Bài tập và lý thuyết hay về ancol và phenol

Phân tích các phản ứng đặc trưng của ancol Bản chất chỉ là sự thay thế của nguyên tử kim loại cho nguyên tử Hidro trong nhĩm –OH Phản ứng thì đơn giản như vậy nhưng ý nghĩa của nĩ lại r

Trang 1

Nếu bạn khơng thể giải thích một điều gì đĩ thật đơn giản, nghĩa là bạn chưa hiểu đủ 1

1 Phân tích các phản ứng đặc trưng của ancol

Bản chất chỉ là sự thay thế của nguyên tử kim loại cho nguyên tử Hidro trong nhĩm –OH

Phản ứng thì đơn giản như vậy nhưng ý nghĩa của nĩ lại rất lớn:

+ Cho số mol H2 thốt ra hoặc hiệu khối lượng muối so với ancol, ta xác định ngay số mol O trong ancol

+ Cho khối lượng muối thì biểu diễn được khối lượng ancol theo khối lượng muối và số mol O

b) Phản ứng tách nước

 Tạo ete

Chú ý:

+ Thường xét với ancol no, đơn

+ Thực chất đây là phản ứng thế nhĩm –OH bằng nhĩm –OR

+ Ete khơng no ví dụ CH2CH O CH  3 vẫn tồn tại nhưng chương trình thi khơng xét tới

+ Điều kiện phản ứng tuân thủ theo sgk: H SO2 4 đặc; 140 C o

Phản ứng tổng quát như sau: R OH R' OH      R O R' H O2

Như vậy thì phản ứng này biến ancol no thành ete no, về cơ bản thì số O trong ancol đã thay đổi, một phần chuyển vào

H2O

Trang 2

Nếu bạn không thể giải thích một điều gì đó thật đơn giản, nghĩa là bạn chưa hiểu đủ 2

+ Chỉ xét với ancol no, đơn, hở

+ Những ancol có nhóm –OH gắn vào mạch Cacbon hình neopentan không tách nước được (nguyên tử Cacbon ở cạnh

Vậy ứng dụng của phản ứng này trong thiết kế bài tập là gì ?

+ Kết hợp với phản ứng tạo ete làm bài toán trở nên phức tạp hơn

+ Phản ứng tạo ra anken, một hidrocacbon rất đặc biệt, nếu biết khối lượng hỗn hợp anken ta hoàn toàn xác định được

c) Phản ứng oxi hóa tạo sản phẩm chứa nhóm Cabonyl

Tổng quát: R CH(OH) R' [O]    R CO R' H O  2

Phản ứng có thể chuyển hóa ancol thành andehit/Xeton và đương nhiên ta lợi dụng được các phản ứng riêng của andehit mà ancol không có

Ngoài ra, với quá trình Oxi hóa phức tạp:

Trang 3

+ Bạn đọc hãy tưởng tượng nhóm –CH2OH chuyển thành –CHO + H2O thông qua một nguyên tử [O] sau đó nhóm –CHO chuyển thành –COOH với 1 nguyên tử [O] nữa, thế thì:

Hoàn toàn tương tự như hệ quả của phản ứng tách nước

Quá trình này có rất nhiều điểm thú vị khác mà tác giả sẽ phân tích ở các ví dụ

+ Phenol phản ứng với Na2CO3 là do nấc thứ hai của axit H2CO3 yếu hơn Phenol

+ Phản ứng thế với Brom sinh ra 3 mol axit HBr

e) Vai trò của ancol trong các bài toán tổng hợp hữu cơ

Như đã phân tích, ancol là hợp chất hữu cơ chứa chức đầu tiên mà ta học ở chương trình phổ thông, và vì sao tầm quan trọng của nó lại lớn đến vậy ?

Ancol có thể

+ Kết hợp với Axit cho phản ứng este hóa

+ Kết hợp với andehit để lợi dụng phản ứng cộng Hidro

+ Kết hợp với este trong phản ứng thủy phân este

+ Thậm chí kết hợp với cả hidrocacbon để sử dụng phản ứng hidrat hóa

Nếu bạn đọc Tam quốc, có thể ví von ancol như đất Kinh Châu, cái “rốn” của “thiên hạ” đối với bài tập tổng hợp hữu

cơ vậy

2 Các ví dụ minh họa

Trước tiên, ta vẫn đề cập tới vấn đề biện luận cấu tạo của ancol trước

Ví dụ 1: Cho 3 chất hữu cơ mạch hở X, Y, Z đều chứa chức ancol và có phân tử khối bằng 88 Biết X, Z thuần chức,

