Đa số HCHC (hợp chất hữu cơ) có liên kết cộng hóa trị ( còn hợp chất vô cơ phần lớn là liên kết ion). Phần lớn HCHC không bền nhiệt, đễ bay hơi, dễ cháy, thường không tan trong nước. Tốc độ phản ứng giữa các HCHC thường rất chậm và theo nhiều hướng khác nhau nên tạo thành hỗn hợp các sản phẩm và thường phải dùng xúc tác.
Được Soạn Và Tổng Hợp Theo: Sách Giáo Khoa 11 Nâng Cao Các Chuyên Đề Hóa Học Hữu Cơ (Nguyễn Đình Độ) Câu Hỏi Giáo Khoa Hóa Hữu Cơ (Quan Hán Thành) © T.H-2008 Một số đặc điểm hợp chất hữu cơ: 04 Gốc Hidrocacbon- Nhóm thế- Nhóm chức 04 2.1 Gốc hiđrocacbon 04 2.2 Nhóm 04 2.3 Cacbon cation 04 2.4 Đồng đẳng 04 2.5 Đồng phân 04 Cách xác định đồng phân cis-trans 05 Cách viết đồng phân ứng với công thức phân tử .06 Một số gốc hidrocacbon gọi tên cần ý: 07 Hiệu ứng cảm 08 4.1 Khái niệm 08 4.2 ứng dụng 08 4.2.1 Dùng hiệu ứng cảm để so sánh độ mạnh yếu axit hữu 09 4.2.2 Dùng hiệu ứng cảm để so sánh độ mạnh yếu bazơ hữu 09 4.2.3 Dự đoán sản phẩm phản ứng- khả phản ứng .09 Các loại phản ứng hóa hữu 10 5.1 Phản ứng 10 5.2 Phản ứng cộng 10 5.3 Phản ứng tách 11 5.4 Phản ứng oxi hóa 11 5.5 Bảng So sánh phân biệt số phản ứng thường gặp hữu 11 Hợp chất hữu có nhóm chức 12 6.1 Phân loại HCHC có nhóm chức .12 6.2 Bảng công thức tổng quát số HCHC quan trọng 12 6.3 Bảng dãy đồng đẳng thường gặp ứng với CTTQ ( công thức tổng quát ) .13 6.4 Hóa tính số chất hữu cần ý: 13 © T.H-2008 6.4.1 Rượu 13 6.4.2 Phenol 15 6.4.3 Andehit 16 6.4.4 Xeton .17 6.4.5 Axit Cacboxylic 18 6.5 Các phương pháp điều chế số chất hữu quan trọng: 19 6.5.1 Rượu 19 6.5.2 Phenol 20 6.5.3 Andehit 20 6.5.4 Xeton .21 6.5.5 Axit cacboxylic 21 7.0 Một số dạng toán phương pháp giải hóa hữu cơ: 23 7.1 Phản ứng oxi hóa –khử hóa hữu cơ: 23 7.1.1 Tính số oxi hóa nguyên tử cacbon (hay Nitơ) phân tử hữu cơ: 23 7.1.2 Cân phản ứng oxi hóa –khử hóa hữu 23 7.2 Biện luận tìm CTPT từ cơng thức nguyên (công thức đơn giản nhất) 25 7.2.1 Phương pháp tách riêng nhóm chức: 25 7.2.2 Phương pháp dùng số liên kết 25 7.3 Biện luận tìm CTPT từ kiện phản ứng .26 7.4 Ứng dụng định luật bảo toàn khối lượng để giải nhanh số tốn hóa học hữu 27 7.5 Các phản ứng xảy khí cho CO2 ( SO2) tác dụng với dung dịch bazơ 29 7.5.1 Các phản ứng xảy cho CO2 (hoặc SO2) tác dụng với dung dịch NaOH 29 7.5.2 Các phản ứng xảy cho CO2 tác dụng với dung dịch Ca(OH)2 Ba(OH)2 .30 7.5.3 Toán tăng, giảm khối lượng dung dịch: 31 7.5.4 Viết sơ đồ phản ứng, điều chế 33 BÀI TẬP 34 © T.H-2008 Một số đặc điểm hợp chất hữu cơ: -Đa số HCHC (hợp chất hữu cơ) có liên kết cộng hóa trị ( cịn hợp chất vơ phần lớn liên kết ion) -Phần lớn HCHC không bền nhiệt, đễ bay hơi, dễ cháy, thường không tan nước -Tốc độ phản ứng HCHC thường chậm theo nhiều hướng khác nên tạo thành hỗn hợp sản phẩm thường phải dùng xúc tác *Bản chất góp chung electron liên kết cộng hóa trị HCHC: -Bản chất góp chung eltectron liên kết cộng hóa trị xen phủ obitan (xem sách giáo khoa lớp 10) hai nguyên tử để đạt cực tiểu Có hai kiểu xen phủ: +Kiểu xen phủ trục: Sự xen phủ xảy trục nối hai hạt nhân ngun tử.Liên kết cộng hóa trị hình thành cách xen phủ trục gọi liên kết (xích ma) +Kiểu xen phủ bên: sữ xen phủ thực hai bên trục nối hai hạt nhân nguyên tử Liên kết cộng hóa trị hình thành cách xen phủ bên liên kết +Thể tích xen phủ lớn, liên kết bền Xen phủ bền liên kết © T.H-2008 Gốc Hidrocacbon- Nhóm thế- Nhóm chức 2.1 Gốc Hidrocacbon: Là phần