phân loại bài tập hóa học hữu cơ

Các dạng hay gặp: viết phương trình phản ứng, hoàn thành chuỗi phản ứng, nhận biết, điều chế,tách chất, giải thích hiện tượng, bài tập về tính chất hóa học các chất, … Có thể phân thành

1 PHÂN LOẠI BÀI TẬP HÓA HỌC

Hiện nay có nhiều cách phân loại bài tập khác nhau trong các tài liệu giáo khoa Vì vậy, cần có cáchnhìn tổng quát về các dạng bài tập dựa vào việc nắm chắc các cơ sở phân loại

1 Phân loại dựa vào nội dung toán học của bài tập:

• Bài tập định tính (không có tính toán)

• Bài tập định lượng (có tính toán)

2 Phân loại dựa vào hoạt động của học sinh khi giải bài tập:

• Bài tập lý thuyết (không có tiến hành thí nghiệm)

• Bài tập thực nghiệm (có tiến hành thí nghiệm)

3 Phân loại dựa vào nội dung hóa học của bài tập:

• Bài tập hóa đại cương

- Bài tập về chất khí

- Bài tập về dung dịch

- Bài tập về điện phân …

• Bài tập hóa vô cơ

- Bài tập về các kim loại

- Bài tập về các phi kim

- Bài tập về các loại hợp chất oxit, axit, bazơ, muối, …

• Bài tập hóa hữu cơ

- Bài tập về hydrocacbon

- Bài tập về rượu, phenol, amin

- Bài tập về andehyt, axit cacboxylic, este, …

4 Dựa vào nhiệm vụ và yêu cầu của bài tập:

• Bài tập cân bằng phương trình phản ứng

• Bài tập viết chuỗi phản ứng

• Bài tập tìm nguyên tố chưa biết

5 Dựa vào khối lượng kiến thức, mức độ đơn giản hay phức tạp của bài tập:

7 Dựa vào phương pháp giải bài tập:

• Bài tập tính theo công thức và phương trình

• Bài tập biện luận

• Bài tập dùng các giá trị trung bình…

8 Dựa vào mục đích sử dụng:

• Bài tập dùng kiểm tra đầu giờ

• Bài tập dùng củng cố kiến thức

• Bài tập dùng ôn tập, ôn luyện, tổng kết

• Bài tập dùng bồi dưỡng học sinh giỏi

• Bài tập dùng phụ đạo học sinh yếu,…

Mỗi cách phân loại có những ưu và nhược điểm riêng của nó, tùy mỗi trường hợp cụ thể mà giáoviên sử dụng hệ thống phân loại này hay hệ thống phân loại khác hay kết hợp các cách phân loại nhằmphát huy hết ưu điểm của nó

Thường giáo viên sử dụng bài tập theo hướng phân loại sau:

Bài tập giáo khoa:

Thường dưới dạng câu hỏi và không tính toán nhằm làm chính xác khái niệm; củng cố, hệ thốnghóa kiến thức; vận dụng kiến thức vào thực tiễn

Các dạng hay gặp: viết phương trình phản ứng, hoàn thành chuỗi phản ứng, nhận biết, điều chế,tách chất, giải thích hiện tượng, bài tập về tính chất hóa học các chất, …

Có thể phân thành 2 loại :

+ Bài tập lý thuyết (củng cố lý thuyết đã học)

+ Bài tập thực nghiệm : vừa củng cố lý thuyết vừa rèn luyện các kĩ năng, kĩ xảo thực hành, có ýnghĩa lớn trong việc gắn liền lý thuyết với thực hành

Bài tập toán:

Là những bài tập gắn liền với tính toán, thao tác trên các số liệu để tìm được số liệu khác, bao hàm

2 tính chất toán học và hóa học trong bài

Tính chất hóa học: dùng ngôn ngữ hóa học & kiến thức hóa học mới giải được (như vừa đủ, hoàntoàn, khan, hidrocacbon no, không no, …) và các phương trình phản ứng xảy ra

Tính chất toán học: dùng phép tính đại số , qui tắc tam suất, giải hệ phương trình, …

Hóa học là một môn khoa học tự nhiên, tất yếu không tránh khỏi việc liên môi với toán, lý, đặcđiểm này cũng góp phần phát triển tư duy logic cho học sinh Hiện nay, hầu hết các bài tập tóa hóađánh nhấn việc rèn luyện tư duy hóa học cho học sinh, giảm dần thuật toán

2.MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP

1- Tính theo công thức và phương trình phản ứng

2- Phương pháp bảo toàn khối lượng

3- Phương pháp tăng giảm khối lượng

4- Phương pháp bảo toàn electron

5- Phương pháp dùng các giá trị trung bình

• Khối lượng mol trung bình

8- Phương pháp biện luận …

3.ĐIỀU KIỆN ĐỂ HOC SINH GIẢI BÀI TẬP ĐƯỢC TỐT:

1 Nắm chắc lý thuyết: các định luật, qui tắc, các quá trình hóa học, tính chất lý hóa học của cácchất.

2 Nắm được các dạng bài tập cơ bản, nhanh chóng xác định bài tập cần giải thuộc dạng bài tậpnào

3 Nắm được một số phương pháp giải thích hợp với từng dạng bài tập

4 Nắm được các bước giải một bài toán hỗn hợp nói chung và với từng dạng bài nói riêng

5 Biết được một số thủ thuật và phép biến đổi toán học, cách giải phương trình và hệ phươngtrình bậc 1,2, …

4.CÁC BƯỚC GIẢI BÀI TẬP TRÊN LỚP:

1 Tóm tắt đầu bài một cách ngắn gọn trên bảng Bài tập về các quá trình hóa học có thể dùng sơ đồ

2 Xử lý các số liệu dạng thô thành dạng căn bản (có thể bước này trước khi tóm tắt đầu bài)

3 Viết các phương trình phản ứng xảy ra (nếu có)

4 Gợi ý và hướng dẫn học sinh suy nghĩ tìm lời giải:

- Phân tích dữ kiện của đề bài xem từ đó cho ta biết được những gì

- Liên hệ với các dạng bài tập cơ bản đã giải

- Suy luận ngược từ yêu cầu của bài toán

5 Trình bày lời giải

6 Tóm tắt, hệ thống những vấn đề cần thiết, quan trọng rút ra từ bài tập (về kiến thức, kĩ năng,phương pháp)

5.CƠ SỞ THỰC TIỄN:

