TIỂU LUẬN PHÂN TÍCH PHỔ HCHC

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HUẾ  TIỂU LUẬN Môn: Phân tích hợp chất hữu BÀI TẬP PHÂN TÍCH HỢP CHẤT HỮU CƠ Người hướng dẫn khoa học: Học viên thực hiện: Huế, Tháng 12 năm 2016 Phần I: Bài tập tách tinh chế chất hữu khỏi hỗn hợp Câu [1]: Một hỗn hợp khí gồm: propan, etilen, axetilen Hãy tách chất khỏi hỗn hợp Hướng dẫn giải: - Cho hỗn hợp qua dung dịch AgNO NH3, axetilen bị giữ lại phản ứng tạo axetilua bạc kết tủa màu vàng Cho axetilua bạc tác dụng với dung dịch HCl loãng thu lại axetilen - Cho hỗn hợp lại qua dung dịch nước brom, etilen bị giữ lại xảy phản ứng: Thu lại etilen cách cho 1,2-đibrometan tác dụng với kim loại Zn, phản ứng xảy sau: - Propan không tác dụng với dung dịch nước brom, thoát Câu [1]: Một hỗn hợp gồm C6H5OH, CH3COOH C2H5OH H2O Hãy trình bày phương pháp hóa học để tách chất C6H5OH, CH3COOH C2H5OH khỏi hỗn hợp Hướng dẫn giải: - Phenol tan nước lạnh nên làm lạnh hỗn hợp, phenol không tan, lên mặt nước Dùng phễu chiết phenol - Cho dung dịch lại gồm dung dịch CH 3COOH C2H5OH tác dụng với CaCO3 C2H5OH không tác dụng với CaCO 3, CH3COOH tác dụng với CaCO tạo thành muối Đem chưng cất dung dịch hỗn hợp thu C2H5OH Câu [1]: Có hợp chất sau: C6H5NH3Cl, C6H5ONa, CH3COONa Hãy tìm cách tách riêng chúng Hướng dẫn giải: - Cho hỗn hợp vào dung dịch NaOH dư, có C6H5NH3Cl phản ứng: C6H5NH3Cl + NaOH C6H5NH2 + NaCl + H2O Anilin không tan, lọc tách riêng anilin cho tác dụng với axit HCl để thu lại C6H5NH3Cl C6H5NH2 + HCl C6H5NH3Cl - Phần nước lọc cho tác dụng với dung dịch HCl dư cho phenol axit axetic C6H5ONa + HCl C6H5OH + NaCl CH3COONa + HCl CH3COOH + NaCl - Để tách riêng phenol ta lắc với dung dịch Na 2CO3, có CH 3COOH có phản ứng tạo thành muối tan nước 2CH3COOH + Na2CO3 2CH3COONa + CO2 + H2O Phenol không tan, lọc tách riêng cho tác dụng với NaOH (vừa đủ) cho bay nước thu hồi muối C6H5ONa C6H5OH + NaOH C6H5ONa + H2O - Dung dịch nước lọc chứa CH3COONa NaCl cho thêm H2SO4, chưng cất thu CH3COOH 2CH3COONa + H2SO4 2CH3COOH + Na2SO4 Cho CH3COOH tác dụng với NaOH vừa đủ, làm bay nước thu hồi CH3COONa CH3COOH + NaOH CH3COONa + H2O Phần II: Bài tập định tính, định lượng hợp chất hữu Câu [2]: Hỗn hợp khí X gồm anken M ankin N có số nguyên tử cacbon phân tử Hỗn hợp X có khối lượng 12,4 gam thể tích 6,72 lít (đktc) Xác định công thức phân tử M, N số mol tương ứng Hướng dẫn giải: Gọi công thức phân tử M, N CnH2n CnH2n-2 nX = 0,3 mol mX = 12,4 gam → Mx = = 41,33 Ta có: Ta có: 14n - ≤ 41,33 ≤ 14n => n = Vậy công thức phân tử M, N C3H6 (x mol) C3H4 (y mol) Ta có: mX = 42x + 40y = 12,4 (1) nX = x + y = 0,3 (2) Giải hệ hai phương trình (1) va (2) ta được: x = 0,2 y = 0,1 mol Vậy M C3H6 0,2 mol N C3H4 0,1 mol Câu [3]: β-Caroten (chất hữu có củ cà rốt) có màu da cam Nhờ tác dụng enzim ruột non, β-Caroten chuyển thành vitamin A nên gọi tiền vitamin A Oxi hóa hoàn toàn 0,67 gam β-Caroten dẫn sản phẩm oxi hóa qua bình (1) đựng dung dịch H 2SO4 đặc, sau qua bình (2) đựng dung dịch Ca(OH)2 dư Kết cho thấy khối lượng bình (1) tăng 0,63 gam; bình (2) có 5,00 gam kết tủa Tính thành phần phần trăm theo khối lượng nguyên tố Hướng dẫn giải: - Khối lượng bình (1) tăng