A.LÝ THUYẾT Hầu hết dạng bài toán liên quan đến hợp chất hữu cơ thường là dạng bài toán đốt cháy, và xác định công thức cấu tạo, công thức hóa học trong một hợp chất A.. Chúng ta cùng đi[r]
(1)MỘT SỐ CHUYÊN ĐỀ HÓA HỌC – HÓA HỌC HỮU CƠ BÀI ĐẠI CƯƠNG PHƯƠNG PHÁP GIẢI TOÁN TRONG HỮU CƠ A.LÝ THUYẾT Hầu hết dạng bài toán liên quan đến hợp chất hữu thường là dạng bài toán đốt cháy, và xác định công thức cấu tạo, công thức hóa học hợp chất A Chúng ta cùng điểm qua số lý thuyết, và các dạng toán hợp chất hữu CÁC PHƯƠNG PHÁP BIỆN LUẬN XÁC ĐỊNH CÔNG CÔNG THỨC HỢP HỢP CHẤT HỮU CƠ 1.1 Biện luận biết công thức nguyên hợp chất Bài toán: Cho công thức hữu A có dạng tổng quát CxHyOzNtXv (X = halogen) Xác định công thức công thức cấu tạo A Giải Độ bất bão hòa (số lượng liên kết π, số vòng công thức cấu tạo A) a= ( ) (1) Dựa vào tính chất hóa học chuyển các dạng công thức tổng quát các nhóm chức có chứa A (chẳng hạn như: Rượu, ete, Xeton, aldehid, acid ) Chuyển A có dạng công thức phân tử dạng A có chứa X: CnH2n+2-2a-zXz n là số nguyê tử C A A: CnH2n +2-2a-zXz ⇔ a số liên kết π A z số nhóm chức X Ta luôn có: yH gốc ≤ 2xC gốc + – z (2) Dấu “ =” xảy A là chất no Ví dụ 1: Biện luận xác định công thức A acid hữu no mạch hở có công thức nguyên là (C2H3O2)n mienbienngheoht@gmail.com Lop1.net DƯƠNG THẾ (2) MỘT SỐ CHUYÊN ĐỀ HÓA HỌC – HÓA HỌC HỮU CƠ Giải Cách 1: Để xác định CTPT A ta dựa vào độ bất bão hòa Vì A là acid hữu no mạch hở ⇔ A có n liên kết π n= = ⇔ n = ⇔ CTPT A: C4H6O4 Cách 2: Áp dụng công thức (2) vì A là chất no nên: A có dạng tổng quát CnH2n(COO)n ⇔ C2nH3nO2n 2n = 2n + – n ⇔ n = ⇒ CTPT A: C4H6O4 Ví dụ CTPT rượu no A là CnHmOx Hỏi m và n có giá trị nào để A là rượu no: Giải Vì A rượu no nên dựa vào công thức tổng quát xây dựng mục lý thuyết ta định dạng được: CTTQ A là CnHm– x (OH)x đó: m – x = 2n + – x ⇔ m = 2n+2 Vậy để A là rượu no thì m = 2n+2 Kết luận: CxHyOz là rượu no thì phải thỏa mãn y = 2x+2 1.2 Biện luận biết MA Bài toán Cho công thức phân tử có dạng tổng quát: CxHyOzNtClv, biết khối lượng phân tử hợp chất A là MA Xác định công thức A Giải Nếu A là hợp chất hydrocarbon: CxHy thì ta luôn có: = + + ẵ ≤ Từ đó ta lựa chọn giá trị nguyên phù hợp Nếu cần thiết dựa vào kiện đề bài ta có thể biết giới hạn C (nếu là khí x≤4) Nếu A là hợp chất CxHyOz thì ta biện luận theo oxy Và dựa vào kiện y với x thông qua đó xác định A Ví dụ Xác định công thức hydrocarbon mạch hở A, có khối tỉ khối so với H2 là 28 Xác định A Biết điều kiện thường A thể khí Giải Gọi công thức phân tử tổng quát A là: CxHy MA = 28.2 = 56 g/mol = 12x+y(1) mienbienngheoht@gmail.com Lop1.net DƯƠNG THẾ (3) MỘT SỐ CHUYÊN ĐỀ HÓA HỌC – HÓA HỌC HỮU CƠ y ≤ 2x + (2) x≤4 Từ (1) và (2) ta nhận thấy: 56 ≤ 14x+2 ⇔ x≥ 3,86 (3) Từ (3) và (2) ta suy x = ⇒ y = ⇔ A là C4H8 Ví dụ Một hợp chất A có công thức phân