LÝ THUYẾT HÓA: HIDROCACBON

B. HIDROCACBON: CT chung: C x H y (x  1, y  2x+2) x,y là số nguyên dương,y là số chẳn. Nếu là chất khí ở đk thường hoặc đk chuẩn: x 4. Hoặc: C n H 2n+2-2k , với k là số liên kết  , k  0. I- DẠNG 1: Hỗn hợp gồm nhiều hidrocacbon thuộc cùng một dãy đồng đẳng. PP1: Gọi CT chung của các hidrocacbon k n n HC 22 2  (cùng dãy đồng đẳng nên k giống nhau) - Viết phương trình phản ứng - Lập hệ PT giải  n , k. - Gọi CTTQ của các hidrocacbon lần lượt là k2n2nk2n2n 2211 HC,HC  . và số mol lần lần lượt là a 1 ,a 2 …. Ta có: + Số Cacbon trung bình: .aa .anan n 21 2211    = Số mol CO 2 /Số mol hh + a 1 +a 2 +… =n hh Ta có đk: n 1 <n 2  n 1 < n <n 2 . Thí dụ: + Nếu hh là hai chất đồng đẳng liên tiếp và n =1,5 Thì n 1 <1,5<n 2 =n 1 +1  0,5<n 1 <1,5  n 1 =1, n 2 =2. + Nếu hh là đđ không liên tiếp, giả sử có M cách nhau 28 đvC (2 nhóm –CH 2 -) Thì n 1 <n =1,5<n 2 =n 1 +2  n 1 =1, n 2 =3. PP2: - gọi CT chung của hai hidrocacbon là yx HC . - Tương tự như trên  y,x - Tách ra CTTQ mỗi hidrocacbon .HC,HC 2211 yxyx Ta có: x 1 < x <x 2 , tương tự như trên  x 1 ,x 2 . y 1 < y <y 2 ; ĐK : y 1 ,y 2 là số chẳn. nếu là đồng đẳng liên tiếp thì y 2 =y 1 +2. thí dụ y =3,5  y 1 <3,5<y 2 =y 1 +2  1,5<y 1 <3,5 ; y 1 là số chẳn  y 1 =2, y 2 =4 nếu là đđ không kế tiếp thì ta thay ĐK : y 2 =y 1 +2 bằng đk y 2 =y 1 +2k (với k là hiệu số nguyên tử cacbon). Cho vài thí dụ: II. DẠNG 2: Tìm CTPT của hidrocacbon khi biết KL phân tử:  Phương pháp: + Gọi CTTQ của hidrocacbon là C x H y ; Đk : x 1, y 2x+2, y chẳn. + Ta có 12x+ y=M + Do y>0  12x<M  x< 12 M (chặn trên) (1) + y 2x+2  M-12x 2x+2  x 14 2M  (chặn dưới) (2) Kết hợp (1) và (2) x và từ đó  y. Thí dụ: KLPT của hydrocacbon C x H y = 58 Ta có 12x+y=58 + Do y>o  12x<58  x<4,8 và do y  2x+2  58-12x  2x+2  x  4  x=4 ; y=10  CTPT hydrocacbon là C4H10. III. DẠNG 3: GIẢI BÀI TOÁN HỖN HỢP Khi giải bài toán hh nhiều hydrocacbon ta có thể có nhiều cách gọi: - Cách 1: Gọi riêng lẻ, cách này giải ban đầu đơn giản nhưng về sau khó giải, dài, tốn thời gian. - Cách 2: Gọi chung thành một công thức yx HC hoặc k22n2n HC  (Do các hydrocacbon khác dãy đồng đẳng nên k khác nhau) Phương pháp: Gọi Ct chung của các hydrocacbon trong hh là yx HC (nếu chỉ đốt cháy hh) hoặc k22n2n HC  (nếu vừa đốt cháy vừa cộng hợp H 2 , Br 2 , HX…) - Gọi số mol hh. - Viết các ptpứ xảy ra, lập hệ phương trình, giải hệ phương trình  .k,y,x n hoaëc + Nếu là y,x ta tách các hydrocacbon lần lượt là .HC,HC 2211 yxyx Ta có: a 1 +a 2 +… =nhh .aa axax x 21 2211    .aa .ayay y 21 2211    Nh ớ ghi điều kiện của x 1 ,y 1 … + x 1  1 nếu là ankan; x 1  2 nếu là anken, ankin; x 1  3 nếu là ankadien… Chú ý: + Ch ỉ có 1 hydrocacbon duy nhất có số nguy ên t ử C=1 nó l à CH 4 (x1=1; y1=4) + Ch ỉ có 1 hydrocacbon duy nhất có số nguy ên t ử H=2 nó l à C 2 H 2 (y 2 =4) (không h ọc đối với C 4 H 2 ). Các ví dụ: IV. CÁC PHẢN ỨNG DẠNG TỔNG QUÁT: 1. Gọi CT chung của các hydrocacbon là k22n2n HC  a.Phản ứng với H 2 dư (Ni,t o ) (Hs=100%) k22n2n HC  +k H 2   o t,Ni 2n2n HC  hỗn hợp sau phản ứng có ankan và H 2 dư  Chú ý: Ph ản ứng với H 2 (Hs=100%) không bi ết H 2 dư hay hydrocacbon dư th ì có th ể dựa v ào M c ủa hh sau phản ứng. N ếu M <26  hh sau ph ản ứng có H 2 dư và hydrocacbon chưa no phản ứng hết b.Phản ứng với Br 2 dư: k22n2n HC  +k Br 2  k2k2n2n BrHC  c. Phản ứng với HX k22n2n HC  +k HX  kk2n2n XHC  d.Phản ứng với Cl 2 (a's'k't') k22n2n HC  + k Cl 2  HClxClHC kk22n2n   e.Phản ứng với AgNO 3 /NH 3 2 k22n2n HC  +xAg 2 O   3 NH x OxHAgHC 2x xk22n2n   f. Phản ứng đốt cháy các hyđrôcacbon Phương trình phản ứng tổng quát: C x H y + ( ) 4 y x  O 2  xCO 2 + 2 y H 2 O Có thể đặt y = 2n+ 2 – 2k; trong đó gọi k là số liên kết đôi (liên kết  ). Ta sẽ được các kết quả như sau: + Với Ankan: C n H 2n+2 (tức là k = 0) ách y  sốmol H2O > số mol CO 2 sốmol H2O - số mol CO 2 = số mol Ankan + Với XicloAnkan và Anken: C n H 2n (tức là k = 0 hoặc k=1) ách y  sốmol H2O = số mol CO 2 + Với Ankin, Ankaden, Aren(Hyđrôcacbon thơm) . (tức là k  2) ách y  sốmol H2O < số mol CO 2 sốmol CO 2 - số mol H2O = số mol Ankin hoặc Ankaden sốmol CO 2 - số mol H2O = 3 số mol Aren Thí dụ: Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp hai Anken thu được (m+14)gam H 2 O và (m+40)gam CO 2 . Tính giá trị m: A. 10gam B. 8gam C. 4gam D. 22gam Giải: Do hh là Anken ách y  sốmol H2O = số mol CO 2 nên theo đề bài ta có: 14 40 4 18 44 m m m      gam. Chọn đáp án câu C Lưu ý: Trong hóa học nhất là trong hóa hữu cơ thường cho các chất khí đo ở cùng điều kiện. Lúc nầy xem thể tích là số mol rồi tính trên phương trình phản ứng hóa học bình thường (nhớ là các chất đều là chất khí và đơn vị cho là thể tích). Thí dụ: Khi đốt cháy 1 lít khí X, cần 5 lít O 2 , sau phản ứng thu được 3 lít CO 2 và 4 lít hơi H 2 O, biết thể tích các khí đo cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất. Công thức của chất X là: A. C 2 H 6 B. C 2 H 6 O C. C 3 H 8 D. C 3 H 8 O Giải: Phản ứng đốt cháy: C x H y O z + ( ) 4 2 y z x   O 2  xCO 2 + 2 y H 2 O 1 ( ) 4 2 y z x   x 2 y 1 5 3 4 Dựa vào phương trình phản ứng ở trên: x = 3 ; y = 8 và ( ) 4 2 y z x   = 5 tức là z = 0. Công thức của chất X tìm được là C 3 H 8 . Chọn đáp án là C 2) Đối với ankan: C n H 2n+2 + xCl 2   ASKT C n H 2n+2-x Cl x + xHCl ĐK: 1  x  2n+2 C n H 2n+2   Crackinh C m H 2m+2 + C x H 2x ĐK: m+x=n; m  2, x  2, n  3. 3) Đối với anken: + Phản ứng với H 2 , Br 2 , HX đều tuân theo tỉ lệ mol 1:1 + Chú ý phản ứng thế với Cl 2 ở cacbon  CH 3 -CH=CH 2 + Cl 2   C500 o ClCH 2 -CH=CH 2 + HCl 4) Đối với ankin: + Phản ứng với H 2 , Br 2 , HX đều tuân theo tỉ lệ mol 1:2  VD: C n H 2n-2 + 2H 2   o t,Ni C n H 2n+2 + Phản ứng với dd AgNO 3 /NH 3 2C n H 2n-2 + xAg 2 O  2CnH 2n-2-x Ag x + xH 2 O ĐK: 0  x  2 * Nếu x=0  hydrocacbon là ankin  ankin-1 * Nếu x=1  hydrocacbon là ankin-1 * Nếu x= 2  hydrocacbon là C 2 H 2 . 5) Đối với aren và đồng đẳng: + Cách xác định số liên kết  ngoài vòng benzen. Phản ứng với dd Br2  nhydrocacbo Br n n 2   là số liên kết  ngoài vòng benzen. + Cách xác định số lk  trong vòng: Phản ứng với H 2 (Ni,t o ):  nhydrocacbo H n n 2 * với  là số lk  nằm ngoài vòng benzen *  là số lk  trong vòng benzen. Ngoài ra còn có 1 lk  tạo vòng benzen  số lk  tổng là  + +1. VD: hydrocacbon có 5  trong đó có 1 lk  tạo vòng benzen, 1lk  ngoài vòng, 3 lk  trong vòng. Vậy nó có k=5  CTTQ là C n H 2n+2-k với k=5  CTTQ là C n H 2n-8 CHÚ Ý KHI GIẢI TOÁN * Phản ứng cộng vào Hyđrôcacbon không no - Trong phản ứng cộng với H 2 vào hợp chất không no: Số mol Khí giảm sau phản ứng chính là số mol H 2 dự phản ứng; vì phản ứng có số mol giảm nhưng hàm lượng C và H không thay đổi nên M hhđầu < M hhsau  tỉ khối hơi của hỗn hợp so với cùng một chất tăng; Vì hàm lượng C và H trong hỗn hợp đầu và sau đều như nhau nên cần cùng số mol O 2 và cho cùng CO 2 và H 2 O. - Trong phản ứng cộng với dd Br 2 : chất khí làm mất màu nâu đỏ của dd Br 2 thì kết luận chất đó là không no (trong CTPT có chứa liên kết  ) đồng thời thấy khối lượng bình tăng lên thì khối lượng tăng lên chính là của hyđrôcacbon không no. Lưu ý: Khối lượng nguyên tử Br là 80, nhưng khối lượng phân tử là 160. Khi mà số liên kết  nhiều hơn 1 tức là từ 2 trở lên cần lưu ý thêm tỉ lệ của chúng là 1: 1, 1: 2 hoặc nhiều hơn .kể cả khi tác dụng với Br 2 hoặc là H 2 còn khi tác dụng với HCl (rộng hơn là HX) cần nghĩ đến sản phẩm chính H gắn vào C có nhiều H . VÍ DỤ 1:Đốt cháy 0,1 mol hỗn hợp 2 ankan là đồng đẳng kế tiếp ,thu được 3,36 lít CO 2 (ĐKTC).Hai ankan trong hỗn hợp là: Giải: số nt