cịn lại phân tử hidrocacbon sau hay nhiều nguyên tử hydro Nếu H ta có gốc hóa trị I, H ta có gốc hóa trị II, …thơng thường kí hiệu R Ví dụ: Gốc no, hóa trị I như: Metyl:(CH3-); etyl:(C2H5-)…cịn gọi gốc ankyl ( cơng thức tổng qt CnH2n+1- ) 2.2 Nhóm thế: Là nhóm nguyên tử định tính chất hóa học đặc trưng loại hợp chất Ví dụ: Nhóm chức rượu (-OH), axit (-COOH) 2.3 Cacbocation: Là ion hidrocacbon, có điện tích dương ngun tử cacbon ( tồn độc lập bền) Ví dụ: Cation metyl CH3- ( Nguyên tử cacbon thiếu electron nên mang điện tích dương) 2.4 Đồng đẳng: Hiện tượng HCHC có cấu tạo tính chất tương tự nhau, thành phần phân tử hay nhiều nhóm (-CH2) gọi chất đồng đẳng với nhau, chugn1 hợp thành dãy đồng đẳng 2.5 Đồng phân: Hiện tượng chất có cơng thức phân tử có cấu tạo khác nên có tính chất khác gọi đồng phân *Các loại đồng phân chính: -Đồng phân dạng mạch cacbon ( thay đổi dạng mạch hở khơng hở, có nhánh dạng mạch vịng): Ví dụ: -Đồng phân vị trí ( thay đổi vị trí nhóm thế, nhóm chức, nới đơi hay nối ba): Ví dụ: CH2=CH-CH2-CH3 CH3-CH=CH-CH3 (but-1-en) (but-2-en) -Đồng phân nhóm chức ( chất hữu có nhóm chức khác nhau) Ví dụ: CH3-CH2-OH CH3-O-CH3 ( Rượu etylic) (Dimetyl ete) -Đồng phân hình học ( hay lập thể: Cis – Trans): *Nguyên nhân: Do xắp xếp không gian khác nguyên tử hay nhóm ngun tử gắn với cacbon mang nối đơi *Điều kiện để có đồng phân hình học: -Điều kiện cần: HCHC phải có chứa nối đơi -Điều kiện đủ: Các nhóm gắn cacbon mang nối đơi phải khác © T.H-2008 * Cách xác định đồng phân cis trans: -Bước 1: Ở C mang nối đơi, chọn nhóm lớn -Bước 2: Nếu hai nhóm lớn phía -> dạng cis Nếu hai nhóm lớn khác phía -> dạng trans Ví dụ: *Cách viết đồng phân ứng với cơng thức phân tử: -Bước 1: Xác định độ bất bão hòa (Δ) nhóm chức có Độ bất bão hịa (Δ): cho biết số liên kết (nối đơi, nối ba) dạng mạch vòng, hai mà HCHC có Cách tính giá trị (Δ): Với HCHC dạng CxHyOzNtXu (X halogen) ta có: 2x ( y u t) Bảng giá trị Δ loại HCHC tương ứng ( có ) Δ CxHy CxHyO CxHyOz CxHyNt Ankan Rượu no, đơn chức, Ete no, đơn chức Rượu no, chức este + rượu Amin no Anken xicloanken Andehit, xeton, rượu, ete chưa no Axit Este, Andehit+Rượu, andehit+este Amin không no Ankin, ankadien, xicloanken Andehit, xeton có chứa ( C=C) Axit, este chưa no, andehit chức Benzen dẫn xuất halogen Amin thơm © T.H-2008 Benzen có liên kết (C=C) ngồi vịng Xác định nhóm chức (có thể có) : -Dựa vào cơng thức phân tử, giá trị Δ suy nhóm chức có Ví dụ: Với hợp chất CxHyOzNt Δ >0 thì: Δ= tổng số liên kết dạng mạch vòng mà HCHC có Các liên kết thuộc ( C=C); (-C �C-); (C=O); (C=N-); (-N=O), từ suy nhóm định chức số nối đa HCHC -Bước 2: Viết mạch cacbon có thề có, từ mạch dài ( mạch thẳng) đến mạch ngắn nhất, cách bớt dần số nguyên tử cacbon mạch để tạo nhánh ( gốc ankyl) -Bước 3: Thêm nói đa(đơi, ba), nhóm chức, nhóm vào vị trí thích hợp mạch cacbon -Bước 4: Bão hòa giá trị cacbon số nguyên tử Hidro cho đủ Một số gốc hidrocacbon gọi tên cần ý: Gốc No Không no Thơm Cấu tạo Gọi tên CH3CH2CH2- n-propyl CH3-CH| CH3 CH3CH2CH| CH3 CH3 | CH3 –C – | CH3 CH3 | CH3 –C –CH2 – | CH3 CH2=CH- Iso-propyl (iso: nhóm –CH3 gắn vào vị trí C thứ từ ngồi mạch đếm vào) Sec-butyl (Sec: -CH3 gắn vào vị trí C thứ từ mạch đếm vào ) Tert- Butyl CH3-CH=CHCH2=C – | CH3 C6H5- Propenyl Iso- propenyl Neo-pentyl Vinyl Phenyl © T.H-2008 C6H5 –CH2 – CH3 –C6H4 – Benzyl p-Tolyl Hiệu ứng cảm 4.1 Khái niệm Hiệu ứng cảm (I) phân cực liên kết gây nên sự chệnh lệch độ âm điện nguyên tử hay nhóm nguyên tử tạo nhóm liên kết ( nói cách khác hiệu ứng cảm dịch chuyển cặp electron nối đơn nhóm X hút hay đẩy cặp electron đó) Hiệu ứng cảm biểu diễn hướng theo chiều di chuyển đơi điện tử dùng chung Ví dụ: Cl � CH COOH � Cl CH � OH C2 H � OH H � OH CH � NH C2 H � NH H � NH CH � NH � CH CH � COOH Cl � CH COOH Nếu nhóm X đẩy electron, ta nói X gây hiệu ứng cảm dương (+I) Nếu nhóm X hút electron, ta nói X gây hiệu ứng cảm âm ( -I) Ví dụ: Nếu ta lấy liên kết đơn ( -C-H) làm chuẩn Nếu nguyên tử hay nhóm ngun tử hút e mạnh H gây hiệu ứng cảm âm Nếu nguyên tử hay nhóm ngun tử đẩy e mạnh H gây hiệu ứng cảm dương Sau nhóm X gây hiệu ứng cảm thường gặp: (-I): -NO2 > -F > -Cl > -Br> -I > -OH (+i): -C(CH3)3 > -CH(CH3)2 > -C2H5 > -CH3> -H 4.2 Ứng dụng Hiệu ứng cảm dùng để giải thích so sánh tính axit hay tính bazơ chất hữu dùng giải thích chế phản ứng… Ví dụ: So sánh tính linh động nguyên tử H nhóm (-OH) Phenol rượu? © T.H-2008 Trong nhóm Phenyl hút e gốc ankyl phân tử rựơu đẩy e phía nguyên tử O Do mật dộ e nguyên tử O tăng lên, phân cực liên kết nhóm (-OH) giảm đi, tính linh động nguyên tử H giảm theo: R O H , C6H5 O H Hoặc theo sách giáo khoa Hóa Học11 nâng cao trang 231 có giải thích sau ( theo chương trình phân ban- Khoa học tự nhiên) Vì phenol có lực axit mạnh ancol? Vì phản ứng vào nhân thơm phenol dễ benzen? Đó ảnh hưởng qua lại gốc phenyl nhóm hydroxyl sau: Cặp electron chưa tham gia liên kết nguyên tử oxi cách electron vòng benzen liên kết nên tham gia liên hợp với electron vòng benzen làm cho mật độ electron dịch chuyển vào vòng benzen Điều dẫn đến hệ sau: +Liên kết O-H trở nên phân cực hơn, làm cho nguyên tử H linh động +Mật độ electron vòng benzen tăng lên, vị trí ortho para( vị trí ortho-vị trí cacbon thứ 2,para-cacbon thứ 4, meta -cacbon thứ … xem SGK Hóa học 11 nâng cao trang 187), làm cho phản ứng dễ dàng so với benzen đồng đẳng +Liên kết C-O trở nên bền vững so với ancol, nhóm OH phenol khơng bị gốc axit nhóm OH ancol 4.2.1 Dùng hiệu ứng cảm để so sánh độ mạnh yếu axit hữu cơ: Trong phân tử axit hữu C R C O H P , có mặt nhóm cacbonyl || nên liên kết O- H O O vốn phân cực trở nên phân cực mạnh Kết phân tử RCOOH dễ dàng phóng thích H +, thể tính axit Axit hữu mạnh phóng thích H+ dễ Điều xảy R có nhóm gây hiệu ứng cảm âm Ví dụ: So sánh tính axit rượu etylic với nước: Trong phân tử rựơu etylic nước xảy hiệu ứng cảm C2H5 O –H H O –H Kết liên kết O –H nước linh động rượu nên nước có tính axit mạnh rượu Ví dụ 2: So sánh tính axit của: a) axit fomic; axit axetix; axit propionic b) axit axetic; axit monoclo axetic; axit điclo axetic a Trong phân tử axit xảy hiệu ứng cảm : H � CO H || O CH �� C O H || O C2 H ��� C O H || O Kết liên kết O –H axit formic linh động nhất, đến axit axetic axit propionic Vậy tính axit axit formic > axit axetix> axit propionic b Trong phân tử axit xảy hiệu ứng cảm: CH � C O H || O Cl � CH C O H || O Cl � CH C O H � || Cl O Kết liên kết O –H axit điclo axetic linh động đến axit monoclo axetic đến axit axetic Do tính axit axit điclo axetic > axit monoclo axetic > axit axetic © T.H-2008 4.2.2 Dùng hiệu ứng cảm để so sánh độ mạnh yếu bazơ hữu Các amin có tính bazơ Tính bazơ mạnh khả thâu nhận H+ dễ Điều xảy gốc R gắn nguyên tử N amin gốc gây hiệu ứng cảm dương mạnh Ví dụ: So sánh tính bazơ metylamin với amoniac