Một số dạng toán hữu cơ lớp 12

Các chất phải cùng tác dụng với 1 chất mà tính chất của phản ứng tơng tự nhau về sản phẩm , số mol, hiệu suất.. 2.Phơng pháp khối lợng mol phân tử trung bình của hỗn hợp M hh a.M là kh

đề cơng hoá hữu cơ 12

các dạng toán hữu cơ - một số phơng pháp giải thông dụng

A.Vấn đề 1 : một số ph ơng pháp giải toán

I.áp dụng định luật

1.Định luật bảo toàn nguyên tố

Cho công thức tổng quát :AxByCz ( x,y,z ∈N*)

a Tỉ lệ khối lợng các nguyên tố hay % khối lợng

Ví dụ minh hoạ cho1và 2: Đốt cháy hoàn toàn 4,6g một hợp chất hữu cơ A

thu đợc 4,48 l khí CO2 (đktc)và 5,4g H2O Khối lợng mol phân tử của A là 46 g

a.Tính % khối lợng nguyên tố C và H trong A

b.Xác định công thức phân tử và công thức cấu tạo của A

HD: phần a vCO -> nCO -> nC -> mC = mC (A)

2 2

mH(A) = mH (H2O) = ( 2:18 ).5,4 =0,6g

3 Định luật bảo toàn khối lợng -Phơng pháp tăng giảm khối lợng ( Lu ý : Chất A->

B cóthể qua nhiều giai đoạn trung gian )

* Thờng gặp các bài toán :

- Cho toàn bộ sản phẩm cháy vào bình dd Ba(OH)2 , dd Ca(OH)2 => khối lợng bình tăng

* Ví dụ minh hoạ cho (3)

Cho hỗn hợp 2 rợu no đơn chức tác dụng hết với HBr thu đợc hỗn hợp 2 ankyl brômua tơng ứng có khối lợng gấp đôi khối lợng 2 rợu Phân huỷ 2 ankyl brômua thành Br - và cho tác dụng với AgNO3 d thu đợc 5,264 g kết tủa vàng Tính khối l-ợng 2 rợu ban đầu

Cách 1 : Dùng bảo toàn khối lợng => mrợu = 1,764 g

P : áp suất khí (atm) ; 1 atm = 760 mm Hg

* Nếu hai khí đo cùng điều kiện nhiệtđộ , áp suất

V =n => % (V)= % (n)

Ví dụ minh hoạ (4)

2,46 l khí Oxi ở 270C , 1 atm có số mol bằng bao nhiêu?

Các chất phải cùng tác dụng với 1 chất mà tính chất của phản ứng tơng tự nhau

về sản phẩm , số mol, hiệu suất

- Giải bài toán xác định công thức phân tử dãy đồng đẳng hơn kém mhau kCH2

hay 14 k (k =1,2, )

2.Phơng pháp khối lợng mol phân tử trung bình của hỗn hợp ( M hh )

a.M là khối lợng 1 mol hỗn hợp hoặc là khối lợng của 22,4 l khí(đktc)

b Mluôn có khoảng gới hạn

hh X khiX

(a,b là số mol của A, B)

áp dụng (1) và (2) ta xác định %thể tích hay% số mol A và B

Bài toán áp dụng:

Một hỗn hợp 2 ankan là đồng đẳng kế tiếp nhau có tỉ khối so với H2 là

a b

+

= +

Ví dụ : Cho 11 g hỗn hợp 2 rợu đơn chức tác dụng vừa đủ với Na thu đợc 3,36 l khí

(đktc) Xác định công thức phân tử 2 rợu đồng đẳng liên tiếp

GiảiGọi rợu (A) và rợu (B ) làn lợt là ROH và R'OH

Vì đều tác dụng với Na , đều là rợu đơn chức (1-OH )

Đặt CTTĐ: ROH

1 2

Rợu thơm - phenol : CnH2n-7OH <=> CmH2m.3CO (m= n-3)