Thực tế nhiều trường phổ thông, số tiết hóa trong tuần ít, phần lớn dùng vào việc giảng bài mới

và củng cố các bài tập cơ bản trong sách giáo khoa Bài tập giáo khoa mở rộng và các bài tập toán chỉđược đề cập ở mức thấp Khi đọc đề bài tập hóa nhiều học sinh bị lúng túng không định hướng đượccách giải, nghĩa là chưa hiểu rõ bài hay chưa xác định được mối liên hệ giữa giả thiết và cái cần tìm.Các nguyên nhân làm học sinh lúng túng và sai lầm khi giải bài tập hóa học:

• Chưa hiểu một cách chính xác các khái niệm, ngôn ngữ hóa học (ví dụ như : nồng độ mol,

không những với những nguyên tử của các nguyên tố khác mà còn kết hợp trực tiếp với nhau thànhnhững mạch cacbon khác nhau (mạch không nhánh, có nhánh, mạch vòng).

3 Tính chất của các hợp chất phụ thuộc vào thành phần phân tử (bản chất và số lượng các nguyêntử) và cấu tạo hóa học (thứ tự liên kết các nguyên tử)

2 ĐỒNG ĐẲNG – ĐỒNG PHÂN :

1 Đồng đẳng :

- Đồng đẳng là hiện tượng các chất có cấu tạo và tính chất tương tự nhau, nhưng về thành phầnphân tử khác nhau một hay nhiều nhóm CH2 Những chất đó được gọi là những chất đồng đẳng vớinhau, chúng hợp thành một dãy đồng đẳng

2 Đồng phân :

- Đồng phân là hiện tượng các chất có cùng CTPT, nhưng có cấu tạo khác nhau nên có tính chất hóa học khác nhau Các chất đó được gọi là những chất đồng phân

3 CÁC LOẠI CÔNG THỨC HÓA HỮU CƠ

Việc nắm vững ý nghĩa của mỗi loại công thức hóa hữu cơ có vai trò rất quan trọng Điều này chophép nhanh chóng định hướng phương pháp giải bài toán lập CTPT, dạng toán cơ bản và phổ biến nhấtcủa bài tập hữu cơ Các bài toán lập CTPT chất hữu cơ nhìn chung chỉ có 2 dạng :

- Dạng 1 : Lập CTPT của một chất

- Dạng 2 : Lập CTPT của nhiều chất

Với kiểu 1, có nhiều phương pháp khác nhau để giải như : tìm qua CTĐG, tìm trực tiếpCTPT…Kiểu 2 chủ yếu dùng phương pháp trị số trung bình (xem phần trị số trung bình) Nhưng dùdùng phương pháp nào chăng nữa thì công việc đầu tiên là đặt công thức tổng quát của chất đó, hoặccông thức tương đương cho hỗn hợp một cách thích hợp nhất ,việc đặt công thức đúng đã chiếm 50%yếu tố thành công

1 Công thức thực nghiệm : cho biết thành phần định tính, tỉ lệ về số lượng các nguyên tử trongphân tử

Ví dụ : (CH2O)n (n ³ 1, nguyên dương nhưng chưa xác định )

2 Công thức đơn giản : có ý nghĩa như công thức thực nghiệm nhưng giá trị n = 1

3 Công thức phân tử : cho biết số lượng nguyên tử của mỗi nguyên tố trong phân tử, tức là chobiết giá trị n

4 Công thức cấu tạo : ngoài việc cho biết số lượng nguyên tử của mỗi nguyên tố trong phân tửcòn cho biết trật tự liên kết giữa các nguyên tử trong phân tử

• Có nhiều loại CTCT khác nhau, chẳng hạn CTCT đầy đủ, CTCT vắn tắt, CTCT bán khaitriển…Nguyên tắc chung để viết CTCT bán khai triển là có thể bớt các liên kết đơn giữa các nguyên tửcác nguyên tố, các liên kết bội trong nhóm chức (nếu thấy không cần thiết) nhưng nhất thiết khôngđược bỏ liên kết bội giữa các C-C

• Các loại công thức CTTN, CTĐG, CTPT trùng hau khi giá trị n = 1

• Công thức tổng quát : cho biết thành phần định tính chất được cấu tạo nên từ những nguyên

tố nào, đối với CTTQ của một dãy đồng đẳng cụ thể thì còn cho biết thêm tỉ lệ nguyên tử tối giản hoặcmối liên hệ giữa các thành phần cấu tạo đó

Ví dụ : CTTQ của hydrocacbon là CxHy hoặc CnH2n+2-2k nhưng với hydrocacbon cụ thể làankan thì CTTQ là : CnH2n+2, anken là : CnH2n ,…

4 TÓM TẮT HÓA TÍNH CÁC HYDROCACBON

• ANKAN :

- Hydrocacbon no, mạch hở, trong phân tử chỉ có liên kết đơn giữa C-C và C-H

- CTTQ : CnH2n +2 , n≥1, nguyên

- Phản ứng cộng của anken tuân thủ quy tắc Maccopnhicop : nguyên tử H (hay phần mang điệntích dương) cộng vào nguyên tử Cacbon có nhiều H hơn, còn phần âm của tác nhân (nguyên tử X)gắnvào C của nối đôi mang điện dương (C ít H hơn).

