phân loại và phương pháp giải bài tập ankan anken ankin

Tiểu luận Bài tập hóa học I Xác định đồng phân- danh pháp Vd: Viết đọc danh pháp tất đồng phân anken có CTPT C5H10 (kể đồng phân hình học) CH3−CH2−CH2−CH=CH2 Pent-1-en CH3−CH2−CH=CH−CH3 Pent-2-en CH3−CH2 CH3 C=C Cispent-2-en H H CH3−CH2 H C=C Transpent-2-en H CH3 CH3−CH−‌CH=CH2 3-metylpent-1-en CH3 CH3−CH=CH−CH3 2-metylpent-2-en CH3 CH2=CH−CH2−CH3 2-metylpent-1-en CH3 Sai lầm học sinh: Thiếu đồng phân hình học, Khó xác định danh pháp mạch cacbon biến tấu VD: CH3 CH3 – CH2 – CH = C – CH = CH – CH3 CH2 CH2 CH3 5-etyl-2-metyl-octa-2,4dien Ở cơng thức cấu tạo này, HS thường đánh số thứ tự mạch cacbon sai, dẫn đến đọc sai danh pháp Bài tập đề nghị: 1) Một học sinh đọc tên anken X sau: 3-metyl-2 etyl pent-2-en Tên gọi X là: A 2-etyl-3-metylpent-2-en C 2,3-đietyl but-2-en B 3,4-đimetyl hex-2-en D 4-etyl-3-metyl-pent-2-en 2) Cho anken A tác dụng với HCl sản phẩm 2-Clo-2-metyl pentan Tên gọi A là: A 2-metyl pent-1-en B 3-metyl pent-2-en C 4-metyl-pent-1-en D A, B, C sai C2H5 3) Trùng hợp anken X (− CH − C −)n Vậy X là: C2H5 CH3 A 3-metyl hex-2-en B 2-etyl pent-2-en C 3-metyl hex-3-en D 2-etyl-2-metyl but-2-en 4) X, Y đồng phân có công thức phân tử C5H10 X làm màu dung dòch Br2 điều kiện bình thường tạo sản phẩm tương ứng 1,3 –dibrom-2-metylbutan.Y phản ứng với Br2 chiếu sáng tạo dẫn xuất monobrom nhất.X,Y là: A 3-metylbuten-1 xiclopentan B 2-metylbuten-2 metylxiclobutan C metylxiclopropan metylxiclobutan D 1,2-dimetylxiclopropan xiclopentan II Nhận biết a Khơng giới hạn thuốc thử Vd: Nhận biết mẫu thử dãy hóa chất sau: But-1-in, but-2-en, buta-1,3-dien, butan Lấy mẫu khí cho tác dụng với dung dịch AgNO3/NH3, trường hợp có kết tủa vàng nhạt but-1-in C2H5−C ≡ CH + AgNO3 + NH3  C2H5−C ≡ CAg + NH4NO3 Lấy thể tích mẫu lại nhỏ từ từ dung dịch Brơm nồng độ vào: - Mẫu khơng làm phai màu dung dịch Brơm chứa Butan - Mẫu tích dung dịch Brơm màu nhiều chứa Buta-1,3-dien CH2 = CH −CH = CH2 + 2Br2  CH2 − CH − CH − CH2 Br Br Br Br - Mẫu tích dung dịch Brơm bị màu chứa but-2-en CH3−CH = CH−CH3 + Br2  CH3 −CH − CH−CH3 Br Br Sai lầm HS: Ở dạng tập này, but-1-en buta-1,3-đien, chất làm màu dung dịch Brơm, Hs khó tìm hướng giải khơng ý đến tỷ lệ brơm phản ứng chúng u cầu GV: Cần nhắc lại cơng thức cấu tạo but-1-en buta-1,3-đien, từ lưu ý cho HS tỷ lệ dung dịch brơm