tử chứa các nguyên tố C, H, O có khối lượng phân tử là 60g/mol Xác định A Giải Gọi công thức hợp chất A có dạng CxHyOz MA = 12x+y+16z = 60 ⇔z= ( ) (1) biện luận theo z ta được: (1 ≤ z ≤2) z=1 (1) trở thành: 12x+y = 44 (1≤x≤3) ⇒ x = 3, y = là nghiệm phù hợp z =2 (1) trở thành: 12x+y = 28 ⇒ x = 2, y = là nghiệm phù hợp Vậy A có thể là: C3H8O A có thể là: C2H4O2 1.3 Xác định công thức phân tử cùng dãy đồng đẳng Đồng đẳng: là tượng các chất có cấu tạo và tính chất tương tự nhau, thành phần phân tử khác hay nhiều nhóm CH2 Những chất đó gọi là chất đồng đẳng với nhau, chúng hợp thành dãy đồng đẳng Theo định nghĩa: Hợp chất hữu là đồng đẳng nhau, thì chúng hợp thành cấp số cộng có công sai d = 14 ( đó a1 là số hạng đầu tiên) Số hạng cuối an = a1 + (n-1)d (3) Tổng các số hạng: Sn = ( ).n (4) Ví dụ: Một hợp chất A có chứa số chất hydrocarbon là dãy đồng đẳng Khối lượng phân tử hydrocarbon lớn gấp 2,4 lần khối lượng phân tử hydrocarbon nhỏ Tổng khối lượng phân tử hydrocarbon A là 204g/mol Xác định CTPT có A Giải Gọi Mmax là khối lượng phân tử hydrocarbon lớn có A, Mmin là khối lượng phân tử nhỏ có A ⇒ Các hydrocarbon A lập thành cấp số cộng có công sai là 14 mienbienngheoht@gmail.com Lop1.net DƯƠNG THẾ (4) MỘT SỐ CHUYÊN ĐỀ HÓA HỌC – HÓA HỌC HỮU CƠ Vì A có chứa các hydrocarbon là đồng đẳng Áp dụng các công thức 3, ta luôn có: Mmax = Mmin + (n -1).14 (1) = 2,4Mmin (1) Sn = Từ (2) ta có: , ∗ n = 204 (2) *n = 204 (3) lập tỉ số (3) cho (2) ta được: n2 – n – 12 = Giải ta n = 4, và n = -3 (loại) ⇒ ta n= ta Mmin = 30g/mol Vậy A bao gồm có công thức phân tử hydrocarbon sau: C2H4, C3H6, C4H8, C5H10 CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CPTPT HỢP CHẤT HỮU CƠ 2.1 Phương pháp Nếu hợp chất A có công thức phân tử tổng quát CxHyOzNt để xác định công thức phân tử A ta có công thức: = = = = a = m C + mH + m O + mN % = % = % = % (5) = 2.2 Phương pháp 2: Xác định công thức phân tử qua phản ứng cháy Đây là phương pháp phổ biến nhất, dựa vào phản ứng cháy để xác định công thức phân tử CxHyOzNt + (x+ - ) O2 a(mol) xCO2 + 44xa (g) H2O + 9ya (g) N2 14ta (g) Đề bài cho biết các kiện từ kiện ta xác định công thức phân tử A Sau đây xin giới thiệu số công thức tính nhanh rút từ phản ứng cháy, để xác định công thức A Nếu đốt cháy chất: Số C : Số H: Số N = Số nguyên tử Carbon A mienbienngheoht@gmail.com x= Lop1.net :2 = = :2 , (6) (7) DƯƠNG THẾ (5) MỘT SỐ CHUYÊN ĐỀ HÓA HỌC – HÓA HỌC HỮU CƠ Số nguyên tử Hydro A y= Bảo toàn nguyên tố A = (8) mA = m C + m H + m O + m N (9) Những hệ rút từ phản ứng đốt cháy: = nA.Số C (10) ố = *nA (11) Từ hai công thức trên ta rút hệ quan trọng: ố = ố (12) ∗ Đối với đốt cháy hỗn hợp ta có: ố ∑ = ố (13) ∗∑ Ví dụ [Khối A - 2007] Khi đốt amin đơn chức X, thu 8,4 lít khí CO2, 1,4 lít khí N2 (các khí đo đktc) và 10,125gam nước Xác định CTPT X Giải Vì