CHUYÊN đề ANDEHIT AXIT CACBOXYLIC

III- Danh pháp 1- Tên thường: - Tên Anđehit = Anđehit + Tên thường của axit hữu cơ tương ứng.. Khối lượng anđehit có KLPT lớn hơn là Hướng dẫn giải Đặt công thức phân tử trung bình của 2

CHUYÊN ĐỀ: ANDEHIT – XETON – AXIT CACBOXYLIC Phần 1: KIẾN THỨC CƠ BẢN

1- Công thức của andehit no: Công thức hidrocacbon no mạch hở: CnH2n + 2

- Anđehit no, đơn chức: CnH2n + 2 → CnH2n + 1H → CnH2n + 1CHO n≥0 hay CnH2nO n≥1

- Anđehit no, hai chức: CnH2n + 2 → CnH2nH2 → CnH2n(CHO)2 n≥0

2- Công thức của Anđehit không no:

Anđehit no, một nối đôi, đơn chức: CnH2n →CnH2n - 1H → CnH2n - 1CHO n≥2 hay CnH2n-2O n≥3

3- Công thức của anđehit đơn chức bất kỳ:

CxHyCHO hoặc R-CHOCách đặt công thức: CnH2nO: Anđehit no, đơn chức chỉ tham gia phản ứng cháy

CxHyCHO: Anđehit tham gia phản ứng cháy, phản ứng ở nhóm CHOR-CHO: Anđehit chỉ tham gia phản ứng ở nhóm CHO

III- Danh pháp

1- Tên thường:

- Tên Anđehit = Anđehit + Tên thường của axit hữu cơ tương ứng

Ví dụ: HCHO: anđehit fomic (hay fomandehit); CH3 - CHO: anđehit axetic (hay axetandehit)

2- Tên thay thế:

- Tên anđehit = tên quốc tế của hidrocacbon tương ứng + al.

Ví dụ: HCHO: metanal; CH3 - CHO: etanal

CH3 –CH2- CH2- CHO : Butanal CH3 –CH(CH3) CHO : 2-metylpropanal

CH3 –CH(CH3) CH2- CHO : 3-metylbutanal

IV- Một số anđehit thường gặp

1- Anđehit no, đơn chức:

- Anđehit fomic; anđehit axetic; anđehit propionic

2- Anđehit no, đa chức:

- Glioxal (andehit oxalic): OHC – CHO hay (CHO)2

3- Anđehit không no, một nối đôi, đơn chức:

- Propenal (andehit acrylic): CH2=CH-CHO

V Tính chất vật lý

Ở điều kiện thường, các andehit đầu dãy là các chất khí và tan rất tốt trong nước Các andehittiếp theo là chất lỏng hoặc rắn, độ tan giảm dần khi PTK tăng dần

Dung dịch bão hòa của andehit fomic trong nước với nồng độ 37 – 40% được gọi là fomalin.

Nhiệt độ sôi của andehit thấp hơn các ancol tương ứng

VI- Tính chất hoá học của anđehit

1- Phản ứng cộng hidro (phản ứng khử anđehit)→ ancol no

CH3CH=O + H-H → CH3-CH2- OH CnH2n(CHO)2 + 2H2 → CnH2n(CH2OH)2

CH2= CH-CHO + 2H2 → CH3-CH2- CH2 OH

Tổng quát:

CnH2n O + H2 → CnH2n + 1OH Chất oxi hóa chất khử

Anđehit + H2  ancol bậc 1

2- Phản ứng oxi hoá không hoàn toàn

- Oxi hoá bằng AgNO 3 /NH 3 (phản ứng tráng gương) (dùng để nhận biết andehit)

HCHO + 4AgNO3 + 6NH3 + 2H2O → (NH4)2CO3 + 4Ag + 4NH4NO3

CH3- CHO + 2AgNO3 + 3NH3 + H2O → CH3- COONH4 + 2Ag + 2NH4NO3

Tổng quát:

R-CHO + 2AgNO3 + 3NH3 + H2O → R- COONH4 + 2Ag + 2NH4NO3

Chú ý * Nếu số mol Ag = 2 số mol anđehit: andehit là đơn chức (trừ HCHO)

Nếu số mol Ag = 4 số mol anđehit: anđehit là 2 chức hoặc HCHO

- Oxi hoá bằng oxi có xúc tác:

RCHO + ½ O2  RCOOH

* Nhận xét: Andehit vừa thể hiện tính oxi hóa vừa thể hiện tính khử.