2 Một số phơng pháp biện luận số liên kết

3 Cách xác định số liên kết Π trong CTPT để viết CTCT

CxHyNz

CxHyOzNt

y≤ 2x+2+t.y lẻ nếu t lẻ.y chẵn nếu t chẵnx,y,z,t ∈N*

CTTN:A (CH4N)n => Cn H4nNn

=>4n≤2n+2 + n => n ≤2Vì n ∈N*=>n=1 hoặc n=2n=1 => CH4N lẻ (loại)n=2 => C2H8N2 ( thoả mãn)

CxHyXu

CxHyOzXu

(X là halogen)

y≤ 2x+2-u.y lẻ nếu u lẻ.y chẵn nếu u chẵnx,y,z,u ∈N*

CTTN:A (CH2Cl)n => Cn H4nCln

=>2n≤2n+2 - n => n ≤2Vì n ∈N*=>n=1 hoặc n=2n=1 => CH2Cl lẻ (loại)n=2 => C2H4Cl2 ( thoả mãn)

Ví dụ :Xác định số liên kết Π trong CTPT C4H8O2

áp dụng công thức :∆ = 4 4 2( − +) 8 1 2( − +) 2 = 1

B.Vấn đề 2 : bài toán rợu - phenol- amin

I.Bài toán rợu :

V V

3 3

100 rợu nguyên chât

dung dịch rợu

b Định nghĩa : Số ml rợu có trong 100 ml dung dịch rợu (rợu trong nớc)

3.Tên một số rợu

CH3-CH(OH)-CH2-OH : propylen glicol hay Propan điol1-2

OH-CH2-CH2-CH2-OH : tri metylen glicol hay Propan điol 1-3

CH2=CH-CH2-OH : ancol alylic

C6H5-CH2-OH : rợu Benzylic

CH3-C(CH3)(OH)- C(CH3)(OH)- CH3 : 2-3 đimetyl butan điol2-3

CH3-CH(OH)-CH2- CH2-CH3 : sec butanol hay butanol 2

CH3-C(CH3)(CH3)- OH : tec butanol hay ancol tec butylic

OH-CH2-CH2-OH : etađiol 1-2 hay etylen glicol

OH-CH2-CH(OH)-CH2-OH : propan triol 1-2-3 hay glixerin

CH2=CH-CH2-CH(OH)-CH3 : 4- pentenol-2

C6H5-CH2- CH2-OH : 2 phenyl etanol 1

4 Bậc của rợu:

Nhóm hidroxi (OH) đính với Các bon bậc 1,2,3

5 Tính chất vật lý của rợu

a Tìm hiểu về liên kết hidro:

Những hợp chất mà phân tử có nhóm NH2 , OH tạo liên kết với các phân tử H2O(liên kết hidro liên phân tử) và liên kết hidro với chính phân tử đó (liên kết hidro nội phân tử )

+Liên kết hidro tạo bởi nguyên tử H linh động (là nguyên tử H liên kết nguyên

tử có độ âm điện lớn N,O,Cl,F, ) phân tử này với nguyên tử có độ âm điện lớn hơn phân tử khác - biểu thị

Ví dụ :

+Hợp chất có liên kết hiđro thờng có nhiệt độ cao , hoà tan tốt trong nớc so với hợp chất cùng phân tử khối không có liên kết hiđro

b Tính chất vật lí của rợu

C1 -> C3 , mùi thơm ; C4 -> C11 lỏng , mùi khó chịu; C12 rắn , giống parafin+Nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy tăng nếu khối lợng phân tử tăng , đồng phân mạch nhánh có nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy thấp hơn mạch thẳng

+ Độ tan trong nớc giảm khi gốc hidro cacbon tăngdo tính kị nớc của gốc hiđro cacbon

Tiêu biểu : C2H5OH t0C = 78,30C, tan vô hạn trong nớc

CH3OH gây mù , có thể chết ngời , dung môi ; điều chế focmanđehit

6 Tính chất hoá học của rợu đơn chức

a Phản ứng oxi hoá hoàn toàn ( phản ứng cháy)

b Phản ứng thế kim loại mạnh (K,Na,Ba,Ca )

Chú ý : + Nếu cho Na vào dd rợu nớc :

+ Nếu rợu trong Benzen thì không có phản ứng (1)c.Vì rợu không là axit => không tác dụng với bazơ NaOH, KOH,

d Rợu tác dụng với axit ( phản ứng este hoá )

e Phản ứng tách nớc từ 1 phân tử rợu no đơn chức (Đề hidrat hoá )