đimetylamin Trong phân tử amin xảy hiệu ừng cảm: CH �� NH (I) H � NH (II) CH3 �� NH �� CH (III) Kết mật độ điện tích âm nguyên tử N (III) > (I)>(II) 4.2.3 Dự đoán sản phẩm phản ứng- khả phản ứng Dựa vào hút đẩy electron nhóm X, ta dự đốn sản phẩm phản ứng, khả phản ứng chất Ví dụ:Dự đốn sản phẩm phản ứng ( sản phẩm ) phản ứng: CH3 –CH =CH2+HCl Do CH3 – nhóm đẩy electron nên phân tử propen xảy phân cực: Kết phần cation tác nhân cơng vào nhóm CH2, cịn phần anion tác nhân kết hợp vào nhóm CH sau: CH3 –CH =CH2 + HCl CH3 –CHCl –CH3 Ví dụ 2: Dự đốn khả phản ứng benzen toluen với Br2 ( bột sắt xúc tác) Trong phân tử toluen, CH3 – nhóm đẩy electron làm tăng mật độ electron vòng thơm khiến phản ứng Brom xảy dễ so với benzen Các loại phản ứng hóa hữu 5.1 Phản ứng Là phản ứng một nhóm nguyên tử phân tử hữu bị thay một nhóm nguyên tử khác Tên Ankan CH4+Cl2 Aren CH3Cl +HCl Cơ chế gốc tự + Br2 +HBr Ankin HC �CH + AgNO3+3 NH3 Ag –C �C –Ag +2NH4NO3+NH3 Thế ion kim loại Cơ chế ion Các loại phản ứng thường gặp: Halogen hóa, nitro hóa.Ankyl hóa ankan, aren Thế H axit, andehit, xeton, este hóa, thủy phân, trùng ngưng 5.2 Phản ứng cộng Là phản ứng phân tử tác nhân tách thành phần, gắn vào phân tử phản ứng, phản ứng xảy chủ yếu liên kết Độ bất bão hòa phân tử giảm ( Định nghĩa theo SGK11 Nâng cao trang 130: “Phân tử hữu kết hợp thêm với nguyên tử phân tử khác” ) 10 © T.H-2008 (CH3COO)2Ca CH3 –CO –CH3 +CaCO3 o t, Hoặc từ CH3COONa: 2CH3COONa � CH3 –CO –CH3 +Na2CO3 o t, 6.5.5 Axit cacboxylic *Oxi hóa hiđrocacbon, ancol … C6H5 –CH3 C6H5COOK KMnO4, H2O,t C6H5 –COOH H3O + +Oxi hóa rượu bậc I tương ứng: 5CH2 –CH2OH + 4KMnO4 + 6H2SO4 5CH3COOH + 2K2SO4+4MnSO4+11H2O +Oxi hóa hiđrocacbon chưa no: 5CH3 –CH = CH –CH3 +8KMnO4+12H2SO4 10CH3COOH + 4K2SO4+8MnSO4 +12H2O +Oxi hóa ankan thích hợp: R –CH3 RCOOH +H2O [O], xt t0 *Từ dẫn xuất halogen: R –X R –C KCN N � R –COOH + H3O ,t +Thủy phân dẫn xuất 1,1,1 –trihalogen Cl | CH C Cl 3NaOH | t0 Cl CH3COOH +3NaCl + H2O *Lên men giấm: CH3CH2OH +O2 CH3COOH +H2O Men giấm, 20-30 c *Oxi hóa andehit tương ứng: CH3CH=O + ½ O2 CH3COOH to, xt OHC –CHO + O2 HOOC –COOH o t , xt *Từ metanol CH2OH +CO CH3COOH o t , xt *Từ muối natri axit cacboxylic: R –COONa +H2SO4(đ) R –COOH +NaHSO4 22 © T.H-2008 Một số dạng tốn phương pháp giải hóa hữu cơ: 7.1 Phản ứng oxi hóa –khử hóa hữu cơ: 7.1.1 Tính số oxi hóa ngun tử cacbon (hay Nitơ) phân tử hữu cơ: Một phản ứng oxi hóa –khử hóa hữu thường xảy biến đổi số oxi hóa cacbon ( hay nitơ), ta cần nắm cách tính số oxi hóa chúng -Viết CTCT dạng khai triên chất hữu -Tính điện tích xuất ngun tử C (hay N); cần tính số oxi hóa ( với giả thiết đôi electron chung bị lệch hồn tồn phía ngun tử có độ âm điện lớn hơn) Đây số oxi hóa cần tính Cần ý độ âm điện O> N> C> H Ví dụ: Tính số oxi hóa nguyên tử C N hợp chất: a) CH2=CH –CH2 b) CH3 –CH2 –CH2 c) CH3 –NO2 d) CH3 Giải 23 © T.H-2008 a) H c) H � 2 1 3 C = C C � H Z � � H H H ] H O � ZZ 3 3 H �C � N � ] H O b) H H H �� [ 3 1 3 H � C C � N �� ^ H H H d) H � 3 1 H � C C � H � � H O 7.1.2 Cân phản ứng oxi hóa –khử hóa hữu -Tính số oxi hóa ngun tố phản ứng tìm nguyên tố (thường hai thường có cacbon) có thay đổi số oxi hóa -Viết bán phản ứng để thể q trình oxi hóa –khử -Tìm hệ số thích hợp để nhân bán phản ứng cho hệ số cộng lại số electron triệt tiêu -Đặt hệ số tìm vào phương trình cho kiểm tra số nguyên tử nguyên tố hai vế cho Ví dụ: Cân phản