3 Phản ứng Oxi hóa hoàn toàn

CH3-CHO +

2

5O2 → 2CO2 + 2H2O

2

1

3n+O2 → (n+1)CO2 + nH2O

Đối với anđehit no: 1

2

2 =

CO

O H

n n

VII- Điều chế

1- Oxi hoá ancol bậc 1 bằng CuO, đun nóng để điều chế andehit:

CH3 –OH + CuO →t o HCHO + Cu + H2O

CH3 –CH2- OH + CuO →t o CH3-CHO + Cu + H2O

B AXIT CACBOXYLIC

I Định nghĩa

* Axit cacboxylic là những hợp chất hữu cơ mà phân tử chứa nhóm -COOH liên kết trực tiếp vớinguyên tử H hay nguyên tử C (Nhóm –COOH còn gọi là nhóm cacboxyl là nhóm chức axitcacboxylic)

VD: H-COOH, CH3-COOH, HOOC-COOH

II Công thức tổng quát

- Axit no đơn chức, mạch hở: CnH2n+1COOH (n ≥ 0) hay CmH2mO2 (m ≥ 1)

- Axit không no, đơn chức, mạch hở, 1 liên kết đôi: CnH2n-1COOH (n ≥ 2) hay CmH2m-2 O2 (m ≥ 3)

- Axit thơm, đơn chức: CnH2n-7COOH (n ≥ 6)

III Danh pháp:

1 Tên thường của axit: gắn với lịch sử tìm ra chúng.

HCOOH: axit fomic

CH3COOH: axit axetic

CH3CH2COOH: axit propionic

CH2=CHCOOH: axit acrylic

C6H5COOH: axit benzoic

HOOC-COOH: axit oxalic

b Tên IUPAC:

axit + tên hiđrocacbon tương ứng (kể cả C trong -COOH) + oic

Mạch chính là mạch dài nhất có chứa nhóm –COOH, đánh số bắt đầu từ nhóm –COOH

IV Tính chất vật lý

Ở điều kiện thường các axit cacboxylic là chất lỏng hoặc rắn

Nhiệt độ sôi tăng dần theo chiều tăng của PTK

Axit cacboxylic có nhiệt độ sôi cao hơn ancol tương ứng, ta có t0 s axit > ancol > andehit

V Tính chất hoá học:

1 Tính axit

Xét axit: R-COOH

R-COOH + H2O  H3O + + RCOO –

Trong dung dịch, axit cacboxylic phân li thuận nghịch

Axit cacboxylic là axit yếu nhưng thể hiện đầy đủ tính chất hoá học của 1 axit

Dung dịch axit cacboxylic làm quỳ tím chuyển đỏ.

Tác dụng với bazơ, oxit bazơ tạo muối và nước

Tác dụng với muối: 2R-COOH +Na2CO3  2RCOONa + CO2 + H2O

Tác dụng với kim loại trước hiđro trong dãy hoạt động hoá học tạo muối và khí hiđro

* So sánh tính axit

+ Nếu R là nhóm đẩy electron (nhóm no) sẽ làm tính axit giảm (do làm giảm độ phân cực của liên kếtOH)

+ Nếu R là nhóm hút electron (nhóm không no) sẽ làm tính axit tăng

VD: Độ mạnh của axit tăng dần

C2H5COOH< CH3COOH<HCOOH

CH3COOH < CH2ClCOOH < CH2FCOOH

2 Phản ứng thế nhóm -OH

- Phản ứng với ancol (Phản ứng este hoá):