phản ứng chúng đồng thời hướng dẫn em cách nhận biết chất dạng (chú ý thể tích mẫu thử phải nhau, dung dịch thuốc thử Brom phải nồng độ, thể tích) b Giới hạn thuốc thử Vd: Chỉ dùng hóa chất, phân biệt lọ chứa khí: C2H2, C2H4, C2H6 Lấy thể tích mẫu thử nhỏ từ từ dung dịch Brơm nồng độ vào: - Mẫu khơng làm phai màu dung dịch Brơm chứa Etan C2H6 - Mẫu tích dung dịch Brơm màu nhiều Axetien C2H2 CH ≡ CH + 2Br2  CHBr2 − CHBr2 - Mẫu tích dung dịch Brơm màu chứa Etilen C2H4 CH2 = CH2 + Br2  CH2Br −CH2Br Sai lầm HS: Ở dạng tập này,u cầu đề hẹp giới hạn loại thuốc thử, HS cần phải tư để lựa chọn loại thuốc thử phù hợp Đối với Etilen Axetien, chất làm màu dung dịch Brơm, Hs khó tìm thuốc thử khơng ý đến tỷ lệ brơm phản ứng chúng u cầu GV: Cần nhắc lại cơng thức cấu tạo Etilen vàAxetilen, từ lưu ý cho HS tỷ lệ dung dịch brơm phản ứng, hướng em đến thuốc thử cần dùng dung dịch Brom, đồng thời hướng dẫn em cách nhận biết chất dạng (chú ý thể tích mẫu thử phải nhau, dung dịch thuốc thử Brom phải nồng độ, thể tích) Bài tập đề nghị 1) Bằng phương pháp hóa học, phân biệt dãy chất sau: a) CH4, C4H10, C2H4, N2, CH3 − C ≡ CH b) Cacbonic, sulfurơ, axetylen, etylen, propan, amoniac 2) Chỉ dùng tối đa thuốc thử, phân biệt chất lỏng: hex-1-in, propanol, propanal, axit acrylic, dung dịch formon III Tinh chế- tách Vd: 1) Trình bày phương pháp hóa học tách hỗn hợp khí: CO2, C2H4, C2H2, C2H6 CO2 C2H4 Ca(OH)2 dư C2H2 C2H6 CaCO3 HCl dư CO2↑ C2H4 AgNO3 / NH3 dư C2H2 C2H6 AgC ≡ CAg↓ HCl dư CH ≡ CH AgCl↓ C2H4 dd Br2 C2H6 dư C2H4Br2 Zn/to C2H4 C2H6 Dẫn hỗn hợp khí qua dung dịch nước vơi dư - CO2 tác dụng với Ca(OH)2 dư tạo kết tủa trắng, lọc lấy kết tủa, cho kết tủa thu tác dụng với HCl dư, tái tạo khí CO2, ta thu lấy CO2 CO2 + Ca(OH)2  CaCO3 + H2O CaCO3 + HCl  CaCl2 + H2O + CO2 Hỗn hợp khí lại khơng phản ứng với dd Ca(OH)2, Ta thu lấy dẫn qua dd AgNO3/NH3 dư - C2H2 tác dụng với AgNO3/NH3, tạo kết tủa vàng, lọc lấy kết tủa, cho kết tủa thu tác dụng với HCl dư, tái tạo lại C2H2, lọc bỏ kết tủa AgCl để thu hồi C2H2 C2H2 + 2AgNO3 + 2NH3  AgC ≡ AgC + NH4NO3 AgC ≡ AgC + HCl  HC ≡ CH + AgCl↓ Hỗn hợp khí lại khơng phản ứng với dd AgNO3/NH3, Ta thu lấy dẫn qua dd Br2 dư - C2H6 khơng tác dụng với dd Br2 ra, ta thu hồi C2H6 - C2H4 tác dụng với dd Br2, lấy dung dịch thu cho tác dụng với Zn dư/to, tái tạo lại C2H4, thu hồi khí C2H4 C2H4 + Br2  t o C2H4Br2 C2H4Br2 + Zn  C2H4 + ZnBr2 2) Tinh chế C2H2 có lẫn CH4, H2 CH ≡ CH↑ AgC ≡ CAg↓ HCl dư C2H2 AgNO3 / NH3 dư CH4 H2 AgCl↓ CH4 H2 Dẫn hỗn hợp khí qua dd AgNO3/NH3 dư - C2H2 tác dụng với AgNO3/NH3, tạo kết tủa vàng,còn CH4 H2 ko phản ứng với AgNO3/NH3 nên Lọc lấy kết tủa, cho kết tủa thu tác dụng với HCl dư, tái tạo lại C2H2, lọc bỏ kết tủa AgCl để thu hồi C2H2 tinh khiết C2H2 + 2AgNO3 + 2NH3  AgC ≡ AgC + NH4NO3 AgC ≡ AgC + HCl  HC ≡ CH + AgCl↓ Chú ý: Cần phân biệt Tinh chế- Tách Tinh chế: tách riêng hóa chất cần tinh chế khỏi hỗn hợp • Thực phản ứng tạp chất cần loại bỏ • Thực phản ứng chất cần tinh chế tái tạo lại Tách: • Chỉ tác dụng lên chất hỗn hợp • Sản phẩm tạo thành tách dễ dàng khỏi hỗn hợp (có trạng thái vật lý khác với trạng thái vật lý ban đầu hỗn hợp tạo thành chất lỏng phân lớp) • Từ sản phẩm phải tái tạo chất ban đầu Bài tập đề nghị 1) Tinh chế propen có lẫn propin cacbonic 2) Tách riêng ba chất lỏng: pent-1-in, pent-2-en, benzen IV Điều chế a Khơng giới hạn ngun liệu ban đầu Vd: Trình bày phương pháp điều chế cao su Buna từ nguồn ngun liệu có tự nhiên Từ đá vơi than đá: to CaCO3 CaO CH2 = CH −C ≡ CH C + H2 Pd,to H2O CuCl/NH4Cl to CaC2 C H2 CH2 = CH −CH = CH2 Trùng hợp Cao su buna 2.Từ khí thiên nhiên:CH4 CH4 Làm C H2 1500°C lạnh Al2O3,ZnO 500oC + H2 Pd,to CH2=CH2 CH2 = CH −CH = CH2 Từ xenlulozo hay tinh bột: (C6H10O5)n + nmen H2 O H+ Trùng hợp C2H5OH H2O Cao su buna nC6H12O6 C6H12O6 Al O ,ZnO C2H5OH + 2CO2 C2H5OH 500 C CH2 = CH −CH = CH2 + H2 + 2H2O o Trùng hợp n CH2 = CH −CH = CH2 Cao su buna b Giới hạn ngun liệu ban đầu Vd: Từ nhơm cacbua, chất vơ điều kiện kỹ thuật cần thiết khác coi có đủ Viết phương trình phản ứng điều chế cao su Buna Al4C3 + 12H2O  3CH4 + 4Al(OH)3 2CH4 1500°C C2H2 + 4H2 Làm lạnh CuCl / NH4Cl 2C2H2 CH2 = CH − C ≡ CH to Pd CH2 = CH − C ≡ CH + H2 CH2 = CH − CH = CH2 to Xúc tác, to, p nCH2 = CH −CH = CH2 (− CH2 − CH = CH − CH2 −)n V Chuỗi phản ứng a Có rõ chất Vd: CH4 C2H2 C4H4 C4H6 polibutadien 1500°C 2CH4 Làm lạnh CH≡CH + 3H2 2CH≡CH CuCl/NH Cl CH2 = CH −C ≡ CH to + H2 Pd,to CH2 = CH −C ≡ CH nCH2= CH −CH =CH2 To,xt,P CH2= CH −CH =CH2 (−CH2−CH =CH− CH2−)n b Khơng rõ chất H2O Vd: 1) CaC2 X: C2H2 2) A Y: 1500°C Làm lạnh X CuCl/NH4Cl t o Y H2, xt CH2 = CH −C ≡ CH Trùng hợp Z cao su Buna Z: CH2= CH −CH =CH2 B+C B + AgNO3 + NH3 D↓ + E 2B D↓ + G F B + H↓ A:CH4 B: C H2 D: F: CAg ≡ CAg CH2 = CH −C ≡ CH H: AgCl C: H2 E: NH4NO3 G:HCl Chú ý: Tùy trường hợp mà chọn mạch Cacbon cho phù hợp với đề tốn (dạng mạch thẳng hay mạch vòng) VD:C3H6 + Br2 B CuO/to + dd NaOH (1) C (2) (3) + O2 D (4) E (axit hai chức) CH2 + Br2 CH2  CH2Br − CH2 − CH2Br CH2 to CH2Br − CH2 − CH2Br + 2NaOH  CH2OH − CH2 − CH2OH + 2NaBr CHO to CH2OH − CH2 − CH2OH + 2CuO  CH2 + 2Cu + 2H2O CHO CHO COOH to CH2 + O2  CH2 CHO COOH Ở tập này, HS dễ nhầm lẫn xiclopropan mạch vòng thành n-propan dạng mạch thẳng Trong dạng tập chuỗi phản ứng điều chế, Hs thường khơng nhớ viết sai điều kiện phản ứng GV cần lưu ý cho em vấn đề Bài tập đề nghị: 1) Sơ đồ phản ứng sau khơng chấp nhận được: a C3H2O4Na2  CH4  CH3Cl  CH3OH b C3H8  C2H4  C2H6O  C4H6 c CaC2  C2H2  C2H6O  C2H4O2 d CH4  C2H2  C4H4  C4H3Ag↓ 2) Viết phương trình phản ứng theo sơ đồ sau: CH4 A +X B +Y C Trùng hợp +Z D Trùng hợp PVC Trùng hợp (− CH2 − CH −)n OC2H5 Cl2 (1:1) E +T PVA F Trùng hợp Cao su buna +X G Trùng hợp Cao su Cloropren VI Tốn Hidrocacbon khơng no 1.Thiết lập CTPT a) Phương pháp khối lượng Gọi CTPT chất hữu A CxHy, khối lượng a (g) Dạng 1: Biết tính phân tử gam M: Cách 1: Áp dụng đại lượng tỷ lệ khối lượng M a y 12x = mC = mH ⇒ x, y = ? M 12x Hay 100 =%C y = %H ⇒ x, y = ? M 44x 9y a = mCO2 = mH2O ⇒ x, y = ? Vd1: Tỉ lệ % khối lượng cacbon hidro HC X %mC:%mH=85,7%: 14,3% X có tỉ khối so với khơng khí 1,45 CTPT X: Giải: Đặt CTPT X CxHy MX = 29 x 1.45 = 42 42 12 x y = = ⇒ x = 3, y = 100 85.7 14.3  CTPT X C3H6 Vd2: Oxi hóa hồn tồn 0,42g chất hữu X người ta thu khí CO2 nước,khi dẫn tồn sản phẩm vào bình chứa nước vơi lấy dư khối lượng bình tăng lên 1,86g, đồng thời xuất 3g kết tủa.Mặt khác hóa lượng chất X người ta thu thể tích băng 2/5 thể tích khí Nito có khối lượng tương đương điều kiện nhiệt độ áp suất.Xác định cơng thức phân tử X Giải Khi dẫn khí CO2 H2O vào bình chứa lượng dư Ca(OH)2 ,cả CO2 H2O bò giữ lại,trong CO2 tham gia phản ứng: CO2 + Ca(OH)2  CaCO3 + H2O n CaCO3 =n CO2 = 3/100 = 0,03 mol mC= 0,03 *12 = 0,36g mCO2 = 0,03 * 44= 1,32g mặt khác mbinh = mCO2 + m H2O = 1,86g suy ra: mH2O =1,86 – 1.32 = 0,54g mH =2*0,54/18 = 0,06g Trong điều kiện nhiệt độ áp suất tỉ lệ thể tích khí tỉ lệ số mol VX =VN2 *2/3  n X = nN2*2/5 mX =5 MX mN2 5*28 *28 mà mX=mN2 nên MX = = 70 Công thưc phân tử X CxHy: 70 yy  x=5,y=10 0,42 