ứng oxi hóa –khử sau theo phương pháp thăng electron: a)CH2=CH2 +KMnO4 +H2O CH2OH –CH2OH +MnO2 +KOH b)CH3 –CH2OH +KMnO4 +H2SO4 CH3COOH + K2SO4 +H2SO4 c)CH3 –CH2OH +K2Cr2O7 +H2SO4 CH3CHO + K2SO4 +Cr2(SO4)3 +H2O d)C6H5 –NO2+Fe +HCl C6H5 –NH2 +FeCl2 +H2O e) C6H5 –CH3 +KMnO4 C6H5 –CH3COOK +MnO2 +KOH +H2O Giải 24 © T.H-2008 a) 2 2 7 1 4 C H C H K Mn O4 H O � C H CH MnO2 KOH | | OH OH 2 1 C 2e C 7 X 4 Mn 3e Mn X 3CH CH KMnO4 H O � 3CH 2OH CH 2OH 2MnO2 KOH b) 1 7 3 2 CH C H 2OH K Mn O4 H SO4 � CH C OOH Mn SO4 K SO4 H 2O 1 3 C 4e C X5 7 2 Mn 5e Mn X 1 7 3 2 5CH C H 2OH K Mn O4 H SO4 � 5CH C OOH 4Mn SO4 K SO4 11H 2O c) 1 6 1 3 CH – C H OH K Cr6 O7 H 2SO4 � CH3 C HO K 2SO Cr2 SO H O 1 1 C 2e C X3 6 3 Cr 6e Cr X1 1 6 1 3 3CH – C H OH K Cr6 O7 4H 2SO4 � 3CH3 C HO K 2SO Cr2 SO 7H O d 3 3 2 C6 H N O2 Fe HCl � C6 H N H FeCl2 H 2O 3 3 N 6e N X1 2 Fe 2e Fe 3 X3 3 2 C6 H N O2 3Fe HCl � C6 H N H 3Fe Cl2 H 2O e 3 7 3 4 C6 H5 – C H3 K Mn O4 � C6 H5 – C H3COOK Mn O KOH H O 3 3 C 6e C 7 X1 4 Mn 3e Mn 3 X2 7 3 4 C6 H5 – C H3 2K Mn O4 � C6 H5 – C H3COOK Mn O KOH H O 25 © T.H-2008 7.2.Biện luận tìm CTPT từ cơng thức ngun (cơng thức đơn giản nhất) 7.2.1 Phương pháp tách riêng nhóm chức: -Theo phương pháp này, ta tách công thức chất hữu cho thành cơng thức có nhóm chức(hóa trị I ) dùng cơng thức: Số H +số nhóm chức �2số C+2 (Dấu “=” xảy chất hữu cho no, mạch hở) Ví dụ: Cơng thức nguyên andehit no, mạch hở (C2H3O)n Tìm CTPT andehit trên: Giải Cơng thức andehit viết C2nH3nOn hay CnH2n(CHO)n Ta phải có : 2n+n=2n+2 n =2 Vậy CTPT andehit C4H6O2 Ví dụ 2: Đốt cháy hồn tốn 14.6g axit cacboxylic A thu 26.4g CO 9gH2O Tìm CTPT axit Giải mC 26, 7, 11 1 mO 14, (7, 1) 6, mH Gọi công thức A CxHyOz , ta có: 7, 6, : : 12 16 =0, :1: 0, =3:5:2 x: y:x Vậy A có cơng thức ngun ( công thức đơn giản nhất) (C3H5O2)n Công thức A cp1 thể viết C3nH5nO2n hay C2nH4n(COOH)n Ta phải có: 4n + n �2.2n +2 => n �2 Nhưng n=1 cho công thức C3H5O2 không tồn Vậy n=2, tức A có CTPT C6H10O4 7.2.2 Phương pháp dùng số liên kết Ta biết hợp chất CxHyOzQt có số liên kết tối đa là: 2x ( y t) Theo phương pháp này, ta tính xem chất hữu cho có chứa liên kết ( tối thiểu liên kết ), dùng cơng thức tính số liên kết để tìm n Ví dụ:Một axit cacboxylic mạch hở A có cơng thức ngun (C3H4O3)n Tìm CTPT A Giải Cơng thức A viết C3nH4nO3n 3n nhóm COOH (or 2O tạo nên nhóm COOH => nO tạo n.O/2 ) 3n Do nhóm COOH có liên kết , A mạch hở, no nên phân tử A có liên kết A có chứa 26 © T.H-2008 Vậy 3n 2.3n 4n 2 � 3n 2n � n Do A có CTPT C6H8O6 Ví dụ 2: Một hợp chất A có cơng thức (C4H9ClO)n a) Tìm cơng thức phân tử A b) Xác định công thức phân tử A, biết đun A với dung dịch NaOH thu xeton Giải a)Số liên kết phân tử A �0 nên: 2.4n (9n n) �0 �� � 2 n 2 n A có CTPT C4H9ClO b)A phaỉ có CTPT CH COH CH CH | Cl 7.3 Biện luận tìm CTPT từ kiện phản ứng Với dạng ta cần năm vững tính chát hóa học hợp chất hữu cơ: -Các liên kết vòng benzen Hiđrocacbon thơm cho phản ứng cộng H2 không làm màu dung dịch Brom Chẳng han mol stiren C6H5 –CH =CH2 cộng hợp mol H2 làm màu mol Br2 dung dịch Brom -Chỉ có hợp chất axit, pehnol, este axit cho phản ứng với dung dịch NaOH -Các hợp chất cho phản ứng tráng gương gồm có andehit, axitfomic, este fomiat muối fomiat -Sự xà phịng hóa este phải tạo muối rượu; không thấy rượu sản phẩm phản ứng rượu tạo khơng bền, chuyển thành andehit, xeton axit (sau axit biến thành muối) Cần biết nhựng