Bài 23 phenol

BÀI 23: PHENOL Mục tiêu  Kiến thức + Trình bày khái niệm, phân loại phenol tính chất vật lí: trạng thái, nhiệt độ sơi, nhiệt độ nóng chảy, tính tan + Trình bày tính chất hố học: tác dụng với natri, natri hiđroxit, nước brom + Chỉ số phương pháp điều chế phenol (từ cumen, từ benzen); ứng dụng phenol + Trình bày ảnh hưởng qua lại nguyên tử phân tử hợp chất hữu  Kĩ + Phân biệt dung dịch phenol với ancol cụ thể phương pháp hố học + Mơ tả tượng, giải thích viết phương trình hố học minh hoạ tính chất hố học phenol + Tính khối lượng phenol tham gia tạo thành phản ứng I LÍ THUYẾT TRỌNG TÂM Cấu tạo, tính chất vật lí Đặc điểm cấu tạo phenol: Có nhóm OH gắn trực tiếp với C vịng benzen Ví dụ: Chú ý: khơng phải phenol mà ancol thơm, nhóm OH khơng gắn trực tiếp với C nhân thơm Tính chất Phenol tan nước lạnh, tan nhiều nước nóng etanol, có tính gây bỏng, bị oxi hố khơng khí Phản ứng H nhóm OH: tính axit, tác dụng với natri, natri hiđroxit (giải thích: nhóm OH bị phân cực mạnh nhờ tính hút e vịng thơm) Ví dụ: Phản ứng phenol với Na, với NaOH, xảy nhóm OH, H nhóm OH dễ bị so với ancol C6 H5OH  Na  C6 H 5ONa  H 2 C6 H5OH  NaOH  C6 H 5ONa  H 2O Phản ứng H vòng benzen: dễ dàng aren (tác dụng với nước brom), (giải thích nhóm OH đẩy e mạnh vào vịng benzen định hướng H vị trí ortho para) Trang Ví dụ: Phản ứng phenol với nước brom tạo kết tủa trắng; với dung dịch HNO3 đặc, tạo axit picric, chất kết tủa vàng cam Phản ứng ưu tiên H vòng benzen vị trí ortho para C6 H5OH  3Br2  C6 H Br3OH  3HBr C6 H5OH  3HNO3  C6 H (NO3 )3 OH  3H 2O Phản ứng cộng H2 vào vòng benzen tạo ancol vòng no, tác dụng với anhiđric axit (RCOO)2O tạo este RCOOC6H5 Kết luận: Nhờ có ảnh hưởng qua lại nhóm OH vịng benzen phân tử phenol làm cho phenol có tính axit mạnh ancol (H nhóm OH linh động hơn) dễ tham gia phản ứng H vị trí o-, p- aren Ứng dụng Phenol nguyên liệu để sản xuất chất dẻo, thuốc trừ sâu, dược phẩm… SƠ ĐỒ HỆ THỐNG HOÁ II CÁC DẠNG BÀI TẬP Dạng 1: Cơng thức cấu tạo, tính chất vật lí, ứng dụng Kiểu hỏi 1: Số đồng phân cấu tạo phenol Phương pháp giải Phenol: có nhóm OH gắn C thơm  Khi vịng benzen có hai nhóm có đồng phân vị trí o-, p-, m-  Phenol có đồng phân khác chức với rượu thơm, ete thơm Ví dụ: Ứng với cơng thức C7H8O có đồng phân phenol? Trang Hướng dẫn giải Ứng với cơng thức C7H8O có ba đồng phân phenol vị trí o-, p-, m- Ví dụ mẫu Ví dụ 1: Chất X có cơng thức phân tử C7H8O, có số đồng phân chứa nhân thơm A B C D Hướng dẫn giải Cấu tạo nhân thơm có 6C Đồng phân dạng phenol: CH3 – C6H4 – OH: o-, m-, pĐồng phân dạng ancol: C6H5 – CH2 – OH Đồng phân dạng ete: C6H5 – O – CH3  Có tất đồng