khối lượng H2O bị hấp thụ: - Khối lượng kết tủa bình (2): mCaCO = 5,00 gam mH = = 0,07 gam mC = = 0,6 gam Vậy hợp chất β-Caroten không chứa oxi mH O = 0,63 gam Câu [4] : Oxi hóa hoàn toàn 4,92 gam hợp chất hữu A Cho sản phẩm qua bình chứa H2SO4 đậm đặc, bình chứa KOH thấy khối lượng bình chứa H2SO4 tăng thêm 1,8 mg, bình chứa KOH tăng thêm 10,56 mg Ở thí nghiệm khác, nung 6,15 mg hợp chất A với CuO thu 0,56 ml (đktc) khí nitơ Hãy xác định khối lượng nguyên tố có 4,92 mg A Hướng dẫn giải: mH O = 1,8 mg hấp thụ: mCO = 10,56 mg - Khối lượng tăng lên bình chứa H2SO4 khối lượng nước hấp thụ: - Khối lượng tăng lên bình chứa KOH khối lượng CO2 2 ) Câu [5] : Cho 4,48 lít hỗn hợp X (ở đktc) gồm hiđrocacbon mạch hở lội từ từ qua bình chứa 1,4 lít dung dịch Br2 0,5M Sau phản ứng hoàn toàn, số mol Br giảm nửa khối lượng bình tăng thêm 6,7 gam Xác định công thức phân tử hiđrocacbon Hướng dẫn giải: - Sau phản ứng khí thoát nên hồn hợp X không chứa ankan nhh nBr = CM V = 1,4 0,5 = 0,7 mol - Sau phản ứng hoàn toàn, khối lượng Br giảm nửa nên số mol Br2 tham gia phản ứng: nBr 2(pư) = 0,35 mol - Vậy hỗn hợp X gồm có anken CnH2n (x mol) ankin CmH2m-2 (y mol) Ta có: nhh = x + y = 0,2 (1) nBr = x + 2y = 0,35 (2) 2(pư) Giải hệ hai phương trình (1) (2) ta được: x = 0,05 mol y = 0,15 mol - Khối lượng bình tăng khối lượng X: mX = 6,7 gam ↔ Với n, m ≥ n, m nguyên ta có n = 4, m = Vậy hai hiđrocacbon hồn hợp X C4H8 C2H2 Phần III: Phân tích cấu trúc hợp chất hữu dựa vào phương pháp phổ Câu [6] : Xác định cấu tạo hợp hữu có công thức phân tử C 4H8O2 Phổ IR cho đỉnh hấp thụ mạnh 2984, 1741, 1243 cm -1, phổ UV có cực đại hấp thụ 220 nm, phổ 1H-NMR cho δ= 1,25 (t); 4,25 (q) ppm, phổ 13C-NMR cho δ=12; 20; 170 ppm; phổ khối lượng cho ion phân tử M=88 Hướng dẫn giải: Phổ IR: ν = 2984 cm : dao động hóa trị gốc ankyl CH3, CH2 ν = 1741 cm-1: dao động hóa trị liên kết C=O hợp chất este no ν = 1243 cm-1: dao động hóa trị liên kết C-O -1 Phổ UV: λmax = 220 nm: bước chuyển n → π* hợp chất cacbonyl Phổ 1H-NMR: δ = 1,25 ppm (triplet) : độ chuyển dịch hóa học H/CH3 -CH2-CH3 δ = 2,00 ppm (singlet): độ chuyển dịch hóa học H/CH3 CH3-C=O δ = 4,25 ppm (quartet): độ dịch chuyển hóa học H/CH2 -CH2-O Phổ 13C-NMR: δ = 12 ppm: độ dịch chuyển hóa học C/CH3 δ = 20 ppm: độ dịch chuyển hóa học C/CH2 δ = 170 ppm: độ dịch chuyển hóa học C O=C-O Độ bất bão hòa: DEB = Dựa vào liệu phố, công thức cấu tạo có liên kết π Công thức cấu tạo dự đoán: CH3COOC2H5 Phổ khối lượng: Vậy công thức cấu tạo là: CH3COOC2H5 Câu [6] : Xác định cấu tạo hợp chất hữu có công thức phân tử C 8H10O Phân tích phổ IR cho đỉnh hấp thụ mạnh 3300 1050 cm -1, đỉnh hấp thụ trung bình 700 760 cm -1, đỉnh hấp thụ yếu 1600, 1500 1460 cm-1 Phổ UV cho λmax = 260 nm Phổ 1H-NMR cho δ= 2,2 ppm (trao đổi với D2O); 2,8 (t); 3,8 (t) 7,3 (s) ppm Phổ 13C-NMR cho δ=38 (s); 62 (s); 124(s); 126(d); 128(d) 138(s) ppm Phổ khối lượng cho ion phân tử M=122 Hướng dẫn giải: Phổ IR: ν = 3300 cm : dao động hóa trị nhóm OH ν = 1050 cm-1: dao động biến dạng nhóm OH ν = 3050 cm-1: dao động hóa trị C-H vòng thơm ν = 2900, 2850 cm-1: dao động hóa trị C-H ankan ν = 1600, 1500, 1460 cm-1: dao động hóa trị C=C