BÀI TẬP SO SÁNH GIẢI THÍCH CẤU TẠO

BÀI TẬP SO SÁNH GIẢI THÍCH CẤU TẠO, TÍNH CHẤT HÓA HỌC CỦA CÁC HYDROCACBON  Nguyên tắc : Dựa vào sự so sánh về đặc điểm cấu tạo các chất rồi suy ra tính chất hóa học của các chất đó.  Bài tập ví dụ : Bài 1 : So sánh về mặt CT và hóa tính của các hợp chất sau, viết phương trình phản ứng minh họa. a) Etan, etylen, axetylen b) hexan, hexen, benzen c) butin-1, butin-2 và butadien-1,3 GIẢI : a) Etan, Etilen, Axetilen : * Giống nhau : - Thành phần cấu tạo chỉ gồm C và H * Khác nhau : Phân tử C 2 H 6 C 2 H 4 C 2 H 2 Cấu tạo Trong phân tử chỉ tồn tại các liên kết đơn ( σ ) bền giữa C và C, giữa C và H Trong phân tử có một liên kết đôi gồm một kiên kết ( σ ) bền và một liên kết ( π ) linh động kém bền. Trong phân tử có một liên kết ba gồm một liên kết ( σ ) bền và hai liên kết ( π ) linh động kém bền. Đặc điểm liên kết Liên kết đơn ( σ ) rất bền vững rất khó bị đứt khi tham gia phản ứng hóa học Liên kết ( π ) linh động kém bền rất dễ bị đứt khi tham gia phản ứng hóa học. Tính chất hóa học Tính chất hóa học đặc trưng là phản ứng thế, khó bị oxi hóa. Ngoài ra còn có phản ứng đề hydro hóa ở nhiệt độ thích hợp và xúc tác thích hợp. Tính chất hóa học đặc trưng là phản ứng cộng. Riêng với axetilen thì khi tham gia phản ứng hóa học tùy điều kiện xúc tác mà một hay cả hai liên kết ( π ) sẽ bị đứt. Ngoài ra còn có phản ứng trùng hợp, oxihóa. Phương trình phản ứng Xem I.2.4/14 Xem I.2.4/15 Riêng axetilen có hai nguyên tử H linh động nên nó còn có khả năng tham gia phản ứng thế với ion kim loại. Điều này được giải thích như sau : do liên kết ba rất ngắn nên hai nhân C rất gần nhau, điện tích tập trung nhiều về 2 C này nên các H gắn trực tiếp với C của nối ba trở nên rất linh động. b) n-hexan, n-hexen, benzen. * Giống nhau : - Thành phần cấu tạo gồm C và H * Khác nhau : - n-hexan và n- hexen so sánh cấu tạo và tính chất hóa học tương tự câu trên. Riêng n-hexan còn có phản ứng bẽ gãy mạch C khi có xúc tác ở nhiệt độ cao. Ankan  → caotxt, o ankan + anken C n H 2n+2  → caotxt, o C m H 2m + 2 + C x H 2x m ≥ 1, x ≥ 2, n = m + x. - Benzen : Đặc điểm cấu tạo : trong phân tử có một vòng kín và 3 liên kết π ⇒ benzen có phản ứng đặc trưng là phản ứng cộng. nhưng 3 liên kết π này lại liên hợp với nhau tạo thành một hệ thơm bền vững làm cho khả năng đứt liên kết π để tham gia phản ứng hóa học bị hạn chế ⇒ benzen khó tham gia phản ứng cộng, chỉ có cộng với H 2 , dễ tham gia phản ứng thế và bền với tác nhân oxihóa. Phương trình phản ứng : xem phần hóa tính (I.2.4/14). c) So sánh đặc điểm cấu tạo của butin-1, butin-2, divinyl Tương tự câu a. Nhưng khả năng tham gia phản ứng cộng của liên kết đôi (Divinyl) hơi dễ hơn so với liên kết ba vì : liên kết 3 ngắn, hai nhân C gần nhau nên liên kết 3 hơi bền hơn so với liên kết đôi. Bài 2 : C 7 H 8 là đồng đẳng của benzen. Khi cho C 6 H 6 và C 7 H 8 tác dụng với Brom khan (có bột Fe làm xúc tác) thì phản ứng nào xảy ra dễ hơn? Giải thích (viết phương trình phản ứng theo tỉ lệ 1:1 về số mol) GIẢI : C 7 H 8 tham gia phản ứng thế ở nhân dễ hơn so với benzen vì nhóm –CH 3 đẩy electron về nhân làm nhân giàu electron hơn. * C 6 H 6 cho 1 sản phẩm : + Br 2 Fe Br + HBr * C 6 H 5 CH 3 cho hỗn hợp hai sản phẩm. + HBr CH 3 Fe + Br 2 CH 3 BrCH 3 Fe + HBr CH 3 + Br 2 Bài 3 : So sánh phản ứng trùng hợp và phản ứng cộng. GIẢI : * Giống nhau : Đều là phản ứng cộng hợp các phân tử nhỏ thành một phân tử mới. * Khác nhau : Phản ứng cộng : Chỉ đơn thuần cộng 2 