cacbon trung bình= số mol CO 2 : số mol 2 ankan ---> CTPT VD 2:Đốt cháy 6,72 lít khí (ở đktc) hai hiđrocacbon cùng dãy đồng đẳng tạo thành 39,6 gam CO 2 và 10,8 gam H 2 O. a)Công thức chung của dãy đồng đẳng là: b) Công thức phân tử mỗi hiđrocacbon là: Giải:Do chúng ở thể khí, số mol CO 2 > số mol H 2 O --->là ankin hoặc ankadien số mol 2 chất là:nCO 2 - n H 2 O = 0,3 ---> Số ntử cacbon trung bình là: nCO 2 :n 2HC=3 ---> n 1 =2 ,n 2 =4 ---> TCPT là C 2 H 2 và C 4 H 6 VD 3:Cho 4,6 gam hỗn hợp 2 anken là đồng đẳng kế tiếp qua dung dịch brôm dư,thấy có 16 brôm phản ứng.Hai anken là Giải:n Br2 = 0,1 =n 2anken ---->số nguyên tử cacbon trung bình = 14.1,0 6,4 =3,3  CTPT 2anken là: C 3 H 6 và C 4 H 8 VD 4:Khi đốt cháy 1hh gồm:0,1 mol C 2 H 4 và 1 hydrocacbon A,thu được 0,5 mol CO 2 và 0,6 mol H 2 O.CTPT của hydrocacbon A là: Giải:nH 2 O > nCO 2 ---> A là ankan Số mol A= nH 2 O - nCO 2 =0,1---> n =(0,5 – 0,1.2): 0,1 =2--->CTPT của A là:C 2 H 6 VD 5:Khi đốt cháy 0,2 mol hh gồm: C 2 H 2 và 1 hydrocacbon A,thu được: số mol CO 2 =số mol H 2 O =0,5 mol.CTPT của hydrocacbon A là ? Giải:nH 2 O = nCO 2 ---> A là ankan --> nC 2 H 2 =n A= 0,1---> số nguyên tử cacbon trong Alà: (0,5 –0,1.2): 0,1 =3 ---> ctpt của A là: C 3 H 8 VD 6: Cho 0,7 gam một Anken có thể làm mất màu 16 gam dd Brôm tong CCl 4 có nồng độ 12,5%. Công thức phântử của Anken là: A. C 2 H 4 B. C 3 H 6 C. C 4 H 8 D. C 5 H 10 Giải: Do Brôm đang ở dạng dd nên phải tính số gam nguyên chất của Br 2 : C%= 100% ct dd m x m % 100% dd ct c m m  =2 gam Do số mol Br 2 = số mol Anken = 2 0,0125 160  mol  M Anken = 0,7 56 0,0125  do đó công thức phân tử cần tìm là C 4 H 8 . Chọn đáp án là C V- MỘT SỐ DẠNG BIỆN LUẬN KHI BIẾT MỘT SỐ TÍNH CHẤT PHƯƠNG PHÁP: + Ban đầu đưa về dạng phân tử + Sau đó đưa về dạng tổng quát (có nhóm chức, nếu có) + Dựa vào điều kiện để biện luận. VD1: Bi ện luận xác định CTPT của (C 2 H 5 ) n  CT có dạng: C 2n H 5n Ta có điều kiện: + Số nguyên tử H  2 số nguyên tử C +2  5n  2.2n+2  n  2 + Số nguyên tử H là số chẳn  n=2  CTPT: C 4 H 10 VD2: Bi ệ n lu ận xác định CTPT (CH 2 Cl) n  CT có dạng: C n H 2n Cl n Ta có ĐK: + Số nguyên tử H  2 số nguyên tử C + 2 - số nhóm chức  2n 2.2n+2-n  n  2. + 2n+n là số chẳn  n chẳn  n=2  CTPT là: C 2 H 4 Cl 2 . VD3: Bi ện luận xác định CTPT (C 4 H 5 ) n , bi ết nó không l àm m ất màu nước brom. CT có dạng: C 4n H 5n , nó không làm mất màu nước brom  nó là ankan loại vì 5n<2.4n+2 hoặc aren. ĐK aren: Số nguyên tử H =2số C -6  5n =2.4n-6  n=2. Vậy CTPT của aren là C 8 H 10 .  Chú ý các qui t ắc: + Th ế halogen vào ankan: ưu tiên thế v ào H ở C bậc cao. + C ộng theo Maccôpnhicôp v ào anken + C ộng H 2 , Br 2 , HX theo t ỷ lệ 1:1 vào ankađien. + Ph ản ứng thế Ag 2 O/NH 3 vào ankin. + Quy lu ật thế v ào vòng benzen + Ph ản ứng tách HX tuân theo quy tắc Zaixep. BÀI TẬP 1: Đốt cháy hoàn toàn m gam hh gồm CH 4 , C 3 H 6 và C 4 H 10 thu được 17,6 gam CO 2 và 10,8 gam H 2 O. Tính m : A. 2gam B. 4gam C. 6gam D. 8gam Giải: Số mol CO 2 = 17,6 44 = 0,4 mol  m C = 12 x 0,4 = 4,8 gam; Số mol H 2 O = 10,8 18 = 0,6 mol  m H = 2 x 0,6 = 1,2 gam. Do đó: m = m C + m H = 6 gam. Chọn đáp án là C BÀI TẬP 2: Đốt cháy hoàn toàn 0,15 mol hh gồm hai ankan thu được 9,45 gam H 2 O. Cho toàn bộ sản phẩm cháy vào dd Ca(OH) 2 dư thì khối lượng kết tủa thu được là: A. 37,5gam B. 52,5gam C. 15gam D. 42,5gam Giải: Số mol H 2 O = 9,45 18 = 0,525 mol; Số mol hh Ankan = Số mol H 2 O – Số mol CO 2  Số mol CO 2 = Số mol H 2 O – Số mol hh Ankan = 0,375 mol. Do đó số mol CaCO 3 là: 0,375 mol x 100 = 37,5 gam.Chọn đáp án là A BÀI TẬP 3: Đốt cháy hoàn toàn hai hyđrôCacbon liên tiếp trong dãy đồng đẳng thu được 22,4 lít CO 2 (đktc) 25,2 gam H 2 O. Hai hyđrôcacbon đó là: A. C 4 H 10 và C 3 H 8 B. C 2 H 6 và C 