vòng thơm ν = 760, 700 cm-1: dao động biến dạng -CH vòng benzen lần Phổ UV: Cực đại hấp thụ 260 nm nhiều đỉnh đặc trưng cho vòng benzen có nhóm không liên hợp Phổ 1H-NMR: δ = 7,25 ppm : độ dịch chuyển hóa học H vòng benzen δ = 3,8 ppm (triplet) 2,9 ppm (triplet): độ dịch chuyển hóa học H nhóm CH2 δ = 2,2 ppm (singlet, trao đổi D2O): độ dịch chuyển hóa học H nhóm OH -1 Phổ 13C-NMR: δ = 138 ppm: độ dịch chuyển C bậc IV δ = 128, 126, 124 ppm: độ dịch chuyển hóa học C vòng benzen δ = 62 ppm: độ dịch chuyển hóa học C nhóm CH2 đính với vòng benzen δ = 38 ppm: độ dịch chuyển hóa học C nhóm CH2 Độ bất bão hòa: DEB = Dựa vào liệu phổ độ bất bão hòa, công thức cấu tạo có vòng liên kết π Công thức cấu tạo dự đoán: Phổ khối lượng: Vậy công thức cấu tạo Câu [6] : Xác định cấu tạo hợp chất có công thức phân tử C 8H10O, phổ hồng ngoại cho đỉnh hấp thụ mạnh 3300 cm-1, hấp thụ trung bình 700 770 cm -1, hấp thụ yếu 3050, 2950, 1640, 1600, 1500, 1470 cm-1 Phổ 1H-NMR cho δ = 1,4 (d); 4,8(q); 7,4(s) ppm đỉnh 2,7 ppm (trao đổi với D2O) Phổ 13C-NMR cho δ = 24 (q), 70(d), 125(d), 128(s) 147(s) Phổ khối lượng cho ion phân tử M = 122 Hướng dẫn giải: Phổ IR: ν = 3300 cm-1: dao động hóa trị nhóm OH ν = 1500, 1470 cm-1: dao động hóa trị C=C vòng benzen ν = 770, 700 cm-1: dao động biến dạng =CH vòng benzen lần ν = 2950, 2900 cm-1: dao động hóa trị C-H ankan Phổ UV: λmax = 260 nm đặc trưng vòng benzen có nhóm không liên hợp Phổ 1H-NMR: δ = 7,4 ppm (singlet): độ dịch chuyển hóa học H nhóm phenyl C6H5δ = 4,8 ppm (quartet): độ dịch chuyển hóa học H CH δ = 1,4 ppm (doublet): độ dịch chuyển hóa học H CH3 δ = 2,7 ppm (singlet, trao đổi D2O): độ dịch chuyển hóa học H nhóm OH Phổ 13C-NMR: δ = 24 ppm: độ dịch chuyển hóa học C CH3 δ = 70 ppm: độ dịch chuyển hóa học C CH δ = 125, 126, 128 ppm: độ dịch chuyển hóa học C CH vòng benzen δ = 147 ppm: độ dịch chuyển hóa học C C bậc IV Độ bất bão hòa: DEB = Dựa vào liệu phổ độ bất bão hòa, công thức cấu tạo có vòng liên kết π Công thức cấu tạo dự đoán là: Phổ khối lượng: Vậy công thức cấu tạo là: TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Ngô Ngọc An - Nhận biết tách chất khỏi hỗn hợp ( tái lần thứ 5) (2010) - NXB Giáo dục Việt Nam [2] Đề thi tuyển sinh đại học môn hóa khối A năm 2009 [3] Sách giáo khoa hóa học 11 - NXB Giáo dục [4] Th.S Cao Thị Thiên An - Phân dạng phương pháp giải tập hóa học 11- phần hữu (2007) - NXB Đại học Quốc gia Hà Nội [5] Đề thi tuyển sinh Đại học môn hóa học khối A năm 2007 [6] Nguyễn Đình Triệu - Bài tập thực tập phương pháp phổ (tái lần 2) - NXB Đại học Quốc gia Hà Nội  ... Phần III: Phân tích cấu trúc hợp chất hữu dựa vào phương pháp phổ Câu [6] : Xác định cấu tạo hợp hữu có công thức phân tử C 4H8O2 Phổ IR cho đỉnh hấp thụ mạnh 2984, 1741, 1243 cm -1, phổ UV có... UV có cực đại hấp thụ 220 nm, phổ 1H-NMR cho δ= 1,25 (t); 4,25 (q) ppm, phổ 13C-NMR cho δ=12; 20; 170 ppm; phổ khối lượng cho ion phân tử M=88 Hướng dẫn giải: Phổ IR: ν = 2984 cm : dao động... thức cấu tạo dự đoán: CH3COOC2H5 Phổ khối lượng: Vậy công thức cấu tạo là: CH3COOC2H5 Câu [6] : Xác định cấu tạo hợp chất hữu có công thức phân tử C 8H10O Phân tích phổ IR cho đỉnh hấp thụ mạnh 3300