1 Xỏc định cụng thức phõn tử, cụng thức cấu tạo và gọi tờn của X.. B và C là những chất đồng phân lập thể của nhau, B có nhiệt độ sôi cao hơn C.. 1/ Xác định công thức cấu tạo và gọi tên
Trang 1Mệ̃T Sễ́ BÀI TẬP HÓA HỮU CƠ Bễ̀I DƯỠNG HSG Cõu I (4 điểm)
1 Dưới đõy là cỏc giỏ trị nhiệt độ núng chảy và nhiệt độ sụi của n-pentan và neopentan Giải
thớch sự khỏc biệt nhiệt độ núng chảy và nhiệt độ sụi giữa cỏc chất này
n-Pentan Neopentan Nhiệt độ sụi (oC) 36 9,5 Nhiệt độ núng chảy (oC) -130 -17
2 X, Y, Z lần lượt là ankan, ankadien liờn hợp và ankin, điều kiện thường tồn tại ở thể khớ Đốt chỏy 2,45 L hỗn hợp ba chất này cần 14,7 L khớ O2, thu được CO2 và H2O cú số mol bằng nhau Cỏc thể tớch khớ đều đo ở 25oC và 1 atm
(a) Xỏc định cụng thức phõn tử của X, Y và Z
(b) Y cộng Br2 theo tỉ lệ mol 1:1 tạo ba sản phẩm đồng phõn Dựng cơ chế phản ứng giải thớch sự hỡnh thành cỏc sản phẩm này
3 Hoàn thành cỏc phương trỡnh phản ứng :
+HCHO
A
(1)
(5) (6)
(4)
(7)
Etyl bromua +Mg/ete +CH3COCH3
+CO2
X1
Y1
Z1
H2O
X1
Y1
Z1
H2O
H2O
Cõu II: (2đ)
Cho hidrocacbon X tỏc dụng với dung dịch brom dư được dẫn xuất tetrabrom chứa 75,8% brom (theo khối lượng) Khi cộng brom (1:1) thu được cặp đồng phõn cis-trans
1) Xỏc định cụng thức phõn tử, cụng thức cấu tạo và gọi tờn của X
2) Viết phương trỡnh của X với:
a) Dung dịch KMnO4 (trong mụi trường H2SO4)
b) Dung dịch AgNO3/NH3
c) H2O (xỳc tỏc Hg2+/H+)
d) HBr theo tỉ lệ 1:2
Câu III
Sáu hiđrocacbon A; B; C; D; E; F đều có công thức phân tử là C4H8 Cho từng chất vào dung dịch brom(trong CCl4 và không chiếu sáng) thấy A, B, C và D tác dụng rất nhanh E tác dụng chậm hơn, còn F hầu nh không phản ứng B và C là những chất đồng phân lập thể của nhau, B
có nhiệt độ sôi cao hơn C Khi cho tác dụng với hiđro(có Ni làm xúc tác) thì A, B, C đều cho cùng sản phẩm G
1/ Xác định công thức cấu tạo và gọi tên của 6 hiđrocacbon trên
2/ A tác dụng với nớc brom có hoàn tan một lợng nhỏ NaCl sinh ra 5 sản phẩm Viết công thức cấu tạo và giải thích sự hình thành 5 sản phẩm đó
Câu IV
Hỗn hợp X hai hiđrocacbon A, B mạch thẳng cùng dãy đồng đẳng và phân tử khối của A nhỏ hơn phân tử khối của B Trong hỗn hợp X, A chiếm 75% theo thể tích Đốt cháy hoàn toàn
X cho sản phẩm cháy hấp thụ qua bình chứa Ba(OH)2 d, sau thí nghiệm khối lợng dung dịch trong bình giảm 12,78 gam đồng thời thu đợc 19,7 gam kết tủa Biết tỉ khối hơi của đối với hiđro bằng 18,5 Tìm công thức phân tử 2 hiđrocacbon đó
Câu V
1/ Chỉ từ kalibromua, metan, nớc và chất xúc tác cần thiết, hãy viết phơng trình hóa học điều chế 1,4 - đibrombut-2-en và 2,3- đibrombutan
2/ Viết công thức cấu tạo các đồng phân mạch hở của những chất có công thức phân tử là
C3H3ClBr2
Câu IV
Hỗn hợp X gồm 3 hiđrocacbon A, B, C (B và C là đồng đẳng kế tiếp) Đốt cháy hoàn
