ĐỘ BẤT BÃO HỊA Độ bất bão hịa của hợp chất hữu cơ là đại lượng đặc trưng cho độ khơng no của phân tử hợp chất hữu cơ.. Giả sử một hợp chất hữu cơ cĩ cơng thức phân tử là CxHyOzNt thì tổ
Trang 1KHAI THÁC ĐỘ BẤT BÃO HỊA
I ĐỘ BẤT BÃO HỊA
Độ bất bão hịa của hợp chất hữu cơ là đại
lượng đặc trưng cho độ khơng no của phân tử
hợp chất hữu cơ
Độ bất bão hịa cĩ thể được ký hiệu là k, a,
, Thường ký hiệu là k
Giả sử một hợp chất hữu cơ cĩ cơng thức
phân tử là CxHyOzNt thì tổng số liên kết và
vịng của phân tử được gọi là độ bất bão hịa của
phân tử đĩ
Cơng thức tính độ bất bão hịa :
[số nguyên tử.(hóa trịcủa nguyên tố 2)] 2
k
2
Đối với hợp chất CxHyOzNt, ta cĩ :
x(4 2) y(1 2) z(2 2) t(3 2) 2
k
2 2x y t 2 (k N)
2
II PHẢN ỨNG CỦA HỢP CHẤT HỮU CƠ
VỚI H 2 VÀ Br 2
1 Phản ứng với H 2
Những chất phản ứng được với H2 (to, Ni)
bao gồm :
+ Hợp chất hữu cơ khơng no (cĩ liên kết
C C , C C )
+ Hợp chất anđehit và xeton
o
o
o
t , Ni 2
t , Ni
t , Ni 2
anđehit hoặc xeton
Chú ý :
+ Trong phản ứng cộng H 2 , số mol khí giảm
bằng số mol H 2 đã tham gia phản ứng
o
3
t , Pd/PbCO 2
+ Các xicloankan cĩ vịng 3 cạnh hoặc 4
cạnh cĩ khả năng tham gia phản ứng cộng mở
vịng với H 2 (t o , Ni).
2 Phản ứng với dung dịch Br 2
Những chất phản ứng được với dung dịch Br2
bao gồm : + Hợp chất hữu cơ khơng no (cĩ liên kết
C C , C C )
+ Hợp chất anđehit
2
2 2 phản ứng oxi hóa khử
Chú ý :
+ Anđehit khơng phản ứng được với dung dịch Br 2 trong mơi trường trơ, ví dụ Br 2 /CCl 4
+ Các xicloankan cĩ vịng 3 cạnh cĩ khả
năng tham gia phản ứng cộng mở vịng với dung dịch Br 2
3 Phản ứng tổng quát
Xét phản ứng của hiđrocacbon khơng no, mạch hở CnH2n+2-2k với H2 và dung dịch Br2 để phá vỡ hồn tồn k liên kết :
o
t , Ni
n 2n 2 2k 2 n 2n 2
n 2n 2 2k 2 n 2n 2 2k 2k
Suy ra : + Trong phản ứng cộng H2 vào hiđrocacbon khơng no, ta cĩ :
2
n 2 n 2 2 k 2
n 2n 2 2 k
H phản ứng
C H H phản ứng
C H
n
+ Trong phản ứng cộng Br vào hiđrocacbon
Trang 2n 2 n 2 2 k 2
n 2 n 2 2 k
Br phản ứng
C H Br phản ứng
C H
n
+ Trong phản ứng cộng H2 và Br2 vào
hiđrocacbon khơng no, ta cĩ :
2 2
n 2 n 2 2 k
n 2 n 2 2 k 2 2
(H , Br ) phản ứng
C H
C H H phản ứng Br phản ứng
n
k n
Mở rộng ra, ta thấy : Đối với các hợp chất
hữu cơ cĩ k liên kết cĩ khả năng tham gia
phản ứng với H2 và Br2 thì :
hợp chất hữu cơ H phản ứng Br phản ứng
III PHÂN DẠNG BÀI TẬP VÀ CÁC VÍ DỤ
MINH HỌA
1 Tính lượng Br 2 , H 2 tham gia phản ứng
Ví dụ 1: Tiến hành đime hĩa 1 mol axetilen
thu được hỗn hợp X Trộn X với H2 theo tỉ lệ 1:2
về số mol rồi nung nĩng với bột Ni đến phản