phân X  Chọn B Kiểu hỏi 2: Tính chất vật lí, ứng dụng phenol Phương pháp giải Nhóm OH phenol phân cực ancol có nhiệt độ sơi cao hơn, độ tan nước thấp etanol Ví dụ: Nhiệt độ sôi C6H5 – OH > C2H5 – OH > C2H5 – O – C2H5 Phenol: nguyên liệu để sản xuất chất dẻo, thuốc trừ sâu, dược phẩm… Ví dụ: Ứng dụng sau khơng phải phenol? A Nguyên liệu sản xuất chất dẻo B Nguyên liệu sản xuất dược phẩm C Nguyên liệu sản xuất thuốc trừ sâu D Nguyên liệu sản xuất cao su Hướng dẫn giải Phenol không dùng làm nguyên liệu sản xuất cao su  Chọn D Ví dụ mẫu Ví dụ 1: Cho 0,1 gam phenol (C6H5OH) vào ống nghiệm chứa ml nước cất nhiệt độ 20oC, lắc nhẹ, sau để yên Hỗn hợp thu dạng sau đây? A dung dịch B huyền phù C nhũ tương D gel Hướng dẫn giải Trang Phenol tan nước lạnh, khơng tạo thành dung dịch Phenol khơng phải chất lỏng điều kiện thường nên không tạo thành nhũ tương Phenol nước không tạo gel Như phenol dạng rắn lơ lửng nước tạo huyền phù  Chọn B Ví dụ 2: Trong thực tế, phenol dùng để sản xuất: A poli(phenol-fomanđehit), chất diệt cỏ 2,4-D axit picric B nhựa rezit, chất diệt cỏ 2,4-D thuốc nổ TNT C nhựa rezol, nhựa rezit thuốc trừ sâu 666 D nhựa poli(vinyl clorua), nhựa novolac chất diệt cỏ 2,4-D Hướng dẫn giải Phenol không dùng để sản xuất thuốc nổ TNT, thuốc trừ sâu 666 nhựa novolac  Chọn A Bài tập tự luyện dạng Câu 1: Phát biểu sau sai nói phenol? A Phenol có nhóm OH phân tử nên có tính chất hố học giống ancol B Phenol có tính axit nên phenol tan dung dịch kiềm C Tính axit phenol yếu axit cacbonic mạnh ancol D Dung dịch phenol nước khơng làm quỳ tím đổi màu sang đỏ Câu 2: Phenol tác dụng với cặp chất sau đây? A HCl Na B Na KOH C NaOH HCl D Na Na2CO3 C (1) (3) D Cả (1), (2) (3) Câu 3: Cho chất có cơng thức cấu tạo: (1) (2) (3) Chất thuộc loại phenol A (1) (2) B (2) (3) Câu 4: Ứng dụng sau phenol? A Nguyên liệu để sản xuất nhựa rezit B Nguyên liệu sản xuất thuốc nổ C Nguyên liệu sản xuất thuốc giảm đau, hạ sốt D Nguyên liệu để sản xuất keo dán tổng hợp Câu 5: Cho chất: (1) axit axetic; (2) ancol etylic; (3) phenol; (4) axit cacbonic Tính axit tăng dần theo thứ tự A (1) < (3) < (2) < (4) B (3) < (1) < (2) < (4) C (1) < (2) < (3) < (4) D (2) < (3) < (4) < (1) Dạng 2: Phản ứng hoá học, nhận biết Kiểu hỏi 1: Các chất phản ứng/ không phản ứng với phenol Phương pháp giải Trang Phenol (C6H5OH) tác dụng với kim loại kiềm, bazơ kiềm, dung dịch brom HNO3 đặc (xúc tác H2SO4 đặc) Ví dụ: Cho chất: etanol, nước brom, kim loại kali, kali hiđroxit Số chất tác dụng với phenol điều kiện thường A B C D Hướng dẫn giải Các chất tác dụng với phenol điều kiện thường brom, kim loại kali, kali hiđroxit  Chọn C