3 H 8 C. C 4 H 10 và C 5 H 12 D. C 5 H 12 và C 6 H 14 Giải: Số mol CO 2 = 22,4 22,4 = 1 mol; Số mol H 2 O = 25,2 18 = 1,4 mol; Số mol hh hyđrôcacbon = Số mol H 2 O – Số mol CO 2 = 0,4 mol. Do đó số C = Số mol CO 2 /Số mol hh = 1 0,4 = 2,5. Chọn đáp án là B BÀI TẬP 4: Đốt cháy hoàn toàn hh gồm một ankan và một Anken. Cho toàn bộ sản phẩm cháy lần lượt đi qua bình 1 đựng P 2 O 5 dư và bình 2 đựng KOH rắn dư thì thấy khối lượng bình 1 tăng lên 4,14 gam; binh2 tăng lên 6,16 gam. Số mol Ankan có trong hh là: A.0,06 mol B. 0,03 mol C. 0,045 mol D. 0,09 mol Giải: Ta có sản phẩm cháy của hydrôcacbon luôn luôn là CO 2 và H 2 O; Khi đi qua bình 1đựng chất khan thì H 2 O bị giữ lại, nên khối lượng bình tăng lên chính là H 2 O; tương tự Khi đi qua bình 2đựng Bazơ thì CO 2 bị giữ lại, nên khối lượng bình tăng lên chính là CO 2 ; Số mol CO 2 = 6,16 44 = 0,14 mol ; Số mol H 2 O = 4,14 18 = 0,23 mol. Do số mol H 2 O và CO 2 của Anken bằng nhau nên: Số mol Ankan = Số mol H 2 O – Số mol CO 2 = 0,09 mol. Chọn đáp án là D BÀI TẬP 5: Đốt cháy hoàn toàn V lít một ankin thu được 10,8 gam H 2 O. Cho toàn bộ sản phẩm cháy hấp thụ hết vào bình đựng nước vôi trong thì khối lượng bình tăng 50,4 gam. Tính V là: A. 3,36 lít B. 2,24 lít C. 6,72 lít D. 4,48 lít Giải: Theo đề bài suy ra khối lượng CO 2 = 50,4 – 10,8 = 49,6 gam Số mol CO 2 = 39,6 44 = 0,9 mol; Số mol H 2 O = 10,8 18 = 0,6 mol; Số mol Ankin = Số mol CO 2 – Số mol H 2 O = 0,3 mol. Do đó thể tích Ankin là: 0,3 x 22,4 = 6,72 lít . Chọn đáp án là C Lưu Ý: Đề bài ở đây không hề nói gì đến chuyện lọc lấy kết tủa nên giải được như trên ; Nếu đề bài còn nói đến chuyện lọc bỏ kết tủa khối lượng mới tăng, giảm thì cần tính toán kỷ và khó hơn một chút. BÀI TẬP 6: Dẫn 6,72 lít (đktc) hỗn hợp gồm hai Anken là đồng đẳng kế tiếp vào bình nước Brơm dư, thấy khối lượng bình tăng thêm 15,4 gam. CTPTcuả hai Anken đó là: A. C 2 H 4 và C 3 H 6 B. C 3 H 6 và C 4 H 8 C. C 4 H 8 và C 5 H 10 D. C 5 H 10 và C 6 H 12 Giải: Do khối ượng bình dd Brơm tăng lên chính là khối lượng của hh Anken= 15,4 gam. Số mol Anken = 6,72 22,4 = 0,3mol.Suy ra phân tử lượng M = 14 n = 15,4 0,3 = 51,33  n = 3,67. Chọn đáp án là B BÀI TẬP 7: Đốt cháy hồn tồn 0,56lít Butan (đktc). Cho tồn bộ sản phẩm cháy vào bình đựng 400 ml dd Ba(OH) 2 0,2M. Khối lượng dung dịch nặng thêm là: A. 5,56gam B. 6,12gam C. 6.65gam D. 10,08gam BÀI TẬP 8: Đốt cháy hồn tồn hỗn hợp A gồm hai hiđrocacbon kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng, thu được 20,16 lít CO 2 (đktc) và 20,7 gam H 2 O. Cơng thức phân tử hai chất trong hỗn hợp A là: A. CH 4 , C 2 H 6 B. C 2 H 4 , C 3 H 6 C. C 3 H 4 , C 4 H 6 D. C 3 H 8 , C 4 H 10 C. NHĨM CHỨC I- RƯỢU: 1) Khi đốt cháy rượu: 22 COOH nn   rượu này no, mạch hở. 2) Khi tách nước rượu tạo ra olefin  rượu này no đơn chức, hở. 3) Khi tách nước rượu A đơn chức tạo ra chất B. - 1d A/B   B là hydrocacbon chưa no (nếu là rượu no thì B là anken). - 1d A/B  B là ete. 4) - Oxi hóa rượu bậc 1 tạo ra andehit hoặc axit mạch hở. R-CH2OH  ]O[ R-CH=O hoặc R-COOH - Oxi hóa rượu bậc 2 thì tạo ra xeton: R-CHOH-R'  ]O[ R-CO-R' - Rượu bậc ba khơng phản ứng (do khơng có H) 5) Tách nước từ rượu no đơn chức tạo ra anken tn theo quy tắc zaixep: Tách -OH và H ở C có bậc cao hơn 6) - Rượu no đa chức có nhóm -OH nằm ở cacbon kế cận mới có phản ứng với Cu(OH)2 tạo ra dd màu xanh lam. - 2,3 nhóm -OH liên kết trên cùng một C sẽ khơng bền, dễ dàng tách nước tạo ra anđehit, xeton hoặc axit cacboxylic. - Nhóm -OH liên kết trên cacbon mang nối đơi sẽ khơng bền, nó đồng phân hóa tạo thành anđehit hoặc xeton. CH 2 =CHOH  CH 3 -CHO CH 2 =COH-CH 3  CH 3 -CO-CH 3 . CHÚ Ý KHI GIẢI TỐN Rượu no a. Khi đốt cháy rượu: no là rượu này rượunn 22 COOH  rượu CO ứng phảnrượuCOOH n n cácbontử