Dạng 1 Bài tập về phản ứng thế, phản ứng cộng của các hiđrocacbon thơm A Lý thuyết và phương pháp giải 1 Phản ứng thế (phản ứng clo hóa, brom hóa, nitro hóa) Một số phản ứng hay gặp C6H6 + Br2 oFe,t[.]
Dạng 1: Bài tập phản ứng thế, phản ứng cộng hiđrocacbon thơm A Lý thuyết phương pháp giải: Phản ứng (phản ứng clo hóa, brom hóa, nitro hóa) - Một số phản ứng hay gặp: Fe,t C6H6 + Br2 C6H5Br + HBr o H2SO4 ,t C6H6 + HNO3 C6H5NO2 + H2O - Do ảnh hưởng nhân thơm mạch nhánh, nên chiếu sáng toluen tham phản ứng nguyên tử hiđro nhóm CH3 o - Toluen tham gia phản ứng brom có mặt bột sắt tạo thành hỗn hợp sản phẩm: - Phản ứng clo hóa, brom hóa (to, Fe) phản ứng nitro hóa (to, H2SO4 đặc) hiđrocacbon thơm phải tuân theo quy tắc vòng benzen - Quy tắc vào vịng benzen: + Nếu vịng benzen có sẵn nhóm loại I (-OH, ankyl, -NH2 …) phản ứng xảy dễ so với benzen ưu tiên vào vị trí o- p- + Nếu vịng benzen có sẵn nhóm loại II (-COOH, -CHO, -CH=CH2) phản ứng xảy khó so với benzen ưu tiên vào vị trí m- - Phản ứng clo hóa, brom hóa xảy phần mạch nhánh no vịng benzen điều kiện có ánh sáng nhiệt độ Phản ứng cộng t ,Ni C6H6 3H2 C6H12 o as C6H6 3Cl2 C6H6Cl6 - Đối với số hợp chất có phần mạch nhánh khơng no tham gia phản ứng cộng nhánh B Ví dụ minh họa: Ví dụ 1: Lượng clobenzen thu cho 15,6 gam C6H6 tác dụng hết với clo (có mặt bột Fe) với hiệu suất đạt 80% A 14 gam B 16 gam C 18 gam D 20 gam Hướng dẫn giải: 15,8 80% 0,16mol 78 Phương trình phản ứng: n C6H6pu t ,Fe C6 H6 Cl2 C6 H5Cl HCl 0,16 0,16 mol mC6H5Cl 0,16.112,5 18g Đáp án C Ví dụ 2: Hỗn hợp C6H6 Cl2 có tỉ lệ số mol 1:1,5 Trong điều kiện có mặt bột Fe, to hiệu suất 100% Sau phản ứng thu chất với số mol bao nhiêu? A mol C6H5Cl; mol HCl; mol C6H4Cl2 B 1,5 mol C6H5Cl; 1,5 mol HCl; 0,5 mol C6H4Cl2 C mol C6H5Cl; 1,5 mol HCl; 0,5 mol C6H4Cl2 D 0,5 mol C6H5Cl; 1,5 mol HCl; 0,5 mol C6H4Cl2 Hướng dẫn giải: Tỉ lệ số mol: n Cl2 n C6 H 1,5 → Phản ứng tạo hỗn hợp hai sản phẩm C6H5Cl C6H4Cl2 Phương trình phản ứng: t ,Fe C6H Cl2 C6H5Cl HCl x x x (1) x mol t ,Fe C6 H6 2Cl2 C6H5Cl2 2HCl y 2y y 2y mol Giả sử có mol C6H6 1,5 mol Cl2 (2) x y 1 x 0,5 Ta có: x 2y 1,5 y 0,5 Vậy sau phản ứng thu 0,5 mol C6H5Cl; 1,5 mol HCl; 0,5 mol C6H4Cl2 Đáp án D Ví dụ 3: Hiđro hóa 49 gam hỗn hợp A gồm benzen naphtalen H xúc tác thích hợp thu 39,72 gam hỗn hợp sản phẩm B gồm xiclohexan đecalin Biết hiệu suất hiđro hóa benzen naphtalen 70% 80% Thành phần % khối lượng xiclohexan B A 29,6% B 33,84 % C 44,41 % D 50,76% Hướng dẫn giải: Gọi số mol benzen naphtalen x y Phương trình phản ứng: t ,Ni C6 H6 3H C6H12 o x x mol Do hiệu suất phản ứng 70% nên số mol xiclohexan 0,7x (mol) xt,t C10 H8 5H C10H18 o y y mol