X hòa tan Cu(OH)2, trong khi Y phản ứng với AgNO3/NH3 theo tỉ lệ mol 1:2 Trong các nhận xét sau, hãy chọn nhận xét đúng

A Y phản ứng với H2 dư tạo thành glixerol

B Z có 4 đồng phân cấu tạo thỏa mãn đề bài

C X có 2 đồng phân thỏa mãn đề bài

D Có 2 chất phản ứng được với Brom trong CCl4

Tìm công thức phân tử trước: C H Ox y z12x y 16z 88  

Ta có 3 trường hợp thỏa mãn:

Trang 4

X hòa tan Cu(OH)2 và thuần chức ancol thế thì công thức của X là: C H O4 8 2

X sẽ một nối đôi C=C, công thức duy nhất thỏa mãn của X là:

Z cũng thuần chức và có công thức phân tử: C H O5 12 C H OH5 11

Z có 8 đồng phân ứng với 8 đồng phân của gốc C H5 11

Như vậy Y là: C H O3 4 3, Y phản ứng với AgNO3/NH3 với tỉ lệ 1:2, có 2 liên kết đôi, tức là Y có 1 chức –CHO; 1 chức –OH nữa, nguyên tử O còn lại thuộc về chức xeton: OHC CO CH OH  2

Đối chiếu các đáp án, ta chọn A

Chú ý: Chức andehit chỉ tác dụng với Brom trong nước

Ví dụ 2: Hỗn hợp X gồm 2 ancol no, hai chức, mạch hở A, B (62 < MA < MB) và có tỉ lệ mol 3:4 Cho a mol X vào bình chứa b mol O2 (dư) rồi đốt cháy hoàn toàn thì thu được 2,04 mol các khí và hơi Mặt khác dẫn 2a mol X qua bình đựng K dư thu được 70,56 gam muối Biết a+b = 1,5 Số đồng phân hòa tan Cu(OH)2 của B là

Thứ nhất ta cần quan tâm đến ancol no hai chức: C Hn 2n 2 2 O C H (OH)n 2n 2

Tức là nếu bỏ 2 chức –OH đi ta sẽ có một anken!

Và công thức của anken là: (CH )2 n

Trang 5

Ví dụ 3: Hỗn hợp X gồm hai chất hữu cơ mạch hở A, B trong phân tử đều chứa C, H, O và có số nguyên tử H gấp đôi

số nguyên tử C Nếu lấy cùng số mol A, hoặc B phản ứng hết với Na thì đều thu được V lít H2 Còn nếu hidro hóa cùng số mol A, hoặc B như trên thì cần tối đa 2V lít H2(các thể tích khí đo ơ cùng điều kiện) Cho 33,8 gam X phản ứng với Na dư thu được 5,6 lít H2(đktc) Mặt khác, 33,8 gam X phản ứng với dung dịch AgNO3/NH3 dư, lượng Ag sinh ra phản ứng hết với dung dịch HNO3 đặc, thu được 13,44 lít NO2 (đktc, sản phầm khử duy nhất) Nếu đốt cháy hoàn toàn 33,8 gam X cần V lít (đktc) O2 Giá trị gần nhất của V là

(Trích đề thi thử năm 2016 tỉnh Quảng Nam)

Theo bài ra, ta sẽ có ngay:

Số nhóm –OH của 2 chất bằng nhau và bằng số liên kết đôi của chúng

Hơn nữa, số H gấp hai lần số C, tức là A, B đều chứa 1 liên kết đôi, vậy chúng cùng chứa 1 nhóm –OH, phần sau của

đề có kết tủa Ag vậy sẽ có ít nhất một chất chứa chức –CHO

Bây giờ ta sẽ chuyển qua một nhóm bài tập hết sức quan trọng, bài tập về phản ứng tách nước của ancol

Ví dụ 4: Đun 0,4 mol hỗn hợp hai ancol no đơn chức bậc I với xúc tác H2SO4 đặc chỉ thu được 9,53 gam hỗn hợp X gồm 3 ete và 5,04 gam hỗn hợp Y gồm 2 anken có tỉ lệ mol 1:4 Đốt cháy hoàn toàn X thu được 11,61 gam H2O Phần

trăm khối lượng của ancol có khối lượng phân tử lớn trong hỗn hợp đầu gần với giá trị nào nhất