rượu không bền gồm: +Rượu có nhóm OH gắn C mang nối đôi Trường hợp này, rượu chuyển thành andehit xeton C thành Ví dụ: CH CH OH ���� CH 3CHO (không bền) (bền) CH C CH ���� CH C CH | || OH O C thành (không bền) (bền) +Rượu có hai ba nhóm OH gắn C Trường hợp này, rượu tách nước trở thành andehitm xeton axit Ví dụ: 27 © T.H-2008 H 2O CH CH OH ��� � CH 3CHO | OH OH | H 2O CH C OH ��� � CH C CH | || OH O OH | H 2O CH C OH ��� � CH 3COOH | OH Ví dụ: A hợp chất có cơng thức C8H8 3,12g A phản ugn71 vừa đủ với 2,688 lít H2 (đktc) với 4,8g Br2 dung dịch Brom Xác định CTCT A Giải Số mol A nH nBr2 Vì 3,12 0, 03 104 2, 688 0,12 22, 4,8 0, 03 160 n A : n H 1: nên A có liên kết phản ứng với H2 Vì nA: n Br2 = 1:1 nên A có liên kết phản ứng dược với H2 =>A có liên kết không phản ứng với dung dịch Brom, liên kết phải nằm vòng benzen =>A có vịng benzen liên kết ngồi vịng =>A có CTCT C6H5 –CH=CH2 7.4 Ứng dụng định luật bảo toàn khối lượng để giải nhanh số tốn hóa học hữu Có tốn hữu giải theo cách thông thường xuất khó khăn như: +Có nhiều khả phản ứng, khiến phải chia thành trường hợp để giải, làm tốn trở nên dài dịng ( ví dụ phản ứng crackinh butan tạo C4H8 H2; CH4 C3H6; C2H6 C2H4 Hoặc dẫn hỗn hợp C2H2 H2 qua bột Ni thu hỗn hợp X gồm C2H6 H2; C2H6, C2H4 H2; C2H6 C2H4…) +Được hệ phương trình tốn học có q nhiều ẩn số, khiến việc biện luận trở nên phức tạp, làm toán trở nên rườm rà Những khó khăn có thề giải nhờ biết ứng dụng định luật bảo toàn khối lượng 28 © T.H-2008 Phát biểu định luật : “Khối lượng chất trước phản ứng phải tổng khối lượng chất sau phản ứng” Đôi định luật cịn phát biểu dạng ngun lý bảo tồn nguyên tố: “Khối lượng nguyên tố X trước phản ứng phải khối lượng nguyên tố X sau phản ứng” Ưu điểm việc ứng dụng định luật bảo toàn khối lượng hầu hết không đặt ẩn số mol cho chất dùng ban đầu Ví dụ: Tiến hành crackinh , gan n-butan hỗn hợp X Dẫn X qua bình nước Brom dư thấy khối lượng bình tăng 16,8g Khí khỏi bình đem đốt cháy hồn tồn 23,4g H2O 35,2 CO2 Tính m viết phản ứng xảy Giải Các phản ứng xảy ra: C4H10 C4H8 +H2 C4H10 C2H4 +C2H6 C4H10 C3H6 +CH4 C4H8 + Br2 C4H8Br2 C2H4+Br2 C2H4Br2 C3H6 + Br2 C3H6Br2 Khí gồm CH4; C2H6; H2 C4H10 dư Các phản ứng cháy: CH4 +2O2 CO2 + 2H2O 2H2 + O2 H2O 2C2H6 + 7O2 4CO2+ 6H2O C4H10 + 13O2 8CO2 +10H2O Áp dụng định luật bảo tồn khối lượng ta có: m = mx = mcác anken +mcác khí theo ngun lí bảo tồn ngun tố thì: mcác khí thóa = mC CO2 + mH H2O 35.2 23, 11 12, Vậy m= 16,8+12,2=29 (g) 29 © T.H-2008 7.5 Các phản ứng xảy khí cho CO2 ( SO2) tác dụng với dung dịch bazơ Đây vấn đề xảy bên vô lại gặp nhiều hữu cơ, hầu hết sản phẩm cháy thu đốt chất hữu hấp thụ vào dung dịch bazơ để xác định khối lượng kết tủa, khối lượng tặng giảm dung dịch… 7.5.1 Các phản ứng xảy cho CO2 (hoặc SO2) tác dụng với dung dịch NaOH Khi cho CO2(hoặc SO2) tác dụng với dung dịch NaOH xảy ba khả tạo muối Để biết khả n n NaOH NaOH k k xảy ra, ta tính tỷ lệ ( ), nếu: n n CO SO *k �2: tạo muối Na2CO3 *k �1: tạo muối NaHCO3 *1< k< 2: tạo muối NaHCO3 Na2CO3 Lưu ý: Nếu NaOH dùng dư hẳn nhiên k > tạo muối Na2CO3 Có tốn khơng thể tính k Khi dựa vào kiện phụ để tìm khả tạo muối Ví dụ: +Hấp thụ CO2 vào dung dịch NaOH dư =>chỉ tạo muối Na2CO3 +Hấp thụ CO2 vào dung dịch NaOH, sau thêm BaCl2 dư vào thấy kết tủa Thêm tiếp Ba(OH)2 dư vào, lại thấy xuất thêm kết tủa =>Có tạo Na2CO3 NaHCO3 Trong trường hợp khơng có kiện phụ trên, ta phải chia