Do hiệu suất phản ứng 80% nên số mol đecalin 0,8y (mol) Ta có hệ phương trình: 78x 128y 49 x 0,3 0,7x.84 0,8y.138 39,72 y 0,2 mxiclohexan = 0,3.0,7 84 = 17,64 g % xiclohexan = 17,64 100% 44,41% 39,72 Đáp án C C Bài tập tự luyện Câu 1: TNT (2,4,6- trinitrotoluen) điều chế phản ứng toluen với hỗn hợp gồm HNO3 đặc H2SO4 đặc, điều kiện đun nóng Biết hiệu suất tồn q trình tổng hợp 80% Tính lượng TNT (2,4,6- trinitrotoluen) tạo thành từ 230 gam toluen? A 454 gam B 567,5 gam C 397,25 gam D 227 gam Hướng dẫn giải: Số mol toluen tham gia phản ứng: ntoluen = 230 : 94 = 2,5 mol Phương trình phản ứng: Lượng TNT (2,4,6- trinitrotoluen) tạo thành từ 230 gam toluen: mTNT = 2,5.227 80 = 454 gam 100 Đáp án A Câu 2: Một hợp chất hữu X có vịng benzen có CTĐGN C3H2Br M = 236 Gọi tên hợp chất biết hợp chất sản phẩm phản ứng C6H6 Br2 (có mặt Fe) A o- p-đibrombenzen B o- p-đibromuabenzen C m-đibromuabenzen D m-đibromben Hướng dẫn giải: Đặt CTPT hợp chất X (C3H2Br)n suy (12.3+2+80).n = 236 → n = Do cơng thức phân tử X C6H4Br2 Vì hợp chất X sản phẩm phản ứng C6H6 Br2 (xúc tác Fe) nên theo quy tắc vòng benzen ta thấy X o- đibrombenzen pđibrombenzen Đáp án A Câu 3: Cho benzen vào lọ đựng clo dư đưa ánh sáng Sau phản ứng xảy hoàn toàn thu 5,82 kg chất sản phẩm Tên sản phẩm khối lượng benzen tham gia phản ứng A clohexan; 1,56 kg B hexacloran; 1,56 kg C hexaclobenzen; 6,15kg D hexaclobenzen; 1,65 kg Hướng dẫn giải: Sản phẩm thu hexacloran; nhexacloran = 0,02 mol as C6 H 3Cl2 C6H 6Cl6 0,02 0,02 mol Suy khối lượng benzen 0,02.78 = 1,56 g Đáp án B Câu 4: Đề hiđro hóa etylbenzen ta stiren; trùng hợp stiren ta polistren với hiệu suất chung 80% Khối lượng etylbenzen cần dùng để sản xuất 10,4 polisitren A 8,48 B 10,6 C 13,25 D 13, 52 Hướng dẫn giải: Sơ đồ phản ứng: t ,xt,p H2 ,t ,xt nC6H5CH2CH3 nC6H5CH CH2 (CH(C6H5 ) CH2 ) n 106n 104n gam x.80% 10,4 10,4.106n Vậy khối lượng etylbenzen cần dùng x 13,25 104n.80% o o Đáp án C Câu 5: A hiđrocacbon thơm có %C (theo khối lượng) 92,3% A tác dụng với dung dịch brom dư cho sản phẩm có %C (theo khối lượng) 36,36% Biết MA < 120 Vậy A có cơng thức phân tử A C2H2 B C4H4 C C6H6 D C8H8 Hướng dẫn giải: CTĐGN CH ⟹ CTPT có dạng CnHn Theo đề bài, MA < 120 ⟹ 13n < 120 ⟹ n < 9,23 Mặt khác A hiđrocacbon thơm nên có tối thiểu 6C ⟹ ≤ n < 9,23 Trong phân tử hiđrocacbon, số nguyên tử H số chẵn nên n = n = - Nếu n = ⟹ A C6H6 C6H6 + nBr2 → C6H6-nBrn + nHBr Ta có phương trình: %Csp n=1,52 (loại) 12.6 0,3636 12.6 n 80n - Nếu n = ⟹ A C8H8 C6H5CH=CH2 + Br2 → C6H5CHBr-CH2Br Ta có phương trình: %Csp 12.8 36,36% → Thỏa mãn 12.8 80.2 Vậy A C8H8 Đáp án A Câu 6: Khi cho clo tác dụng với 78 gam benzen (có mặt bột