Ví dụ mẫu Ví dụ 1: Phenol (C6H5OH) tác dụng với tất chất dãy sau đây? A NaOH, HNO3, HCl, Na B Na2CO3, Br2, Na, NaOH C HNO3, Br2, Na, NaOH D Br2, HBr, Na, KOH Hướng dẫn giải Phenol (C6H5OH) tác dụng với kim loại kiềm, bazơ kiềm, dung dịch brom HNO3 đặc (xúc tác H2SO4 đặc) Do đó, phenol tác dụng với: HNO3, Br2, Na, NaOH  Chọn C Ví dụ 2: Khi thổi khí cacbonic vào dung dịch muối natri phenolat thấy dung dịch bị vẩn đục A phenol phản ứng cộng với brom tạo kết tủa B phenol có tính axit yếu nên bị axit cacbonic đẩy khỏi muối tạo thành chất không tan nước nhiệt độ phòng C phenol dễ cho phản ứng với CO2 vị trí ortho para tạo chất khơng tan D CO2 kết hợp với phenol tách thành chất kết tủa Hướng dẫn giải Phenol có tính axit yếu H2CO3 (nấc 1) nên có bị đẩy khỏi muối phenolat, tạo phenol tan nước lạnh, làm dung dịch bị đục Phương trình hố học: C6H5ONa  CO2  H2O  C6H5OH  NaHCO3  Chọn B Kiểu hỏi 2: Nhận biết, tượng phản ứng phenol Phương pháp giải  Nhận biết phenol: Dùng phản ứng với nước brom Hiện tượng: Kết tủa trắng Phương trình hố học:  Trang Ví dụ: Mô tả tượng cho nước brom vào phenol Hướng dẫn giải Dung dịch phenol ban đầu không màu, sau cho nước brom vào thấy xuất kết tủa trắng Phương trình hố học:  Ví dụ mẫu Ví dụ 1: Hố chất dùng để nhận biết ba chất lỏng đựng riêng biệt lọ nhãn: phenol, stiren ancol etylic A natri kim loại B quỳ tím C dung dịch NaOH D dung dịch brom Hướng dẫn giải Nhận xét:  Na: nhận chất có nhóm OH (tạo khí hiđro)  Quỳ tím: nhận biết axit, bazơ  NaOH: nhận biết ion kim loại (tạo kết tủa), muối amoni (tạo khí mùi khai)  Dung dịch brom (màu vàng nâu): nhận biết gốc không no (nhạt màu dung dịch), phenol (tạo kết tủa trắng), ancol no không phản ứng Do đó, hố chất sử dụng để nhận biết dung dịch brom  Chọn D Bài tập tự luyện dạng Bài tập  Br2 ,Fe,t  dd HCl  NaOH đặc,p,t Câu 1: Cho sơ đồ chuyển hoá sau: Toluen  A2    A3  A1  o o Biết A1, A2, A3 sản phẩm hữu cơ; A1 hợp chất có cấu tạo para Cơng thức A1, A2, A3 A p-CH3 – C6H5Br, C6H5ONa, C6H5OH B p-CH3 – C6H4Br, p-CH3 – C6H4ONa, p-CH3 – C6H4OH C p-CH3 – C6H4Br, o-CH3 – C6H4ONa, o-CH3 – C6H4OH D p-CH3 – C6H4Br, p-CH3 – C6H4OH, C6H5OH Câu 2: Khi cho phenol tác dụng với nước brom, tượng xảy A màu nâu đỏ nước brom B tạo kết tủa đỏ gạch C tạo kết tủa trắng D tạo kết tủa xám bạc Câu 3: Hoá chất dùng để nhận biết ba chất lỏng đựng riêng biệt ba bình nhãn: phenol, stiren ancol benzylic A natri kim loại B quỳ tím C dung dịch NaOH D dung dịch brom Câu 4: Phản ứng sau chứng minh phenol có tính axit yếu axit cacbonic mạnh ancol? A C6H5ONa  CO2  H2O  C6H5OH  NaHCO3 Trang B C6H5OH  3Br2  C6H2Br3OH  3HBr C C6H5OH  NaOH  