Chuyên Đề Và Bài Tập Hóa Hữu Cơ 11 C6 Hidrocacbon Không No.doc

CHUYÊN ĐỀ 3 HIĐROCACBON KHÔNG NO BÀI 1 ANKEN (OLEFIN) A LÝ THUYẾT I ĐỒNG ĐẲNG C2H4 và các đồng đẳng của nó tạo thành dãy đồng đẳng , gọi chung là anken hay olefin Anken là các hiđrocacbon không no, mạ[.]

CHUYÊN ĐỀ : HIĐROCACBON KHÔNG NO BÀI : ANKEN (OLEFIN) A LÝ THUYẾT I ĐỒNG ĐẲNG - C2H4 đồng đẳng tạo thành dãy đồng đẳng , gọi chung anken hay olefin - Anken hiđrocacbon không no, mạch hở, phân tử có liên kết đơi C = C - Các anken có cơng thức chung CnH2n (n  2) II ĐỒNG PHÂN a Đồng phân cấu tạo - Các anken C2, C3 khơng có đồng phân - Từ C4 trở có đồng phân mạch C đồng phân vị trí liên kết đơi ● Cách viết đồng phân anken: - Bước : Viết mạch cacbon không phân nhánh Đặt liên kết liên kết đôi vào vị trí khác mạch - Bước : Viết mạch cacbon phân nhánh + Bẻ cacbon làm nhánh, đặt nhánh vào vị trí khác mạch Sau ứng với mạch cacbon lại đặt liên kết đơi vào vị trí khác + Khi bẻ cacbon khơng cịn đồng phân bẻ đến cacbon cacbon liên kết với 1C 2C khác Lại đặt liên kết đơi vào vị trí khác + Lần lượt bẻ tiếp nguyên tử cacbon khác khơng bẻ dừng lại b Đồng phân hình học - Là đồng phân vị trí không gian anken - Gồm loại : Đồng phân cis (các nhóm có khối lượng lớn nằm phía) trans (các nhóm có khối lượng lớn nằm khác phía) ● Điều kiện để có đồng phân hình học : - Cho anken có CTCT : abC=Ccd Điều kiện để xuất đồng phân hình học : a ≠ b c ≠ d a c C=C b d - Ví dụ but–2–en có cặp đồng phân hình học : III DANH PHÁP Tên thơng thường - Một số anken có tên thơng thường Tên thơng thường = Tên ankan tương ứng, thay đuôi “an” = “ ilen” - Khi phân tử có nhiều vị trí liên kết đơi khác thêm chữ α, β, γ để vị trí nối đơi Tên nhóm ankenyl - Khi phân tử anken bị nguyên tử H tạo thành gốc ankenyl - Tên gốc ankenyl đọc tương tự tên anken thêm “yl” Ví dụ : CH2 = CH2  - CH2 = CH – H Eten Vinyl (Etenyl) CH2 = CH – CH3  - CH2 = CH – CH2 – H Propen anlyl (allyl) (prop-2-en-1-yl ) Tên thay anken Tên anken = Số vị trí nhánh + Tên nhánh + Tên mạch + vị trí liên kết đơi + en - Mạch mạch có chứa liên kết C = C dài nhất, có nhiều nhánh - Để xác định vị trí nhánh phải đánh số cacbon mạch + Đánh số C mạch từ phía C đầu mạch gần liên kết C = C + Nếu có nhiều nhánh giống phải nêu đầy đủ vị trí nhánh phải thêm tiền tố (2), tri (3), tetra (4) trước tên nhánh + Nếu có nhiều nhánh khác tên nhánh đọc theo thứ tự chữ vần chữ - Ví dụ: C H3 - C H = C H - C H3 C H = C(CH ) - C H (C4H8) But-2-en (C4H8) 2-Metylprop-1-en Lưu ý: Giữa số số có dấu phẩy, số chữ có dấu gạch “ - ” IV TÍNH CHẤT VẬT LÍ - Trạng thái : + Anken từ C2  C4 trạng thái khí + An ken từ C5 trở lên trạng thái lỏng rắn - Màu : Các anken khơng có màu - Nhiệt độ nóng chảy, sơi : + Khơng khác nhiều so với ankan tương ứng nhỏ so với xicloankan có số nguyên tử C + Các anken có nhiệt độ nóng chảy nhiệt độ sơi tăng dần theo khối lượng phân tử o o + Đồng phân cis-anken