RC OOH + H O-R' t RCOOR' + H2O

0, xt axit ancol este

* Đặc điểm: phản ứng thuận nghịch

* Xúc tác: H2SO4 đặc và đun nóng

- Chiều thuận: pư este hoá

- Chiều nghịch: pư thuỷ phân este

Chú ý: Axit HCOOH có khả năng tham gia phản ứng tráng bạc; 1mol axit HCOOH  2 mol Ag

Axit acrylic có khả năng làm mất màu nước brom (dùng để nhận biết)

VI Điều chế

- Lên men giấm: C2H5OH + O2→Men giaá m CH3COOH+H2O

(phương pháp truyền thống)

- oxi hoá anđehit: 2CH3CHO + O2→xt 2CH3COOH

- Đi từ metan hoặc metanol (phương pháp hiện đại): CH4 →[O] CH3OH+ CO→

t, xt CH3COOH

- Đi từ ankan 2R –CH2-CH2-R1 + 5O2xt, t 0→

2R-COOH + 2R1-COOH + 2H2O

Phần 2: LUYỆN TẬP

PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP ĐỊNH LƯỢNG VỀ ANĐEHIT

I Phản ứng khử anđehit

Phương pháp giải Phương trình phản ứng tổng quát:

- Andehit no, đơn chức: CnH2nO + H2 →t Ni o, CnH2n+2O

- Andehit no, hai chức: C n H 2n (CHO) 2 + 2H 2 →t Ni o, C n H 2n (CH 2 OH) 2

- Andehit không no, đơn chức, 1 liên kết đôi:

Anđehit axetic có công thức là CH3CH2CHO

Số mol andehit axetic = 11,6/58 = 0,2 mol

b Khối lượng anđehit có KLPT lớn hơn là

Hướng dẫn giải Đặt công thức phân tử trung bình của 2 anđehit no, đơn chức, kế tiếp nhau là C Hn 2n 1+CHO.

Suy ra : 14 n+30 = 14,60,3 ⇒ =n 43(1,333) Vậy hai anđehit là CH3CHO và C2H5CHO.

Áp dụng sơ đồ đường chéo cho số nguyên tử C trung bình của hai anđehit :

43

Từ đó suy ra số mol của C2H5CHO là 0,1 mol

Vậy khối lượng của C2H5CHO là 58.0,1 = 5,8 gam

Vậy A là OHC – CHO Đáp án D.

Ví dụ 4: Cho 7 gam chất A có CTPT C4H6O tác dụng với H2 dư có xúc tác tạo thành 5,92 gam ancol

của A ta thấy trong A có 2 liên kết pi (π) Vậy A là 2-metylpropenal

R(CH=O)n + 2nAgNO3 + 3nNH3 + nH2O →t o R(COONH4)n + 2nAg ↓ + 2nNH4NO3

● Đối với anđehit đơn chức:

R−CH=O + 2AgNO3 + 3NH3 + H2O →t o R−COONH4 + 2Ag ↓ + 2NH4NO3

● Chú ý : Đối với HCHO phản ứng xảy ra như sau :

HCH=O + 4AgNO3 + 6NH3 + 2H2O →t o (NH4)2CO3 + 4Ag ↓ + 4NH4NO3

- Khi cho hỗn hợp các anđehit đơn chức X tham gia phản ứng tráng gương mà:

2 Oxi hóa không hoàn toàn

- Oxi hóa không hoàn toàn anđehit bằng oxi (có xt) sẽ thu được axit cacboxylic

Khối lượng Ag thu được là 0,8 * 108 = 86,4 gam Đáp án D.

Ví dụ 2: Cho 1,97 gam dung dịch fomalin tác dụng với dung dịch AgNO3/NH3 dư thu được 10,8 gam

Ag Nồng độ % của anđehit fomic trong fomalin là

CH3CH=O + 2AgNO3 + 3NH3 + H2O → CH3COONH4 + 2Ag ↓ + 2NH4NO3 (1)

Khối lượng HCHO trong hỗn hợp là 30.0,2 = 6 gam Đáp án C.