toàn 672 ml X rồi dẫn sản phẩm cháy lần lợt qua bình I chứa 52,91 gam dung dịch H2SO4 98%, bình II chứa 437,5 ml dung dịch Ba(OH)2 0,08M Kết thúc thí nghiệm nồng độ H2SO4 ở bình I còn 96,2% Bình II xuất hiện 4,925 gam kết tủa Mặt khác, khi dẫn 1209,6 ml X đi qua bình
Trang 2chứa dung dịch brom, nhận thấy sau phản ứng dung dịch này bị nhạt màu, khối lợng dung dịch
tăng thêm 0,468 gam và có 806,4 ml khí thoát ra khỏi bình Xác định công thức phân tử của A,
B, C và phần trăm thể tích các khí trong X, biết rằng các phản ứng xảy ra hoàn toàn và các khí
đều đo ở đktc
Câu VII
1 (a) Tớnh tỉ lệ cỏc sản phẩm monoclo húa (tại nhiệt độ phũng) và monobrom húa (tại 127oC) isobutan Biết tỉ lệ khả năng phản ứng tương đối của nguyờn tử H trờn cacbon bậc nhất, bậc hai và bậc ba trong phản ứng clo húa là 1,0 : 3,8 : 5,0 và trong phản ứng brom húa là 1 : 82 :
1600
(b) Dựa vào kết quả tớnh được ở cõu (a), cho nhận xột về cỏc yếu tố ảnh hưởng đến hàm lượng cỏc sản phẩm của phản ứng halogen húa ankan
2 Dựng cơ chế phản ứng giải thớch tại sao khi xử lý 2,7-đimetylocta-2,6-dien với axit photphoric thỡ thu được 1,1-đimetyl-2-isopropenylxiclopentan
3 Hiđro húa một hiđrocacbon A (C8H12) hoạt động quang học thu được hiđrocacbon B (C8H18) khụng hoạt động quang học A khụng tỏc dụng với Ag(NH3)2+ và khi tỏc dụng với H2 trong sự
cú mặt của Pd/PbCO3 tạo hợp chất khụng hoạt động quang học C (C8H14)
1 Lập luận xỏc định cấu tạo (cú lưu ý cấu hỡnh) và gọi tờn A, B, C
2 Oxi húa mónh liệt A bằng dung dịch KMnO4 trong H2SO4.Viết phương trỡnh hoỏ học
Cõu 1
ĐÁP ÁN
1 Nhiệt độ sụi của neopentan thấp hơn n-pentan vỡ khi phõn tử cú càng nhiều nhỏnh, tớnh đối xứng
cầu của phõn tử càng tăng, diện tớch bề mặt phõn tử càng giảm, làm cho độ bền tương tỏc liờn phõn tử giảm và nhiệt độ sụi trở nờn thấp hơn
Trỏi lại, tớnh đối xứng cầu lại làm cho mạng tinh thể chất rắn trở nờn đặc khớt hơn và bền vững hơn, nờn nhiệt độ núng chảy cao hơn
2 (a) Gọi cụng thức trung bỡnh của X, Y, Z là C n H n (do số mol CO2 và H2O bằng nhau)
O H n CO n O 2
n H
45 , 2
7 , 14 1
2 / n
Vỡ X, Y, Z điều kiện thường đều tồn tại ở thể khớ (trong phõn tử, số nguyờn tử C 4), nờn cụng thức phõn tử của X là C4H10 và Y, Z là C4H6
(b) Cơ chế phản ứng :
CH2 CH CH CH2 Br-Br
CH2 CH CH CH2
Br
CH2 CH CH CH2
Br
- Y
-+ Br
-CH2 CH CHBr CH2Br
C C
CH2Br BrH2C
C C
H BrH2C
Trang 33 Cỏc phương trỡnh phản ứng :
CH3CH2Br + Mg ete CH3CH2MgBr
CH3 CH2MgBr C
O
H H
CH3 CH2 CH2 OMgBr
CH3 CH2 CH2 OMgBr + H2O CH3 CH2 CH2 OH + Mg(OH)Br
CH3 CH2MgBr + C
O
CH3
CH3
CH3 CH2 C
CH3 OMgBr
CH3
CH3 CH2 C CH3 + H2O CH3 CH2 C CH3 + Mg(OH)Br
CH3 OMgBr
CH3 OH
CH3 CH2MgBr C
O
CH3 CH2 C OMgBr O
O
CH3 CH2 C OMgBr + H2O
O
CH3 CH2 C OH + Mg(OH)Br
O
Cõu 2:
Cõu 2:
Hidrocacbon X: C x H y
C x H y + 2Br 2 → C x H y Br 4 ; theo giả thiết: %Br = 100
320 12
4 80
y
Giỏ trị thỏa món: x=8 , y=6 CTPT của X: C 8 H 6 (= 6).