ứng hồn tồn thu được hỗn hợp Y Y làm mất
màu vừa đủ dung dịch chứa 0,15 mol Br2 Hiệu
suất phản ứng đime hĩa là :
(Đề thi thử Đại học lần 3 – THPT
Quỳnh Lưu 1 – Nghệ An, năm học 2012 – 2013)
(k = 2) thu được CH2 CH C CH (k =3)
Gọi số mol của C2H2 phản ứng là 2x thì số
mol của C4H4 tạo ra là x Suy ra trong hỗn hợp X
cĩ (1 – 2x) mol C2H2 và x mol C4H4
Theo giả thiết thì số mol H2 phản ứng với X
là 2(1 – 2x) + 2x = (2 – 2x) mol
Sử dụng cơng thức
hợp chất hữu cơ H phản ứng Br phản ứng
C H 2 2 C H 4 4 H phản ứng 2 Br phản ứng 2
đime hóa
0,15.2
1
Ví dụ 2: Nung nĩng hỗn hợp X gồm 0,2 mol
vinylaxetilen và 0,2 mol H2 với xúc tác Ni, thu được hỗn hợp Y cĩ tỉ khối hơi so với H2 là 21,6 Hỗn hợp Y làm mất màu tối đa m gam brom trong CCl4 Giá trị của m là:
A 80 B 72 C 30 D 45.
(Đề thi thử Đại học lần 1 – THPT Vĩnh Bảo –
Hải Phịng, năm học 2013 – 2014) Hướng dẫn : Theo bảo tồn khối lượng, sự
giảm số mol khí trong phản ứng cộng H2 và sử dụng cơng thức
hợp chất hữu cơ H phản ứng Br phản ứng
2
Y X Y
Y Y
H phản ứng X Y
0,4 0,25
21,6.2
2
C H Br phản ứng H phản ứng 0,2 ? 0,15
Br phản ứng
Ví dụ 3: Cho 7,56 lít hỗn hợp X (ở đktc) gồm
C2H2 và H2 qua Ni đun nĩng, thu được hỗn hợp khí Y chỉ gồm 3 hiđrocacbon, tỷ khối của Y so với H2 bằng 14,25 Cho Y phản ứng hồn tồn với dung dịch Br2 dư Khối lượng của Br2 đã tham gia phản ứng là :
A 24,0 gam B 18,0 gam.
C 20,0 gam D 18,4 gam.
(Đề thi chọn học sinh giỏi tỉnh Nam Định, năm học 2013 – 2014)
Hướng dẫn : Theo giả thiết và áp dụng bảo
tồn nguyên tố H, bảo tồn số liên kết , ta cĩ :
2 y
Y (C H )
C H H (C H , H )
7,56
22,4
Trang 32 y
2.2 4,5 2
C H (k 0,75)
2
Br C H
Ví dụ 4: Cho 1,792 lít hỗn hợp X gồm: propin,
H2 (ở đktc, tỉ khối của X so với H2 bằng 65/8) đi
qua xúc tác nung nĩng trong bình kín, thu được
hỗn hợp khí Y cĩ tỉ khối của Y so với He bằng a
Y làm mất màu vừa đủ 160 gam nước brom 2%
Giá trị của a là
(Đề thi thử Đại học lần 1 – THPT Đồn Thượng
– Hải Dương, năm học 2013 – 2014)
Hướng dẫn : Theo giả thiết, sự giảm số mol
khí trong phản ứng cộng H2, bảo tồn khối lượng
và sử dụng cơng thức
hợp chất hữu cơ H phản ứng Br phản ứng
2
C H H X
C H H
X C H H
C H H
X
C H Br phản ứng H phản ứng
0,03 0,02 ?
H phản ứng X Y
0,08 ?
?
1,792
22,4
2
H phản ứng
Y
Y X
Y
Y Y
Y Y/ He
He
Ví dụ 5: Trong một bình kín chứa 0,35 mol
khối so với H2 bằng 8 Sục X vào lượng dư dung dịch AgNO3 trong NH3 đến phản ứng hồn tồn, thu được hỗn hợp khí Y và 24 gam kết tủa Hỗn hợp khí Y phản ứng vừa đủ với bao nhiêu mol
Br2 trong dung dịch?