Ví dụ 4: Cho 1,74 gam anđehit oxalic tác dụng vừa đủ với dung dịch AgNO3 trong NH3 tạo ra m gam

bạc kết tủa Giá trị của m là

A 6,48 gam B 12,96 gam C 19,62 gam D 19,44.

Ví dụ 5: Cho 0,1 mol hỗn hợp X gồm hai anđehit no, đơn chức, mạch hở, kế tiếp nhau trong dãy đồng

đẳng tác dụng với lượng dung dịch AgNO3 trong NH3 dư, đun nóng thu được 32,4 gam Ag Hai anđehittrong X là

A HCHO và C2H5CHO B HCHO và CH3CHO

C C2H3CHO và C3H5CHO D CH3CHO và C2H5CHO

Hướng dẫn giải Theo giả thiết hỗn hợp X gồm hai anđehit no, đơn chức, mạch hở, kế tiếp nhau trong dãy đồng

Ví dụ 6: Oxi hóa 1,76 gam một anđehit đơn chức được 2,4 gam một axit tương ứng Anđehit đó là:

A Anđehit acrylic B Anđehit axetic C Anđehit fomic D Anđehit propionic.

Hướng dẫn giải Đặt công thức của anđehit là RCHO.

Phương trình phản ứng :

2RCHO + O2 t , xt o → 2RCOOH (1)

mol: 2x → x → 2x

Ví dụ 7: Cho 6,6 gam một anđehit đơn chức, mạch hở phản ứng với lượng dư AgNO3/NH3 đun nóng,

lượng Ag sinh ra cho tác dụng với HNO3 loãng thu được 2,24 lít NO (duy nhất ở đktc) Công thức cấutạo của X là

A CH3CHO B HCHO C C2H5CHO D CH2=CHCHO.

Hướng dẫn giải

Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có : nAg=3.nNO=0,3 mol

Nếu anđehit là HCHO thì nHCHO 1.nAg 1.0,3 0,075 mHCHO 0,075.30 2,25 gam

Áp dụng bảo toàn electron ta có : nAg=nNO2 =0,15 mol

Nếu A là HCHO thì nHCHO 1.nAg 0,0375 mol mHCHO 0,0375.30

Nếu A là RCHO thì nA 1.nAg 0,2 mol R 29 8,6 43 R 14

Ví dụ 10: Một hỗn hợp X gồm 2 anđehit có tổng số mol là 0,25 mol Khi cho hỗn hợp này tác dụng

với dung dịch AgNO3/NH3 dư thu được 86,4 gam Ag và khối lượng dung dịch AgNO3/NH3 giảm đi76,1 gam Vậy 2 anđehit đó là

A HCHO và CH3CHO B HCHO và C2H5CHO

C HCHO và C3H7CHO D CH3CHO và C2H5CHO

Gọi số mol của HCHO và RCHO lần lượt là x, y ta có hệ :

Ví dụ 11: Cho 1,72 gam hỗn hợp anđehit acrylic và anđehit axetic tham gia phản ứng cộng vừa đủ

1,12 lít H2 (đktc) Cho thêm 0,696 gam anđehit B là đồng đẳng của anđehit fomic vào 1,72 gam hỗnhợp 2 anđehit trên rồi cho hỗn hợp thu được tham gia phản ứng tráng bạc hoàn toàn được 10,152 gam

Ag Công thức cấu tạo của B là

Hướng dẫn giải Theo giả thiết ta có : nH2 1,12 0,05 mol; nAg 10,152 0,094 mol.

mol: y → y

–CHO + 2AgNO3 + 3NH3 + H2O →t o –COONH4 + 2NH4NO3 + 2Ag (3)

mol: (x+y+z) → 2(x+y+z)

Đặt số mol của anđehit acrylic, anđehit axetic và anđehit B lần lượt là x, y, z Theo giả thiết và cácphương trình phản ứng ta có :

Ví dụ 12: Hỗn hợp G gồm hai anđehit X và Y, trong đó MX < MY < 1,6MX Đốt cháy hỗn hợp G thu