nguyên sốnnn 2 22  Nếu là hổn hợp rượu cùng dãy đồng đẳng thì số ngun tử Cacbon trung bình. VD: n = 1,6  n 1 < n =1,6  phải có 1 rượu là CH 3 OH b. khi Ancol tác dụng với kim loại kiềm thì 2 x  rượu H n n 2  x là số nhóm chức rượu (tương tự với axít) c. rượu đơn chức no (A) tách nước tạo chất (B) (xúc tác: H 2 SO 4 đđ) . d B/A < 1  B là olêfin (Anken) . d B/A > 1  A là ete d. + oxi hóa rượu bậc 1 tạo anđehit: R-CHO   0 ,tCu R- CH= O + oxi hóa rượu bậc 2 tạo xeton: R- CH – R’ O R – C – R’ OH O + rượu bậc 3 khơng bị oxi hóa. BÀI TẬP 1: Đốt cháy hồn tồn a mol hh X gồm hai ancol no A và B. Cho tồn bộ sản phẩm cháy hấp thụ hết vào bình đựng nước vơi trong dư thì thấy có 30 gam kết tủa xuất hiện và khối lượng bình giảm 9,6 gam. Tính a là: A.0,2 mol B. 0,15 mol C. 0,1 mol D. 0,3 mol Giải: Khi lấy kết tủa ra, rồi cân lại bình mới thấy giảm nên ta cần làm như sau: 30 gam – 9,6 gam = 20,4 gam là khối lượng bình tăng lên gồm nước và CO 2 mà số mol CO 2 = 0,3 mol; m nước = 20,4gam - 13,2 gam = 7,2 gam. Số mol H 2 O = 7,2 18 = 0,4 mol; Số mol hh Rượu = Số mol H 2 O – Số mol CO 2 = 0,1 mol. Chọn đáp án là C BÀI TẬP 2: Cho 10,6gam hh Ancol đơn chức là đồng đẳng kế tiếp tác dụng hết với Na thu được 224ml H 2 (đktc). CTPTcuả hai Ancol đó là: A. CH 3 OH và C 2 H 5 OH B. C 2 H 5 OH và C 3 H 7 OH C. C 4 H 9 OH và C 3 H 7 OH D. C 4 H 9 OH và C 5 H 11 OH OH + NaOH ONa + H 2 O CH 2 OH + NaOH không phản ứng Giải: Số mol H 2 = 0,224 22,4 = 0,01 mol. Ta có 2 x  rượu H n n 2 . Suy ra phân tử lượng M = 14 n + 18 = 1,06 0,02 = 53 n = 2,05. Chọn đáp án là B BÀI TẬP 3: Cho 7,8gam hh Ancol etylic và một Ancol đồng đẳng X tác dụng hết với Na thu được 2,24lít H 2 (đktc). CTPT cuả Ancol đồng đẳng đó là: A. CH 3 OH B. C 3 H 7 OH C. C 4 H 9 OH D. C 4 H 7 OH Giải: Số mol H 2 = 2,24 22,4 = 0,1 mol. Ta có 2 x  rượu H n n 2 . Suy ra phân tử lượng M = 14 n + 18 = 7,8 0,2 = 39 n = 1,05. Chọn đáp án là A BÀI TẬP 3: X là một ancol no, đa chức, mạch hở có số nhóm -OH nhỏ hơn 5. Cứ 7,6 gam ancol X phản ứng hết với Natri cho 2,24 lít khí (đo ở đktc). Cơng thức hố học của X là . A. C 4 H 7 (OH) 3 B. C 2 H 4 (OH) 2 C. C 3 H 5 (OH) 3 D. C 3 H 6 (OH) 2 Giải: Số mol H 2 = 2,24 22,4 = 0,1 mol. Ta có 2 x  rượu H n n 2 . Suy ra phân tử lượng M = R + 17x = 7,6 0,2 x = 38 x  x = 2 thì R= 12n + y = 42, n= 3 CTPT của ancol là: C 3 H 6 (OH) 2 . Chọn đáp án là D II. PHENOL: - Nhóm OH liên kết trực tiếp trên nhân benzen, nên liên kết giữa O và H phân cực mạch vì vậy hợp chất của chúng thể hiện tính axit (phản ứng được với dd bazơ) - Nhóm -OH liên kết trên nhánh (khơng liên kết trực tiếp trên nhân benzen) khơng thể hiện tính axit. CHÚ Ý KHI GIẢI TỐN a/ Hợp chất HC: A + Na  H 2  A H n n 2 2 x  x là số ngun tử H linh động trong – OH hoặc -COOH. b/ Hợp chất HC: A + Na  muối + H 2 O  y A NaOH n ứng phảnn  y là số nhóm chức phản ứng với NaOH là – OH liên kết trên nhân hoặc – COOH và cũng là số ngun tử H linh động phản ứng với NaOH. VD: . 1 n n A H 2   A có 2 ngun tử H linh động phản ứng Natri . 1 A NaOH n n  A có 1 ngun tử H linh động phản ứng NaOH . nếu A có 2 ngun tử Oxi  A có 2 nhóm OH ( 2H linh động phản ứng Na) trong đó có 1 nhóm –OH nằm trên nhân thơm ( H linh động phản ứng NaOH) và 1 nhóm OH liên kết trên nhánh như HO-C 6 H 4 -CH 2 -OH III. AMIN: - Nhóm hút e làm giảm tính bazơ của amin. - Nhóm đẩy e làm tăng tính bazơ của amin. VD: C 6 H 5 -NH 2 <NH 3 <CH 3 -NH 2 <C 2 H 5 NH 2 <(CH 3 ) 2 NH 2 (tính bazơ tăng dần) CHÚ Ý KHI GIẢI TỐN  x  amin H n n  x là số nhóm chức amin VD: n H + : n amin = 1:1  amin này đơn chức  CT của amin no đơn chức là C n H 2n+3 N (n  1) . Khi đốt cháy n H2O > n CO2  n H2O – n CO2 = 1,5 n amin .  