A là amin đơn chức gọi CTPT: CxHyNt Áp dụng công thức (6): x:y:t = , , :2∗ , , :2∗ = 3:9:1 → CTPT X: C3H9N Ví dụ Hỗn hợp A gồm hydrocarbon có số mol Đốt cháy hỗn hợp A thấy tỉ lệ số mol CO2 với H2O là 2:3 Xác định các hydrocarbon A A.CH4, C2H6 B C2H6, C3H8 C C3H8, C4H10 D CH4, C3H8 Giải Áp dụng công thức (12) ta có: mienbienngheoht@gmail.com ố ố ∑ ố = = ∑ ố Lop1.net ∑ ∗∑ = = DƯƠNG THẾ (6) MỘT SỐ CHUYÊN ĐỀ HÓA HỌC – HÓA HỌC HỮU CƠ Vì hỗn hợp A gồm hai hydrocarbon có số mol là nhau, nên số CTB luôn trung bình cộng các số C hydrocarbon A ⇒ Đáp án D Ví dụ [Dự bị ĐH – 2009] Đốt cháy 1.6 gam este E đơn chức 3.52 gam CO2 và 1.152 gam H2O Nếu cho 10 gam E tác dụng với 150ml dung dịch NaOH 1M , cô cạn dung dịch sau phản ứng thu 16 gam chất rắn khan Vậy công thức axit tạo nên este trên có thể là : A CH2=CH-COOH B CH2=C(CH3)-COOH C HOOC(CH2)3CH2OH D HOOC-CH2-CH(OH)-CH3 Giải Ta tính n = , = 0,08 mol; n = , = 0,064 mol Áp dụng công thức (12) ta có: Trong hợp chất este có tỉ lệ: ố ố = = ∗ , ∗ , = ⇒ Công thức phân tử este có dạng C5H8O2 Trong 10 gam este tương ứng với nE = = 0,1 mol Như sau phản ứng NaOH còn dư nNaOH dư = 0,15 – 0,1 = 0,05mol ⇒mNaOHdư = 0,05.40 = gam ⇒ mmuối = 14gam Mmuối = ố = , = 140 g/mol → Macid = 140 – (23 – 1) = 118 g/mol ⇒ Đáp án C Công thức cấu tạo của acid có dạng: HOOC(CH2)3CH2OH Dạng este E là este dạng vòng Xử lý số liệu phản ứng CO2 tác dụng với dung dịch kiềm CO2 là khí sinh từ phản ứng đốt cháy phản ứng CO2 + dd kiềm dư ⇒Muối trung hòa CO2 + dd kiềm ⇔ → Dùng phương pháp bảo toàn nguyên tố C (CO2) = ( ) + ( ) Khối lượng bình đựng dung dịch kiềm tăng lên: Mọi hợp chất hữu đốt cháy: CnH2n+2-2aOx mienbienngheoht@gmail.com Lop1.net DƯƠNG THẾ (7) MỘT SỐ CHUYÊN ĐỀ HÓA HỌC – HÓA HỌC HỮU CƠ nhchc = mb ↑ = + Khối lượng dung dịch sau phản ứng bình tăng lên: mdd↑ = + - m↓ Khối lượng dung dịch sau phản ứng bình giảm xuống: mdd↓= m↓ – ( + ) B PHƯƠNG PHÁP GIẢI Phương pháp viết các dạng đồng phân hợp chất hữu Hiện tượng các chất có cùng công thức phân tử cấu tạo khác nên có tính chất khác nhau, gọi là các chất đồng phân Ví dụ: Với công thức C3H8O có hai đồng phân khác nhau, đó là rượu và eter Đồng phân rượu (2 đồng phân) CH3 – CH2 – CH – OH (n-propanol) CH3 – CH – CH3 (propan – – ol) OH Đồng phân ete (1 đồng phân): CH3 – O – CH2 – CH3 Để viết đồng phân CxHyOzNtXz (X – halogen) hợp chất hữu ta cần thực các bước sau: Bước Xác định độ bất bão hòa qua công thức ( a= ) Bước Xác định các nhóm chức có phân tử tổng quát và dựa vào độ bất bão hòa mạch Xác định công thức cấu tạo mạch: mạch hở, mạch vòng Bước Viết các dạng đồng phân mà ta đã định hướng theo bước Ví dụ Viết công thức cấu tạo có thể có C3H6O Giải Độ bất bão hòa: a = = → cấu tạo hợp chất này có liên kết π vòng mạch mienbienngheoht@gmail.com Lop1.net DƯƠNG THẾ (8) MỘT SỐ CHUYÊN ĐỀ HÓA HỌC – HÓA