Quy tắc Zaixep : Nhóm OH tách H gắn C kế bên có bậc cao nhất cho sản phẩm chính

Nếu đề bài cho tách H2O từ hỗn hợp rợu 2 olefin là đồng đẳng liên tiếp => rợu

no đơn chức - đồng đẳng liên tiếp số nguyên tử C≥ 2

Lu ý : CH3OH tách nớc chỉ cho CH3-O-CH3 , không cho anken(olefin)

H O

n 2 (sinh ra) =nete = 0,5 nrợu

*Nếu tách H2O từ (n) rợu khác nhau tạo n n( +1)

8.Tính chất hoá học của rợu đa chức

a Để chứng minh rợu đa chức có thể dựa vào phản ứng của rợu với Na

R OH +Na→R ONa + H2

2

- n H2 ≥nrợu => rợu đa chức Dấu = xảy ra <=> rợu có 2 nhóm OH

- Hỗn hợp X gồm 2 rợu A,B 2 n H2 > nrợu => 1 trong 2 rợu là đa chức

b Khử nớc của rợu đa chức , mỗi nhóm OH tạo ra 1 liên kết đôi

HO CH− 2−CH2 −OH→CHO CHO− → COOH 2

glioxan axit oxalic

d Phản ứng với Cu(OH)2 ( điều kiện : 2 OH cùng đính với 2 nguyên tử cacbon liền kề )

( )

HO CH− 2 −CH2−OH Cu OH+ 2→

2 +2 H2 O

phức đồng glicolat màu xanh lơ

Tơng tự glixêrin cũng tạo phức màu xanh lơ

e.Xà phòng hoá este:

b Điều chế etylen glicol

+ Ô xi hoá anken bằng dd KMnO4 trong môi trờng trung tính (H2O)

3CH2=CH2 + 2 KMnO4 + 2H2O→ 3 C2H4(OH)2 + 2 MnO2 + 2KOH

+ Thuỷ phân dẫn xuất halogen

3 Tên gọi :gọi theo dẫn xuất của phênol.Trong trờng hợp phức tạp thêm đầu ngữ o xi

<hiđrô xi> vào tên tơng ứng

Ví dụ :C6H4(OH)2 :1.2(1.3) (1.4)đi oxi benzen ;C6H5(OH)CH3 :O(p) (m)crezol

II Điều chế :

1.Chng cất nhựa than đá

2 Thuỷ phân dẫn xuất halogen

có tính a x (a x phênonic)

- không chuyển đ ợc quỳ tím thành màu đỏ ⇒axityếu

- yếu hơn H2CO3 do đó khi thổi CO2 vào dung dịch phênonat →kết tủa trắng phênol

C6H5ONa + CO2 + H2O → C6H5OH ↓ + NaHCO3

-tính a x phênol tăng nếu vòng ben zen có nhóm thế hút điện tử :NO2;Cl;COOH;

CHO;COR ;CN và tính a x giảm có nhóm đẩy điện tử: CH3 ;C2H5

2.PƯ xảy ra ở vòng ben zen (nhân thơm)

a.làm mất màu dung dịch brôm (2.4.6tri brôm phenol ;kết tủa trắng)

C H OH6 5 + 3B r2H O→2 C H Br OH6 5( 3) ↓ + 3HB r

- Nếu dung môi ít phân cực(clorofom) C H OH B6 5 + r2 →C H B OH HB6 5 r + r

b.P nitro hoá:(tạo 2.4.6.trinitro phênol-a x picric)

c

H SO t

C H OH6 5 + 3HNO3 →20 4C H NO OH6 5 3 3 + 3H O2

C H OH HNO l6 5 + 3( )→C H NO OH H O6 5( 3) + 2

3 Một số phản ứng khác o;p ni tro phênol

a Phản ứng Fomanđêhit xúc tác kiềm => Tổng hợp nhựa Phenol Fomanđêhit

C

C H OH H SO6 5 + 2 415 20→− 0 C H OHSO H H O6 4 3 + 2 ( axit o.phenol sunfonic)