A 0,10 mol B 0,20 mol.
C 0,25 mol D 0,15 mol
(Đề thi tuyển sinh Đại học khối A năm 2013) Hướng dẫn : Sơ đồ phản ứng :
2 2
2 6
2 2 2 4
2 2 2
2 X
2 4
2 6 2 4 2 2
Y
C Ag
C H
H
C H
H
Theo bảo tồn khối lượng và giả thiết, ta cĩ :
2 2 2
X (C H , H ) ban đầu
X X
2
X (C H , H ) ban đầu2 2 2
H phản ứng
n n
Suy ra :
2 2 2 2
2
2 2 2 2 2 2
C H dư C Ag
Br
C H pư với H , Br H pư Br
0,35 ? 0,35 0,1 0,25
24
Ví dụ 6: Trộn Cho hỗn hợp X gồm axetilen
và etan (cĩ tỉ lệ số mol tương ứng là 1 : 3) qua ống đựng xúc tác thích hợp, nung nĩng ở nhiệt
độ cao, thu được một hỗn hợp Y gồm etan, etilen, axetilen và H2 Tỷ khối của hỗn hợp Y so với hiđro là 58/7 Nếu cho 0,7 mol hỗn hợp Y qua dung dịch Br2 dư thì số mol Br2 phản ứng tối
đa là :
Ni o t
AgNO3 NH3
Br2
Trang 4(Đề thi chọn học sinh giỏi tỉnh Nam Định,
năm học 2012 – 2013) Hướng dẫn : ChọnnC H2 2 1; nC H2 6 3
Ta cĩ:
2 2 2 6
2
2
Y X C H C H
Y
Y
Y
H Y X
7 4
liên kết trong 7 mol Y C H H
Br liên kết trong 0,7 mol Y
58.2 M
7
Ví dụ 7: Hỗn hợp X gồm CHC–CH2OH,
CH2=CH–CHO và H2 cĩ dX 2 10 Nung X với
bột Ni một thời gian thu được hỗn hợp Y cĩ
2
Y
d 20 Nếu lấy 0,15 mol Y thì tác dụng vừa
đủ với dung dịch nước chứa m gam Br2 Giá trị
m là :
(Đề thi thử Đại học lần 3 – THPT
Quỳnh Lưu 1 – Nghệ An, năm học 2012 – 2013)
Hướng dẫn : Theo bảo tồn khối lượng, ta
cĩ :
Suy ra :
2
H phản ứng X Y
Ta thấy CHC–CH2OH, CH2=CH–CHO cĩ
cùng cơng thức phân tử là C3H4O và đều cĩ 2
liên kết tham gia phản ứng với H2 và dung
dịch Br2
Mặt khác, MX10.2 20 nên ta cĩ :
3 4 2
3 4
3 4 2
2
C H O H
C H O
C H O H
H
20 0,3
Suy ra :
2
C H O H phản ứng Br phản ứng
Br phản ứng
Ví dụ 8: Hỗn hợp X gồm hiđro, propen, axit
acrylic, ancol anlylic (C3H5OH) Đốt cháy hồn tồn 0,75 mol X, thu được 30,24 lít khí CO2
(đktc) Đun nĩng X với bột Ni một thời gian, thu được hỗn hợp Y Tỉ khối hơi của Y so với X bằng 1,25 Cho 0,1 mol Y phản ứng vừa đủ với
V lít dung dịch Br2 0,1M Giá trị của V là
(Đề thi tuyển sinh Đại học khối B năm 2013) Hướng dẫn : Nhận thấy các chất propen
(CH2=CH–CH3), axit acrylic (CH2=CH–COOH), ancol anlylic (CH2=CH–CH2OH) đều cĩ 3 nguyên tử C và cĩ 1 liên kết tham gia phản ứng với H 2 và dung dịch Br 2
Đặt cơng thức của 3 chất propen, axit acrylic,
ancol anlylic là C3HyOz Trong 0,75 mol X, ta cĩ :
2
3 y z
3 y z
2
CO
C H O
C H O H
n
3
X Y
Suy ra :
3 y z
2
C H O Y
H pư X
n n
Vì C3HyOz cĩ 1 liên kết phản ứng nên :
Trang 53 x y 2 2
C H O H phản ứng Br phản ứng
0,025 ? 0,075
Br phản ứng dd Br 0,1M
2 Tìm cơng thức của hợp chất hữu cơ
Ví dụ 1: Cho hiđrocacbon X phản ứng với
brom (trong dung dịch) theo tỉ lệ mol 1 : 1, thu
được chất hữu cơ Y (chứa 74,08% Br về khối
lượng) Khi X phản ứng với HBr thì thu được
hai sản phẩm hữu cơ khác nhau Tên gọi của X
là
A but-1-en B but-2-en.