C6H5ONa  H2O D Cả hai phản ứng A C Câu 5: Dùng phản ứng hoá học để chứng minh khả nguyên tử hiđro nhân thơm phenol dễ aren? A C6H5ONa  CO2  H2O  C6H5OH  NaHCO3 B C6H5OH  3Br2  C6H2Br3OH  3HBr C C6H5OH  NaOH  C6H5ONa  H2O D Cả hai phản ứng A C Câu 6: Kết thí nghiệm chất lỏng X, Y, Z, T với thuốc thử ghi bảng sau: Mẫu thử Thuốc thử Hiện tượng X Quỳ tím Chuyển màu hồng Y Cu(OH)2 Tan thành dung dịch xanh lam Z Nước brom Dung dịch brom nhạt màu T Nước brom Kết tủa trắng Các dung dịch X, Y, Z, T A Axit axetic, glixerol, stiren, phenol B Axit axetic, stiren, glixerol, phenol C Axit axetic, etanol, glixerol, stiren D Phenol, glixerol, ancol benzylic, benzen Câu 7: C7H8O có số đồng phân chứa nhân thơm tác dụng với NaOH A B C D Câu 8: Thực bốn phản ứng bốn ống nghiệm sau: (1) Dung dịch NaOH + phenol (2) Natri phenolat + dung dịch HCl (3) Phenol + dung dịch brom (4) Phenol + natri kim loại Các trường hợp phản ứng tạo kết tủa là: A (3), (4) B (2), (3) C (1), (2), (3) D (1), (4) Câu 9: Cho hợp chất thơm sau: C6H5CH3, C6H5OH, p-CH3C6H4OH, p-HOC6H4OH, C6H5CH2OH Số chất vừa tác dụng với Na, vừa tác dụng với NaOH A B C D Câu 10: Cho chất có cơng thức cấu tạo: (1) (2) (3) Chất vừa tác dụng với Na, vừa tác dụng với NaOH A (1) (2) B (2) (3) C (1) (3) D (1), (2) (3) Câu 11: Để nhận biết hai chất lỏng đựng riêng biệt hai lọ nhãn: phenol glixerol, người ta khơng sử dụng hố chất sau đây? Trang A Natri kim loại B Cu(OH)2 C Dung dịch HNO3 đặc D Dung dịch brom Bài tập nâng cao Câu 12: Hợp chất thơm X có cơng thức HO – CH2 – C6H4 – OH Một phân tử X tác dụng với A nguyên tử Na hai phân tử NaOH B hai nguyên tử Na phân tử NaOH C hai nguyên tử Na hai phân tử NaOH D nguyên tử Na phân tử NaOH Câu 13: Cho a mol hợp chất hữu X có công thức phân tử C7H8O2 tác dụng với natri dư thu a mol khí H2 (đktc) Mặt khác, a mol X nói tác dụng vừa đủ với a mol NaOH Trong phân tử X chứa A nhóm cacboxyl – COOH liên kết với nhân thơm B nhóm – CH2OH nhóm – OH liên kết với nhân thơm C hai nhóm – OH liên kết trực tiếp với nhân thơm D nhóm – O – CH2OH liên kết với nhân thơm Câu 14: Từ benzen chất cần thiết, người ta tổng hợp thuốc giảm đau, hạ sốt qua bước sau: Bước 1: Từ benzen tổng hợp cumen, phenol, axit salixylic (axit o-hiđroxibenzoic) Bước 2: Từ axit salixylic điều chế metyl salixylat (một loại thuốc giảm đau, chống viêm) Bước 3: Từ axit salixylic điều chế axit axetyl salixylic (một loại thuốc hạ sốt hay aspirin) Dùng công thức cấu tạo viết sơ đồ tổng hợp nói Dạng 3: Bài toán liên quan đến lượng phenol phản ứng Bài toán 1: Phenol phản ứng với kim loại kiềm, bazơ kiềm Phương pháp giải  Phenol phản ứng với dung dịch