được CO2 và H2O có số mol bằng nhau Cho 0,10 mol hỗn hợp G vào dung dịch AgNO3 trong NH3 thuđược 0,25 mol Ag Tổng số các nguyên tử trong một phân tử Y là

Hướng dẫn giải Đốt cháy hỗn hợp G thu được CO2 và H2O có số mol bằng nhau suy ra hai anđehit trong G là no,

đơn chức

Cho 0,10 mol hỗn hợp G vào dung dịch AgNO3 trong NH3 thu được 0,25 mol Ag suy ra Ag

G

n2

n > Vậy trong G có một anđehit là HCHO (X) Theo giả thiết suy ra : 30 < MY < 30.1,6 =48

⇒ MY = 44 (Y: CH3CHO)

Tổng số các nguyên tử trong một phân tử Y là 7 (2C, 4H, 1O)

Đáp án B.

Ví dụ 13: Hỗn hợp X gồm hai anđehit đơn chức Y và Z (biết phân tử khối của Y nhỏ hơn của Z) Cho

1,89 gam X tác dụng với một lượng dư dung dịch AgNO3 trong NH3, sau khi các phản ứng kết thúc,thu được 18,36 gam Ag và dung dịch E Cho toàn bộ E tác dụng với dung dịch HCl (dư), thu được0,784 lít CO2 (đktc) Tên của Z là

A anđehit propionic B anđehit butiric.

mol: 0,015 ¬ (0,17 – 0,14) = 0,03

Từ sơ đồ phản ứng và giả thiết ta suy ra : (R+29).0,015 + 0,035.30 = 1,89 ⇒R = 27 (C2H3–)

Đáp án D.

Ví dụ 14: Oxi hóa 17,4 gam một anđehit đơn chức được 16,65 gam axit tương ứng (H = 75%).

Anđehit có công thức phân tử là :

Hướng dẫn giải

Từ các phương án suy ra công thức của anđehit có dạng RCHO.

Khối lượng RCHO đã phản ứng : mRCHO=17,4.75% 13,05 gam.=

Ví dụ 15: Đem oxi hóa 2,61 gam anđehit X thì thu được 4,05 gam axit cacboxylic tương ứng Vậy

công thức của anđehit là

Hướng dẫn giải –CHO + 1

Ví dụ 16: Oxi hóa 1,8 gam HCHO thành axit với hiệu suất H% thu được hỗn hợp X Cho X tham gia

phản ứng tráng gương thu được 16,2 gam Ag Giá trị của H là

Hướng dẫn giải

Gọi số mol HCHO bị oxi hóa thành axit là x, số mol HCHO dư là y.

mol: y → 4y

3 3 AgNO /NH , t

Ví dụ 17: Cho 7,2 gam andehit no, đơn chức A phản ứng hoàn toàn với dung dịch AgNO3/NH3 dư sinh

ra muối của axit B và 21,6 gam bạc kim loại Nếu cho A tác dụng với H2/Ni, t o thu được ancol đơnchức, có mạch nhánh CTCT của A là

Đối với anđehit no, đơn chức ta có :

Ví dụ 1: Đốt cháy hoàn toàn 1 andehit no, đơn chức, mạch hở X cần 17,92 lít khí oxi (đktc) Hấp thụ

hết sản phẩm cháy vào dung dịch nước vôi trong dư được 60gam kết tủa Công thức phân tử của X là

A CH2O B C2H4O C C3H6O D C4H8O

Hướng dẫn giải

Số mol CO2 = số mol kết tủa CaCO3 = 0,6 mol

Gọi công thức anđehit no, đơn chức X là CnH2nO, có phản ứng cháy

CnH2nO + 3 1

2

n−O2 →t o nCO2 + nH2O

Ví dụ 2: Chia hỗn hợp 2 anđehit no đơn chức thành 2 phần bằng nhau

- Đốt cháy hoàn toàn phần 1 thu được 0,54 gam H2O

- Phần 2 cộng H2 (Ni, to ) thu được hỗn hợp A

Nếu đốt cháy hoàn toàn A thì thể tích khí CO2 thu được (đktc) là

A 0,112 lít B 0,672 lít C 1,68 lít D 2,24 lít

Hướng dẫn giải

Đốt cháy hỗn hợp là anđehit no, đơn chức ⇒ nCO2 = nH O2 = 0,03 mol

Theo định luật bảo toàn nguyên tố ta có :

nC(A ) = nC(P )1 = nC(P )2 = 0,03 mol ⇒ VCO2 =0,672 lít.