HỌC HỮU CƠ Trong mạch mang nhóm chức – OH CH2 = CH – CH2 – OH Mạch mang nhóm chức ceton: Mạch mang nhóm chức aldehid: CH3 – CH2 – CHO Mạch mang nhóm chức ete Ete không no: CH2 = CH – O – CH3 (thường không tồn tại) Ete vòng no: Giới thiệu số công thức tính nhanh số đồng phân: Công thức tính số đồng phân ancol đơn chức no, mạch hở : Cn H2n+2O2 Số đồng phân Cn H2n+2O2 = 2n- ( < n < ) Ví dụ : Số đồng phân ancol có công thức phân tử là : a C3H8O = 23-2 = b C4H10O = 24-2 = c C5H12O = 25-2 = Công thức tính số đồng phân anđehit đơn chức no, mạch hở : Cn H2nO Số đồng phân Cn H2nO = 2n- ( < n < ) Ví dụ : Số đồng phân anđehit đơn chức no, mạch hở có công thức phân tử là : a C4H8O = 24-3 = b C5H10O = 25-3 = c C6H12O = 26-3 = Công thức tính số đồng phân axit cacboxylic đơn chức no, mạch hở : Cn H2nO2 Số đồng phân Cn H2nO2 = 2n- (2 < n < 7) Ví dụ : Số đồng phân axit cacboxylic đơn chức no, mạch hở có công thức phân tử là mienbienngheoht@gmail.com Lop1.net DƯƠNG THẾ (9) MỘT SỐ CHUYÊN ĐỀ HÓA HỌC – HÓA HỌC HỮU CƠ a C4H8O2 = 24-3 = b C5H10O2 = 25-3 = c C6H12O2 = 26-3 = Công thức tính số đồng phân este đơn chức no, mạch hở : Cn H2nO2 Số đồng phân Cn H2nO2 = 2n- (1 < n < 5) Ví dụ : Số đồng phân este đơn chức no, mạch hở có công thức phân tử là : a C2H4O2 = 22-2 = b C3H6O2 = 23-2 = c C4H8O2 = 24-2 = Công thức tính số đồng phân ete đơn chức no, mạch hở : Cn H2n+2O Số đồng phân Cn H2n+2O = ( n 1).(n 2) ( 2< n<5) Ví dụ : Số đồng phân ete đơn chức no, mạch hở có công thức phân tử là : a C3H8O = ( 1).(3 2) =1 b C4H10O = ( 1).( 2) = c C5H12O = (5 1).(5 2) = 6 Công thức tính số đồng phân xeton đơn chức no, mạch hở : Cn H2nO Số đồng phân Cn H2nO = ( n 2).( n 3) ( 3< n<7) Ví dụ : Số đồng phân xeton đơn chức no, mạch hở có công thức phân tử là : a C4H8O = ( 2).( 3) =1 mienbienngheoht@gmail.com Lop1.net DƯƠNG THẾ (10) MỘT SỐ CHUYÊN ĐỀ HÓA HỌC – HÓA HỌC HỮU CƠ b C5H10O = (5 2).(5 3) = c C6H12O = ( 2).(6 3) = Công thức tính số đồng phân amin đơn chức no, mạch hở : Cn H2n+3N Số đồng phân Cn H2n+3N = 2n-1 ( n < ) Ví dụ : Số đồng phân anin đơn chức no, mạch hở có công thức phân tử là : a C2H7N = 22-1 =1 b C3H9N = 23-1 = c C4H12N = 24-1 = Công thức tính số trieste ( triglixerit ) tạo glixerol và hỗn hợp n axít béo : n (n 1) Số tri este = Ví dụ : Đun nóng hỗn hợp gồm glixerol với axit béo là axit panmitic và axit stearic ( xúc tác H2SO4 đặc) thì thu bao nhiêu trieste ? Số trieste 2 (2 1) = =6 Công thức tính số đồng phân ete tạo hỗn hợp n ancol đơn chức: Số ete = n (n 1) Ví dụ : Đun nóng hỗn hợp gồm ancol đơn chức no với H2SO4 đặc 1400C hỗn hợp bao nhiêu ete? Số ete = (2 1) =3 2.Phương pháp bảo toàn nguyên tố Nguyên tắc phương pháp Trong các phản ứng hóa học thông thường các nguyên tố bảo toàn mienbienngheoht@gmail.com 10 Lop1.net DƯƠNG THẾ (11) MỘT SỐ CHUYÊN ĐỀ HÓA HỌC – HÓA HỌC HỮU CƠ Hệ quả: Từ định nghĩa ta nhận thấy tổng số mol nguyên tử nguyên tố Z nào trước và sau phản ứng Một số lưu ý Để áp dụng tốt phương pháp này ta hạn chế viết phương trình phản ứng, ta nên viết dạng sơ đồ tóm tắt, đó chúng ta biểu diễn các tóm tắt đề bài đã cho Nên quy hệ số mol nguyên tử nguyên tố hợp chất hỗn hợp Chú ý hệ số, và hiệu suất phản ứng Ví dụ: Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp Y gồn CH4, C3H6, và C4H10 thu 4,4 gam CO2 và 2,52 gam nước m có giá trị là bao nhiêu? Giải CH Sơ đồ biến đổi: C H C H +O2 CO2 + H2O Từ sơ đồ phản ứng ta có: mY = mC(CO2) + mH(H2O) = 12* , + 2* , = 1,48gam 3.Phương pháp bảo toàn khối lượng Trong phản ứng hóa học tổng khối lượng chất tham gia tổng khối lượng sản phẩm tạo thành ∑m = ∑m Hệ quả: Cho phản ứng dạng tổng quát A + B C+D mA+ mB = mC + mD từ mối liên hệ này ta tìm với yêu cầu đề bài đã cho Ví dụ Đun132,8 gam hỗn hợp rượu no, đơn chức với H2SO4 đặc ở140oC thu hỗn hợp các ete có số mol và có khối lượng là 111,2 gam Số mol ete hỗn hợp là bao nhiêu? Giải Gọi công thức chung cho rượu no đơn chức là: R – OH Phản ứng tách nước: mienbienngheoht@gmail.com R – OH + R – OH 11 Lop1.net : R – O - R + H2O DƯƠNG THẾ (12) MỘT SỐ CHUYÊN ĐỀ HÓA HỌC – HÓA HỌC HỮU CƠ Số ete tạo thành = ( ) = ete (n=3) Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có: m = mrượu - Theo phản ứng trên nete = n mete = 132,8 – 111,2 = 21,6 gam , = = 1,2mol ⇒ nmỗi ete = , = 0,2 mol C BÀI TOÁN Bài [Khối A – 2011] Đốt cháy hoàn toàn 3,42 gam hỗn hợp gồm axit acrylic, vinyl axetat, metyl acrylat và axit oleic, hấp thụ toàn sản phẩm cháy vào dung dịch Ca(OH)2 (dư) Sau phản ứng thu 18 gam kết tủa và dung dịch X Khối lượng X so với khối lượng dung dịch Ca(OH)2 ban đầu đã thay đổi nào? A Tăng 2,70 gam B Giảm 7,74 gam C Tăng 7,92 gam D Giảm 7,38 gam Giải PP: Bài toán này đòi hỏi học sinh cần phải nhớ các công thức các chất mà đề đã cho CH2=CH – COOH : acid acrylic; CH3COOCH2CH=CH2: Vinylaxetat CH3 - ( CH2)7 - CH = CH -(CH2)7 – COOH : vinylacetat; CH2=CH – COOCH3: metylacrylat Nhận xét: Các acid và este là dạng đơn chức và có hai liên kết π Do công thức tổng quát trung bình hỗn hợp trên có dạng C H O2 Phản ứng đốt cháy: C H O2 + O2 a Theo bài ta có: n n CO2 + (n – 1)H2O na (n – 1)a = 0,18 mol = na → mhh = (14n + 30)a = 3,42 → a = 0,03 mol →n = 0,15mol Khi đốt cháy toàn lượng sản phẩm cháy dẫn vào bình đựng Ca(OH)2 làm cho bình nước vôi tăng lên msp cháy = m ∆m = m +m mienbienngheoht@gmail.com +m = 0,18*44 + 0,15*18 = 10,62 gam - m↓= 10,62 – 18 = -7,38gam → Đáp án D 12 Lop1.net DƯƠNG THẾ (13) MỘT SỐ CHUYÊN ĐỀ HÓA HỌC – HÓA HỌC HỮU CƠ Bài [Khối A – 2011] Đốt cháy hoàn toàn x mol axit cacboxylic E, thu y mol CO2 và z mol H2O (với z = y – x) Cho x mol E tác dụng với NaHCO3 (dư) thu y mol CO2 Tên E là A axit acrylic B axit oxalic C axit ađipic D