kiềm C6H5OH  NaOH  C6H5ONa  H2O Theo phương trình: n phenol  n NaOH  Phenol tác dụng với kim loại kiềm Phương trình hoá học: C6 H5OH  Na  C6 H5ONa  H 2 Theo phương trình: n phenol  2n H2 Ví dụ: Cho m gam hỗn hợp X gồm phenol etanol phản ứng hoàn toàn với natri (dư), thu 2,24 lít khí H2 (đktc) Mặt khác, để phản ứng hoàn toàn với m gam X cần 100 ml dung dịch NaOH 1M Giá trị m A 7,00 B 21,00 C 14,00 D 10,50 Hướng dẫn giải X phản ứng với dung dịch NaOH: n NaOH  0,1 mol Chỉ có phenol phản ứng với dung dịch NaOH nên ta có: n phenol  n NaOH  0,1 mol Trang X phản ứng với Na: n H2  0,1 mol Phương trình hố học: C6 H5OH  Na  C6 H5ONa  H 2  0,05 0,1 mol C2 H5OH  Na  C2 H5ONa  H 2 0,1  0,05 mol  m  mC6H5OH  mC2H5OH  0,1.94  0,1.46  14 gam  Chọn C Ví dụ mẫu Ví dụ 1: Cho m gam phenol C6H5OH tác dụng với natri dư thấy 0,56 lít khí H2 (đktc) Khối lượng phenol cần dùng A 4,7 gam B 9,4 gam C 7,4 gam D 4,9 gam Hướng dẫn giải n H2  0,56  0, 025 mol 22, Phương trình hố học: C6 H5OH  Na  C6 H5ONa  H 2 0,05  0,025 mol  mphenol  94.0, 05  4, gam  Chọn A Ví dụ 2: Cho m gam hỗn hợp gồm phenol glixerol tác dụng với Na dư, thu 7,84 lít khí (đktc) Cũng m gam hỗn hợp tác dụng vừa hết với 100 ml NaOH 1M Nếu cho m gam hỗn hợp tác dụng với dd nước brom dư, thu a gam kết tủa a) Viết phương trình hố học xảy b) Tính giá trị m a? Hướng dẫn giải a) Phương trình hố học: C6 H5OH  Na  C6 H5ONa  H 2 (1) C3H5 (OH)3  3Na  C3H5 (ONa)3  H2 (2) C6H5OH  NaOH  C6H5ONa  H2O (3) C6H5OH  3Br2  C6H2Br3OH  3HBr (4) C3H5 (OH)3  NaOH  Không phản ứng Trang C3H5 (OH)3  Br2  Khơng phản ứng b) Ta có: n H2  7,84  0,35 mol; n NaOH  0,1.1  0,1 mol 22, Theo phương trình hố học (3): n phenol  n NaOH  0,1 mol  n kết tủa Do đó: a  mC6H2Br3OH  0,1.331  33,1 gam Theo phương trình hố học (1) (2): n H2  n phenol  n glixerol 2  n glixerol  0, mol Khối lượng hỗn hợp ban đầu là: m  mglixerol  mphenol  0, 2.92  0,1.94  27,8 gam Vậy m  27,8; a  33,1 Bài toán 2: Phenol phản ứng với dung dịch brom Phương pháp giải  Phenol phản ứng với dung dịch Br2: Theo phương trình: n kết tủa  n phenol  n Br2  Phenol phản ứng với dung dịch HNO3 tương tự với Br2 Ví dụ: Cho 4,7 gam phenol tác dụng với nước Br2 dư, thu m gam kết tủa Giá trị m A 16,55 B 15,56 C 15,65 D 16,25 Hướng dẫn giải n phenol  0, 05 mol Phương trình hố học:   m  0,05.331  16,55 gam  Chọn A Ví dụ mẫu Ví dụ 1: Cho nước brom dư vào dung dịch phenol thu 6,62 gam kết tủa trắng (phản ứng hồn tồn) Khối lượng phenol có dung dịch A 1,88 gam B 18,8 gam C 37,6 gam D 3,76 gam Hướng dẫn giải n kết tủa  6, 62  0, 02 mol 331 Phương trình hoá học: Trang 10 C6 H5OH  3Br2  C6 H Br3OH  3HBr 0,02  0,02 