2 Phản ứng oxihóa :

+ oxihóa hoàn toàn :

CnH2n + 3n/2 O2 => nCO2 + nH2O

+ oxi hóa không hoàn toàn bởi ddKMnO4 :

CnH2n + [O] + H2O CnH2n(OH)2

3C2H2 + 8KMnO43K2C2O4 +8MnO2 + 2KOH + 2H2O

C2H2 + 2KMnO4 + 3H2SO4 2CO2 + 2MnSO4 + K2SO4 + 4 H2O

5CH3─CCH +8KMnO4 + 12H2SO4 5CH3COOH + 5CO2 + 8MnSO4 + 4K2SO4 + 12H2O (Hiện

tượng màu tím dung dịch nhạt dần hoặc mất hẳn)

4 Phản ứng bởi kim loại của Ankin-1 :

H─CC─H + 2AgNO3 + 2NH3Ag─CC─Ag↓ + 2NH4NO3

R─CC─H + AgNO3 + NH3 R─CC─Ag↓ + NH4NO3

Với axit H2SO4đ, bão hòa SO3 (phản ứng sunfo hóa)

Đồng đẳng của benzen cũng cho phản ứng thế ở C mạch nhánh với Halogen trong điều kiệnchiếu sáng :

2 Phản ứng cộng :

3 Phản ứng oxi hóa :

CnH2n-6 + (3n-3)/2O2 nCO2 + (n-3)H2O

C6H5─CH3 + 2KMnO4 C6H5─COOK + 2MnO2↓ + KOH +H2O

• Nguyên liệu lấy từ thiên thiên như khí than đá, khí dầu mỏ…

• Tổng hợp từ các dẫn xuất halogen hoặc các muối của các axit hữu cơ

CH3COONa + NaOHr CH4↑ + Na2CO3

Al4C3 + 12 H2O 4Al(OH)3↓ + 3CH4↑

2 Điều chế anken :

+ Phản ứng cracking và phản ứng đề hydro hóa :

+ xt Pd/toC thì ankin, ankadien cộng H2 được anken

• Phản ứng cộng HX vào anken, ankadien, ankin phải chú ý sản phẩm chính phụ và số lượngsản phẩm

T<1 => CxHy là ankadien, ankin, CTTQ : CnH2n-2 hoặc là aren, CTTQ : CnH2n-6

T = 0,5 => CxHy là C2H2 hoặc C6H6

III BÀI TẬP GIÁO KHOA

1 BÀI TẬP VỀ CÔNG THỨC CẤU TẠO – ĐỒNG ĐẲNG –

ĐỒNG PHÂN – DANH PHÁP

1.1 Bài tập về đồng đẳng

v Phương pháp :

Có 2 cách xác định dãy đồng đẳng của các hydrocacbon :

- Dựa vào định nghĩa đồng đẳng

- Dựa vào electron hóa trị để xác định

Lưu ý :

C luôn có hóa trị IV tức là có 4e hóa trị

nC sẽ có 4ne hóa trị

H luôn có hóa trị I tức là có 1e hóa trị

- Parafin chính là ankan, dãy đồng đẳng parafin chính là dãy đồng đẳng của CH4

- Olefin chính là anken, dãy đồng đẳng olefin chính là dãy đồng đẳng của C2H4

- Ankadien còn được gọi là đivinyl

- Aren : dãy đồng đẳng của benzen

- Số e hóa trị của 1C dùng để liên kết với các C khác là 2

=> Số e hóa trị của nC dùng để liên kết với các C khác là [2(n-2)+2] = 2n–2 (vì trong phân tử chỉtồn tại liên kết đơn)

(Sở dĩ “+2” vì 1C đầu mạch chỉ liên kết với 1C nên dùng 1e hóa trị, 2C đầu mạch dùng 2e hóa trị

- Số e hóa trị dùng để liên kết với H: 4n–2n-2 = 2n + 2

- Vì mỗi nguyên tử H chỉ có 1 e hóa trị nên số e hóa trị của (2n +2)nguyên tử H trong phân tử là 2n+ 2

=> Công thức chung của ankan là CnH2n+2 (n ³ 1)

Cách 3:

Metan có CTPT CH4 dạng CnH2n+2 => dãy đồng đẳng của ankan là CnH2n+2

Phân biệt đồng phân với đồng đẳng Trong số những CTCT thu gọn dưới đây, những chất nào

là đồng đẳng của nhau? Những chất nào là đồng phân của nhau.?

GIẢI :

• Phân biệt đồng phân với đồng đẳng : xem I.2.2/12

• Những chất là đồng đẳng của nhau là : 1 và 5 hoặc 1 và 3(ankan); 6 và 7 hoặc 6 và 9(anken)

• Những chất là đồng phân của nhau : 2 và 4; 3 và 5; 6 và 9 và 8

1.2 Bài tập về đồng phân – danh pháp :

v Phương pháp viết đồng phân :

Bước 1: - Từ CTPT suy ra chất thuộc loại hydrocacbon đã học nào

- Viết các khung cacbon

Bước 2 :- Ứng với mỗi khung cacbon, di chuyển vị trí liên kết bội (nếu có), di chuyển vị trí cácnhóm thế (nếu có)

- Nếu có nối đôi hoặc vòng trong CTCT của chất thì xét xem có đồng phân hình họckhông

Bước 3 : - Điền Hidro

Lưu ý : làm xong phải kiểm tra lại xem các nguyên tố đã đúng hóa trị chưa

v Bài tập ví dụ :

Ví dụ 1 :

a) Nêu điều kiện để một phân tử có đồng phân hình học?

b) Viết tất cả các CTCT các đồng phân của C5H10; Trong các đồng phân đó, đồng phân nào cóđồng phân hình học? Đọc tên các đồng phân đó

- Ứng với CTPT C5H10, chất có thể là penten hoặc xiclopentan.