axit fomic Giải Khi đốt cháy x mol E thu y mol CO2 ⇒ số CE = (1) Khi cho x mol E tác dụng với NaHCO3 thu y mol CO2 ⇒ Số Cnhóm chức = (2) Từ (1) và (2) ta nhận thấy số CE = số Cnhóm chức = ⇒acid oxalic thỏa mãn bài toán Bài [Khối A – 2011] Đốt cháy hoàn toàn x gam hỗn hợp gồm hai axit cacboxylic hai chức, mạch hở và có liên kết đôi C=C phân tử, thu V lít khí CO2 (đktc) và y mol H2O Biểu thức liên hệ các giá trị x, y và V là A V = 28 ( x 30 y ) 55 B V = 28 ( x 62 y ) 95 C V = 28 28 ( x 30 y ) D V = ( x 62 y ) 55 95 Giải Luôn nhớ dạng công thức tổng quát hợp chất hữu có chứa C,H,O là A: CnH2n +2-2aOz ⇔ n là số nguyê tử C A a số liên kết π A z số nhóm chức O đây bài toán cho a = 3(vì có nối đôi C=C, và liên kết π nhóm chức –COOH) → Dạng tổng quát hỗn hợp là CnH2n -4O4 → nCO2 + (n-2)H2O Gọi a là số mol acid ⇒a = đây k = ⇒ a = , (1) Khối lượng các acid hỗn hợp: (14n + 60)a = x (2) Từ (1) và (2) ta có: 14na + 60a = x ⇔14* ⇒V= , + 60* , = x ⇔x = V -30y (x + 30y) ⇒ đáp án C mienbienngheoht@gmail.com 13 Lop1.net DƯƠNG THẾ (14) MỘT SỐ CHUYÊN ĐỀ HÓA HỌC – HÓA HỌC HỮU CƠ Bài [Khối A – 2011] Hỗn hợp X gồm C2H2 và H2 có cùng số mol Lấy lượng hh X cho qua chất xúc tác nung nóng, thu hh Y gồm C2H4, C2H6, C2H2 và H2 Sục Y vào dd brom (dư) thì khối lượng bình brom tăng 10,8 gam và thoát 4,48 lít hh khí (đktc) có tỉ khối so với H2 là Thể tích O2 (đktc) cần để đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp Y là A 22,4 lít B 44,8 lít C 26,88 lít D 33,6 lít Giải Tóm tắt: C2H2 + H2 hhY: C2H4, C2H6, C2H2, H2 V1 +Br2 m = 10,8g V2 Khí T: 4,48 lít V3 Phương pháp: Bảo toàn khối lượng mX = m Y = m z + m T Khối lượng bình brom tăng lên: chính là mz mZ = mdd brom↑ Giờ ta tính khối lượng mT lúc đó ta tìm mX và mY Cụ thể ta có lời sau: M = 8.2 = 16g/mol→ mz = 16* , , = 3,2gam mY = mX = 10,8 + 3,2 = 14 gam ↔ 26a + 2a = 14 → a = 0,5mol Đốt cháy hỗn hợp Y đốt cháy hỗn hợp X C2H2 + O2 H2 + O2 2CO2 + H2O (1) H2O Tổng số mol oxy tham gia phản ứng đốt cháy là: a + a = 3a = 1,5 mol ⇒V = 22,4*1,5 = 33,6 lít ⇒ Đáp án D mienbienngheoht@gmail.com 14 Lop1.net DƯƠNG THẾ (15) MỘT SỐ CHUYÊN ĐỀ HÓA HỌC – HÓA HỌC HỮU CƠ Bài [Khối A – 2011] Đốt cháy hoàn toàn 0,11 gam este X ( tạo nên từ axit cacboxylic đơn chức và ancol đơn chức) thu 0,22 gam CO2 và 0,09 gam H2O Số este đồng phân X là: A B C D.4 Giải n = , = 0,005mol; n = , = 0,005 mol ⇒n =n ⇒ este đem đốt là no đơn chức: CnH2nO2 Bảo toàn nguyên tố ta có mO este = 0,11 – 0,005*12 – 0,005*2 = 0,04gam ⇒ neste = Số CX = , , , = 0,00125 mol = ⇒ Số HX = ⇒ CTPT X là C4H4O2 Este no đơn chức n=4 Áp dụng công thức tính số đồng phân nhanh ta có: số đồng phân = 2n-2 = ⇒Đáp án D mienbienngheoht@gmail.com 15 Lop1.net DƯƠNG THẾ (16) MỘT SỐ CHUYÊN ĐỀ HÓA HỌC – HÓA HỌC HỮU CƠ BÀI ALKAN (PARAFIN) CnH2n+2 ( n ≥ 1) A.KIẾN THỨC CƠ BẢN I TÍNH CHẤT VẬT LÝ Dạng