đặc và ZnaCL, (Thuốc thứ Lucas}

® Rượu bậc 3 : Phản ứng rất nhanh, lớp mờ của dẫn xuất hiện

ngay lập tức -

ZnCl, R- be OH+HCI —‡ R- Ge G1E+H,Ô

a) - Rượu bậc 1 và rượu: bậc 2 bị oxi hoa bdi ŒO, trong dd H,SO, sau 2

'giây màu cam trong suốt của Cr, OF tré thành màu xanh mờ đục

cha Cr+ > Rượu bậc 3 không tham gia phần ứng này

«_ Rượu bậc 2 (CH,~CH,~CH~OH) phần ứng sau ð phốt :

Vậy phân biệt được rượu bu tilic, rượu see-butilic, ter butilic

Il PHƯƠNG PHÁP DỪNG GIÁ TRỊ TRUNG BÌNH

CAC GIA TRI TRUNG BINH

Khối lượng mol trung bình M

Số nguyên tử trung bình € ,H,O ,N

Số liên kết x trung bình: k_

Là phương pháp tối ưu để giải nhanh chóng các bài toán xử đpt

hỗn hợp 2 hay nhiều chất trong bài tập hóa hitu cd |

€ó hai chất A, B tạo thành một hỗn hợp X

Chất |CÐpt, Khối lượng moi |Sốmol |Các giá ti trang bình

Dun nóng 0,166 (g} hỗn hợp 2: tượu với H,SO, ta thu được hỗn hợp hai

olefin ia dong phang liên tiếp (hiệu suất phản ứng 108%) Tran 2 olefin |

đó với 1,4336 lít không khi (đktc) Sau khí đốt cháy hết các olefin và | làm ngưng tụ hơi nước thì hỗn hợp khí còn fal (A) va 1,5 fit (27,3°C va |

0,8856 atm) ` s) Tim công thức phan tử và khối lượng các rượu

b) Tìm khối lượng hơi nước đã ngưng tụ

(che kk gồm 20% Vọ, và 80% YN¿)-

GIAL

a) _ ƠTCT và khối lượng mỗi rượu :

Hỗn hợp 2 rượu tạo hỗn hợp 20 olefin đồng phẳng liên tiếp :

Suy ra 2 rượu là đồng phẳng liên tiếp

* Khối lượng các rượu :

Loại bỏ kết tủa rồi thêm tử tử dung dịch AgNO, cho đến khi kết thúc

- phản ứng thi phải dùng một lít dung dich AgNO, 1,5M

1) Viết các phương trình phản ứng xây ra, tính nồng độ moi dụng

"dich FeCl, ban dau ;

2s - Xác stints công hức cấu tạo và khối lượng của hai amin,

"3w phi: ing trên ta thấy pin bộ CT đã chuyển thành AgCl nên

có:

Sé mol CT ban dau-= =Ngetag = 1 1,5 = 1,5 (mol)

“= nồng ee FeCl, ban dau :

y= ÄWm 30,28 HU

2 S6mol Fe(OH), | = 24 = 0.2 mol

‘=> Sé mol amin/hén hop = 0,2 3 = 0,6 mol

= kh6i lugng phan tử trung bình của hỗn hợp :

© Goixla% số mol CH.NH, trong hỗn hợp -

> Số t= 2 =x+2(1~z

> pase

Khối Iuong cha CH,NH, trong hn hop’ =2 0,6 3 =124)

Khối lượng của C,H.NH, trong bỗn hợp =21,4—12,4= 9)

Chia hỗn hợp 2 rượu thành 2 phần bằng nhau :

~ Phần †-: Cho vào bình kín dunh tích 0,9 lít rồi cho rượu bay hơi ở

136,5°C (trong bình chỉ cĩ rượu), khi rượu bay hơi hồn tồn thì áp

suất trong bình là 851,2 mmHg Tim số mọi rượu cĩ trong bình

~ Phần 2 : đun nĩng với H,SO, dd ở 140°C thu được 0,712 g hỗn hợp 3

eter Tach lấy phần rượu chưa tham gia phản ứng (gồm 40% rượu cĩ

khối lượng phân tử nhỏ và 60% lượng rượu,cĩ khốt lượng phân tử -

lớn so với lượng ban đầu) rồi đun nĩng với H,SO, & ở 180°C thì

được V lít hỗn hợp 2 olefin với hiệu suất phân ứng là 100%

a) Tim céng thức phân tử của 2 rượu, biết số nguyên tử của chứng

Vi hén 3 bgp 2 rượu tạ ò #a hỗn tập 2 olefin nên đĩ là anka nol va

ctpt cha 2 rượu lần lượt là C„ Hà, , OH và C,+ 2H, OH với n 22

b)

Các phản ứng : -

_.#GH„,OH - — (ŒH )O+HO -a

'.ŒH„.0H oe (0H 1O0+HÓ G

Theo dé bai: - 2CpHonet OH tao eter = 0,6x

: _ "C, oHonis0H tao eter = 0,47

Đun nóng 132,8 (g} hh (p) gồm 3 rượu đơn chức AQH, BOH và ROH với

H,SO, đặc ở 440°C thu duge 111,2 (g) hh 6 øter có số moi bằng nhau

Mat khác, đun nóng hhíp) với H,SO, đặc 6 180°C thì thu được hỗn hợp chỉ gồm 2 olefin (chất khí ở đk thường) a4 > N Xác định ctpt, viết, ctct và tính % khối lượng mỗi rượu u trong ()

Vi hén'kop 3 regu tad 2 olefin 1 chất khí nêp xét.:

*® Trường hợp 1 : Ôó 1 rượu không tạo oleBn và 2 rượu còn lại

mỗi rượu tạo 1 olefia, Rượu không tao olefin là CH, OH (AOH)

Ýì các eter có số mol bằng rhau nên Các: xượu cũng có số mol ï

bằng nhau

ve RcHạoH = 2Á: 3= 0,8 = Row = Pgọu

= | AOH + BOH = 132,8-32 0,8= 107,2 (g)

= „8 4m + 18) + 0,8 (14p + 18) = 107.2 @)

.m+psT

* Nếu BOH < 53,3 <ROH

"= m=2(C,H,OH) va p = 5 (C,H,,0H) Loai vi khong phd

bặp với đầu bài xi 20 olefin là chất khi p < 4

« Néu 533M BOH <ROH

Vậy có 2 cặp nghiệm : CH,OH, C,H,OH va (CH),COH —

“hoặc : CH,OH, C,H,OH va CH,-CH,-CH,~CH,OH ,

+” Truong hop 2 ; O6 3 rượu tạo 1 olefin (rusu ding phan)

Rượu đồng phân có ptÌ 4 > 46

Vậy AOH lá C,H,OH `

= 3 rượu đồng phân là : BOH và ROH có số @ carbon :m =p