có t nc thấp có t s cao so với đồng phân trans-anken o + Khi cấu trúc phân tử gọn t onc cao t s thấp ngược lại - Độ tan : Các anken nhẹ nước, không tan nước tan nhiều dung môi hữu V TÍNH CHẤT HĨA HỌC Nhận xét chung : - Do phân tử anken có liên kết C=C gồm liên kết  liên kết  , liên kết  bền nên dễ bị phân cắt phản ứng hóa học Vì anken dễ dàng tham gia phản ứng cộng vào liên kết C=C tạo thành hợp chất no tương ứng Phản ứng cộng a Cộng hiđro tạo ankan o CnH2n + H2  t, Ni CnH2n+2 b Cộng halogen X2 (Cl2, Br2) CnH2n + X2  CnH2nX2 CH2=CH2 + Br2 (dd)  CH2Br–CH2Br (màu nâu đỏ) (không màu) ● Do anken làm màu dung dịch Brom nên người ta dùng dung dịch Brom làm thuốc thử để nhận biết anken c Cộng axit HX (HCl, HBr, HOH) CnH2n + HX  CnH2n+1X CnH2n + HOH  CnH2n+1OH + CH2=CH2 + HOH  H CH3–CH2–OH CH2=CH2 + HBr   CH3–CH2–Br - Các anken có cấu tạo phân tử khơng đối xứng cộng HX cho hỗn hợp hai sản phẩm CH3-CH=CH2 + CH3–CH2–CH2Br(spp) 1-brompropan CH3–CHBr–CH3(spc) 2-brompropan HBr ● Quy tắc Maccopnhicop : Trong phản ứng cộng HX vào liên kết đôi, nguyên tử H (phần mang điện dương) chủ yếu cộng vào nguyên tử C bậc thấp (có nhiều H hơn), cịn ngun hay nhóm ngun tử X (phần mang điện âm) cộng vào nguyên tử C bậc cao (ít H hơn) Phản ứng trùng hợp - Phản ứng trùng hợp phản ứng cộng hợp nhiều phân tử nhỏ có cấu tạo tương tự (gọi monome) thành phân tử lớn (gọi polime) xt nA  t, p,   A n - n gọi hệ số trùng hợp - Phần ngoặc gọi mắt xích polime o Peoxit,100  300 C     nCH2 = CH2   100atm nCH2 CH | CH3  t, xt  ( CH2CH2 )  CH2  CH  | CH3 n n (polietilen, n = 300 – 40000) (polipropilen) ● Phản ứng trùng hợp trình kết hợp liên tiếp nhiều phân tử nhỏ giống tương tự tạo thành phân tử lớn gọi polime ● Điều kiện để monome tham gia phản ứng trùng hợp phân tử phải có liên kết  Phản ứng oxi hóa a Phản ứng cháy CnH2n + 3n O2  t nCO2 + nH2O - Trong phản ứng cháy ln có : n CO2 n H 2O b Phản ứng oxi hóa khơng hồn tồn - Dẫn khí C2H4 vào dung dịch KMnO4 (màu tím) thấy dung dịch màu tím : 3C2H4 + 2KMnO4 +4H2O  3HOCH2CH2OH + 2MnO2 + 2KOH (etylen glicol) - Phản ứng tổng quát : 3CnH2n + 2KMnO4 +4H2O  3CnH2n(OH)2 + 2MnO2 + 2KOH ● Phản ứng làm màu tím dung dịch kali pemanganat dùng để nhận có mặt liên kết đôi anken VI ĐIỀU CHẾ VÀ ỨNG DỤNG Điều chế a Đề hiđro hóa ankan o CnH2n+2  t, xt  CnH2n + H2 b Phương pháp cracking CnH2n+2  crackinh    CaH2a+2 + CbH2b c Từ ankin (là hợp chất có nối ba C ≡ C), ankađien (có nối đơi) o CnH2n-2 + H2  t, Pd CnH2n d Từ dẫn xuất halogen CnH2nX + KOH  ancol   CnH2n + KX + H2O e Từ dẫn xuất đihalogen o CnH2nX2 + Zn  t CnH2n + ZnX2 f Tách nước ancol no đơn chức CnH2n+1OH  170 C,H SO CnH2n + H2O o Ứng dụng Trong hoá chất hữu người sản xuất etilen đứng hàng đầu sản lượng Sở dĩ etilen anken thấp khác nguyên liệu quan trọng công nghiệp tổng hợp polime hoá chất hữu khác a Tổng hợp polime  Trùng hợp etilen, propilen, butilen người ta thu polime