12x 0,36 =0,06 = X: C5H10 Cách 2: Áp dụng trực tiếp lên phương trình phản ứng cháy CxHy + (x + y/4) O2 → xCO2 + y/2 H2O Mắc nối tiếp H2O CO2 H2SO4đặc P2O5 khan CaCl2 khan Ca(OH)2 m↓ x+ a( g ) = Ma nO2 y = x nCO = y n H 2O Giải hệ tìm x, y, z Chú ý: Một số biện pháp tìm M hợp chất hữu A: a) Từ tỷ khối A so với B (dA/B): MA = MB dA/B (với B thường khơng khí H2) b) Từ phương trình trạng thái: PV = m mRT RT ⇒ M A = MA PV c) Hai khí A, B có V (ở to p) m m M n A = nB ⇒ A = B ⇒ M A = m A B MA MB mB Vd1: Đốt cháy hồn tồn 0,1 mol hidrocacbon A Dẫn tồn sản phẩm qua bình đựng P2O5 Ca(OH)2 thấy khối lượng bình tăng 10,8g 26,4g Xác định CTPT A Giải: Cách 1: Dựa vào phản ứng cháy Đặt CTPT A CxHy nH2O = 0.6 (mol) nCO2 = 0.6 (mol) CxHy + (x + y/4) O2 → xCO2 + y/2 H2O y x Ta có: = = ⇒ x = 6, y = 12 0.6 0.6 0.1 Vậy CTPT A C6H12 Cách 2: Áp dụng đại lượng tỷ lệ khối lượng Ta có: 0.1 = 26.4 10.8 = ⇒ x = 6, y = 12 44 x 18 y Vậy CTPT A C6H12 Vd2: Hỗn hợp X gồm ankan anken (tỷ lệ mol 3:2), Sau đốt cháy hồn tồn X, dẫn cháy qua dung dịch Ba(OH)2 thấy khối lượng bình tăng 7.98g có 15,76g kết tủa Phần dung dịch thêm NaOH dư lại thấy có 3.94g kết tủa Tìm CTPT Hydrocacbon X Hướng dẫn: Đặt CnH2n+2 : 3x CmH2m : 2x CnH2n+2 + (3n + 1)/2 O2  nCO2 + (n + 1) H2O 10 3x 3xn 3x(n+1) CmH2m + 3m/2 O2  mCO2 + mH2O 2x 3xm 3xm CO2 + Ba(OH)2  BaCO3 + H2O (1) a a 2CO2 + Ba(OH)2  Ba(HCO3)2 + H2O (2) 2b b Ba(HCO3)2 + 2NaOH  BaCO3 + Na2CO3 + 2H2O Theo giả thiết: nCaCO3 (1) = a = 0.08 nCaCO3 (3) = b = 0.02  số mol CO2 = 0.12 Số mol H2O = 0.15 Đặt hệ: 3xn + 2xm = 0.12 3x(n+1) + 2xm = 0.15 (3) Biến đổi hệ  3n + 2m = 12 Biện luận: n =  m = 4.5 n=2 m=3 n =  m = 1.5 n=4 m=0 Vậy n =2, m =  C2H6 C3H6 Dạng 2: Khơng biết phân tử gam M, biết khoảng giá trị M Ta phải tìm CTPT qua trung gian cơng thức ngun (hoặc cơng thức đơn giản), cách lập tỷ lệ: x: y = mC : mH 12 Hay x : y = ⇒ ( Ca H b ) n %C : %H 12 VD: Có cơng thức ngun A (C2H5O2N)n MA < 100đvC Biện luận: M = 75n 0.02) thu hỗn hợp khí X Đốt cháy hồn tồn X cho sản phẩm cháy hấp thụ hết vào dung dịch Ba(OH)2 dư thu 25.61g kết tủa Nếu cho hỗn hợp X qua dung dịch AgNO3+NH3 dư thu được< 8g kết tủa Hiệu suất phản ứng đạt 100%, thể tích khí đo đkc Xác định CTPT, CTCT tính % thể tích A,B X Lưu ý Các lưu ý tỉ lệ số mol CO2 H2O tốn đốt cháy hợp chất hidrocacbon khơng no  Dựa vào số mol sản phẩm cháy (CO2, H2O) để