C propilen D xiclopropan
(Đề thi tuyển sinh Đại học khối B năm 2009)
Hướng dẫn : Độ bất bão hịa của phân tử X
X
n
n
Suy ra cơng thức phân tử của X là CnH2n,
cơng thức phân tử của Y là CnH2nBr2
Theo giả thiết, ta cĩ :
Br trong Y
4 8
2.80
14n 2.80
Vì X phản ứng với HBr thu được hai sản
phẩm hữu cơ khác nhau, chứng tỏ X là anken bất
đối xứng Vậy X là but–1–en
Ví dụ 2: Cho 27,2 gam ankin X tác dụng với
15,68 lít khí H2 (đktc) cĩ xúc tác thích hợp, thu
được hỗn hợp Y (khơng chứa H2) Biết Y phản
ứng tối đa với dung dịch chứa 16 gam Br2 Cơng
thức phân tử của X là
A C2H2 B C3H4
C C4H6 D C5H8
(Đề thi tuyển sinh Cao đẳng năm 2013)
Hướng dẫn : X là ankin nên phân tử cĩ 2 liên
kết Suy ra X tham gia phản ứng cộng hợp với
H2, Br2 theo tỉ lệ là 1 : 2
Ta cĩ :
X H Br 0,7 0,1 X X
X X
M
27,2
0,4
Ví dụ 3: Cho 0,125 mol anđehit mạch hở X
phản ứng với lượng dư dung dịch AgNO3 trong
NH3 thu được 27 gam Ag Mặt khác, hiđro hĩa hồn tồn 0,25 mol X cần vừa đủ 0,5 mol H2 Dãy đồng đẳng của X cĩ cơng thức chung là
A CnH2n(CHO)2 (n 0)
B CnH2n-3CHO (n 2)
C CnH2n+1CHO (n 0)
D CnH2n-1CHO (n 2)
(Đề thi tuyển sinh Đại học khối B năm 2012)
Hướng dẫn : Theo giả thiết :
Ag X
Số liên kết trong phân tử X là :
2
H X
Từ (1) và (2) suy ra : X là anđehit khơng no (cĩ 1 nối đơi C=C), đơn chức, mạch hở, cĩ cơng thức là C Hn 2n 1 CHO
Ví dụ 4: Đun nĩng V lít hơi anđehit X với 3V
lít khí H2 (xúc tác Ni) đến khi phản ứng xảy ra hồn tồn chỉ thu được một hỗn hợp khí Y cĩ thể tích 2V lít (các thể tích khí đo ở cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất) Ngưng tụ Y thu được chất Z; cho Z tác dụng với Na sinh ra H2 cĩ số mol bằng một nửa số mol Z đã phản ứng Chất X là anđehit:
A khơng no (chứa một nối đơi C=C), hai chức.
B khơng no (chứa một nối đơi C=C), đơn chức.
C no, đơn chức.
D no, hai chức.