Vỡ X cú khả năng phản ứng với brom thoe tỉ lệ 1:1 và 1:2 chứng tỏ phõn tử X cú 2 liờn kết kộm bền và 1 nhõn thơm CTCT của X:
C CH phenyl axetilen.
Phương trỡnh phản ứng:
5
C CH
+ 8KMnO4 + 12H2SO4 →
COOH + 4K2SO4 + 8MnSO4 + 12H2O
C CH
+ AgNO3 + NH3 →
C CAg
+ NH4NO3
C CH
+ H2O
Hg2 C
O
CH3
C CH
+ 2HBr →
C CH3 Br Br
Câu III: (1,5điểm)
Sáu hiđrocacbon A; B; C; D; E; F đều có công thức phân tử là C4H8 Cho từng chất vào dung dịch brom(trong CCl4 và không chiếu sáng) thấy A, B, C và D tác dụng rất nhanh E tác dụng chậm hơn, còn F hầu nh không phản ứng B và C là những chất đồng phân lập thể của nhau, B có nhiệt độ sôi cao hơn C Khi cho tác dụng với hiđro(có Ni làm xúc tác) thì A, B, C đều cho cùng sản phẩm G
1/ Xác định công thức cấu tạo và gọi tên của 6 hiđrocacbon trên
2/ A tác dụng với nớc brom có hoàn tan một lợng nhỏ NaCl sinh ra 5 sản phẩm Viết công thức cấu tạo và giải thích sự hình thành 5 sản phẩm đó
H
ớng dẫn chấm:
Trang 41/ Học sinh tìm ra các hiđrocacbon và viết đầy đủ CTCT, gọi tên:
A: but-1-en B: cis-but-2-en C: trans-but-2-en D: 2-metylpropen
E: metyl xiclopropan F: xiclo butan
Lí do:
A, B, C phản ứng với H2(xt) đều cho một sản phẩm G là butan
B và C là đồng phân hình học, B có nhiệt độ sôi cao hơn vì phân cực hơn
E phản ứng chậm với brom(vòng 3 cạnh)
F không phản ứng với brom(vòng 4 cạnh)
-2/ CH2=CH-CH2-CH3 + Br2 CH2Br-CHBr-CH2-CH3
CH2=CH-CH2-CH3 + Br2 + Cl CH3-CH2-CHCl-CH2Br + Br
CH3-CH2-CHBr-CH2Cl + Br
CH2=CH-CH2-CH3 + Br2 + H2O CH3-CH2-CHOH-CH2Br + HBr
CH3-CH2-CHBr-CH2OH + HBr
Giải thích: Mỗi phản ứng trên đều xảy ra hai giai đoạn:
- Giai đoạn 1:
CH2=CH-CH2-CH3 + Br2 CH3-CH2- C H-CH2Br + Br
CH3-CH2-CHBr- C H2 + Br
- Giai đoạn 2: cacbocation kết hợp với Br , Cl hoặc H2O
Câu IV
Hỗn hợp X hai hiđrocacbon A, B mạch thẳng cùng dãy đồng đẳng và phân tử khối của A nhỏ hơn phân tử khối của B Trong hỗn hợp X, A chiếm 75% theo thể tích Đốt cháy hoàn toàn X cho sản phẩm cháy hấp thụ qua bình chứa Ba(OH)2 d, sau thí nghiệm khối lợng dung dịch trong bình giảm 12,78 gam đồng thời thu đợc 19,7 gam kết tủa Biết tỉ khối hơi của đối với hiđro bằng 18,5 Tìm công thức phân tử 2 hiđrocacbon đó
H
ớng dẫn chấm:
- Tìm số mol H2O và CO2:
mCO 2+ mH 2
O = 19,7 – 12,78 = 6,92 (gam) Mà: CO2 + Ba(OH)2 BaCO3 + H2O
Số mol kết tủa : 19,7 : 197 = 0,1 mol Số mol CO2 = 0,1 mol