Nếu ở 1000C tạo thành axit (p) phenosunfonic

Chú ý : phênol không bị o xi hoá bởi KMnO4

V ứng dụng công nghiệp :nh điều phenolfomandehit ,tơ poliamit ;thuốc nổ (a xit pi cric)

-trong nông dợc: thuốc diệt cỏvà kích thích tố thực vật 2,4-D(muối nat tri của a xit 2,4diclophên0xia xêtic ;chất sát trùng,diệt nấm mốc (o;p-ni tro phenol)

a.Amin bậc 1 : RNH2 Ví dụ CH3NH2 (mêtyl amin )

b Amin bậc 2 : RNH-R' Ví dụ (CH3 2) −NH (đi mêtyl amin)

c Amin bậc 3 : Ví dụ : (CH3 3) −N (tri mêtyl amin )

6.Gọi tên:

a.Danh pháp IUPAC : tiếp đầu ngữ amino + số chỉ vị trí + tên hiđrô cacbon mạchdài nhất

Ví dụ :CH3−CH NH( )2 −C CH( 3 2) −CH3 ( 2.amino.3.3.đimetyl butan)

b.Tên thờng : số chỉ vị trí +Tên gốc hiđrô cacbon + amin

II Tính chất vật lý : Có liên kết hiđrô => dễ tan trong nớc => gốc hiđrô lớn ,độ

tan giảm do tính kị nớc của gốc hidrô cacbon

-Amin bậc 3 không có liên kết hiđrô

-Nhóm đẩy điện tử làm bazơ tăng và nhóm hút điện tử làm bazơ giảm

-Làm đổi màu quỳ tím thành xanh

2 Amin tiêu biểu: Anilin(C6H5NH2)

a Tính chất vật lý : lỏng không màu , để trong không khí thành màu nâu đen ,

độc ,ít tan trong nớc , tan trong benzen và rợu

b Tính chất hoá học : Có tính bazơ giống NH3 phản ứng xảy ra nhóm chức

NH2và gốc phênyl C6H5 (vị trí o;p)

- Tác dụng với HCl : C6H5NH2+ HCl ->C6H5NH3Cl (muối phênyl amôni clorua tan)-Tính bazơ yếu hơn NH3 do ảnh hởng hút e của gôc phenyl(vòng ben zen) không làm xanh đ ợc n ớc quỳ

C6H5NH2 có tính ba zơ ( có khả nặng nhận H+) do còn 1 cặp e (p) của N cha liên kết + Tác dụng với dd Br2 : : C6H5NH2 + 3 Br2 →C H B NH6 5 r3 2 ↓ + 3HB r

(Trắng)c.Kết luận : Amin vừa phản ứng cộng Br2 vừa phản ứng với HCl là do ảnh hởng qua lại lẫn nhau giữa vòng benzen và NH2

V Tính chất của hợp chất có vòng benzen : anilin ; phenol;benzen(C6H6)

;stiren(C6H5-CH =CH2);rợu thơm ;toluen (C6H5-CH3)

1 Phenol thể hiện tính axit : Phản ứng với Na , NaOH -> tan ;tác dụng dung dịch B r2

(tạo kết tủa trắng)

2.Amin phần lớn thể hiện tính bazơ: tan trong dd HCl ;tạo kết tủa trắng với B r2

Sti ren làm mất màu dung dịch B r2 ;thuốc tím -kalipeman ga nat (KMnO4) ở điều kiện thờng ;cộng H2 ;HCl ; trùng hợp

3.Benzen chỉ làm mất màu B r2khan (có xúc tác Fe ;t c0

) ;tác dụng HNO3đặc(H2SO4 làm xúc tác) ;cộng Cl2(ánh sáng) tạo thuốc trừ sâu 6.6.6

4.Toluen làm mất màu (KMnO4) khi đun nóng, tạo kết tủa MnO2(màu đen) ;làm mất màu B r2khan(xúc tác Fe ; o

1.Khái niệm : là dẫn xuất hidrôcacbon.Trong phân tử chỉ có chức : -CHO.