Trang 6Nguyễn Huệ – Hà Nội, năm học 2012 – 2013)
Hướng dẫn : Trong phản ứng cộng H2, thể
tích khí giảm bằng thể tích H2 đã phản ứng
2
sau phản ứng
V trước phản ứng
2
H phản ứng
V
H phản ứng anđehit X
X
V
V
Với k = 2, suy ra X là anđehit no, hai chức
hoặc anđehit khơng no (chứa 1 nối đơi C=C),
đơn chức (1)
Mặt khác, ancol Z sinh ra từ X phản ứng với
Na, cho
2
1
2
chức, do đĩ X phải là anđehit đơn chức (2)
Từ (1) và (2) suy ra X là anđehit khơng no
(chứa một nối đơi C=C), đơn chức
Ví dụ 5: Trộn hiđrocacbon X với lượng dư
khí H2, thu được hỗn hợp khí Y Đốt cháy hết
4,8 gam Y, thu được 13,2 gam khí CO2 Mặt
khác, 4,8 gam hỗn hợp đĩ làm mất màu dung
dịch chứa 32 gam Br2 Cơng thức phân tử của X
là:
A C3H4 B C2H2
C C3H6 D C4H8
(Đề thi thử Đại học lần 1 – THPT Việt Yên 1,
năm học 2013 – 2014) Hướng dẫn : Sử dụng cơng thức giải nhanh
hợp chất hữu cơ H phản ứng Br phản ứng
tồn nguyên tố C, ta cĩ :
x y
x y
C H Br
C H CO
C H
C H
x y 3 4
(loại)
x 1,5
C H là C H
x 3
IV BÀI TẬP VẬN DỤNG Câu 1: Cho 0,5 mol H2 và 0,15 mol vinylaxetilen vào bình kín cĩ mặt xúc tác Ni rồi nung nĩng Sau phản ứng thu được hỗn hợp khí
X cĩ tỉ khối so với CO2 bằng 0,5 Cho hỗn hợp
X tác dụng với dung dịch Br2 dư thấy cĩ m gam
Br2 đã tham gia phản ứng Giá trị của m là :
(Đề thi thử Đại học lần 2 – THPT chuyên Nguyễn Huệ – Hà Nội, năm học 2010 – 2011)
Câu 2: Cho hỗn hợp X gồm 0,1 mol C2H4, 0,2 mol C2H2 và 0,7 mol H2 X được nung trong bình kín cĩ xúc tác là Ni Sau một thời gian thu được 0,8 mol hỗn hợp Y, Y phản ứng vừa đủ với
100 ml dung dịch Br2 aM Giá trị của a là:
A 3 B 2,5 C 2 D 5.
(Thi thử Đại học lần 1 – THPT chuyên Hùng Vương – Phú Thọ, năm học 2010 – 2011)
Câu 3: Nung nĩng hỗn hợp X gồm 0,1 mol
axetilen; 0,2 mol propen; 0,1 mol etilen và 0,6 mol hiđro với xúc tác Ni, sau một thời gian thu được hỗn hợp Y cĩ tỉ khối so với H2 bằng 12,5 Cho hỗn hợp Y tác dụng với brom dư trong CCl4
thấy cĩ tối đa a gam brom phản ứng Giá trị của
a là
A 24 B 16 C 32 D 48.
(Đề thi thử Đại học lần 2 – THPT chuyên Vĩnh Phúc, năm học 2012 – 2013)
Câu 4: Hỗn hợp X gồm hiđro, propen,
propanal, ancol anlylic Đốt 1 mol hỗn hợp X thu được 40,32 lít CO2 (đktc) Đun X với bột Ni một thời gian thu được hỗn hợp Y cĩ dY 1,25 Nếu lấy 0,1 mol hỗn hợp Y thì tác dụng vừa đủ với V lít dung dịch Br2 0,2M Giá trị của V là :
A 0,25 lít B 0,1 lít.
C 0,2 lít D 0,3 lít.
(Đề thi thử Đại học lần 3 – THPT Quỳnh Lưu 1
– Nghệ An, năm học 2010 – 2011)
Trang 7Giới thiệu bộ sách ôn thi đại học của thầy Nguyễn Minh Tuấn
Quyển 1 : Giới thiệu 7 chuyên đề hóa học 10 (168 trang)
Quyển 2 : Giới thiệu 3 chuyên đề hóa học đại cương và vô cơ 11 (188 trang) Quyển 3 : Giới thiệu 6 chuyên đề hóa học hữu cơ 11 (320 trang)
Quyển 4 : Giới thiệu 4 chuyên đề hóa học hữu cơ 12 (231 trang)
Quyển 5 : Giới thiệu 4 chuyên đề hóa học đại cương và vô cơ 12 (326 trang)