amin CO n n 2 số ngun tử cacbon  Bậc của amin: -NH 2 bậc 1 ; -NH- bậc 2 ; -N - bậc 3 IV. ANĐEHIT: 1. Phản ứng tráng gương và với Cu(OH) 2 (t o ) R-CH=O +Ag 2 O   o t,ddNH 3 R-COOH + 2Ag  R-CH=O + 2Cu(OH) 2  o t R-COOH + Cu 2 O  +2H 2 O  N ếu R l à Hydro, Ag 2 O dư, Cu(OH) 2 dư: H-CHO + 2Ag 2 O   o t,ddNH 3 H 2 O + CO 2 + 4Ag  H-CH=O + 4Cu(OH) 2  o t 5H 2 O + CO 2 + 2Cu 2 O   Các ch ất: H -COOH, mu ối của axit fomic, este của axit fomic cũng cho được phản ứng tráng gương. HCOOH + Ag 2 O   o t,ddNH 3 H 2 O + CO 2 +2Ag  HCOONa + Ag 2 O   o t,ddNH 3 NaHCO 3 + 2Ag  H-COOR + Ag 2 O   o t,ddNH 3 ROH + CO 2 + 2Ag   Anđehit vừa đóng vai tr ò ch ất khử, vừa đóng vai tr ò ch ất oxi hóa: + Chất khử: Khi phản ứng với O 2 , Ag 2 O/NH 3 , Cu(OH) 2 (t o ) + Chất oxi hóa khi tác dụng với H 2 (Ni, t o ) CHÚ Ý KHI GIẢI TỐN a. andehyt. chức nhóm sốlà x n n anđehyt Ag  x2 + Trường hợp đặc biệt: H-CH = O phản ứng Ag 2 O tạo 4mol Ag nhưng %O = 53,33% + 1 nhóm andehyt ( - CH = O ) có 1 liên kết đơi C = O  andehyt no đơn chức chỉ có 1 liên kết  nên khi đốt cháy 22 COOH nn  ( và ngược lại) + andehyt A có 2 liên kết  có 2 khả năng: andehyt no 2 chức ( 2 ở C = O) hoặc andehyt khơng no có 1 liên kết đơi ( 1 trong C = O, 1  trong C = C). b. + andehyt chức nhóm sốlà n n andehyt OCu 2 xx  + andehyt chức nhóm sốlà n ứng phảnn andehyt Cu(OH) 2 xx  2 + C) C )đôi( kết liên số andehyt chức nhóm số (là x n ứng phảnn 2 H  x andehyt V. AXIT CACBOXYLIC: + Khi cân bằng phản ứng cháy tùy theo lúc đặt CTPT nếu đặt CTPT như sau nhớ tính cacbon trong nhóm chức. VD: C n H 2n+1 COOH + ) 2 1n3 (  O 2  (n+1)CO 2 + (n+1)H 2 O + Riêng axit fomic tráng gương, phản ứng với Cu(OH) 2 tạo  đỏ gạch.  Chú ý axit phản ứng với Cu(OH) 2 tạo ra dd màu xanh do có ion Cu 2+ + Cộng HX của axit acrylic, axit metacrylic, andehit acrylic nó trái với quy tắc cộng Maccopnhicop: VD: CH 2 =CH-COOH + HCl  ClCH 2 -CH 2 -COOH + Khi giải tốn về muối của axit cacboxylic khi đốt cháy trong O 2 cho ra CO 2 , H 2 O và Na 2 CO 3 VD: C x H y O z Na t + O 2  ) 2 t x(  CO 2 + 2 y H 2 O + 2 t Na 2 CO 3 CHÚ Ý KHI GIẢI TỐN  COOH) - (axít chức nhóm sốlà x n ứng phảnn axít OH -  x  Chí có axít fomic ( H-COOH) tham gia phản ứng tráng gương  Đốt axít: Ta có: 22nnCOOH OHC:CT lại) ngượcvà ( chức. đơn no trênaxít nn 2  2  loại) kim ứng phản(axít chức nhóm sốlà x n n axít H 2  2 sinh x ra  Lưu ý khi giải tốn: + Số mol Na (trong muối hữu cơ) = số mol Na (trong Na 2 CO 3 ) (bảo tồn ngun tố Na) + Số mol C (trong Muối hữu cơ) = số mol C (trong CO 2 ) + Số mol C (trong Na 2 CO 3 ) (bảo tồn ngun tố C)  So sánh tính axit: Gốc hút e làm tăng tính axit, gốc đẩy e làm giảm tính acit của axit cacboxylic. VI. ESTE:  cách viết CT của một este bất kì: Este do axit x chức và rưỡu y chức: R y (COO) x.y R’ x .  Nhân chéo x cho gốc hidrocacbon của rượu và y cho gốc hdrocacbon của axit.  x.y là số nhóm chức este. VD: - Axit đơn chức + rượu 3 chức: (RCOO) 3 R’ - Axit 3 chức + rượu đơn chức: R(COO-R’) 3 Lưu ý: Khi nói đến Este cần hiểu thật rõ về CTCT 1. ESTE ĐƠN CHỨC: Este + NaOH  o t Muối + rượu Este + NaOH  1 muối + 1 anđehit  este này khi phản ứng với dd NaOH tạo ra rượu có nhóm - OH liên kết trên cacbon mang nối đôi bậc 1, không bền đồng phân hóa tạo ra anđehit. VD: R-COOCH=CH2 + NaOH  o t R-COONa + CH 2 =CH-OH Este + NaOH  1 muối + 1 xeton  este này khi phản ứng tạo rượu có nhóm --OH liên kết trên cacbon mang nối đôi bậc 2 không bền đồng phân hóa tạo xeton. + NaOH  o t R-COONa + CH 2 =CHOH-CH 3 Este + NaOH  2muối +H 2 O  Este này có gốc rượu là đồng đđẳng của phenol hoặc phenol VD: + 2NaOH  o t RCOONa + C 6 H 5 ONa + H 2 O ( do phenol có tính axit nên phản ứng tiếp với NaOH tạo ra muối và H 2 O) Este + NaOH  1 sản phẩm duy nhất  Este đơn chức 1 vòng +NaOH  o t CÁCH XÁC ĐỊNH SỐ NHÓM CHỨC ESTE: Cần lưu ý: nếu bài toán đã cho một số mol các chất trong phản ứng như Este, NaOH ta cần tính tỉ số    Este öùng)NaOH(phaûn n n   là số nhóm chức este (trừ trường hợp este của phenol và đồng đẳng của nó) n NaOH cần <2n este (este phản ứng hết)  Este này đơn chứcvà NaOH còn dư.  