tồn alkan Alkan tồng thể khí với n = → Alkan tồn thể lỏng với n = → 16 Alkan tồn thể rắn với n ≥ 17 Alkan không tan nước, mạch chúng có tương tác van der Waals, nhiệt độ sôi tăng phân tử lượng chúng tăng Alkan tan tốt dung môi không phân cực II.TÍNH CHẤT HÓA HỌC Phản ứng đốt cháy (oxy hóa hoàn toàn) Alkan đốt cháy sinh lượng nhiệt lớn, sản phẩm thu là nước và khí CO2 CnH2n+2 + O2 nCO2 + (n+1)H2O + Q Nhận xét: Khi đốt cháy alkan ta có: n <n nalkan = n n Phản ứng dehydro hóa Phản ứng dehydro hóa alkan là phản ứng phức tạp, tùy theo nhiệt độ, áp suất, chất xúc tác mà có sản phẩm khác CnH2n + H2 (alken) CnH2n+2 CnH2n + H2 (cyclo alkan) CnH2n-2 + 2H2 (alkin) t0, P, xt CnH2n -6 + 4H2 (aren) Đặc biệt: 2CH4 15000C CH ≡ CH + 3H2 làm lạnh nhanh Phản ứng halogen mienbienngheoht@gmail.com 16 Lop1.net DƯƠNG THẾ (17) MỘT SỐ CHUYÊN ĐỀ HÓA HỌC – HÓA HỌC HỮU CƠ Phản ứng alkan với halogen là phản ứng không chọn lọc, chế xảy theo chế gốc CnH2n+2 + αCl2 as CnH2n+2-αXα + αHX Khả halogen: Flo> Clo> Brom > Iod Đặc điểm phản ứng thế: Phản ứng ưu tiên cho carbon bậc cao Ví dụ: (51%) CH3CH2CH3 + Cl2 CH3CH2CH2Cl (49%) Phản ứng crackinh Phản ứng crackinh là phản ứng bẻ gãy phân tử có số C lớn thành alken và alkan có số C nhỏ CnH2n+2 CmH2m + CvH2v+2 Ta luôn có: n= m +v mT = ms n ≥3 nT <nS III ĐIỀU CHẾ Cộng hydro từ alken,alkin với chất xúc tác thích hợp Phản ứng cộng hydro với chất xúc tác Ni, nhiệt độ cao sinh alkan CnH2n + H2 CnH2n-2 + 2H2 CnH2n+2 Ni Ni CnH2n+2 Phương pháp tăng mạch carbon Phản ứng làm tăng mạch carbon dạng mạch đối xứng dựa vào phản ứng Wurtz RX + Na R – R + NaX Phản ứng này không dùng để điều chế alkan bất đối xứng Từ hợp chất dialkyl đồng litium Người ta khắc phục phản ứng Wurtz phản ứng này để điều chế alkan bất đối xứng Phản ứng này hai nhà hóa học E.J.Corey và Herbert mienbienngheoht@gmail.com 17 Lop1.net DƯƠNG THẾ (18) MỘT SỐ CHUYÊN ĐỀ HÓA HỌC – HÓA HỌC HỮU CƠ House phát độc lập với Phản ứng này thực dialkyl đồng litium, R2CuLi, và halogen R’X (R’ có thể giống khác R) R2CuLi + R’X R – R’ + RCu + LiX Hiệu suất phản ứng đạt tốt R’ là alkyl cấp, còn R có thể là nhất, nhị hay tam cấp Hoàn nguyên halogenur alkyl Halogenur RX có thể bị khử halogen môi trường acid proton và xúc tác là kẽm R–X , ⎯⎯ R–H Từ tác chất Grignard Cho tác chất Grignard RMgX tác dụng với nước người ta thu alkan tương ứng RMgX ⎯ R – H Phương pháp giảm mạch carbon Người ta từ muối acid và các kim loại kiềm: RCOONa trộn với xút và chất CaO mục đích làm khô hỗn hợp phản ứng và ngăn không cho không cho NaOH ăn mòn thủy tính ô ô, ú RCOONa + NaOH ⎯⎯⎯⎯⎯ Na2CO3 + RH Một số phương pháp điều chế khí Metan Al4C3 + H2O ⇒ Al(OH)3 + CH4↑ C + CH3COONa + , H2 ⎯⎯⎯⎯ NaOH ô ô, ú ⎯⎯⎯⎯⎯ CH4 CH4 + Na2CO3 Trường hợp đặc biết phản ứng: 2HCOOK Phản ứng crakinh + 2NaOH CnH2n+2 vôi tôi,xút ⎯⎯⎯ H2↑ + Na2CO3 + K2CO3 