- Các đồng phân mạch hở của penten

Ví dụ 2 : Xác định CTCT của một chất có nhiều đồng phân

Cho biết CTCT của pentan trong các trường hợp sau :

a) Tác dụng với Cl2 (askt) tỉ lệ 1:1 cho 4 sản phẩm

b) Khi cracking cho 2 sản phẩm

GIẢI :

Đối với loại bài tập này thì làm các bước sau :

Bước 1 : Viết tất cả các khung mạch C ứng với CTPT đề bài cho (nháp)

Bước 2 : Thực hiện các phản ứng theo đề bài và xác định số sản phẩm CTCT nào thỏa mãn số sảnphẩm đề bài thì ta chọn (nháp)

Bước 3 : Xác định lại CTCT vừa tìm được, viết ptpứ chứng minh (vở)

Ứng với pentan C5H12 có các dạng khung C sau :

a) Khi thực hiện phản ứng thế :

(1) có 3 vị trí thế (C1, C2, C3) => tạo 3 sản phẩm (loại)

(2) có 4 vị trí thế (C1, C2, C3, C4) => tạo 4 sản phẩm (nhận)

(3) có 1 vị trí thế (C1 hoặc C3) => tạo một sản phẩm (loại)

Vậy CTCT của pentan là (2) : 2-metylbutan (isopentan)

Đối với loại bài này thì nguyên tắc là từ tên gọi viết CTCT của chất đó Sau đó xét xem người

ta đã gọi tên đúng chưa bằng cách chọn mạch chính, đánh số chỉ vị trí nhánh…nếu sai thì gọi tên lại.a) 3,3-Diclo-2-etylpropan

(tên sai do chọn mạch chính 3C chưa phải là mạch dài nhất)

2) Cho aren có CTPT C8H10 viết CTCT và gọi tên các đồng phân của A.

3) Viết CTCT và gọi tên lại cho đúng nếu cần Xét xem đồng phân nào có đồng phân hình học.a) 1,2- Diclo-1-metyl hexan

b) 2,3,3-Tri metyl butan

1) Muốn làm bài tập chuỗi phản ứng cần lưu ý :

- Mỗi mũi tên chỉ viết một phương trình phản ứng

- Bắt đầu từ phản ứng trong đó có CTCT của một chất ta đã biết chính xác (phản ứng không đượcsai CTCT của chất) dựa vào các điều kiện phản ứng suy luận tìm ra các chất còn lại

- Xem trong chuỗi có phản ứng nào cắt bớt mạch hay tăng mạch cacbon không

2) Các phản ứng cắt bớt mạch hoặc cắt đứt mạch cacbon thì dùng các phản ứng :

- Cắt bớt mạch thì dùng cách nhiệt phân muối :

R – COONa + NaOH(r) RH + Na2CO3

Lưu ý : nếu đề bài yêu cầu viết sơ đồ điều chế (hoặc sơ đồ tổng hợp) thì ta chỉ cần viết dưới dạngmột chuỗi phản ứng từ nguyên liệu đến sản phẩm, trên các mũi tên có ghi kèm điều kiện phản ứng.

- Khí than đá : chủ yếu là H2(60%), CH4 (25%) còn lại là CO, CO2, N2…

- Khí lò cao : CO2, CO, O2, N2,…

v Bài tập ví dụ :

Ví dụ 1 : Chuỗi phản ứng cho biết CTPT các chất :

Hoàn thành chuỗi phản ứng sau :

C2H5COONaC2H6 C2H5ClC4H10CH4CO2

GIẢI :

Nhận xét : đề bài đã cho biết CTPT các chất, ta chỉ cần nhớ và viết phản ứng có đầy đủ điềukiện để hoàn thành phản ứng không cần suy luận nhiều Loại bài này thường được dùng để trả bài hoặclàm bài tập cơ bản trong tiết bài tập

(1) cắt bớt mạch => nhiệt phân muối

(3) tăng mạch cacbon => nối hai gốc ankyl

(5) CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O

Ví dụ 2 : Đề bài không cho biết CTPT của các chất nhưng cho biết điều kiện phản ứng

Đáp án : X:C2H2; X1:C4H4 (vinyl axetilen); X2 : C4H6 (Butadien-1,3) ; X3: C6H5CH=CH2; X4:C2H4; X5: C2H5OH

2R-CCAg + 2H2O

R–CºCAg + HCl =>

R–CºCH + AgCl(kết tủa)

Lọc bỏ kết tủa để thu hồi ankin lỏng hoặc thu lấy ankin khí

Benzen và các đồng đẳng của benzen

Không tan trong nước và trong các dd khác nên dùng phương pháp chiết để tách

- Nếu có anken và ankin thì tách ankin trước bằng dd AgNO3/NH3 vì ankin cũng cho phảnứng cộng với dd Br2 như anken

Lời giải và phương trình phản ứng:

• Dẫn hỗn hợp khí qua dd Ca(OH)2 dư, thu được (kết tủa) CaCO3

CO2 + Ca(OH)2 => CaCO3(kết tủa) + H2O

• Thoát ra ngoài là hỗn hợp khí CH4, C2H4, C2H2 được dẫn qua dd AgNO3/NH3 thì C2H2

bị giữ lại trong (kết tủa) C2Ag2, các khí CH4, C2H4 thoát ra

C2H2 + 2AgNO3 (dd) + 2NH3 => C2Ag2(kết tủa) + 2NH4NO3

• Tiếp tục dẫn hỗn hợp khí CH4, C2H4 qua dd nước Br thì C2H4 bị giữ lại, CH4 thoát ra tathu được CH4

C2H4 + Br2 => C2H4Br2

• Tái tạo CO2 bằng cách nhiệt phân kết tủa CaCO3

• Tái tạo C2H2 bằng cách cho kết tủa C2Ag2 tác dụng với dd HCl

C2Ag2 + 2HCl => C2H2 + 2AgCl(kết tủa)

• Tái tạo C2H4 bằng cách cho chất lỏng C2H4Br2 tác dụng với Zn/rượu:

v Bài tập tương tự :

Tách rời các khí sau ra khỏi hỗn hợp gồm :

a) Benzen, styren, phenol

b) NH3, butin-1, butadien và butan

c) Khí HCl, butin-1 và butan

.2 Tinh chế :

v Nguyên tắc : Tinh chế là làm sạch hóa chất nguyên chất nào đó bằng cách loại bỏ đi tạp chất

ra khỏi hỗn hợp (nguyên chất và tạp chất)

v Phương pháp : Dùng hóa chất tác dụng với tạp chất mà không phản ứng với nguyên chất tạo

ra chất tan hoặc tạo ra chất kết tủa lọc bỏ đi

Lưu ý : SO2 và C3H6 đều làm cho phản ứng với dd Brom nên phải tách SO2 trước rồi mới dùng

dd Brom để tách lấy C3H6 ra khỏi hỗn hợp rồi tinh chế

1) Tinh chế C3H8 lẫn NO2 và H2S, hơi nước

2) Tinh chế C2H6 lẫn NO, NH3, CO2

3) Làm sạch etan có lẫn etilen và làm sạch etilen có lẫn etan

4) Làm sạch etan có lẫn axetilen và ngược lại

5) Làm sạch etilen có lẫn axetilen và ngược lại

4 NHẬN BIẾT – PHÂN BIỆT

v Phương pháp:

Tổng quát:

- Làm thí nghiệm với các mẫu thử

+ Chỉ dùng những phản ứng đặc trưng của hidrocacbon để nhận biết

+ Các phản ứng dùng để nhận biết phải đơn giản, dễ thực hiện và dấu hiệu phản ứng quan sátđược (màu sắc, (kết tủa), sủi bọt khí, …)

- Khi có cả chất hữu cơ và vô cơ nên phân biết chất vô cơ trước, nếu được

Cách nhận biết vài chất khí vô cơ quen thuộc:

• CO2, SO2 : làm đục nước vôi trong nhưng SO2 tạo kết tủa vàng khi sục vào dd H2S hoặclàm mất màu nâu đỏ của dd nước Brom

2H2S + SO23S(vàng) + H2O

SO2 + Br2 + H2O2HBr + H2SO4

• H2O (hơi) : đổi màu trắng của CuSO4 khan thành xanh

• N2, khí trơ : không cháy

• NH3 : làm xanh màu quì tím ẩm hoặc tạo khói trắng (NH4Cl) với khí HCl

• HCl (khí) : làm quì tím ẩm hóa đỏ hoặc tạo khói trắng với NH3(khí)

• HCl (dd) : làm đỏ quì tím , sủi bọt CO2 với CaCO3

• NO : chuyển thành nâu khi gặp không khí (NO + ½ O2 => NO2)

Đỏ nâu

• NO2 : khí màu nâu đỏ

• H2 : cho qua CuO nung nóng, CuO chuyển từ màu đen sang màu đỏ

CuO + H2Cu + H2O

(đen) (đỏ)

• CO : cho lội qua dd PdCl2, sản phẩm khí thu được cho sục vào dd nước vôi trong dư thì nướcvôi trong bị đục

CO + PdCl2 + H2O CO2 + Pd + 2HCl

CO2 + Ca(OH)2CaCO3(kết tủa) + H2O

Thứ tự tương đối để nhận biết các hydrocacbon

Hidrocacbon

Thuốc thử

Dấu hiệu

Phương trình phản ứng

Ankin đầu mạch

dd AgNO3/NH3

(kết tủa)vàng nhạt

CHºCH + 2AgNO3 + 2NH3 => AgCºCAg(kết tủa) + 2NH4NO3

CxHy chưa no (anken, akin, ankadien, …)

Dd Br2 màu nâu đỏ

Màu nâu đỏ của dd Br2 bị nhạt hay mất màu

CnH2n+2-2k + kBr2 =>CnH2n+2Br2k

Dd KMnO4l (tím)

Màu tím của dd KMnO4 bị nhạt hay mất màu

Benzen & ankan

C6H5CH3 + 3[O] C6H5COOH + H2O

v Những điểm cần lưu ý thêm khi nhận biết các hydrocacbon :

1) Phân biệt anken với các hydrocacbon mạch hở khác có số liên kết p nhiều hơn

Bằng cách lấy cùng thể tích như nhau của các hydrocacbon rồi nhỏ từng lượng dd Br2 (cùng nồngđộ) vào Mẫu nào có thể tích Br2 bị mất màu nhiều hơn ứng với hydrocacbon có số liên kết p nhiềuhơn

2) Phân biệt axetilen với các ankin-1 khác

- Bằng cách cho những thể tích bằng nhau của các chất thử tác dụng với lượng dư dd AgNO3 trongNH3 rồi định lượng kết tủa để kết luận

CH CH + 2AgNO3 + 2NH3 AgC CAg + 2NH4NO3

R – C CH + AgNO3 + NH3 R – C CAg + NH4NO3

3) Phân biệt ankin-1 với các ankin khác

Ankin-1 tạo kết tủa vàng nhạt với dd AgNO3 trong NH3

4) Phân biệt benzen và đồng đẳng khác của benzen

Benzen không làm mất màu dd thuốc tím (KMnO4) trong khi các đồng đẳng của benzen làm mấtmàu hoặc nhạt màu dd thuốc tím

* Nếu hỗn hợp phức tạp nên lập bảng để nhận biết

* Lưu ý: từ hiện tượng suy ra chất

Vd:

Khi làm đục nước vôi trong và tạo (kết tủa) vàng với dd H2S là SO2 (Đ)

Khí SO2 làm đục nước vôi trong và tạo (kết tủa) vàng với dd H2S là SO2 (Đúng về mặt khoa họcnhưng khi nhận biết như vậy là sai qui tắc)

Nhận xét:

- N2 : không cho phản ứng cháy

- H2 : phản ứng cháy, sản phẩm cháy không làm đục nước vôi trong

- CH4 : phản ứng cháy, sản phẩm cháy làm đục nước vôi trong

- Các khí còn lại dùng các phản ứng đặc trưng để nhận biết

Tóm tắt cách giải:

- Lấy mỗi khí một ít làm mẫu thử

- Dẫn lần lượt các khí đi qua dd AgNO3/NH3 Khí nào tạo được kết tủa vàng là C2H2

CH4 + 2O2 => CO2 + 2H2O

CO2 + Ca(OH)2 => CaCO3(kết tủa) + H2O

H2 + ½ O2 => H2O

Cách 2 :

- Dẫn 5 khí trên lần lượt qua dd Brom, có 2 khí làm mất màu dd nước Brom (nhóm 1) gồm C2H4

và C2H2 3 khí còn lại không có hiện tượng gì thoát ra ngoài (nhóm 2) gồm CH4 và CO2, H2

- Sau đó nhận biết các khí trong mỗi nhóm trên tương tự cách 1

Cách 1 tối ưu hơn cách 2

b) C3H8, C2H2, SO2, CO2

Nhận xét:

Có 3 cách :