Este đơn chức có CTPT là: C x H y O 2  R-COOR’ ĐK: y  2x Ta có 12x+y+32 = R + R’ + 44. Khi giải bài toán về este ta thường sử dụng cả hai công thức trên. + CTPT C x H y O 2 dùng để đốt cháy cho phù hợp. + CTPT R-COOR’ dùng để phản ứng với NaOH CT cấu tạo của este.  Hỗn hợp este đơn chức khi phản ứng với NaOH tạo 1 muối + 2 rượu đơn chức  2 este này cùng gốc axit và do hai rượu khác nhau tạo nên. Vậy công thức 2 este là R-COO 'R giải  R,R’ ; ĐK: R1< 'R <R2  CT 2 2 1 OHC COORR COORR yx        Hỗn hợp este đơn chức khi phản ứng với NaOH tạo ra 3 muối + 1 rượu  3 este này cùng gốc rượu và do 3 axit tạo nên. CT 3 este là R COOR’  CT 3este      'COORR 'COORR 'COORR 3 2 1  2 OHC yx Hỗn hợp este khi phản ứng với NaOH  3 muối + 2 rượu đều đơn chức  CTCT của 3este là R COO 'R (trong đó 2 este cùng gốc rượu)  CT 3este là:      'COORR 'COORR 'COORR 23 12 11  2 OHC yx  Hỗn hợp 2 chất hữu cơ đơn chức khi phản ứng với NaOH thu được 1 muối + 1 rượu: Có 3 trường hợp xảy ra: x y CH 3 -CH=O Đp hóa RCOOC=CH 2 CH 3 CH 3 -CO-CH 3 Đp hóa RCOO R C O O R COONa OH + TH1: 1 axit + 1 rượu    OH'R RCOOH + TH2: 1 axit + 1 este (cùng gốc axit)    'RCOOR RCOOH + TH3: 1 rượu + 1 este (cùng gốc rượu)    'RCOOR OH'R  Hỗn hợp hai chất hữu cơ khi phản ứng với dd NaOH thu được hai muối + 1 rượu (đều đơn chức). Có hai trường hợp: + TH1: 1 axit + 1 este    'RCOOR RCOOH + TH2: 2 este (cùng gốc rượu):    'COORR 'COORR 2 1  RCOO 'R . Hỗn hợp hai chất hữu cơ đơn chức khi phản ứng với dd NaOH thu được 1 muối + 2 rượu. Có hai trường hợp: + TH1: 1 rượu + 1 este    'RCOOR OH'R + TH 2: 2 este cùng gốc axit    2 1 RCOOR RCOOR  Lưu ý: Nếu giả thiết cho các hợp chất hữu cơ đồng chức thì mỗi phần trên chỉ có 1 trường hợp là hh 2 este (cùng gốc rượu hoặc cùng gốc axit). BÀI TẬP 1: Cho hỗn hợp M gồm 2 hợp chất hữu cơ mạch thẳng X, Y (chỉ chứa C, H, O) tác dụng vừa đủ với 8 gam NaOH thu được một ancol đơn chức và hai muối của hai axit hữu cơ đơn chức kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng. Lượng ancol thu được cho tác dụng với Na dư tạo ra 2,24 lít khí (đktc). X, Y thuộc loại hợp chất nào dưới đây ? A. 1 axit và 1 este B. 2 este C. 2 axit D. 1 ancol và 1 axit Ancol + Na  R-ONa + 1 2 H 2 1 mol 1 2 x 22,4 lít ? mol 2,24 lít Số mol Ancol = 0,2 mol. Số mol NaOH = 0,2 mol. Do đó X, Y phải là 2 Este. BÀI TẬP 2: Để xà phòng hóa 17,4 gam một este no đơn chức cần dùng 300ml dung dịch NaOH 0,05M.Công thức phân tử của este là: A. C 3 H 6 O 2 B. C 4 H 10 O 2 C. C 5 H 10 O 2 D. C 6 H 12 O 2 Giải: Do Este no đơn chức nên số mol Este = số mol NaOH = 0,15 mol. Suy ra, M(Este)= 1,74 0,15 = 116 nên công thức Este là: C 6 H 12 O 2 . Chọn đáp án là D. BÀI TẬP 3: A là một este đơn chức có công thức đơn giản là C 2 H 4 O. Khi xà phòng hóa hoàn toàn 4,4 gam A bằng NaOH thu được 4,1 gam muối khan. A là : A. etylaxetat B. n-propylfomiat C. iso-propylfomiat D. Metylpropionat Cho 21,8 gam chất hữu cơ A chỉ chứa một loại nhóm chức tác dụng với 1 lít dung dịch NaOH 0,5M thu được 24,6 gam muối và 0,1 mol ancol B. Lượng NaOH dư có thể trung hòa hết 0,5 lít dung dịch HCl 0,4. Cho biết công thức cấu tạo thu gọn của A? A. (CH 3 COO) 3 C 3 H 5 B. (C 2 H 5 COO) 3 C 3 H 5 C. (C 3 H 7 COO) 3 C 3 H 5 D. (HCOO) 3 C 3 H 5 Giải: Theo đề bài chất hữu cơ A là Este. số mol NaOH = 0,5 mol ban đầu. Do NaOH dư là 0,2mol, nên số mol tác dụng với Este là 0,3 mol. Mặt khác: Số mol Ancol là 0,1 Suy ra, Este là 3chức và Ancol là C 3 H 8 O 3 nên số mol của muối là 0,3 (Lưu ý do đáp án là cùng Axít) M Muối = 14n + 68 = 