Vậy số mol H2O : 0,14 mol
- Tìm hiđrocacbon:
Vì số mol H2O > số mol CO2 nên hiđrocacbon là ankan có CTTQ là C H n 2n2 có:
M = 18,5 2 = 37 n = 2,5 Vậy X gồm hai ankan là C2 H 6 và C 3 H 8
Câu 3: (2,0 điểm)
1/ Chỉ từ kalibromua, metan, nớc và chất xúc tác cần thiết, hãy viết phơng trình hóa học điều chế 1,4 - đibrombut-2-en và 2,3- đibrombutan
H
ớng dẫn chấm:
Điều chế các chất đã cho theo sơ đồ chuyển hóa sau:
2KBr + 2H2O dpmn
2KOH+ Br2 + H2
Br2 + H2 2HBr
CH4 C2H2 vinyl axetilen butađien 2HBr
2,3- đibrombutan
Br2
1,4 - đibrombut-2-en
Trang 5-2/ Viết công thức cấu tạo các đồng phân mạch hở của những chất có công thức phân tử là
C3H3ClBr2
H
ớng dẫn chấm:
HS viết đủ phải có 10 CTCT : CBr2=CH-CH2Cl ; CBr2=CCl-CH3 ; CH2=CH-CBr2Cl ;
CH2=CCl-CHBr2 ; CHCl=CH-CHBr2; CHBr=CBr-CH2Cl ; CBrCl=CBr-CH3; CHBr=CH-CHBrCl; CHBr=CCl-CH2Br ; CBrCl=CH-CH2Br
Câu 4: (2,25 điểm)
Hỗn hợp X gồm 3 hiđrocacbon A, B, C (B và C là đồng đẳng kế tiếp) Đốt cháy hoàn toàn
672 ml X rồi dẫn sản phẩm cháy lần lợt qua bình I chứa 52,91 gam dung dịch H 2 SO 4 98%, bình II chứa 437,5 ml dung dịch Ba(OH) 2 0,08M Kết thúc thí nghiệm nồng độ H 2 SO 4 ở bình I còn
96,2% Bình II xuất hiện 4,925 gam kết tủa Mặt khác, khi dẫn 1209,6 ml X đi qua bình chứa
dung dịch brom, nhận thấy sau phản ứng dung dịch này bị nhạt màu, khối lợng dung dịch tăng
thêm 0,468 gam và có 806,4 ml khí thoát ra khỏi bình Xác định công thức phân tử của A, B, C và
phần trăm thể tích các khí trong X, biết rằng các phản ứng xảy ra hoàn toàn và các khí đều đo ở
đktc
H
ớng dẫn chấm:
- Tìm số mol H 2 O: Sau khi đốt H2 đợc giữ lại bình I làm cho dd loãng đi:
Theo qui tắc đờng chéo , tính ra khối lợng H2O là: 0,99 gam Số mol H2O là: 0,055 mol
-Tìm số mol CO 2:
nBa(OH) 2= 0,08 437,5.10-3 = 0,035 mol
nBaCO 3= 4,925 : 197 = 0,025mol
+ TH1: Ba(OH)2 phản ứng hết: Tính đợc số mol CO2 là: 0,045 mol
+ TH1: Ba(OH)2 phản ứng d: thì số mol CO2 bằng số mol kết tủa bằng 0,025 mol
Cả hai trờng hợp đều cho số mol CO2 nhỏ hơn số mol H2O Do đó hỗn hợp X phải có ankan và hiđrocacbon không no
- Tìm số mol hiđrocacbon trong 672 ml:
Số mol ankan: 806, 4.672
1209,6.22400= 0,02 mol
Số mol hiđrocacbon không no: 672
22400- 0,02 = 0,01 mol Khối lợng tăng sau phản ứng với brom là khối lợng của hiđrocacbon không no Vậy khối lợng của