Cách 1 :

- Dẫn bốn khí trên lần lượt qua dd nước vôi trong dư Có 2 khí làm đục nước vối trong (nhóm 1)

và 2 khí kia không làm đục nước vôi trong (nhóm 2)

- Cho 2 khí ở mỗi nhóm lần lượt qua dd nước Brom Khí ở nhóm 1 làm mất màu nâu đỏ của ddBrom là SO2 và khí ở nhóm 2 cũng có hiện tượng như vậy là C2H2 Hai khí còn lại là CO2 và C3H8.Cách 2 :

1) Chỉ dùng 1 thuốc thử nhận biết 3 chất lỏng: benzen, toluen, styren

2) Pentan, penten-1, pentin-1, dd AgNO3, nước, dd NH4OH, nước Br, dd HCl, dd HI (chỉ sử dụngquì tím)

3) Chỉ dùng 1 hóa chất nhận biết : n-butan, buten-2, butadien-1,3 , vinylacetylen

4) Nhận biết : n-hexan, hexen-2, hexen-1, n-heptan, toluen, styren và benzen

5*) Nhận biết các lọ mất nhãn sau :

a) Khí etan, etylen, acetylen (bằng 2 cách)

b) Khí metan, etylen, SO2, NO2 và CO2.

5 BÀI TẬP VIẾT PHƯƠNG TRÌNH PHẢN ỨNG GIỮA CÁC

CHẤT

Những chú ý khi làm loại bài tập này :

- Phải nắm vững các phản ứng hóa học của các hydrocacbon

- Nhớ các điểm đặc biệt trong các phản ứng, ví dụ :

• Ankan :

- Phản ứng thế : từ C3 trở lên nếu thế với Cl2 (askt, 1:1) sẽ thu được hỗn hợp sản phẩm là đồngphân của nhau

- Phản ứng cracking : chỉ có ở ankan từ C3 trở lên

- Phản ứng Đềhidro hóa đôi khi cũng được gọi là phản ứng cracking nhưng xúc tác là Ni,to

- Lưu ý : phản ứng cộng H2 và đề H2 đều có xúc tác là Ni,to

• Xicloankan :

- Vòng C3, C4 chỉ có phản ứng cộng mở vòng không có phản ứng thế Vòng C5 trở lên không cóphản ứng cộng chỉ có phản ứng thế

• Aken, ankadien, ankin :

- Phản ứng cộng : nếu tác nhân bất đối cộng với anken bất đối thì sản phẩm chính được xác địnhtheo quy tắc Macopnhicop Chú ý đến số sản phẩm

- Đối với ankin thì cần chú ý đến xúc tác để biết 1 hoặc 2 liên kết sẽ bị đứt

- Phản ứng trùng hợp : cần chú ý các phản ứng trùng hợp 1,4 thường tạo thành cao su

c) Hãy cho biết CTCT và tên gọi của sản phẩm khi cho isopren và pentadien-1,4 tác dụng với dungdịch Br2, HCl theo tỉ lệ mol 1: 1 Viết CTCT của polime thu được khi trùng hợp 2 ankadien cho trênGIẢI :

a) Phản ứng cộng giữa hydrocacbon không no với tác nhân đối xứng thì tương đối đơn giản Tùyvào tỉ lệ số mol mà 1 hoặc 2 kiên kết sẽ bị đứt

Ptpứ : xem phần tóm tắt hóa tính ở trên

- Không có phản ứng cộng 1,4 do hai liên kết p không liên hợp.

- CTCT các polime thu được khi trùng hợp 2 ankadien trên :

- Pentadien-1,4 không có sản phẩm trùng hợp 1,4 do không có 2 liên kết liên hợp

Bài 2 :

a) Phát biểu quy tắc thế ở vòng benzen

b) Từ benzen viết phương trình phản ứng điều chế ortho-bromnitrobenzen và Bromnitrobenzen (ghi rõ điều kiện phản ứng)

* Điều chế ortho – bromnitrobenzen :

* Điều chế meta – bromnitrobenzen :

3) Phản ứng cracking là gì? Viết các phương trình phản ứng dạng tổng quát khi cracking mộtankan

- Khi cracking butan thu được một hỗn hợp gồm 7 chất, trong đó có H2 và C4H8 Hỏi CTCT củabutan là n hay iso? Viết các phương trình phản ứng đã xảy ra?

4) Olefin là gì? Với CTPT CnH2n có thể có các chất thuộc dãy đồng dẳng nào? Nêu tính chất hóahọc cơ bản của nó?

Viết phương trình phản ứng khi cho propylen tác dụng với O2; dd Br2; HCl; dd KMnO4; phản ứngtrùng hợp

Hợp chất C6H12 khi cộng hợp HBr chỉ thu được một sản phẩm duy nhất, định CTCT có thể có củaolefin này và viết phương trình phản ứng

5) Viết phương trình phản ứng (nếu có) của các hợp chất sau với dung dịch AgNO3/NH3

b) Propylen + AgNO3/NH3 dư

c) Styren + dd KMnO4 + Ba(OH)2

d) Axetylen + dd KMnO4_+ H2SO4

e) Propin +dd KMnO4_+ H2SO4

8) Muốn điều chế n-pentan, ta có thể hidro hóa những anken nào? Viết CTCT của chúng.