24,6 0,3 = 82  n = 1. Công thức Este là: C 6 H 12 O 2 . Chọn đáp án là A. BÀI TẬP 4: Đốt cháy a gam một este sau phản ứng thu được 9,408 lít CO 2 và 7,56g H 2 O, thể tích oxi cần dùng là 11,76 lít (thể tích các khí đo ở đktc). Biết este này do một axit đơn chức và ancol đơn chức tạo nên. Hãy cho biết công thức phân tử của este ? A. C 5 H 10 O 2 B. C 4 H 8 O 2 C. C 2 H 4 O 2 D. C 3 H 6 O 2 Giải: Số mol CO 2 = 9,408 22,4 = 0,42 mol; Số mol H 2 O = 7,56 18 = 0,42 mol; Số mol O 2 = 11,76 22,4 = 0,525 mol. Vậy Este này là no đơn chức (Số mol H 2 O = Số mol CO 2 = 0,42 mol). Phương trình phản ứng Do chất hữu cơ là Este no đơn chức nên phải có công thức là: C n H 2n O 2 C n H 2n O 2 + ( 3 1 2 n  )O 2  nCO 2 + nH 2 O 1 mol ( 3 1 2 n  ) mol n mol a gam 0,525 mol 0,42 mol Do đó 0,525n = 0,42( 3 1 2 n  )  0,105n = 0,42, nên n = 4. Chọn đáp án là B BÀI TẬP 5: X là một este no đơn chức, có tỉ khối hơi so với CH 4 là 5,5. Nếu đem đun 2,2 gam este X với dd NaOH dư, thu được 2,05 gam muối. Công thức cấu tạo thu gọn của X là: A.HCOOCH 2 CH 2 CH 3 B.HCOOCH(CH 3 ) 2 C.C 2 H 5 COOCH 3 D.CH 3 COOC 2 H 5 Giải: Este no đơn chức  Axít no đơn chức.CTPT của muối là: C n H 2n+1 COONa. Do đó: Số mol Este no đơn chức = 2,2 88 = 0,025 = Số mol muối  M Muối = 14n + 68 = 2,05 0,025 = 82  n = 1. Chọn đáp án là D. BÀI TẬP 6: Đốt cháy hoàn toàn 0,1mol este X thu được 0,3mol CO 2 và 0,3 mol H 2 O. Nếu cho 0,1mol X tác dụng hết với NaOH thì thu được 8,2g muối. X là công thức cấu tạo nào sau đây: A.CH 3 COOCH 3 B. HCOOCH 3 C.CH 3 COOC 2 H 5 D. HCOOC 2 H 5 Giải: Số mol CO 2 = Số mol H 2 O. Vậy Este này là no đơn chức (Số mol H 2 O = Số mol CO 2 = 0,3 mol). Số mol Este no đơn chức = 0,1 = Số mol muối  M Muối = 14n + 68 = 8,2 0,1 = 82  n = 1. Chọn đáp án là D. 2. ESTE ĐA CHỨC: a) - Do axit đa chức + rượu đơn chức: R(COOR’) x (x  2) - Nếu este này do axit đa chức + rượu đơn chức (nhiều rượu): R(COO 'R ) x - Nếu este đa chức + NaOH  1 muối+2rượu đơn chức  este này có tối thiểu hai chức. VD: (3 chức este mà chỉ thu được 2 rượu) - Nếu este này có 5 nguyên tử oxi  este này tối đa hai chức este (do 1 chức este có tối đa hai nguyên tử oxi) b) - Do axit đơn + rượu đa: (RCOO) y R’ (y  2) + Tương tự như phần a. c) Este do axit đa + rượu đa: R y (COO) x.y R’ x (ĐK: x,y  2) nếu x=y  CT: R(COO)xR’ Khi cho este phản ứng với dd NaOH ta gọi Ct este là RCOOR’ nhưng khi đốt ta nên gọi CTPT là C x H y O 2 (y  2x) vì vậy ta phải có phương pháp đổi từ CTCT sang CTPT để dễ giải. VD: este 3 chức do rượu no 3 chức + 3 axit đơn chức (có 1 axit no, iaxit có 1 nối đôi, 1 axit có một nối ba) (este này mạch hở)  Phương phá p gi ải : + este này 3 chức  Pt có 6 nguyên tử Oxi + Số lkết  : có 3 nhóm –COO- mỗi nhóm có 1 lk   3  . + Số lk  trong gốc hydrocacbon không no là 3 ( 1  trong axit có 1 nối đôi, 2  trong axit có 1 nối ba)  CT có dạng: CnH2n+2-2kO6 với k=6  CT: CnH2n-10O6. + Gọi CTCT là:  C m+x+y+a+3 H 2m+2x+2y+2a-4 O 6 Đặt: n=m+x+y+a+3  C n H 2n- 10 O 6  Chú ý: Phản ứng este hóa giữa axit và rượu: (phản ứng không hoàn toàn) + Rượu đa chức + axit đơn chức: xRCOOH + R’(OH)n (RCOO) x R’(OH) (n-x) + xH 2 O Điều kiện: 1  x  n + Rượu đơn + axit đa: R(COOH) n + xR’OH + xH 2 O Điều kiện: 1  x  n  Ngoài ra còn những este đăc biệt khác:  Este do rượu đa, axit đa và axit đơn: R COOR 1 COOR 2 R COOR 1 COOR 2 COOR 1 C m H 2m+1 COO C x H 2x-1 COO C y H 2y-3 COO C a H 2a-1 H + , t o H + , t o R (COOR') x (COOH) (n-x) R COO COO R" R' COO . kết  , k  0. I- DẠNG 1: Hỗn hợp gồm nhiều hidrocacbon thuộc cùng một dãy đồng đẳng. PP1: Gọi CT chung của các hidrocacbon k n n HC 22 2  (cùng dãy đồng. =1, n 2 =3. PP2: - gọi CT chung của hai hidrocacbon là yx HC . - Tương tự như trên  y,x - Tách ra CTTQ mỗi hidrocacbon .HC,HC 2211 yxyx Ta có: x 1