Phải nhớ thật kĩ, đốt sản phẩm và đốt ancol ban đầu cho cùng mol CO2

Ta tiếp tục khai thác sự đặc biệt của anken, với 5,04 mol ta có

Trang 6

Cứ 2 mol ancol sẽ tạo 1 mol ete suy ra, số mol phần anken là: 0,4 0,125.2 0,15

Như vậy, số mol C của hỗn hợp ancol ban đầu là:

C/ancol C./ete C/anken TB

Rõ ràng ta khẳng định được ngay có C2H5OH, một anken là C2H4

Ancol còn lại phải có từ 3 nguyên tử C trở lên, theo tỉ lệ đường chéo thì số mol của C2H5OH phải gấp hơn 4 lần số mol của ancol đó tức là

Ví dụ 5: Chia m gam hỗn hợp G gồm 2 ancol no đơn chức, liên tiếp X, Y (MX < MY) thành 2 phần bằng nhau

Phần 1: đi qua H2SO4 đặc, đun nóng thu được a gam hỗn hợp Z gồm: 3 ete, các anken, H2O và 2 ancol chưa phản ứng Chưng cất phân đoạn a gam Z thu được 11,76 gam 3 ete Cho a gam Z vào bình đựng Na dư thu được 4,032 lít H2 ở đktc

Phần 2: tác dụng với hỗn hợp Na, K dư thu được 5,6 lít H2 ở đktc

Đốt cháy hoàn toàn m gam G và cho sản phẩm lội qua nước vôi trong dư nhận thấy khối lượng của bình hấp thụ tăng lên 166,8 gam Hiệu suất ete hóa của X, Y lần lượt là

(Trích đề thi thử năm 2016 THPT Đoàn Thượng, Hải Dương)

Theo bài ra, gấp đôi dữ kiện 2 phần, ta có:

Trang 7

Nhận xét: Trong phản ứng tách nước này thì chỉ khi nguyên tử O trong nhĩm –OH của ancol đi vào ete, nĩ mới mất

đi khả năng phản ứng với Na

Ta xét phần 1, số mol O trong phần ete là:

2

n 2n 0,5 0,18.2 0,14 n   Đặt hiệu suất ete hĩa của C2H5OH và C3H7OH là x và y, thế thì:

2

tạo ete ete

ancol tạo ete H O ete

Ví dụ 6: Cho 47 gam hỗn hợp gồm 2 ancol no, đơn chức đi qua Al2O3, đun nĩng thu được hỗn hợp Y gồm: 0,42 mol

H2O; 0,27 mol 2 olefin; 0,33 mol 2 ancol dư và 3 ete cĩ số mol bằng nhau Biết rằng hiệu suất tách nước tạo olefin của

mỗi ancol đều như nhau Khối lượng của 2 ancol dư cĩ trong hỗn hợp Y gần nhất với

Đề cho hơi lạ một chút ở xúc tác nhưng nĩ khơng quan trọng, bạn đọc chú ý vào sản phẩm phản ứng

Như vậy tổng số mol ancol ban đầu là: 0,57 0,33 0,9 

Cĩ số mol và khối lượng ancol tức là sẽ xác định được CO2; H2O

 Cĩ C2H5OH, gọi mol ancol cịn lại là x

Mặt khác, số mol mỗi ancol trong phần ete là: 0,05.3 = 0,15; hiệu suất tạo ete của hai ancol đều bằng nhau và bằng: 0,27 30%

Trang 8

Chú ý: Phản ứng ete hóa bạn đọc có thể gặp với ancol không no tuy nhiên thực tế thì chương trình thi của ta sẽ không

đề cập tới vì vậy tác giả sẽ giới thiệu ở phần bài tập tự luyện

Ví dụ 7: Cho hỗn hợp X gồm 3 ancol no, đơn, hở A, B, C (MA < MB < MC) Đun 20,3 gam hỗn hợp X với H2SO4 đặc thu được hỗn hơp Y gồm 6 ete cùng số mol và 1 anken (cũng là số anken tối đa), không còn ancol dư Chưng cất hỗn hợp Y trên thu được m gam H2O, dẫn lượng nước này qua bình đựng K dư thì khối lượng bình tăng 3,4 gam Mặt khác nếu đốt cháy hoàn toàn 20,3 gam X và dẫn toàn bộ sản phẩm cháy vào bình đựng nước vôi trong dư thì khối lượng bình tăng 68,3 gam Số đồng phân của C thỏa mãn đề bài là