trường hợp để giải Ví dụ: Đốt cháy hồn tồn 0,1 mol C2H6 hấp thụ toàn sản phẩm cháy vào bình chứa 200ml dung dịch NaOH 2.5M Tính khối lượng muối sinh Giải C H O � 2CO 3H O 2 2 0,1mol 0,2mol NNaOH =0,2.2,5=0,5 k n NaOH n CO 0,5 2,5 => tạo muối Na2CO3 0,2 CO2+2NaOH Na2CO3 +H2O 0,2mol 0,2mol Vậy m Na2CO3 = 0,2.106=21,2 (g) 30 © T.H-2008 7.5.2 Các phản ứng xảy cho CO2 tác dụng với dung dịch Ca(OH)2 Ba(OH)2 Tương tự CO2 tác dụng với NaOH; cho CO2 tác dụng với dung dịch Ba(OH)2 xảy nCO ba khả tạo muối Để biết khả xảy ra, ta tính tỷ lệ k n , nếu: Ca ( OH ) *k �1: tạo muối CaCO3 *k �2: tạo muối Ca(HCO3)2 *k < k < 2: tạo mưới CaCO3 Ca(HCO3)2 Chú ý: Khi tốn khơng thể tính k, ta dựa vào kiện phụ để tìm khả tạo muối Ví dụ: +Hấp thụ CO2 vào nước vôi dư =>chỉ tạo muối CaCO3 +Hấp thủ CO2 vào nước vơi thấy có kết tủa, thêm NaOH dư vào, lại thấy có kết tủa =>Có tạo CaCO3 Ca(HCO3)2 +Hấp thụ CO2 vào nước vôi thấy có kết tủa, lọc bỏ kết tủa đun nóng phần nước lọc lại thấy kết tủa =>có tạo CaCO3 Ca(HCO3)2 Nếu khơng có liệu phụ trên, ta phải chia trường hợp để giải Ví dụ: Đốt cháy hồn tồn 0,1 mol C2H5OH hấp thụ toàn sản phẩm cháy vào bình chứa 75 ml dung dịch Ba(OH)2 2M Tính khối lượng muối tạo Giải Ta có phản ứng cháy : C2H5OH +3O2 2CO2 + 3H2O 0.1mol 0.2mol 0.075.2 0.15( mol ) n Ba ( OH ) �k n CO n Ba ( OH ) 0.2 1.33 0.15 =>Có tạo BaCO3 Ba(HCO3)2 Giả sử tạo a mol BaCO3 b mol Ba(HCO3)2, ta có phản ứng: CO2 + Ba(OH)2BaCO3 � +H2O a a a 2CO2 + Ba(OH)2 Ba(HCO3)2 2b b b 31 © T.H-2008 a 2b 0, a 0,1 � � � � �� �� � � a b 0,15 b 0,05 � � �m BaCO 197.0,1 19,7( g ) m Ba ( HCO ) 259.0,05 12.59( g ) Chú ý : Trong trường hợp tạo BaCO3 Ba(HCO3)2, thiết CO2 Ba(OH)2 phải phản ứng hết 7.5.3 Toán tăng, giảm khối lượng dung dịch: Khi hấp thụ sản phẩm cháy vào dung dịch bazơ, thiết phải xảy tăng, giảm khối lượng dung dịch Thường gặp hấp thụ sản phẩm cháy dung dịch Ca(OH) dung dịch Ba(OH)2 Khi đó: Khối lượng dung dịch tăng = mhấp thụ -mkết tủa Khối lượng dung dịch giảm = mkết tủa - mhấp thụ Ví dụ: Đốt cháy hồn tồn hỗn hợp A gồm hiđrocacbon liên tiếp dãy đồng đẳng Hấp thụ toàn sản phẩm cháy vào phit dung dịch Ca(OH)2 0,01M kết tủa khối lượng dung dịch tăng 2.46g Cho dung dịch Ba(OH)2 dư vào lại thấy kết tủa Tổng khối lượng kết tủa hai lần 6.94g a) Tìm CTPT hiđrocacbon b) Tính khối lượng hiđrocacbon dùng Giải a)Theo đề CO2 tác dụng với dung dịch Ca(OH)2 tạo muối(xem 7.5.2) Giả sử tạo a mol CaCO3 b mol Ca(HCO3)2, ta có phản ứng: CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 � + H2O a a a 2CO2 + Ca(OH)2 Ca(HCO3)2 2b b b Ca(HCO3)2 + Ba(OH)2 CaCO3 � + BaCO3 � +2H2O b b b a b 3.0,01 0,03 a 0,01 � � �� �� 100a 100b 197b 6,94 b 0,02 � � Vậy n = a +2b =0,05 CO Mặc khác khối lượng dung dịch tăng 2,46g nên ta có: 32 © T.H-2008 m (m CO H O ) 100a 2, 46 � (44.0,05 m H O ) 100.0,01 2, 46 �m H O 1, 26 �n H O 1, 26 0,07 18 Do A hiđrocacbon đồng đẳng cháy cho nH 2O nCO2 nên A phải Ankan Đặt cơng thức trung bình ankan Cn H n Gọi x số mol ankan dùng, ta có phản ứng: �3n � to C H � O �� � nCO (n 1) H O � n 2n 2 2 � �2 x xn x(n 1) �xn 0,05 �x 0,02 �� �� n 2,5 �x(n 1) 0,07 � Do n =2,5 nên ankan liên tiếp C2H6 C3H8 b)Gọi b,c số mol ankan trên, ta có: b c 0,02 � b 0,01 � � �� �2b 3c c 0,01 � � 0,02 2,5 � Vậy: m C H 30.0,01 0,3( g ) 2 m C H 44.0,01 0, 44( g ) 33 © T.H-2008 7.5.4 Viết sơ đồ phản ứng, điều chế Ngồi việc phải nắm vững tính chất hóa học hợp chất