CmH2m + CvH2v+2 IV.VẤN ĐỀ CẦN BIẾT Sự hỏa giải alkan kỹ nghệ dầu hỏa còn gọi thuật ngữ chuyên môn là crackinh Có nhiều dạng crackinh tùy theo quy trình sản xuất các công ty hóa dầu trên giới Trong nhiệt – crackinh, alkan cho ngang qua phòng đun nóng nhiệt độ cao Những alkan kích thước lớn chuyển sang alkan có số Carbon nhỏ hơn, alken và hydro Trong mienbienngheoht@gmail.com 18 Lop1.net DƯƠNG THẾ (19) MỘT SỐ CHUYÊN ĐỀ HÓA HỌC – HÓA HỌC HỮU CƠ nước – cracking hydrocarbon hòa tan vào nước đun nóng nhanh nhiệt độ 700 – 9000C /giây làm nguội thật nhanh Trong hydrocrackinh, phản ứng thực diện của hydrogen và xúc tác áp suất cao, nhiệt độ thấp (250 – 4000C) Trong tất các loại crackinh thì xúc tác – crackinh là quan trọng kỹ nghệ chế biến dầu mỏ vì không làm tăng thêm khối lượng xăng từ cắt đứt hydrocarbon dây dài thành dây ngắng mà còn làm gia tăng chất lượng xăng Sự crackinh này thực cách dẫn hydrocarbon (đun dầu mỏ nhiệt độ cao) ngang qua xúc tác silic – alumin mịn nhiệt độ 4500C và áp suất nhẹ Dưới ảnh hưởng ánh sáng tử ngoại (hῡ) nhiệt độ 200 – 4000C, clor và brom tác dụng với alkan cho cloroalkan và bromo alkan và lượng HCl và HBr tương ứng Sự clor hóa cho hỗn hợp sản phẩm không có đồng phân nào trội hẳn, đó brom cho sản phẩm chính Do đó clor hóa dùng kỹ nghệ để điều chế dung môi không tinh khiết Trái lại brom hóa dùng phòng thí nghiệm để điều chế các bromur alkyl tinh khiết với hiệu suất cao Phản ứng clor hóa xảy theo chế gốc tự gồm ba giai đoạn chính: giai đoạn khơi mào, giai đoạn truyền, giai đoạn kết thúc Với alkan vì có đặc điểm cấu nên có phản ứng biểu tính sau: Không tan nước, dung dịch baz, acid loãng Đó là đặc tính tất các hydrocarbon Không tan acid sulfuric đậm đặc, lạnh Những hợp chất có chứa số nhóm định chức có oxygen hay nitrogen bất bão hòa tan acid sulfuric đậm đặc lạnh Ngoại trừ alkan, halogenur alkyl, aren B.PHƯƠNG PHÁP GIẢI TOÁN VẤN ĐỀ DẠNG TOÁN ĐỐT CHÁY ALKAN CnH2n+2 + O2 nCO2 + (n+1)H2O + Q Khi đốt cháy alkan ta luôn luôn có: < nalkan = n n mienbienngheoht@gmail.com 19 Lop1.net DƯƠNG THẾ (20) MỘT SỐ CHUYÊN ĐỀ HÓA HỌC – HÓA HỌC HỮU CƠ Số C alkan = Số H alkan = Nếu đốt cháy hydrocarbon mà có < hydrocarbon đem đốt cháy là Alkan VẤN ĐỀ DẠNG CRACKINH ALKAN CnH2n+2 CmH2m + CvH2v+2 (X) (Y) M = = =M * = kết luận nalkan pư = nalken = nAlkan sp mX = m Y n≥ n= m +v ∗ *M Đây là dạng công thức tính toán cho bài toán crackinh, nên việc tính toán cho phản ứng đơn giản và hiệu Dạng bài toán quen thuộc phản ứng crackinh Alkansp Alkan V (l) crackinh Alken Alkan dư V1 Alkandư V2 n Dựa vào phản ứng ta có: Alkansp Alken + dd Br2 +Br2 ứ n = n =n = n ư+n đ H= đ ∗ 100% V3 V=V V = V −V H= ∗ 100% Đây là công thức quan trọng mặc dù nó từ nhận xét túy, việc giải toán hiệu quả, ứng dụng nhiều đề thi đại học mienbienngheoht@gmail.com 20 Lop1.net DƯƠNG THẾ (21)