để chế tạo màng mỏng, bình chứa ống dẫn nước dùng cho nhiều mục đích khác  Chuyển hố etilen thành monome khác để tổng hợp hàng loạt polime đáp ứng nhu cầu phong phú đời sống kĩ thuật 500 C CH - CH      CH  CH xt, t o , p  CH  CH | | | HCl đ CH2=CH2 ắắắ | Cl Cl Cl n Cl Cl2 vinyl clorua b Tổng hợp hoá chất khác Từ etilen tổng hợp hoá chất hữu thiết yếu etanol, etilen oxit, etylen glicol, anđehit axetic,… Ag, t o CH2 = CH2 + O2    poli(vinyl clorua) (PVC) CH  CH O etilen oxit B PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP VỀ ANKEN I Phản ứng cộng X2, HX, H2O, H2 Phương pháp giải Bài tập tìm cơng thức hiđrocacbon khơng no phản ứng cộng HX, X2 (X Cl, Br, I) Nếu đề cho biết số mol hiđrocacbon số mol HX X tham gia phản ứng ta tính tỉ lệ T  nX n HX T  để từ suy cơng thức phân tử tổng quát hiđrocacbon nC x H y nC x H y T = suy công thức phân tử tổng quát hiđrocacbon C nH2n Biết công thức tổng quát hiđrocacbon biết công thức tổng quát sản phẩm cộng Căn vào giả thiết khác mà đề cho để tìm số nguyên tử C hiđrocacbon Bài tập liên quan đến phản ứng cộng H2 vào hiđrocacbon không no Khi làm tập liên quan đến phản ứng cộng H2 vào anken cần ý điều sau : + Trong phản ứng khối lượng bảo tồn, từ suy : n hỗn hợp trước phản ứng M hỗn hợp trước phản ứng n hỗn hợp sau phản ứng M hỗn hợp sau phản öùng + Trong phản ứng cộng hiđro số mol khí giảm sau phản ứng số mol hiđro phản ứng + Sau phản ứng cộng hiđro vào hiđrocacbon không no mà khối lượng mol trung bình hỗn hợp thu nhỏ 28 hỗn hợp sau phản ứng có hiđro dư ► Các ví dụ minh họa ◄ Ví dụ 1: 0,05 mol hiđrocacbon X làm màu vừa đủ dung dịch chứa gam brom cho sản phẩm có hàm lượng brom đạt 69,56% Công thức phân tử X : A C3H6 B C4H8 C C5H10 D C5H8 Hướng dẫn giải n Br2 n Br2  0,05 mol; n X 0,05 mol    X laø C n H 2n 160 nX Phương trình phản ứng : CnH2n + Br2 Theo giả thiết ta có :   CnH2nBr2 (1) 80.2 69,56   n 5  X C5H10 14n 100  69,56 Đáp án C Ví dụ 2: Cho 8960 ml (đktc) anken X qua dung dịch brom dư Sau phản ứng thấy khối lượng bình brom tăng 22,4 gam Biết X có đồng phân hình học CTCT X : A CH2=CHCH2CH3 B CH3CH=CHCH3 C CH3CH=CHCH2CH3 D (CH3)2C=CH2 Hướng dẫn giải Phương trình phản ứng : CnH2n + Br2   CnH2nBr2 (1) Theo giả thiết ta có : nX  8,96 22,4 0,4 mol; m X 22,4 gam  M X  56 gam / mol  X : C H 22,4 0,4 Vì X có đồng phân hình học nên X : CH3CH=CHCH3 Đáp án C Ví dụ 3: Cho hiđrocacbon X phản ứng với brom (trong dung dịch) theo tỉ lệ mol : 1, thu chất hữu Y (chứa 74,08% Br khối lượng) Khi X phản ứng với HBr thu hai sản phẩm hữu khác Tên gọi X : A but-1-en B but-2-en C Propilen D Xiclopropan Hướng dẫn giải X phản ứng với Br2 theo tỉ lệ mol 1:1 nên X có cơng thức CnH2n Phương trình phản ứng : CnH2n + Br2 Theo giả thiết ta có :   CnH2nBr2 (1) 80.2 74, 08   n 4  X C4H8 14n 100  74,08 Khi X phản ứng với HBr thu hai sản phẩm hữu khác nên X but-1-en   CH3CH2CH2CH2Br CH2=CHCH2CH3 + HBr (sản phẩm