2.Công thức tổng quát:CnH2n+2-2k-m(CHO)m hay CxHy(CHO)m hay Cm+nH2n+2-2kOm

(k≥ 0,m≥ 1,n≥ 0)

a.k=0;m=1 ta có andehit no đơn chức: CnH2n+1CHO hay CmH2mO (m=n+1)

b.k=1;m=1 ta có andehit không no đơn chức có 1 liên kết Π ở gốc hidrocacbon:

CnH2n-1CHO hay Cn+1H2nO

c.k=0 ta có andehit no đa chức CnH2n+2-m(CHO)m

3.Danh pháp :

a.danh pháp IUPAC: số chỉ vị trí mạch nhánh +tên mạch chính +al

b.danh pháp thờng: gọi theo tên a xit ;chỉ thay tên a xit =andehit

5 Tính chất hoá học chung :

a o xi hoá hoàn toàn (p cháy)

Cm+nH2n+2-2kOm + t O2 t c

→0 (n+m) CO2 +(n+1-k)H2ONếu :k=0;m=1 ta có n CO2 =n H O2 thì andehit no đơn chức

Nếu : k=1;m=1 ta có n CO2 ≥n H O2 thì andehit không no đơn chức có 1 liên kết Π ở gốc hidrô cacbon và nandehit = n CO2 −n H O2

b P o xi hoá không hoàn toàn :( đứt lk C-H trong CHO)

*P tráng gơng : R(CHO)x +2xAgNO3 +3xNH3 +xH2O → R(COONH4)x

+2xNH4NO3 +2xAg

hay : R(CHO)x +xAg2O →NH3

R(CO OH)X + 2xAg

*Với RCHO + 2AgNO3 +3NH3 +H2O → RCOONH4 + 2NH4 NO3 +2Ag

hay : RCHO + Ag2O →NH3

RCOOH + 2Ag

* Tác dung Cu(OH)2 trong môi trờng kiềm :

R(CHO)x +2x Cu(OH)2 +xNaOH →R(COONa)x +xCu2O +3xH2O

hay R(CHO)x + dung dịch fêling tạo ↓đỏ son Cu2O

*thế vào H linh động (ở vị trí C2) : R-CH2CHO +Cl2 →R-CHCl-CHO +HCl

6.Andehit tiêu biểu :

a HCHO :

* là andehit duy nhất ở thể khí ;có trong khói bếp ;có tính sát trùng(diệt vi khuẩn) vì vậy d d fomalin (focmon) chứa gần 40% HCHO dùng bảo quản xác chết

* HCHO +4 AgNO3 +6NH3 +2H2O →(NH4)2CO3 + 4NH4 NO3 +4Ag

hay : HCHO +2Ag2O NH t;c

b CH3CHO : có nhiệt độ sôi thấp hơn rợu vì khôngcó liên kết hidro

* Điều chế : o xi hoá rợu bằng CuO; đun nóng

II XE TON : R -CO- R '

* Tác dụng H2 ;NaHSO3 ;p cháy

* Không tham gia p tráng gơng ,Cu(OH)2 ; không tác dụng dung dịch felinh

* CH3-CO-CH3 : dung môi sản xuất tơ nhân tạo ,hoà tan a xetilen,thuốc an thần,

III.Một số lu ý khi giải toán andehit -xeton

1.Nếu bài toán yêu cầu xác định CTHH andehit cha rõ no hay không no;đơn hay

đa chức trớc hết xác định số nhóm CHO da vào p tráng gơng (số mol Ag tạo thành)

2.Nếu là bài toán xác định andehit đơn chức thì trớc hết phải giả sử không phải

là HCHO sau khi giải xong phải thử lại trờng hợp nếu là HCHO xem có phù hợp điều kiện bài toán không

3.Nếu một hỗn hợp 2 andehit đơn chức p tráng gơng tạo ra :n Ag≥2n2andehit thì chắcchắn phải có HCHO

4 Nếu n RCHO:n Ag = 1 4: ⇒ andehit là HCHO

5.ngoài andehit còn 1 số chất tham gia p tráng gơng : ankin -1(tạo kết tủa

vàng) ;HCOOH 6.Pứ cộng H2 vào andehit không no cho rợu no bậc1 luôn có tỉ lệ n H2 ≥ 2n andehit 7.Nếu hidrat hoá (cộng H2O) vào 1 hidrocacbon tạo ra andehit ⇒hidrocacbon là C2H2