Khi dẫn qua bình đựng K dư thì có một nguyên tử H trong H2O chuyển hóa vào phân tử khí

Số mol nước tạo thành là: 3,4 0,2 mol

Mặt khác ta chỉ thu được một anken tức là có 2 anken không tách nước tạo anken

Đó có thể là 2 ancol có mạch dang neopentan (C 5) hoặc 1 ancol là CH3OH, 1 ancol dạng đó

Tuy nhiên ta xét số mol các ancol trước, vì có hai ancol không tạo anken thế nên số mol của chúng đúng bằng 0,1; ancol còn lại 0,15 mol

Nếu hai ancol không tạo anken đều dạng neopentan thì số C của hỗn hợp không nhỏ hơn: 0,2.5 0,15.2 1,3  (Loại)

Trang 9

Chọn A

4 bài toán liên tiếp về phản ứng tách nước, bây giờ trước khi chuyển sang phản ứng oxi hóa ancol, các bạn nghiêm túc làm 3 ví dụ sau

Ví dụ 8: Cho hỗn hợp X gồm 2 ancol no, đơn chức, mạch hở Tiến hành phản ứng loại nước a mol X ở nhiệt độ thích

hợp, sau một thời gian thu được 0,31 mol hỗn hợp Y gồm 2 Anken, 3 ete, 2 ancol dư và nước Cũng lượng X trên dẫn qua bình đựng Na dư thu được 26,04 gam muối Biết hiệu số mol hai chất trong a mol X là 0,06, tổng số mol anken trong Y là 0,03 Phần trăm khối lượng của ancol có khối lượng phân tử nhỏ trong X là

Ví dụ 9: Tiến hành phản ứng loại nước x mol ancol A no, đơn chức, mạch hở sau một thời gian thu được hỗn hợp Y

gồm anken, ete, ancol dư và nước Dẫn toàn bộ Y qua bình đựng Na dư thì thoát ra 1,624 lít H2 (đktc) Chưng cất lấy toàn bộ lượng ete trong Y rồi đốt cháy hoàn toàn cần 16,128 lít O2 (đktc) Nếu đốt cháy hoàn toàn x mol A rồi hấp thụ

toàn bộ khí và hơi thu được vào bình đựng nước vôi trong dư thì khối lượng bình tăng 72,15 gam Giá trị của x gần

Trang 10

Số nguyên tử Cacbon trong A là y 2

Bảo toàn O: 1,44 6xy 0,87y  (2)

Nhân 3 lần phương trình (1) trừ đi 31 lần phương trình (2) thu được

Ví dụ 11: Oxi hóa 0,08 mol một ancol đơn chức, thu được hỗn hợp X gồm một axit cacboxylic, một anđehit, ancol dư

và nước Ngưng tụ toàn bộ X rồi chia làm hai phần bằng nhau Phần một cho tác dụng hết với Na dư, thu được 0,504 lít khí H2 (đktc) Phần hai cho phản ứng tráng bạc hoàn toàn thu được 9,72 gam Ag Phần trăm khối lượng ancol bị oxi hoá là :

A 31,25% B 62,50% C 40,00% D 50,00%

(Trích đề Hóa 2013)

Gấp đôi dữ kiện hai phần:

Trang 11

Ta cĩ: nAg0,09.2 0,18 0,08.2   Ancol là CH3OH

Hỗn hợp tào thành:

2 3

HCOOH xHCHO y

Cứ một phản ứng Oxi hĩa sẽ tạo ra H2O đúng tỉ lệ mol 1:1, duy nhất phản ứng tạo ra axit sẽ làm xuất hiện thêm chất

cĩ nhĩm –OH, tức là số mol –OH sẽ tăng lên so với số mol –OH trong ancol ban đầu đúng bằng số mol axit

Vậy naxit nOH sản phẩm nancol 0,09 0,08 0,01 

Phản ứng tách nước và oxi hĩa ancol cĩ thể nhìn chung ở khía cạnh này

Ví dụ 12: Oxi hĩa 0,11 mol ancol đơn chức X bằng Oxi cĩ xúc tác thích hợp sau một thời gian thì số mol Oxi phản

ứng là 0,065 mol thu được 10 gam hỗn hợp Y gồm andehit, axit cacboxylic, ancol dư và H2O Chưng cất tồn bộ phần hơi nước rồi đốt cháy tồn bộ hỗn hợp Z cịn lại thu được 19,36 gam CO2 và 6,48 gam H2O Nếu cho hỗn hợp Y phản ứng với nước Brom thì số mol Brom phản ứng tối đa là