phụ)   CH3CH2CHBrCH3 (sản phẩm chính) Đáp án B Ví dụ : Dẫn 3,36 lít (đktc) hỗn hợp X gồm anken đồng đẳng vào bình nước brom dư, thấy khối lượng bình tăng thêm 7,7 gam a CTPT anken : A C2H4 C3H6 B C3H6 C4H8 C C4H8 C5H10 D C5H10 C6H12 b Thành phần phần % thể tích hai anken : A 25% 75% B 33,33% 66,67% C 40% 60% D 35% 65% Hướng dẫn giải a Xác định công thức phân tử hai anken : Đặt CTPT trung bình hai anken X : C n H 2n Theo giả thiết ta có : nC H  n 2n 3,36 7, 154 154 11 0,15 mol; m C H 7,7 gam  M Cn H2 n    14n   n n n 22,4 0,15 3 Vì hai anken đồng đẳng có số nguyên tử C trung bình 11 3,667 nên suy công thức phân tử hai anken C3H6 C4H8 b Tính thành phần phần trăm thể tích anken : Áp dụng sơ đồ đường chéo cho số nguyên tử C trung bình hỗn hợp C3H6 C4H8 ta có : n C H8  nC H nC H  11 11 –3= 3 11 = 3 Vậy thành phần phần trăm thể tích khí : n C3 H 4– %C3 H  100 33,33%; %C H (100  33,33)% 66,67% Đáp án BB Ví dụ 5: Hiđrocacbon X cộng HCl theo tỉ lệ mol 1:1 tạo sản phẩm có hàm lượng clo 55,04% X có cơng thức phân tử : A C4H8 B C2H4 C C5H10 D C3H6 Hướng dẫn giải X phản ứng với HCl theo tỉ lệ mol 1:1 nên X có cơng thức CnH2n Phương trình phản ứng : CnH2n + HCl Theo giả thiết ta có :   CnH2n+1Cl (1) 35,5 55,04   n 2  X C2H4 14n  100  55,04 Đáp án B Ví dụ 6: Hỗn hợp X gồm hai anken dãy đồng đẳng Đốt cháy hoàn toàn lít X cần vừa đủ 18 lít khí oxi (các thể tích khí đo điều kiện nhiệt độ áp suất) a Công thức phân tử hai anken : A C2H4 C3H6 B C3H6 C4H8 C C4H8 C5H10 D A B b Hiđrat hóa thể tích X điều kiện thích hợp thu hỗn hợp ancol Y, tỉ lệ khối lượng ancol bậc so với ancol bậc 28 : 15 Thành phần phần trăm khối lượng ancol hỗn hợp Y : A C2H5OH : 53,49% ; iso – C3H7OH : 34,88% ; n – C3H7OH : 11,63% B C2H5OH : 53,49% ; iso – C3H7OH : 11,63% ; n – C3H7OH : 34,88% C C2H5OH : 11,63% ; iso – C3H7OH : 34,88% ; n – C3H7OH : 53,49% D C2H5OH : 34,88% ; iso – C3H7OH : 53,49% ; n – C3H7OH : 11,63% Hướng dẫn giải a Xác định công thức phân tử hai anken : Đặt cơng thức phân tử trung bình hai anken X : C n H 2n Phương trình phản ứng cháy : C n H 2n lít: o 3n O2  t + n CO2 + n H2O (1) 3n  Theo giả thiết (1) ta có : 3n 18  n 2, Do hai anken đồng đẳng có số cacbon trung bình 2,4 nên cơng thức hai anken : C2H4 C3H6 Đáp án A b Xác định thành phần phần trăm khối lượng ancol hỗn hợp Y : Áp dụng sơ đồ đường chéo cho số nguyên tử C trung bình hai anken ta có : n C2 H 2 n C3 H nC H nC H 0,6 33 – 2,4 = 0,6   2,4 0,4 2,4 – 2= 0,4 Vậy chọn số mol C2H4 số mol C3H6 Phản ứng hỗn hợp hai anken với nước : C2H4 mol: + H2O o  t, H  C2H5OH  to, H+ CH2=CHCH3 mol: x+y + H2O (2)   CH3CH2CH2OH (3) x   CH3CHOHCH3 (4) y  3.46  x.60 28   y.60 15  Theo (2), (3), (4) giả thiết ta có :   x  y 2  x 0,5  y 1,5 Thành phần phần trăm khối lượng ancol hỗn hợp Y : 3.46 1,5.60 100 53,49%; %i  C3H 7OH  100 34,88% 3.46  2.60 3.46  2.60 %n  C3 H 7OH 100%  53,49%  34,88% 11,63% %C2 H 5OH  Đáp án A 10