phân tử nhỏ (monome) thành một phân tử mới cũng là monome. Chỉ cần một trong hai monome ban đầu có ít nhất một liên kết π trong phân tử. Phản ứng trùng hợp : không chỉ cộng hai mà cộng nhiều phân tử giống nhau hoặc tương tự nhau thành một phân tử mới có khối lượng và kích thước rất lớn gọi là những polime. Các monome tham gia phản ứng trùng hợp nhất thiết phải có ít nhất một liên kết π trong phân tử. Bài 4 : So sánh độ dài liên kết d C-C trong ankan (C – C), anken (C=C), ankin (C ≡ C). Giải thích khả năng tham gia phản ứng của ankan kém anken nhưng ankin kém anken.? Mặc dù phân tử ankin có nhiều liên kết π hơn anken? GIẢI : Thực nghiệm cho biết d C-C trong etan (C-C) là : 1,54A o Etilen(C=C) : 1,34A o Axetilen (C ≡ C):1,2 A o * Có thể giải thích như sau : Khi hình thành liên kết σ C-C trong phân tử ankan thì 2C xảy ra sự xen phủ trục liên nhân làm cho khoảng cách 2 nhân xa nhau nên d C-C lớn. Khi hình thành liên kết C=C trong phân tử anken thì liên kết σ được hình thành như cách trên, còn liên kết π được hình thành do sự xen phủ bên làm cho khoảng cách giữa 2 nhân C gần nhau hơn. Tương tự với ankin có 2 liên kết π nên xảy ra 2 sự xen phủ bên làm cho khoảng cách giữa hai nhân càng gần nhau hơn. Do đó d C-C C –C > C=C > C ≡ C. * Giải thích về khả năng tham gia phản ứng : - Sự xen phủ trục xảy ra với mật độ lớn làm cho liên kết σ bền vững. - Sự xen phủ bên xảy ra với mật độ nhỏ nên liên kết π kém bền vững dễ bị đứt khi có tác nhân tấn công ⇒ khả năng tham gia phản ứng của ankan< anken, ankin. - Ở đây do liên kết 3 làm cho khoảng cách 2 nhân C rất gần nhau nên liên kết 3 hơi bền hơn liên kết đôi nên khả năng tham gia phản ứng của ankin hơi kém hơn anken. - Và cũng do khoảng cách giữa hai nhân C bé mà mật độ điện tích tập trung hầu hết ở nhân nên các ankin-1 có H linh động tham gia được phản ứng thế với ion kim loại  Bài tập tương tự : 1) Giải thích quy tắc cộng Maccopnhicop? Minh họa bằng ví dụ cụ thể. 2) Giải thích tại sao độ dài liên kết đơn C-C trong butadien-1,3 chỉ bằng 1,46A o ngắn hơn liên kết đơn C-C bình thường? 3) Tại sao khi nhiệt phân muối axetat với xút để điều chế ankan tương ứng lại phải dùng xúc tác CaO,t o ? 4) So sánh nhiệt độ sôi của các hydrocacbon a) Khi khối lượng phân tử tăng dần? b) Có cùng CTPT nhưng khác nhau dạng khung Cacbon? 5) Khi thực hiện phản ứng phân hủy ankan bởi nhiệt lại được tiến hành ở nhiệt độ trên 1000 o C tại sao lại nhấn mạnh trong điều kiện không có không khí? 6) So sánh khả năng tham gia phản ứng thế của các halogen Flo, Clo, Brom, Iod với các ankan? 7) Tại sao cao su khi cháy lại có nhiều khói đen? Làm thế nào để khói đen ít lại? 8) Trong phản ứng điều chế axetilen từ metan được tiến hành ở nhiệt độ 1500 o C còn ghi kèm điều kiện làm lạnh nhanh? 9) So sánh cao su thường và cao su lưu hóa về thành phần, độ bền, ứng dụng? 10) Giải thích vì sao cao su tổng hợp có tính đàn hồi kém cao su thiên nhiên? 11) Phân biệt các khái niệm: a) CTN, CTĐG, CTPT và CTCT b) Liên kết σ , π . Lấy propen làm ví dụ c) Đồng đẳng, đồng phân là gì? Nêu các loại đồng phân, cho ví dụ? d) Có thể coi nguyên tử Br trong phân tử C n H 2n+1 Br là một nhóm chức được không? Tại sao? . BÀI TẬP SO SÁNH GIẢI THÍCH CẤU TẠO, TÍNH CHẤT HÓA HỌC CỦA CÁC HYDROCACBON  Nguyên tắc : Dựa vào sự so sánh về đặc điểm cấu tạo các chất rồi. n-hexen, benzen. * Giống nhau : - Thành phần cấu tạo gồm C và H * Khác nhau : - n-hexan và n- hexen so sánh cấu tạo và tính chất hóa học tương tự câu trên.