Trang 12

Ví dụ 13: Oxi hóa m gam ancol X đơn chức thu được 1,8 m gam hỗn hợp Y gồm andehit, axit cacboxylic và nước

Chia hỗn hợp Y thành hai phần bằng nhau:

Phần 1: Tác dụng với Na dư, thu được 4,48 lít khí H2 (đktc)

Phần 2: Tác dụng với AgNO3 dư trong dung dịch NH3 thu được a gam Ag

Giá trị của m và a là

A 20,0 và 108,0 B 12,8 và 64,8

(Trích đề thi thử năm 2016 THPT Chuyên Vĩnh Phúc)

Số mol O mà X lấy đi là: 0,8m

16 Sản phẩm không còn ancol dư, thế nên:

Đến đây, ta làm tương tự như ví dụ trước, lấy dữ kiện 1 phần:

Chú ý: Vì không còn ancol dư thế nên số mol –OH sản phẩm đúng bằng số mol O đã tham gia phản ứng Oxi hóa như

Trang 13

Bạn đọc ghi nhớ thật kĩ các hệ quả giúp tối đa tốc độ giải bài, hơn nữa giải như vậy mới “đúng chất hóa học”, phân tích, tư duy phát hiện bản chất chứ không đơn thuần là giải các phương trình Dĩ nhiên, trong rất nhiều trường hợp, việc này không thể tránh khỏi

Có thể thiết kế rất nhiều bài toán khác tương tự bài toán này, nhất là việc phân tử khối của ancol bị kẹp trong 1 khoảng

Ví dụ 14: X là hợp chất hữu cơ đơn chức C, H, O Cho một lượng chất X tác dụng hoàn toàn với 500 ml dung dịch

KOH 2,4M rồi cô cạn được 105 gam rắn khan Y và m gam ancol Z Oxi hóa m gam ancol Z bằng oxi có xúc tác được hỗn hợp T, chia T thành 3 phần bằng nhau

- Phần 1 tác dụng với lượng dư dung dịch AgNO3 trong NH3 thu được 21,6 gam Ag

- Phần 2 tác dụng với NaHCO3 dư thu được 2,24 lít khí (đktc)

- Phần 3 tác dụng với Na (vừa đủ), thu được 4,48 lít khí (ở đktc) và 25,8 gam chất rắn khan

Công thức phân tử của X là

Nếu là CH3OH, hoàn toàn tương tự, trường hợp này bị loại

Thế thì, có 0,3 mol KOH dư, suy ra:

Tiếp tục chủ điểm này, nếu phát triển bài toán hơn nữa, tổng hợp các hệ quả lại, ta có thể có một câu hỏi rất khó như sau

Ví dụ 15: Ancol X mạch hở, chứa một liên kết  và có không quá 6 nguyên tử Cacbon trong phân tử Oxi hóa m

gam X bằng Oxi có xúc tác một thời gian thì số mol Oxi phản ứng là 0,25 mol; thu được hỗn hợp Y gồm andehit, axit cacboxylic, ancol dư và H2O, các chất hữu cơ đều thuần chức Chia Y làm hai phần bằng nhau:

Phần 1: Chưng cất lấy phần hơi nước thì còn lại 14,4 gam hỗn hợp Z Đốt cháy hoàn toàn Z, hấp thụ toàn bộ sản phẩm cháy vào bình nước vôi trong dư thì khối lượng bình tăng 35,2 gam

Phần 2: Dẫn qua bình đựng Na dư thấy thoát ra 4,256 lít H2 (đktc)

Phần trăm khối lượng của andehit trong Y là

Số mol nguyên tử O phản ứng là: 0,25.20,5

Trang 14

Lượng O này sẽ đi về đâu ?

COOH xCHO y(x y z) CH OH

Cứ một phản ứng Oxi hĩa sẽ tạo ra H2O đúng tỉ lệ mol 1:1, duy nhất phản ứng tạo ra axit sẽ làm xuất hiện thêm chất

cĩ nhĩm –OH, tức là số mol –OH sẽ tăng lên so với số mol –OH trong ancol ban đầu đúng bằng số mol axit (nhắc lại cho nhớ)

2 COOH OH sản phẩm OH ban đầu H

Số C khơng quá 6 thế nên n bằng 1 hoặc 2

Với n = 1 ta cĩ Cancol 2 (Loại)

Với n = 2 ta cĩ

Định dạng
Số trang	28
Dung lượng	540,31 KB