sắt) người ta thu 78 gam clobenzen Hiệu suất phản ứng A 69,33% B 71% C 72,33% D 79,33 Hướng dẫn giải: nbenzen= mol; nclobenzen 0,6933 mol Hiệu suất phản ứng 0,6933 100% 69,33% Đáp án A Câu 7: Hiđrocacbon X đồng đẳng benzen có phần trăm khối lượng cacbon 90,56% Biết X tác dụng với brom có khơng có mặt bột sắt trường hợp thu dẫn xuất monobrom Tên X : A Toluen B 1,3,5-trimetyl benzen C 1,4-đimetylbenzen D 1,2,5-trimetyl benzen Hướng dẫn giải: Đặt công thức phân tử X CnH2n-6 (n>6) H 12n 100% 90,56% Suy n = 14n Vậy X có cơng thức phân tử C8H10 Vì X tác dụng với brom có khơng có mặt bột sắt trường hợp thu dẫn xuất monobrom nên tên X là: 1,4-đimetylbenzen Đáp án C Câu 8: A dẫn xuất benzen có cơng thức đơn giản CH mol A cộng tối đa mol H2 mol dung dịch Br2 Tên gọi A A etylbenzen B metylbenzen C vinylbenzen D ankylbenzen Hướng dẫn giải: A etylbenzen Theo giả thiết ta có: %mC = C6H5 CH CH 4H C6H11 CH CH3 C6H5 CH CH Br2 C6H5 CHBr CH 2Br Đáp án A Câu 9: Hai hiđrocacbon A B có cơng thức phân tử C6H6 A có mạch cacbon khơng nhánh A làm màu dung dịch nước brom dung dịch thuốc tím điều kiện thường B khơng tác dụng với dung dịch điều kiện thường tác dụng H2 dư tạo D có cơng thức C6H12 A tác dụng với dung dịch AgNO3 NH3 dư tạo C6H4Ag2 A B A hex-1,4-điin benzen B hex-1,4- điin toluen C benzen hex-1,5-điin D hex-1.5-điin benzen Hướng dẫn giải: 6.2 4 - A làm màu dd brom dd thuốc tím đk thường nên A có cấu trúc mạch hở liên kết bội - A tác dụng với AgNO3 NH3 dư tạo C6H4Ag2 nên A có liên kết đầu mạch - Vì A có cấu tạo mạch không phân nhánh nên CTCT A - C6H6 có độ bất bão hịa k HC C [CH2 ]2 C CH - B không tác dụng với dung dịch tác dụng với H2 nên B benzen Đáp án D Câu 10: Cho 100 ml benzen (d=0,879 g/ml) tác dụng với lượng vừa đủ brom lỏng (có mặt bột sắt, đun nóng) thu 80 ml brombenzen (d=1,495g/ml) Hiệu suất brom hóa đạt A 65,35% B 67,6% C 73,49% D 85,3% Hướng dẫn giải: VC H d C H n C6H6 6 6 1,13 mol 78 VC H Br d C6H5Br n C6H5Br 0,76mol 157 Phương trình phản ứng: t ,Fe C6 H6 Br2 C6H5Br HBr 1,13 0,76 mol 0,76 100% 67,6% 1,13 Đáp án B H ... X sản phẩm phản ứng C6H6 Br2 (xúc tác Fe) nên theo quy tắc vịng benzen ta thấy X o- đibrombenzen pđibrombenzen Đáp án A Câu 3: Cho benzen vào lọ đựng clo dư đưa ánh sáng Sau phản ứng xảy hoàn... 0,3.0,7 84 = 17,64 g % xiclohexan = 17,64 100% 44,41% 39,72 Đáp án C C Bài tập tự luyện Câu 1: TNT (2,4,6- trinitrotoluen) điều chế phản ứng toluen với hỗn hợp gồm HNO3 đặc H2SO4 đặc, điều kiện... toluen tham gia phản ứng: ntoluen = 230 : 94 = 2,5 mol Phương trình phản ứng: Lượng TNT (2,4,6- trinitrotoluen) tạo thành từ 230 gam toluen: mTNT = 2,5.227 80 = 454 gam 100 Đáp án A Câu 2: Một