nó trong 672 ml là: 0, 468.672
1209,6 = 0,26 gam
- Tìm công thức phân tử hiđrocacbon không no: đặt CTC của nó là: C n H 2n+ 2-2a (với n2
và a 1)
Ta có: 14n + 2 – 2a = 0,26: 0,01
7n – a = 12 Chỉ có: n = 2 và a = 2 là thỏa mãn
Vậy CTPT của hiđrocacbon không no là: C 2 H 2 (A)
- Tìm công thức phân tử và số mol hiđrocacbon no:
Theo bài ra thì hiđrocacbon no đó là B và C, có CTC là: C m H2m+ 2 (với m > 1)
Số mol CO2 của nó khi đốt cháy là: 0,02 0,045 0,01.2
0,02 0,025 0,01.2
m m
1, 25
0, 25( )
m
Vậy CTPT 2 ankan B và C là: CH 4 và C 2 H 6 có số mol lần lợt là x và y mol Ta có:
2 0,045 0,01.2
4 6 0,055.2 0,01.2
0,005
- Tìm % thể tích các khí trong X:
%V của C2H2: 33,33%
%V của CH4: 50%
%V của C2H6: 16,67%
Cõu VII
1 (a) Tỉ lệ sản phẩm:
Trang 6CH3 CH CH3 + Cl2
- HCl
CH3 CH CH2 Cl
CH3 C CH3 Cl
1-clo-2-metylpropan
2-clo-2-metylpropan
CH3
CH3
CH3
(9x1,0) (9x1,0) + (1x5,0)= 64,3%
(1x5,0) (9x1,0) + (1x5,0)= 35,7%
CH3 CH CH3+ Br2
- HCl
CH3 CH CH2 Br
CH3 C CH3 Br
1-brom-2-metylpropan
2-brom-2-metylpropan
CH3
CH3
CH3
(9x1,0) (9x1,0) + (1x1600)= 0,56%
(1x1600) (9x1,0) + (1x1600) = 99,44%
(b) Hàm lượng sản phẩm halogen hóa phụ thuộc ba yếu tố:
Khả năng tham gia phản ứng thế của ankan: Phản ứng halogen hóa ưu tiên thế hidro trên nguyên tử cacbon bậc cao hơn
Khả năng phản ứng của halogen: Brom tham gia phản ứng yếu hơn so với clo, nhưng có khả năng chọn lọc vị trí thế cao hơn so với clo
Số nguyên tử hidro trên cacbon cùng bậc: Khi số hidro trên các nguyên tử cacbon càng nhiều thì hàm lượng sản phẩm càng lớn
2 Cơ chế:
H +
-H+
3 (a) A có độ bất bão hòa 3
2
12 8 2 2
2
18 8 2 2
2 2
14 8
.
2
2
Vì A cộng 3 phân tử hidro để tạo ra B nên A có các liên kết bội hoặc vòng ba cạnh
A cộng 1 phân tử H2 tạo ra C và A không tác dụng với Ag(NH3)2+ nên A có một liên kết ba dạng -CC-R
A cũng phải chứa một liên kết đôi dạng cis- (Z) ở vị trí đối xứng với liên kết ba, vì khi A
cộng 1 phân tử H2 (xúc tác Pd làm cho phản ứng chạy theo kiểu cis-) tạo C không hoạt động
quang học
Cấu tạo của A, B, C là:
Trang 7CH3 C C
H H
H C
CH3
C
* C CH3 2Z-4-metylhept-2-en-5-in
(A)
CH3CH2CH2CH(CH3)CH2CH2CH3 4-metylheptan
(B)
CH3 C C
H H
H C
CH3
C C CH3 2Z,5Z-4-metylhepta-2,5-dien
(C)
H H (b) Phương trình phản ứng:
5CH3CH=CHCH(CH3)CC-CH3 + 14KMnO4 + 21H2SO4
10CH3COOH + 5CH3CH(COOH)2 + 14MnSO4 + 7K2SO4 + 16H2O