hữu để viết sơ đồ phản ứng điều chế hợp chất hữucơ, học sinh phải nắm vững quy tắc phản ứng(để chọn sản phẩm phản ứng cho đúng), hiểu loại rượu khơng bền chuyển hóa thành hợp chất (để chọn phản ứng phù hợp với sơ đồ), nắm phản ứng điều chế loại hợp chất hữu hiệu ứng chuyển dịch electron phân tử hữu Nhắc lại quy tắc phản ứng: +Quy tắc Maccopnhicop: Dùng để xác định sản phẩm phản ứng cộng hiđrocacbon chưa no bất đối xứng với tác nhân bất đối xứng: “Khi cộng tác nhân bất đối xứng ( cộng axit nước –HA, H2O) vào liên kết C=C anken bất đối xứng, H ( phần mang điện tích dương) ưu tiên cộng vào C mang nhiều H (cacbon bậc thấp hơn), cịn A (phần mang điện tích âm) ưu tiên cộng vào C mang H ( cacbon bậc cao hơn).” Ví dụ: CH CH CH � | �| Cl �H ( sp Chính) � CH2=CH –CH3 + HCl � CH CH CH � | �| Cl H � (Sp Phu.) � OH �H | �| CH C CH � | � CH � ( Sp chính) CH C CH HOH � � | ; � OH H CH3 � | | � CH C CH � | � CH3 � (sp phu ) � +Quy tắc zai-xép: Dùng để xác định sản phẩm phản ứng tách H2O rượu tách HX dẫn xuất halogen: “Nhóm –OH ưu tiên tách với H nguyên tử C bậc cao bên cạnh để tạo thành liên kết đôi C=C” Ví dụ: +Quy tắc vào vịng benzen:Dùng để xác định hướng sau nhóm thứ nhất: “Khi vịng benzen có sẵn nhóm đẩy electron –OH ; -NH2; -CH3 hướng vào vị trí ortho para Khi vịng benzen có sẵn nhóm rút electron –NO2; -CHO hướng khó hơn, ưu tiên vị trí meta” Ví dụ: Ví dụ: 34 © T.H-2008 Hồn thành sơ đồ sau: 1500 C HCl NaOH CH ������ � A ��� � B ���� � D � E � F � HCHO làm lanh nhanh ] Z 2 HCl NaOH C Biết E muối natri Giải 1500 C 2CH ������ � C2 H Làm lanh nhanh CH �CH HCl � CH CHCl t CH CHCl NaOH �� � CH 3CHO NaCl t CH 3CHO 2Cu (OH )2 NaOH �� � CH 3COONa Cu2O �3H 2O t CH 3COONa NaOH �� �CH Na2CO3 NO CH O2 ���� HCHO H 2O 600 C CH �CH HCl � CH 3CHCl2 t CH 3CHCl2 NaOH �� �CH 3CHO NaCl H 2O BÀI TẬP: 1) So sánh tính bazơ NH3 (I) ; CH3 –NH2 (II) C6H5 –CH2 –NH2 (III) (Đáp án: (II) > (I) > (III) ) 2) Cân phản ứng oxi hóa khử sau theo phương pháp thăng electron: a CH3 –CH=CH2+KMnO4+H2SO4 CH3COOH +CO2 + K2 SO4+MnSO4+H2O b CH3 –CH=C(CH3) –CH3 +KMnO4+H2SO4 CH3COOH +CH3COCH3+K2SO4+MnSO4+H2O (Đáp án: a 1:2:3:1:1:1:2:4 b 5:6:9:5:5:6:3:1 ) 3) Tính số oxi hóa nguyên tử C có đánh dấu * hợp chất sau: * a )CH C H 2OH * b)CH O C H CH * c) H C OOH * d ) NH C H COOH (Đáp án: a= -1 ; b = 0; c= +2; d= -1 ) 4) Phân tích thành phẩn nguyên tố axit cacboxylic %C=34,61; %H=3,84.Tìm CTPT A (Đáp án C3H4O4) 5) Tiến hành Crackinh ( CnH2n+2 crackinh CaH2a+2+CbH2b a+b = n) m gam hỗn hợp X gồm propan butan hỗn hợp Y Dẫn Y qua bình chứa Brom dư thấy khối lượng bình tăng 8,2 có 3,8g hỗn hợp Z khỏi bình Viết phản ứng xảy tính m (Đáp án: crackinh có phản ứng xảy ta thu anken khối lượng anken khối lượng bình Brom tăng Theo ĐL bảo tồn khối lượng ta tính m= 12 g) 35 © T.H-2008 6) Một hỗn hợp A gồm 0,12 mol C2H2 0,18 mol H2 Cho A qua Ni nung nóng, phản ứng khơng hồn tồn thu hỗn hợp B Cho B qua bình Brom dư thu hỗn hợp khí X Đốt cháy hồn tồn X hấp thụ tồn sản phẩm cháy vào bình chứa dung dịch Ca(OH) dư thu 12g kết tủa khối lượng bình tăng 8,88g Tính độ tăng khối lượng bình Brom (ĐHQG TP.HCM 99) (Đáp án: B gồm C2H4; C2H6 C2H2; H2(vì phản ứng khơng hồn tồn) m Brom tăng = mA – mx =1,64 g ) 7) Đốt cháy hoàn toàn 5,2 hiđrocacbon A Sản phẩm cháy hấp thụ hết vào dung dịch Ba(OH)2 thấ có 39,4g kết tủa Thêm NaOH dư vào phần nước lọc lại thấy xuất 19,7g kết tủa a)Tìm CTPT A Biết 96 < MA