Đáp án B.

Ví dụ 3: Cho hỗn hợp khí X gồm CH3CHO và H2 đi qua ống sứ đựng bột Ni nung nóng Sau khi phản

ứng xảy ra hoàn toàn thu được hỗn hợp khí Y gồm hai chất Đốt cháy hết hết Y thu được 11,7 gam H2O

và 7,84 lít CO2 (đktc) Phần trăm theo thể tích của H2 trong X là

Ví dụ 4: Hiđro hoá hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm hai anđehit no, đơn chức, mạch hở, kế tiếp nhau

trong dãy đồng đẳng thu được (m + 1) gam hỗn hợp hai ancol Mặt khác, khi đốt cháy hoàn toàn cũng

m gam X thì cần vừa đủ 17,92 lít khí O2 (ở đktc) Giá trị của m là

Theo (1), (2) và giả thiết ta có:

0,5.3n 22

+ = 17,92

22, 4 ⇒ n = 0,4 ⇒ m = (14 n + 30).0,1 = 17,8 gam.

Đáp án B.

Ví dụ 5: Hiđro hoá hoàn toàn hỗn hợp M gồm hai anđehit X và Y no, đơn chức, mạch hở, kế tiếp nhau

trong dãy đồng đẳng (MX < My), thu được hỗn hợp hai ancol có khối lượng lớn hơn khối lượng M là 1gam Đốt cháy hoàn toàn M thu được 30,8 gam CO2 Công thức và phần trăm khối lượng của X lầnlượt là

Theo (1), (2) và giả thiết ta có:

0,5 ( n +1) = 30,8 0,7

44 = ⇒ n = 0,4 Hai anđehit có công thức là HCHO và CH3CHO

Áp dụng sơ đồ đường chéo cho số nguyên tử C trung bình của hai anđehit :

Đáp án A.

Ví dụ 6: Đốt cháy hoàn toàn 1 mol hỗn hợp X gồm 1 ancol đơn chức và một anđehit đơn chức cần

76,16 lít O2 (đktc) tạo ra 54 gam H2O Tỉ khối hơi của X đối với H2 là

A 32,4 B 36,5 C 28,9 D 25,4.

Hướng dẫn giải Đặt công thức của hỗn hợp X là C H O x y

Theo giả thiết và phương trình (1), kết hợp với định luật bảo toàn nguyên tố đối với oxi ta có :

1 + 3,4.2 =2a + 3⇒a = 2,4

Khối lượng của hỗn hợp X : mX =mC +mH+mO(X) =2,4.12 3.2 1.16 50,8 gam.+ + =

Tỉ khối của X đối với H2 là :

2

X H

PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP ĐỊNH LƯỢNG VỀ AXIT CACBOXYLIC

I Phản ứng thể hiện tính axit của axit cacboxylic

Phương pháp giải Một số điều cần lưu ý khi giải bài tập liên quan đến tính axit của axit cacboxylic :

1 Phản ứng với dung dịch kiềm :

Bản chất phản ứng là phản ứng trung hòa :

–COOH + OH − → COO− − + H2O

● Nhận xét : Số mol –COOH phản ứng = Số mol OH phản ứng = Số mol H− 2O

2 Phản ứng với kim loại :

Axit cacboxylic có thể phản ứng với các kim loại hoạt động mạnh (Na, K, Ba, Ca, Mg, Al…) Bản chất phản ứng là sự oxi hóa kim loại bằng tác nhân H+ :