9) Viết phương trình phản ứng điều chế các hợp chất sau đây từ những anken thích hợp :

a) CH3CHBr – CHBrCH3

b) CH3CHBr – CBr(CH3)2

c) CH3CHBr – CH(CH3)2

6 BÀI TẬP SO SÁNH GIẢI THÍCH CẤU TẠO, TÍNH CHẤT

HÓA HỌC CỦA CÁC HYDROCACBON

v Nguyên tắc : Dựa vào sự so sánh về đặc điểm cấu tạo các chất rồi suy ra tính chất hóa học củacác chất đó

v Bài tập ví dụ :

Bài 1 :

So sánh về mặt CT và hóa tính của các hợp chất sau, viết phương trình phản ứng minh họa.a) Etan, etylen, axetylen

b) hexan, hexen, benzen

c) butin-1, butin-2 và butadien-1,3

Trong phân tử chỉ tồn tại các liên kết đơn () bền giữa C và C, giữa C và H

Trong phân tử có một liên kết đôi gồm một kiên kết () bền và một liên kết () linh động kém bền.Trong phân tử có một liên kết ba gồm một liên kết () bền và hai liên kết () linh động kém bền.Đặc điểm liên kết

Liên kết đơn () rất bền vững rất khó bị đứt khi tham gia phản ứng hóa học

Liên kết () linh động kém bền rất dễ bị đứt khi tham gia phản ứng hóa học

Tính chất hóa học

Tính chất hóa học đặc trưng là phản ứng thế, khó bị oxi hóa

Ngoài ra còn có phản ứng đề hydro hóa ở nhiệt độ thích hợp và xúc tác thích hợp

Tính chất hóa học đặc trưng là phản ứng cộng Riêng với axetilen thì khi tham gia phản ứng hóahọc tùy điều kiện xúc tác mà một hay cả hai liên kết () sẽ bị đứt

b) n-hexan, n-hexen, benzen

* Giống nhau :

- Thành phần cấu tạo gồm C và H

Phương trình phản ứng : xem phần hóa tính (I.2.4/14).

c) So sánh đặc điểm cấu tạo của butin-1, butin-2, divinyl

Tương tự câu a

Nhưng khả năng tham gia phản ứng cộng của liên kết đôi (Divinyl) hơi dễ hơn so với liên kết

ba vì : liên kết 3 ngắn, hai nhân C gần nhau nên liên kết 3 hơi bền hơn so với liên kết đôi

Bài 2 : C7H8 là đồng đẳng của benzen Khi cho C6H6 và C7H8 tác dụng với Brom khan (có bột

Fe làm xúc tác) thì phản ứng nào xảy ra dễ hơn? Giải thích (viết phương trình phản ứng theo tỉ lệ 1:1 về

GIẢI :

Thực nghiệm cho biết dC-C trong etan (C-C) là : 1,54Ao

Etilen(C=C) : 1,34Ao

Axetilen (CC):1,2 Ao

* Có thể giải thích như sau :

Khi hình thành liên kết C-C trong phân tử ankan thì 2C xảy ra sự xen phủ trục liên nhân làmcho khoảng cách 2 nhân xa nhau nên dC-C lớn

Khi hình thành liên kết C=C trong phân tử anken thì liên kết được hình thành như cách trên,còn liên kết được hình thành do sự xen phủ bên làm cho khoảng cách giữa 2 nhân C gần nhau hơn

Tương tự với ankin có 2 liên kết nên xảy ra 2 sự xen phủ bên làm cho khoảng cách giữa hainhân càng gần nhau hơn.

Do đó dC-C C –C > C=C > CC

* Giải thích về khả năng tham gia phản ứng :

- Sự xen phủ trục xảy ra với mật độ lớn làm cho liên kết bền vững

- Sự xen phủ bên xảy ra với mật độ nhỏ nên liên kết kém bền vững dễ bị đứt khi có tác nhân tấncông => khả năng tham gia phản ứng của ankan< anken, ankin

- Ở đây do liên kết 3 làm cho khoảng cách 2 nhân C rất gần nhau nên liên kết 3 hơi bền hơn liên kếtđôi nên khả năng tham gia phản ứng của ankin hơi kém hơn anken

- Và cũng do khoảng cách giữa hai nhân C bé mà mật độ điện tích tập trung hầu hết ở nhân nên cácankin-1 có H linh động tham gia được phản ứng thế với ion kim loại

v Bài tập tương tự :

1) Giải thích quy tắc cộng Maccopnhicop? Minh họa bằng ví dụ cụ thể

2) Giải thích tại sao độ dài liên kết đơn C-C trong butadien-1,3 chỉ bằng 1,46Ao ngắn hơn liên kếtđơn C-C bình thường?

3) Tại sao khi nhiệt phân muối axetat với xút để điều chế ankan tương ứng lại phải dùng xúc tácCaO,to?

4) So sánh nhiệt độ sôi của các hydrocacbon

a) Khi khối lượng phân tử tăng dần?

b) Có cùng CTPT nhưng khác nhau dạng khung Cacbon?

5) Khi thực hiện phản ứng phân hủy ankan bởi nhiệt lại được tiến hành ở nhiệt độ trên 1000oC tạisao lại nhấn mạnh trong điều kiện không có không khí?

6) So sánh khả năng tham gia phản ứng thế của các halogen Flo, Clo, Brom, Iod với các ankan?7) Tại sao cao su khi cháy lại có nhiều khói đen? Làm thế nào để khói đen ít lại?

8) Trong phản ứng điều chế axetilen từ metan được tiến hành ở nhiệt độ 1500oC còn ghi kèm điềukiện làm lạnh nhanh?

9) So sánh cao su thường và cao su lưu hóa về thành phần, độ bền, ứng dụng?

10) Giải thích vì sao cao su tổng hợp có tính đàn hồi kém cao su thiên nhiên?

11) Phân biệt các khái niệm:

a) CTN, CTĐG, CTPT và CTCT

b) Liên kết , p Lấy propen làm ví dụ

c) Đồng đẳng, đồng phân là gì? Nêu các loại đồng phân, cho ví dụ?

d) Có thể coi nguyên tử Br trong phân tử CnH2n+1Br là một nhóm chức được không? Tại sao?