mol  mphenol  94.0,02  1,88 gam  Chọn A Bài tập tự luyện dạng Bài tập Câu 1: Cho m gam hỗn hợp gồm phenol etanol tác dụng với Na dư, thu 33,6 lít khí (đktc) Nếu cho m gam hỗn hợp tác dụng với dung dịch nước brom vừa đủ, thu 19,86 gam kết tủa trắng 2,4,6-tribromphenol Giá trị m A 5,64 B 19,86 C 11,04 D 16,68 Câu 2: Cho 18,6 gam hỗn hợp gồm phenol glixerol tác dụng với Na dư, thu 4,48 lít khí (đktc) Nếu hỗn hợp tác dụng với dung dịch nước brom vừa đủ, thu m gam kết tủa trắng 2,4,6tribromphenol Giá trị m A 33,10 B 19,86 C 11,04 D 16,55 Câu 3: Cho 4,7 gam phenol C6H5OH tác dụng với natri dư, kết thúc phản ứng thu V lít khí H2 (đktc) Giá trị V A 4,700 B 9,400 C 0,560 D 0,224 Câu 4: Cho nước brom dư vào dung dịch phenol thu 6,62 gam kết tủa trắng (phản ứng hoàn toàn) Khối lượng brom phản ứng A 9,6 gam B 18,8 gam C 7,6 gam D 3,2 gam Bài tập nâng cao Câu 5: Cho 47 gam phenol tác dụng với hỗn hợp gồm 200 gam HNO3 68% 250 gam H2SO4 96% tạo axit picric (phản ứng hồn tồn) Nồng độ phần trăm HNO3 cịn dư sau tách kết tủa axit picric A 10,850% B 1,085% C 5,425% D 21,700% Câu 6: Axit picric (2,4,6-trinitrophenol) hố chất dùng làm thuốc nổ điều chế từ benzen chất vơ cần thiết khác, có axit nitric đặc Tính khối lượng benzen thể tích dung dịch HNO3 68% (D = 1,52 g/ml) cần dùng để tổng hợp 12 kg axit picric Giả sử hiệu suất trình điều chế 85% ĐÁP ÁN BÀI TẬP TỰ LUYỆN Dạng 1: Cơng thức cấu tạo, tính chất vật lí, ứng dụng 1-A 2-B 3-B 4-D 5-D Dạng 2: Phản ứng hoá học, nhận biết 1-B 2-C 3-D 11-A 12-B 13-B 4-D 5-B 6-A 7-D 8-B 9-D 10-B Câu 14: CH2 CH CH3 ,AlCl3 1.O2 NaOH a C6 H6   C6 H5CH(CH3 )2   C6 H5OH   C6H5ONa 2.H2SO4 o  CO2 ,125 C,7atm H    o - HO  C6 H4  COONa   o - HO  C6 H4  COOH (axit salixylic) Trang 11 CH3OH,H2 SO4 đặc,t b o - HO  C6 H4  COOH   o - HO  C6 H4  COOCH3 o (metyl salixylat) (CH3CO)2 O c o - HO  C6 H4  COOH  o - CH3COO  C6 H4  COOH (axit axetyl salixylic) Dạng 3: Bài toán liên quan đến lượng phenol phản ứng 1-D 2-A 3-C 4-C 5-A Câu 6: 4,81 kg benzen 11,27 lít dung dịch HNO3 68% Trang 12 ... giống ancol B Phenol có tính axit nên phenol tan dung dịch kiềm C Tính axit phenol yếu axit cacbonic mạnh ancol D Dung dịch phenol nước khơng làm quỳ tím đổi màu sang đỏ Câu 2: Phenol tác dụng... tạo viết sơ đồ tổng hợp nói Dạng 3: Bài tốn liên quan đến lượng phenol phản ứng Bài toán 1: Phenol phản ứng với kim loại kiềm, bazơ kiềm Phương pháp giải  Phenol phản ứng với dung dịch kiềm C6H5OH... dung dịch Phenol chất lỏng điều kiện thường nên không tạo thành nhũ tương Phenol nước không tạo gel Như phenol dạng rắn lơ lửng nước tạo huyền phù  Chọn B Ví dụ 2: Trong thực tế, phenol dùng