xác định dãy đồng đẳng hợp chất hữu (hidrocacbon) Nếu nH2O > nCO2 ⇒ hợp chất ankan nH2O = nCO2 ⇒ hợp chất anken xicloankan nH2O < nCO2 ⇒ hợp chất ankin ankadien  Dựa vào quan hệ số mol CO2 H2O để xác định số mol hợp chất hữu đem đốt cháy Ankan: CnH2n+2 + 3n+1 O2 → nCO2 + (n+1)H2O Số mol ankan = nH2O – nCO2 Ankin: CnH2n-2 + 3n-1 O2 → nCO2 + (n-1)H2O Số mol ankin = nCO2 – nH2O Dựa vào quan hệ tỉ lệ số mol hợp chất hữu phương trình phản ứng Dựa vào tỉ lệ số mol hợp chất hữu với số mol brom hidro để xác định số liên kết pi hợp chất  Nếu số mol Br2 (hoặc H2) = số mol A ⇒ A có liên kết pi gốc hidrocacbon Anken + Br2 : Tỉ lệ số mol anken: nBr2 = 1:1 14 Nếu nBr2 = 2nHRC ⇒ HRC ankin ankadien Dựa vào phản ứng tráng gương andehit với AgNO3 dd NH3 Đối với HCHO andehit chức tỉ lệ mol Ag andehit 1:4 Đối với andehit đơn chức R-CHO tỉ lệ mol 1:2 VD:đĐốt cháy hồn tồn Hydrocacbon mạch hở (X) dẫn tồn sản phẩm cháy vào 200ml dd Ca(OH)2 1M Sau phản ứng 26.2g hỗn hợp hai muối khối lượng dung dịch tăng thêm 8.6g a) Tìm dãy đồng đẳng hydrocacbon X b) Tìm CTPT hydrocacbon biết 12.6g (X) làm màu vừa đủ dung dịch chứa 31.6g KMnO4 (Cho Mn = 55, K = 39) Hướng dẫn: a) CO2 + Ca(OH)2  CaCO3 + H2O a a a 2CO2 + Ca(OH)2  Ca(HCO3)2 + H2O 2b b b Đặt hệ: 100a + 162b = 26.2 a + b = 0.2  a = b = 0.1  số mol CO2 = a + 2b = 0.3 Độ tăng khối lương dung dịch = mCO2 + mH2O – mCaCO3  số mol H2O  số mol H2O = 0.3 = số mol CO2  anken b) 3CnH2n + 2KMnO4 + 4H2O  3CnH2n(OH)2 + 2MnO2 + 2KOH x 2x/3 2x/3 = 0.2  x = 0.3  MX = 42  14n = 42  n =  C3H6 Bài tập đề nghị (tự giải) Đốt hồn tồn hydrocacbon A, thấy nCO2 = 2nH2O Biết dA/O2 < 0.32 a/ Tìm CTPT có A b/ Xác định CTPT A 2.34g A phản ứng hết với dung dịch AgNO3 dư NH3 tạo 8.76g kết tủa Viết CTCT phù hợp A 15 ... tích mẫu thử phải nhau, dung dịch thuốc thử Brom phải nồng độ, thể tích) Bài tập đề nghị 1) Bằng phương pháp hóa học, phân biệt dãy chất sau: a) CH4, C4H10, C2H4, N2, CH3 − C ≡ CH b) Cacbonic,... có muối tạo thành Đặt ẩn số mol muối lập hệ phương trình đại số để giải Bài tập đề nghị: 1) Dẫn 3,584l hỗn hợp X gồm anken A B liên tiếp dãy đồng đẳng vào ddBr2 (dư) thấy khối lượng bình đựng dung... số) CO2, H2O sinh O2, chất hữu tham gia phản ứng, lập phương trình đại số cho phép xác định x,y  CTPT hợp chất hữu 11 Bài tập đề nghị (Tự giải) 1) Để đốt hồn tồn 1.08g hydrocacbon khí điều kiện