K.axit cacboxylic - este -e te

Với k= 0 , m= 1 => axit no đơn chức CmH2mO2 hay CnH2n+1COOH

Nếu đề bài cho CmH2mO2 => este no đơn chức hoặc axit no đơn chức => n CO2 =n H O2

Với k = 1 , m = 1 => CnH2n O2 hay CnH2n-1COOH => n CO2 −n H O2 = na xít=> axit no đơn chức có 1 liên kết Π trong gốc

k= 2 ,m = 1 => Dãy đồng đẳng axit không no có 1 liên kết III => CnH2n-3COOH

k = 4 ,m = 1 => Dãy đồng đẳng của axit thơm no đơn chức => CnH2n-7COOH (n≥ 6) k=0 ,m=2 => CnH2n(COOH)2 đi axit no

CH3- CH2- COOH : ax metyl axetic

C6H5- CH2- COOH : ax phenyl axetic

ax 2- amino -4 hexenoic hoặc ax 2 amino- hexen 4 oic

CH3 - CH2- CHCl - COOH : ax 2- clo buta oic

a xít 2-clo -xi clobutanoic

CH2- CH-Cl

Đối a xit 2 nhân thơm :

a xit β -naphtalen cac bon xylic

a xit α - naphtalen cac bon xylic

NO2-C6H5-CO OH a xit : p.ni tro ben zo ic

HO OC-CH2 -CO OH a xit :malonic hay propandioic

HO OC-C6H4 -CO OH a xit :phtalic

HO OC-CH=CH-CO OH a xit : maleic hay a xit butendioic

CH3- C6H5-CO OH a xit :p.metyl ben zo ic

CH2 =CH-CO OH a xit : acrylic hay propenoic

CL2-CH-CO O H a xit :diclo a xetic hay 2.2diclo-etanoic

CH2=C(CH3)-CO OH a xit :meta crylic

CH3-(CH2)7-CH=CH-(CH2)7-CO OH a xit : oleic (có trong dầu mỡ động thực vật)

CH3-(CH2)16 -CO OH a xit :stea ric ; C15H31CO OH :a xit pan mi tic

3 Điều chế

a Oxi hoá các hợp chất hữu cơ

( )

( ) ( )

b Thuỷ phân este hoặc dẫn xuất từ halogen (RCO-Z ;Z là Cl,O R' NH2 )

RCOOR' + H2O €H+ RCOOH +R' OH

c.Thuỷ phân dẫn xuất tri halogenua trong kiềm đặc

C Phơng pháp cacboxyl hoá (CO tác dụng kiềm hoặc ancolat kiềm cho muối a xit fomic và đồng đẳng của nó)

,

,

d.Cho CO và H2O tác dụng anken có ni ken cacbonyl làm xúc tác tạo a xít

CH2=CH2 +CO +H2O Ni CO(→)4 CH3-CH2-CO OH (dùng điều chế 3C↑)

4 Tính chất vạt lí :nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi cao hơn ancol có cùng nguyên tử

C vì tạo nhiều liên kết H hơn

Khả năng tan trong nớc tốt hơn rợu vì tạo nhiều liên kết H : Chỉ 3 a xit đầu dãy đồng

đẳng là chất lỏng tan vô hạn trong nớc còn lại là chất rắn ít tan

5.Tính chất hoá học : 3 1

- nhóm -CO OH ảnh hởng R)

2 4 -

4-H trong -O-H linh động hơn rợu ⇒ tính a xit

-(Hα) linh động hơn các H ở C tiếp theo ⇒ thế Cl;Br

- R là gốc phênyl (C6H5) u tiên vị trí (m)

Thế(Hα) kém andehit ;xeton và thế vị trí (m) kém benzen

b.Một số tính chất hoá học chung:

b1.Tính a xit :Pka thì ka nhỏ⇒tính a xit yếu và ngợc lại vì Pka=-lgka

- ảnh hởng gốc R đến tính a xit: nếu gốc no ,chứa nhóm thế có hiệu ứng +I,+C

t C

R CCl− 3 + 3NaOH→0 RCOOH+ 3NaCl H O+ 2