7 BÀI TOÁN LẬP CTPT HYDROCACBON

7.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP LẬP CÔNG THỨC PHÂN TỬ CỦA HYDROCACNON

7.1.1 Phương pháp khối lượng hay % khối lượng

1) Phương pháp giải :

Bước 1 : Tìm MA : tùy theo giả thiết đề bài cho mà sử dụng các cách tính sau để tìm MA

Tìm MA dựa trên các khái niệm cơ bản, các định luật cơ bản Có nhiều cách để tìm khốilượng phân tử, tùy từng giả thiết đề bài cho mà dùng cách tính thích hợp

1 Dựa vào khối lượng riêng DA (đktc)

=>MA = 22,4 DA với DA đơn vị g/l

2 Dựa vào tỉ khối hơi của chất hữu cơ A

MA = MB dA/B

MA = 29 dA/KK

3 Dựa vào khối lượng (mA ) của một thể tích VA khí A ở đktc

MA = (22,4 mA)/ VA

mA: khối lượng khí A chiếm thể tích VA ở đktc

4 Dựa vào biểu thức phương trình Mendeleep – Claperon:

Cho mA (g) chất hữu cơ A hóa hơi chiếm thể tích VA (l) ở nhiệt độ T

(oK) và áp suất P(atm)

PV = nRT => (R = 0,082 atm/ oKmol)

5 Dựa vào định luật Avogadro:

Định luật: Ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất, mọi thể tích khí bằng

nhau đều chứa cùng một số phân tử khí

-Không cho khối lượng hydrocacbon đem đốt cháy

-Tính được mC, mH từ mCO2, mH2O

* Tính khối lượng các nguyên tố có trong A và mA (g) chất A

* Xác định CTPT chất hữu cơ A: CxHy

Dựa trên CTTQ chất hữu cơ A: CxHy

- Xác định n: biện luận từ CTTN để suy ra CTPT đúng của A :

y < 2x + 2; y chẵn, nguyên dương ; x ³ 1, nguyên dương

=> Từ đó xác định được CTPT đúng của chất hữu cơ A

Lưu ý: Khi bài tóan yêu cầu xác định CTĐG nhất của chất hữu cơ A (hay CTN của A) hoặc khi đềkhông cho dữ kiện để tìm MA thì ta nên làm theo cách trên

7.1.2) Phương pháp dựa vào phản ứng cháy:

Dấu hiệu nhận biết bài toán dạng này : đề bài đốt cháy một chất hữu cơ có đề cập đến khốilượng chất đem đốt hoặc khối lượng các chất sản phẩm (CO2, H2O) một cách trực tiếp hoặc gián tiếp(tức tìm được khối lượng CO2, H2O sau một số phản ứng trung gian)

mA(g) mCO2 mH2O

1) Nếu đề bài cho: oxi hóa hòan tòan một chất hữu cơ A thì có nghĩa là đốt cháy hòan tòan chất hữu

cơ A thành CO2 và H2O

2) Oxi hóa chất hữu cơ A bằng CuO thì khối lượng oxy tham gia phản ứng đúng bằng độ giảm khốilượng a(g)của bình đựng CuO sau phản ứng oxi hóa Thông thường trong bài toán cho lượng oxi thamgia phản ứng cháy, để tìm khối lượng chất hữu cơ A nên chú ý đến định luật bảo toàn khối lượng

mA + a = mCO2 + mH2O

3) Sản phẩm cháy (CO2, H2O) thường được cho qua các bình các chất hấp thụ chúng

4) Bình đựng CaCl2 (khan), CuSO4 (khan), H2SO4 đặc, P2O5, dung dịch kiềm, … hấp thụ nước Bình đựng các dung dịch kiềm…hấp thụ CO2

Bình đựng P trắng hấp thụ O2

5) Độ tăng khối lượng các bình chính là khối lượng các chất mà bình đã hấp thụ

6) Nếu bài toán cho CO2 phản ứng với dung dịch kiềm thì nên chú ý đến muối tạo thành để xácđịnh chính xác lượng CO2

7) Viết phương trình phản ứng cháy của hợp chất hữu cơ với oxy nên để oxy lại cân bằng sau từ vếsau đến vế trước Các nguyên tố còn lại nên cân bằng trước, từ vế trước ra vế sau phương trình phảnứng

7.1.3 Phương pháp thể tích (phương pháp khí nhiên kế):

v Phạm vi ứng dụng : Dùng để xác định CTPT của các chất hữu cơ ở thể khí hay ở thể lỏng

dễ bay hơi

v Cơ sở khoa học của phương pháp : Trong một phương trình phản ứng có các chất khítham gia và tạo thành (ở cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất) hệ số đặt trước công thức của các chất khôngnhững cho biết tỉ lệ số mol mà còn cho biết tỉ lệ thể tích của chúng

1) Phương pháp giải

Bước 1 : Tính thể tích các khí VA, VO2, VCO2, VH2O (hơi)…

Bước 2 : Viết và cân bằng các phương trình phản ứng cháy của hydrocacbon A dưới dạng CTTQCxHy

Cách khác : Sau khi thực hiện bước 1 có thể làm theo cách khác:

- Lập tỉ lệ thể tích VA: VB : VCO2 : VH2O rồi đưa về tỉ lệ số nguyên tối giản m:n:p:q

- Viết phương trình phản ứng cháy của hợp chất hữu cơ A dưới dạng:

mCxHy + nO2pCO2 + qH2O

- Dùng định luật bảo toàn nguyên tố để cân bằng phương trình phản ứng cháy sẽ tìm được x và y

=>CTPT A

* Một số lưu ý:

- Nếu VCO2 : VH2O = 1:1 => C : H = nC : nH = 1: 2

- Nếu đề tóan cho oxy ban đầu dư thì sau khi bật tia lửa điện và làm lạnh (ngưng tụ hơi nước) thìtrong khí nhiên kế có CO2 và O2 còn dư Bài tóan lý luận theo CxHy

- Nếu đề tóan cho VCxHy = VO2 thì sau khi bật tia lửa điện và làm lạnh thì trong khí nhiên kế cóCO2 và CxHy dư Bài tóan lý luận theo oxy

- Khi đốt cháy hay oxi hóa hòan toàn một hydrocacbon mà giả thiết không xác định rõ sản phẩm,

thì các nguyên tố trong hydrocacbon sẽ chuyển thành oxit bền tương ứng trừ:

Trộn 12 cm3 một hydrocacbon A ở thể khí với 60 cm3 oxi (lấy dư)

rồi đốt cháy Sau khi làm lạnh để nước ngưng tụ rồi đưa về điều kiện ban đầu thì thể tích khí còn lại

là 48 cm3, trong đó có 24cm3 bị hấp thụ bởi KOH, phần còn lại bị hấp thụ bởi P

Tìm CTPT của A (các thể tích khí đo trong cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất)