(Sáng kiến kinh nghiệm) ứng dụng độ bất bão hòa trong hóa học hữu cơ

TRƯỜNG THPT NINH CHÂU CHUYÊN ĐỀ ỨNG DỤNG ĐỘ BẤT BÃO HỒ SỞ GD-ĐT QUẢNG BÌNH TRƯỜNG THPT NINH CHÂU  ÂÄ SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ỨNG DỤNG ĐỘ BẤT BÃO HỒ TRONG HỐ HỌC HỮU CƠ Giáo viên: Nguyễn Thị Diễm Tổ : Hoá học Quảng Ninh, tháng 01 năm 2019 GV NGUYỄN THỊ DIỄM TRƯỜNG THPT NINH CHÂU CHUYÊN ĐỀ ỨNG DỤNG ĐỘ BẤT BÃO HOÀ MỤC LỤC Trang I ĐẶT VẤN ĐỀ Thực trạng Giải pháp 3 Tóm tắt nội dung đề tài 4 Giới hạn áp dụng đề tài II GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ Những vấn đề lý luận chung 1.1 Khái niệm cơng thức tính .5 1.1.1 Khái niệm 1.1.2 Cơng thức tính 1.2 Tính chất độ bất bão hoà 1.3 Các thí dụ minh hoạ Ứng dụng độ bất bão hoà 2.1 Xác định công thức phân tử từ công thức đơn giản 2.2 Dựa vào độ bất bão hoà để viết công thức cấu tạo 11 2.3 Biện luận để xác định công thức cấu tạo công thức phân tử 13 2.3.1 Biện luận để xác định công thức cấu tạo 13 2.3.2 Biện luận để xác định công thức phân tử 16 2.4 Sử dụng số liên kết pi trung bình 19 2.5 Phân tích hệ số phản ứng đốt cháy 21 Bài tập áp dụng 25 III KẾT LUẬN 28 TÀI LIỆU THAM KHẢO 29 PHỤ LỤC 30 Đáp án phần tập áp dụng 30 GV NGUYỄN THỊ DIỄM TRƯỜNG THPT NINH CHÂU CHUYÊN ĐỀ ỨNG DỤNG ĐỘ BẤT BÃO HOÀ I ĐẶT VẤN ĐỀ Thực trạng - Trong q trình giảng dạy mơn Hóa học trường THPT, thân tơi nhận thấy học sinh gặp nhiều khó khăn việc nắm kiến thức lí thuyết giải tập Đặc biệt Hoá học hữu kiến thức lí thuyết nhiều, số tiết tập , hình thức kiểm tra trắc nghiệm khách quan nhiều lựa chọn, vấn đề viết đồng phân, biện luận công thức phân tử làm toán phức tạp nên yêu cầu học sinh phải giải vấn đề xác, nhanh chóng - Việc học sinh viết đồng phân cấu tạo đa phần mang tính chất mị mẫm, thiếu phương hướng Với trường hợp đơn giản hiđrocacbon học sinh làm tương đối đơn giản, để làm tập phần hợp chất hữu có nhóm chức, đặc biệt tốn este, aminoaxit, peptit…của sách giáo khoa, sách tập hoá học lớp 12 đa số học sinh lúng túng làm Đơn cử tập “viết tất đồng phân cấu tạo mạch hở hợp chất có cơng thức C 4H8O” đa số học sinh viết đồng phân cấu tạo anđehit no mạch hở đơn chức xeton no mạch hở đơn chức (vì có học chương trình) mà qn có ancol khơng no có liên kết đơi ete khơng no có liên kết đôi Để làm tập nhanh chóng hiệu địi hỏi phải có phương pháp hỗ trợ làm tập Phương pháp hỗ trợ dựa khái niệm độ bất bão hoà Đối với học sinh không học bồi dưỡng kiến thức hay luyện trung tâm luyện thi đại học khái niệm độ bất bão hồ khái niệm hoàn toàn chưa nghe Nội dung tập sách giáo khoa khơng đề cập tới độ bất bão hồ, sách giáo khoa Hố học ban tự nhiên lớp 11 đề cập tập trang 181, tập trang 219 Do việc làm quen sử dụng độ bất bão học sinh vấn đề cần thiết Giải pháp - Thông qua thực tiễn giảng dạy, nhằm giúp học sinh định hướng tư duy, xử lý nhanh tập hữu đặc biệt tập hữu đề thi đại học, cao đẳng khối A, B, soạn chuyên đề "ứng dụng độ bất bão hồ hố học hữu cơ” GV NGUYỄN THỊ DIỄM TRƯỜNG THPT NINH CHÂU CHUYÊN ĐỀ ỨNG DỤNG ĐỘ BẤT BÃO HOÀ Tóm tắt nội dung đề tài - Nội dung chủ yếu chuyên đề hướng dẫn học sinh khái niệm, quy tắc độ bất bão hoà kèm theo số thí dụ hướng dẫn minh hoạ để giúp học sinh làm quen với độ bất bão hoà, sở giúp học sinh tiếp cận phương pháp giải tập nhanh chóng, hiệu Giới hạn áp dụng đề tài - Đối tượng áp dụng đề tài học sinh có học lực mơn hố từ trung bình trở lên, học sinh chọn tổ hợp môn xét tuyển tốt nghiệp THPT, đại học, cao đẳng có mơn Hố GV NGUYỄN THỊ DIỄM TRƯỜNG THPT NINH CHÂU CHUYÊN ĐỀ ỨNG DỤNG ĐỘ BẤT BÃO HOÀ II GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ Những vấn đề lý luận chung 1.1 Khái niệm cơng thức tính 1.1.1 Khái niệm - Độ bất bão hoà (k) đại lượng đặc trưng cho mức độ chưa no hợp chất hữu tính tổng số liên kết pi (π) số vịng cơng thức cấu tạo 1.1.2 Cơng thức tính Chứng minh cơng thức * Giả sử có hợp chất hữu có cơng thức CxHyOzNtXv (X halogen) Nhận xét - Tất liên kết liên kết cộng hoá trị, liên kết cặp electron tạo nên - Trong hợp chất: nguyên tử C có hố trị IV (sử dụng electron hố trị) ngun tử N có hố trị III (sử dụng electron hố trị) ngun tử O có hố trị II (sử dụng electron hoá trị) nguyên tử H X hoá trị I (sử dụng electron hố trị) - Khi hợp chất đóng vịng tương đương với việc tạo thêm liên kết cộng hoá trị (sử dụng electron dùng chung) - Chỉ có ngun tử có hố trị ≥ có khả tạo liên kết π đóng vịng, ngun tử hố trị khơng có khả Chứng minh - Tổng số ngun tử có hố trị ≥ z + t + x  tổng số electron hoá trị 2z + 3t + 4x - Tổng số liên kết σ nguyên tử có hố trị ≥ (z + t + x) -  tổng số electron tham gia tạo liên kết 2(z + t + x - 1) - Gọi k độ bất bão hoà (số liên kết π + số mạch vòng)  tổng số electron tham gia tạo liên kết 2k - Số electron tham gia tạo liên kết σ với nguyên tử hố trị số ngun tử H X y + v GV NGUYỄN THỊ DIỄM TRƯỜNG THPT NINH CHÂU CHUYÊN ĐỀ ỨNG DỤNG ĐỘ BẤT BÃO HỒ - Ta có: 2z + 3t + 4x = 2(z + t + x - 1) + 2k + y + v  2k = t + 2x - y - v +2  k= Trong đó: 2x + t + - (y + v) 2S + S3 + - S1 hay k = 2 + S4 tổng số nguyên tử hoá trị IV + S3 tổng số nguyên tử hoá trị III + S1 tổng số nguyên tử hố trị I 1.2 Tính chất độ bất bão hoà + k ∈ N (k≥0) + k (phân tử) = k (gốc hiđrocacbon) + k (nhóm chức) Chú ý: Cơng thức tính k khơng muối amoni axit cacboxylic Nếu rơi vào trường hợp muối amoni thêm vào gốc muối amoni ta cộng thêm vào k tính theo cơng thức đơn vị 1.3 Các thí dụ minh hoạ Câu 1: Tính độ bất bão hồ hợp chất sau: C 4H10, C4H8O, C5H12O, C5H7Cl, C4H11N, C4H10N2, C4H9NO2 + Với C4H10 ta có k = 2.4 − 10 + =0 + Với C4H8 ta có k = − + =1 + Với C5H12O ta có k = 2.5 − 12 + =0 + Với C5H7Clta có k = − + = (vì nguyên tử clo có hố trị I nên ta gộp chung nguyên tử H với nguyên tử Cl ngun tử có hố trị I) + Với C4H11Nta có k = 2.4 + − 11 + =0 + Với C4H10N2 ta có k = 2.4 + − 10 + =1 + Với C4H9NO2 ta có k = 2.4 + − + =1 GV NGUYỄN THỊ DIỄM TRƯỜNG THPT NINH CHÂU CHUYÊN ĐỀ ỨNG DỤNG ĐỘ BẤT BÃO HOÀ * Nhận xét + hợp chất chứa C, H, oxi có khơng (có thể có thêm halogen) ta so sánh hiệu số nguyên tử hố trị I với ankan tương ứng có số cacbon chia 2) Ví dụ: hợp chất C5H7Cl ta so sánh với ankan C5H12 lấy hiệu số nguyên tử hoá trị I (12-8)/2=2, k=2 + có thêm nitơ thêm ngun tử nitơ ta cộng thêm vào số nguyên tử hiđro ankan nguyên tử hiđro tính hiệu số ngun tử hố trị I Ví dụ: hợp chất C4H11N ta so sánh với C4H10 có thêm nitơ nên số hiđro C4H10 10 ta cộng thêm 11 tính hiệu số nguyên tử hoá trị I k = 0; hợp chất C4H10N2 ta có (10+2-10)/2=1 Nhận xét thủ thuật giúp học sinh nhẩm nhanh Câu 2: Tính độ bất bão hồ hợp chất sau: CH3COOH, C3H5COOH, C6H5NO2 Nhận xét: ta dùng cơng thức để tính nhiên ta dựa vào cấu tạo để nhẩm nhanh + Với CH3COOH ta có CH3 gốc ankyl có k=0, nhóm cacboxyl (COOH) có k=1 nên tổng độ bất bão hoà phân tử CH3COOH + Với C3H5COOH ta có C3H5 gốc khơng no có liên kết đơi nên có k=1, nhóm cacboxyl (COOH) có k=1 nên tổng độ bất bão hồ phân tử C 3H5COOH + Với C6H5NO2 ta có C6H5 gốc phenyl có k=4 (3 liên kết π vịng), nhóm nitro (NO2) có k=1 nên tổng độ bất bão hoà phân tử C6H5NO2 Câu 3: Tính độ bất bão hồ chất sau: CH 3-COONH4, CH2=CH-COONH3CH3, CH3NH3OOC-COONH3CH3 + Với CH3-COONH4 Theo cơng thức ta có k = 2.2 + + − = ; thực tế cấu tạo có nhóm COO nên k phân tử phải + Với CH2=CH-COONH3CH3 GV NGUYỄN THỊ DIỄM TRƯỜNG THPT NINH CHÂU CHUYÊN ĐỀ ỨNG DỤNG ĐỘ BẤT BÃO HỒ Theo cơng thức ta có k = 2.4 + + − = , thực tế cấu tạo gồm có liên kết đơi gốc hiđrocacbon có nhóm COO nên k phân tử phải + Với CH3NH3OOC-COONH3CH3 Theo cơng thức ta có k = 2.4 + + − 12 = , thực tế xét cấu tạo k=2 Nhận xét: Nếu rơi vào trường hợp muối amoni thêm vào gốc muối amoni ta cộng thêm vào k tính theo cơng thức đơn vị Câu 4: Dựa vào công thức cấu tạo chất sau xác định độ bất hoà chúng a 1-Metyl-4-(1-metyletenyl)-xiclohexen (limonen) - Nhìn cơng thức cấu tạo thấy có liên kết đơi vịng limonen có độ bất bão hồ phân tử Cl O Cl b 2,3,7,8-tetraclođibenzo-p-đioxin (đioxin) Cl O Cl - Phân tử đioxin gồm có nhân thơm vịng độ bất bão hồ phân tử O c Axit 2-hiđroxipropan-1,2,3-tricacboxylic (axit xitric) O HO OH O OH OH - Phân tử axit xitric có liên kết đơi nhóm cacboxyl nên độ bất bão hoà phân tử Cl d 1,1,1-Triclo-2,2-bis(4-clophenyl)etan (thuốc trừ sâu DDT) Cl Cl Cl Cl - Phân tử DDT có độ bất bão hồ (do có nhân benzen) GV NGUYỄN THỊ DIỄM TRƯỜNG THPT NINH CHÂU CHUYÊN ĐỀ ỨNG DỤNG ĐỘ BẤT BÃO HOÀ Ứng dụng độ bất bão hoà - Việc sử dụng độ bất bão hồ vào q trình giải tập hoá học hữu cơ, đặc biệt đề thi đại học giúp học sinh tiết kiệm thời gian Dưới số ứng dụng độ bất bão hoà kèm theo ví dụ minh hoạ có hướng dẫn chi tiết để giúp hiểu sâu sắc độ bất bão hoà, đồng thời qua ví dụ giúp học sinh biết cách định hướng áp dụng độ bất bão hồ vào q trình giải tập 2.1 Xác định công thức phân tử từ công thức đơn giản - Xác định công thức phân tử chất hữu yêu cầu phổ biến tập Hóa hữu Có nhiều phương pháp để xác định công thức phân tử chất hữu (trung bình, bảo tồn ngun tố, bảo tồn khối lượng, …), tùy thuộc vào đặc điểm số liệu toán đưa Trong chuyên đề này, ta xét trường hợp đề yêu cầu xác định công thức phân tử từ công thức đơn giản mà không cho khối lượng mol phân tử chất hữu + Bước 1: Từ công thức đơn giản viết lại công thức phân tử theo n + Bước 2: Tính k theo n + Bước 3: So sánh giá trị k tìm với đặc điểm Hóa học chất hữu cho tính chất k Câu 1: Công thức đơn giản anđehit no, đa chức, mạch hở C 2H3O Công thức phân tử A C8H12O4 B C4H6O C C12H18O6 D C4H6O2 Giải: + Trước hết phải viết công thức phân tử anđehit dạng (C2H3O)n hay C2nH3nOn Độ bất bão hồ tính theo cơng thức phân tử k = 2.2n + − 3n + Vì anđehit no, mạch hở nên gốc hiđrocacbon anđehit có k=0, mặt khác nguyên tử oxi nhóm CHO có liên kết π  n ngun tử oxi có n liên kết π,  tổng k phân tử n GV NGUYỄN THỊ DIỄM TRƯỜNG THPT NINH CHÂU CHUYÊN ĐỀ ỨNG DỤNG ĐỘ BẤT BÃO HỒ + Ta có độ bất bão hồ tính theo đề phải độ bất bão hồ tính theo cơng thức Như k = 2.2n + − 3n = n  n=2 công thức phân tử C4H6O4 Chọn đáp án D Câu 2: Công thức đơn giản axit hữu no mạch hở C2H3O2 Công thức phân tử A C6H9O6 B C2H3O2 C C4H6O4 D C8H12O8 Giải: + Trước hết phải viết công thức phân tử axit dạng (C2H3O2)n hay C2nH3nO2n Độ bất bão hồ tính theo cơng thức phân tử k = 2.2n + − 3n + Vì anđehit no, mạch hở nên gốc hiđrocacbon anđehit có k=0, mặt khác ngun tử oxi nhóm COOH có liên kết π  2n nguyên tử oxi có n liên kết π, tổng k phân tử n + Ta có độ bất bão hồ tính theo đề phải độ bất bão hồ tính theo cơng thức Như k = 2.2n + − 3n = n n=2 công thức phân tử C4H6O4 Chọn đáp án C Câu 3: Công thức đơn giản anđehit mạch hở chưa no chứa liên kết ba phân tử C4H4O Cơng thức phân tử A C4H4O B C8H8O2 C C12H12O3 D C16H16O4 Giải: + Trước hết phải viết công thức phân tử anđehit dạng (C4H4O)n hay C4nH4nOn Độ bất bão hồ tính theo cơng thức phân tử k = 2.4n + − 4n + Vì anđehit chưa no, mạch hở chứa liên kết ba nên gốc hiđrocacbon anđehit có k=2, mặt khác nguyên tử oxi nhóm CHO có liên kết π  n ngun tử oxi có n liên kết π, tổng k phân tử n+2 GV NGUYỄN THỊ DIỄM 10 TRƯỜNG THPT NINH CHÂU CHUYÊN ĐỀ ỨNG DỤNG ĐỘ BẤT BÃO HỒ Câu Thiết lập cơng thức chung chất có đặc điểm sau: a Hiđrocacbon thơm chứa nhân benzen liên kết nhánh b Ancol khơng no chức có liên kết đơi c Hợp chất tạp chức có nhóm cacboxyl (-COOH), nhóm OH có liên kết đôi d Este chức mạch hở tạo từ ancol no chức axit cacboxylic không no chức chứa liên kết đôi e Aminoaxit có nhóm cacboxyl (-COOH), nhóm NH2 có nhân thơm f Tripeptit mạch hở Y tạo nên từ aminoaxit (no, mạch hở, phân tử chứa nhóm -NH2 nhóm -COOH) (trích ý câu đề thi đại học khối B-2010, mã 174) Giải: a Hiđrocacbon thơm chứa nhân benzen liên kết nhánh + Vì nhân thơm có độ bất bão hồ 4, liên kết có độ bất bão hồ Như phân tử có độ bất bão hồ + Từ cơng thức tổng qt hiđrocacbon CnH2n+2-2k Thay k = ta công thức C nH2n 10 + Do nhân thơm tối thiểu nguyên tử cacbon, liên kết cần tối thiểu nguyên tử cacbon nên số nguyên tử cacbon tối thiểu nên n≥8  Như công thức chung CnH2n-10 với n≥8 b Ancol không no chức có liên kết đơi + Hợp chất hữu có nhóm chức ta đại diện cơng thức CnH2n+2-2k-aXa + Theo yêu cầu đề ancol chức nên X nhóm OH, giá trị a + Có liên kết đôi nên k = + Thay vào ta CnH2n-2(OH)2 (1) + Hoặc ta lập luận theo cách khác hợp chất chứa C, H, O nên có cơng thức CnH2n+2-2kO2 (2 ngun tử oxi ancol chức) thay k = ta CnH2nO2 (2) + Từ cơng thức (1) ta chuyển thành công thức (2) cách nhập nguyên tử hiđro nhóm OH vào số nguyên tử hiđro chung Ở hai công thức (1) (2) GV NGUYỄN THỊ DIỄM 17 TRƯỜNG THPT NINH CHÂU CHUYÊN ĐỀ ỨNG DỤNG ĐỘ BẤT BÃO HỒ đại diện ý nghĩa hồn tồn khác Trong cơng thức (1) đại diện cho loại hợp chất ancol, cịn cơng thức (2) đại diện cho loại hợp chất khác có số nguyên tử oxi độ bất bão hồ + Vì có nhóm OH nên tối thiểu nguyên tử cacbon, liên kết đơi cần có ngun tử cacbon, điều kiện để ancol tồn nên số cacbon tối thiểu cần có  Như cơng thức chung CnH2n-2(OH)2 CnH2nO2 với n≥4 c Hợp chất tạp chức có nhóm cacboxyl (-COOH), nhóm OH có liên kết đơi + Tương tự câu b ta thay vào CnH2n+2-2k-aXa cơng thức CnH2n-3(COOH)2(OH) + Hoặc từ công thức CnH2n+2+b-2kOaNb ta suy CnH2n-4O5 (do nhóm COOH oxi, thêm oxi nhóm OH Độ bất bão hoà phân tử 3, gồm liên kết đơi nhóm COOH liên kết đơi gốc hiđrocacbon) + Số nguyên tử cacbon tối thiểu sử dụng công thức CnH2n-3(COOH)2(OH) + Số nguyên tử cacbon tối thiểu sử dụng công thức CnH2n-4O5  Như công thức chung CnH2n-3(COOH)2(OH) với n≥3 CnH2n-4O5 với n≥5 d Este chức mạch hở tạo từ ancol no chức axit cacboxylic không no chức chứa liên kết đơi + Vì este mạch hở nên ancol axit phải mạch hở Độ bất bão hoà ancol 0, axit (khơng tính nhóm chức COOH) Cả phân tử có độ bất bão hoà + Dựa đặc điểm ta thiết lập (C nH2n-1COO)2CmH2m với n≥2 m≥2 với n, m số nguyên tử cacbon tối thiểu axit ancol công thức CnH2n-6O4 với n≥8 + Trong trường hợp nhóm chức phức tạp người ta chủ yếu sử dụng cơng thức chung dạng phân tử không dùng công thức chung dạng nhóm chức rườm rà phức tạp e Tripeptit mạch hở Y tạo nên từ aminoaxit (no, mạch hở, phân tử chứa nhóm -NH2 nhóm -COOH) Trong vấn đề ta cần thiết lập cơng thức phân tử chung GV NGUYỄN THỊ DIỄM 18 TRƯỜNG THPT NINH CHÂU CHUYÊN ĐỀ ỨNG DỤNG ĐỘ BẤT BÃO HOÀ + Nhận thấy aminoaxit (no, mạch hở, phân tử chứa nhóm -NH nhóm -COOH) độ bất bão hồ trippetit Y có độ bất bão hoà 3, kết hợp với quy tắc loại nước peptit ta có cơng thức Y CnH2n+2+3-2.3N3O6-2 Số nguyên tử hiđro 2n + + (vì nguyên tử nitơ) - 2.3 (vì k=3); Số nguyên tử oxi - (vì loại hai phân tử nước)  Kết ta có cơng thức Y CnH2n-1N3O4 với n≥6 (do Y tripeptit) Câu 2: (Câu 10, Đề đại học khối A-2014, mã 259) Cho anđehit no, mạch hở, có cơng thức CnHmO2 Mối quan hệ n m A m = 2n + B m = 2n C m = 2n - D m = 2n + Giải: + Vì anđehit no, mạch hở, nên gốc hiđrocacbon anđehit có k = 0, mặt khác anđehit có nguyên tử oxi suy phải có nhóm anđehit nghĩa tổng k nhóm chức Như tổng độ bất bão hoà phân tử chất + Ta có m = 2n + - 2k; thay k = ta m = 2n -  Chọn đáp án C 2.4 Sử dụng số liên kết pi trung bình - Áp dụng cho tốn Hóa hữu mà chất hỗn hợp: khác số liên kết π, xác định số liên kết π trung bình thơng qua tỉ lệ số mol hỗn hợp phản ứng định lượng số liên kết π (phản ứng cộng H2, Br2, ), toán cộng nhiều giai đoạn: cộng hiđro cộng dung dịch brom (bảo tồn liên kết pi) - Cơng thức bảo toàn số mol liên kết pi: giả sử hỗn hợp X gồm x mol hiđrocacbon không no A, có số liên kết pi kA; y mol hiđrocacbon khơng no B, có số liên kết pi k B; z mol hiđrocacbon khơng no C, có số liên kết pi k C Hỗn hợp X phản ứng với a mol H hỗn hợp Y, hỗn hợp Y phản ứng với b mol brom Nếu phản ứng xảy hỗn hợp không cịn liên kết pi ta có: x.kA + y.kB + z.kC = a + b Câu 1: (câu 21 đề đại học khối B-2008, mã 195) Dẫn 1,68 lít hỗn hợp khí X gồm hai hiđrocacbon vào bình đựng dung dịch brom dư Sau phản ứng hoàn toàn, có gam GV NGUYỄN THỊ DIỄM 19 TRƯỜNG THPT NINH CHÂU CHUYÊN ĐỀ ỨNG DỤNG ĐỘ BẤT BÃO HOÀ brom phản ứng cịn lại 1,12 lít khí Nếu đốt cháy hồn tồn 1,68 lít X sinh 2,8 lít khí CO2 (đktc) Cơng thức phân tử hai hiđrocacbon A CH4 C2H4 B CH4 C3H4 C CH4 C3H6 D C2H6 C3H6 Giải: + khí sau phản ứng với brom dư ankan, khí phản ứng với dung dịch brom hiđrocacbon không no + số mol hiđrocacbon không no = số mol brom = 0,025 mol (k=1) Như hiđrocacbon khơng no thuộc dãy anken + Tính số nguyên tử cacbon trung bình = 1,67 suy có metan + Như hỗn hợp gồm CH4 (0,05 mol) CnH2n (0,025 mol) + bảo toàn nguyên tố cacbon ta có 0,05.1+0,025.n=0,125  n=3, chọn đáp án C Câu 2: Cho 4,48 lít hỗn hợp X (ở đktc) gồm hai hiđrocacbon mạch hở lội từ từ qua bình chứa 1,4 lít dung dịch Br2 0,5M Sau phản ứng hoàn toàn, số mol Br giảm nửa khối lượng bình tăng thêm 6,7 gam Cơng thức phân tử hai hiđrocacbon A C3H4 C4H8 B C2H2 C3H8 C C2H2 C4H8 D C2H2 C4H6 Giải: + Số mol brom phản ứng =1/2.1,4.0,5= 0,35 mol; số mol hỗn hợp hiđrocacbon = 0,2 mol  số liên kết pi trung bình k = 0,35 = 1,75 0,2 + Có khả sau: hỗn hợp gồm ankan ankin (loại) hỗn hợp gồm anken ankin + Hỗn hợp gồm anken CnH2n x mol ankin CmH2m-2 y mol, công thức chung chất C n H n +2−2 k 0,2 mol Ta có (14 n +2 -2 k ).0,2=6,7 Thay k vào ta n =2,5 Và có x+ y = 0,2 x+2y=0,35 Tìm x = 0,05 mol y=0,15 mol + Sử dụng đường chéo ta n =4 m=2 chọn đáp án C Câu 3: (câu 24, đề đại học khối B-2012, mã 359) Hỗn hợp khí X gồm 0,15 mol vinylaxetilen 0,6 mol H2 Nung X thời gian với (xúc tác Ni) sau thời gian thu GV NGUYỄN THỊ DIỄM 20 TRƯỜNG THPT NINH CHÂU CHUYÊN ĐỀ ỨNG DỤNG ĐỘ BẤT BÃO HOÀ hỗn hợp khí Y có tỉ khối so với H 10 Dẫn hỗn hợp Y qua dung dịch brom dư, sau phản ứng hoàn toàn, khối lượng brom tham gia phản ứng A gam B 24 gam C gam D 16 gam Giải: + Ban đầu vinylaxetilen phản ứng với H2, sau phản ứng với brom khơng cịn liên kết pi (trở thành hợp chất bão hồ) Vậy muốn tính số mol brom phản ứng ta cần tính số mol hiđro phản ứng xong + Bài tốn tính theo vinylaxetilen, ta khơng biết vinylaxetilen phản ứng nên tạm gọi số mol phản ứng x mol C H + k H2  → C H 4+ k Ban đầu 0,15 0,6 Phản ứng x kx Số mol hỗn hợp giảm số mol H2 phản ứng, khối lượng hỗn hợp X Y nên: MY = 0,15.52 + 0,6.2 = 10.2  kx =0,3 mol 0,15 + 0,6 − kx + Bảo toàn số mol liên kết pi ta có 0,15.3=0,3+ n Br  n Br =0,15 mol 2 + Tính khối lượng brom phản ứng 24 gam, chọn đáp án B Câu 4: (câu 28 đề đại học khối A-2014, mã 259) Hỗn hợp khí X gồm 0,1 mol C2H2; 0,2 mol C2H4 0,3 mol H2 Đun nóng X với xúc tác Ni, sau thời gian thu hỗn hợp khí Y có tỉ khối so với H 11 Hỗn hợp Y phản ứng tối đa với a mol Br dung dịch Giá trị a A 0,1 B 0,3 C 0,4 D 0,2 Giải: + Nhận dạng tốn kiểu bảo toàn số mol liên kết pi câu + Ta tính số mol hiđro phản ứng MY = 0,1.26 + 0,2.28 + 0,3.2 = 11  kx = 0,2 mol ( kx số mol H2 phản ứng) 0,1 + 0,2 + 0,3 − kx GV NGUYỄN THỊ DIỄM 21 TRƯỜNG THPT NINH CHÂU CHUYÊN ĐỀ ỨNG DỤNG ĐỘ BẤT BÃO HOÀ + Bảo tồn số mol liên kết pi ta có 0,1.2 + 0,2.1 = 0,2 + n Br  n Br =0,2 mol, 2 chọn đáp án D 2.5 Phân tích hệ số phản ứng đốt cháy - Ta biết chất hữu chứa ngun tố C, H, O N có cơng thức phân tử CnH2n+2- 2kNaOb với k độ bất bão hòa (bằng tổng số vòng số liên kết π C) Xét phản ứng cháy hợp chất này, ta có: a  3n + - k - b   O2  CnH2n+2-2k NaOb +  → nCO2 + (n+1-k)H2O + N2 2   Phân tích hệ số phản ứng này, ta có kết quan trọng • Nếu hợp chất chứa C, H, oxi có khơng ta có n X = nH 2O − n CO 1- k (k≠1) Với nX số mol chất hữu bị đốt cháy Các trường hợp riêng hay gặp tập - k = (hợp chất no, mạch hở CnH2n+2Ox, ankan, ancol no mạch hở, ete no mạch hở, ) có n X = n H O − n CO k = (ankin, ankađien, axit cacboxylic không no nối đôi, anđehit không no nối - đôi, xeton không no nối đơi, ) có n X = n CO − n H O 2 • Nếu hợp chất chứa C, H, N, oxi có khơng ta có n X = n H O − n CO − n N 2 1− k (k≠1) Với nX số mol chất hữu bị đốt cháy + n H O = n CO (hợp chất chứa C, H, O có khơng) • Nếu k = + n H O = n CO + n N (hợp chất chứa C, H, N, oxi có 2 2 không) Câu 1: Đốt cháy hết V lít (đktc) hiđrocacbon X dẫn sản phẩm qua bình chứa dung dịch Ba(OH)2 dư Sau thí nghiệm thu 7,88g kết tủa, đồng thời khối lượng dung dịch giảm 5,22g Giá trị V A 1,12 B 0,224 C 0,896 D 0,112 Giải: GV NGUYỄN THỊ DIỄM 22 TRƯỜNG THPT NINH CHÂU + n CO = n BaCO = CHUYÊN ĐỀ ỨNG DỤNG ĐỘ BẤT BÃO HOÀ 7,88 = 0,04mol ; mdd giảm = m BaCO − (m CO + m H O )  m H O = 0,9 gam 197 2  n H O =0,05 mol + sản phẩm cháy X có n H O > n CO X ankan  n ankan = n H + Từ tính V ankan 2O − n CO =22,4.(0,05-0,04) = 0,224 lít Chọn đáp án B Câu 2: (câu 3, đề đại học khối A-2011, mã 273) Đốt cháy hoàn toàn x gam hỗn hợp gồm hai axit cacboxylic hai chức, mạch hở có liên kết đơi C=C phân tử, thu V lít khí CO2 (đktc) y mol H2O Biểu thức liên hệ giá trị x, y V A V = 28 (x + 30 y) 55 B V = 28 (x − 30 y) 55 C V = 28 (x − 62 y) 95 D V = 28 (x + 62 y) 95 Giải: + Bài tốn đốt cháy hợp chất chứa có cơng thức C nH2n-4O4 (do độ bất bão hoà phân tử 3) tìm quan hệ CO2 H2O Đơn giản dùng kết liên hệ độ bất bão hoà số mol CO2 H2O + Số mol hỗn hợp axit, CO2 nước n CO = V ; nH 22,4 2O = y k =3  n hh = ( n CO − n H O ) 2 + Bảo toàn khối lượng nguyên tố mhh = mC+ mH + mO = 12nC+ nH + 16nO mhh =12 n CO +2 n H O +16.4 n hh mhh = 12 n CO +2 n H O +16.4 2 2 ( n CO − n H O ) 2  mhh =44 n CO +30 n H O 2 Thay giá trị vào ta có x = 44 GV NGUYỄN THỊ DIỄM V 28 − 30.y hay V = (x + 30 y) Chọn đáp án A 22,4 55 23 TRƯỜNG THPT NINH CHÂU CHUYÊN ĐỀ ỨNG DỤNG ĐỘ BẤT BÃO HOÀ Câu 3: Đốt cháy hoàn toàn x mol axit cacboxylic E, thu y mol CO2 z mol H2O (với z = y - x) Cho x mol E tác dụng với NaHCO3 (dư) thu y mol CO2 Tên E A axit oxalic B axit acrylic C axit ađipic D axit fomic Giải: + n E = n CO - n H O E có độ bất bão hoà 2 + n CO sinh đốt cháy = n CO sinh tác dụng với NaHCO3 = y 2  Số nhóm chức axit = số nguyên tử cacbon phân tử Chỉ có axit oxalic phù hợp Chọn đáp án A Câu 4: (câu 41 đề đại học khối A-2014, mã 259) Cho X, Y hai chất thuộc dãy đồng đẳng axit acrylic MX < MY; Z ancol có số nguyên tử cacbon với X; T este hai chức tạo X, Y Z Đốt cháy hoàn toàn 11,16 gam hỗn hợp E gồm X, Y, Z, T cần vừa đủ 13,216 lít khí O2 (đktc), thu khí CO2 9,36 gam nước Mặt khác 11,16 gam E tác dụng tối đa với dung dịch chứa 0,04 mol Br Khối lượng muối thu cho lượng E tác dụng hết với dung dịch KOH dư A 4,68 gam B 5,04 gam C 5,44 gam D 5,80 gam Giải: + Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng m E + m O = m CO + m H O 11,16 + 2 13,216 32 = m CO + 9,36  m CO = 20,68 gam n CO = 0,47 mol 22,4 2 + X, Y thuộc dãy đồng đẳng axit acrylic nên có độ bất bão hồ = 2, T có liên kết pi (este chức) mà n CO = 0,47 mol < n H O = 0,52 mol nên ancol Z phải no mạch hở 2 (k=0) + Đặt ẩn ancol Z (k=0) x mol ; axit X, Y (k=2) y mol ; este T (k=4) Với ancol x = n H O - n CO (1) (nước CO2 ancol sinh ra) 2 Với axit y = n CO - n H O (2) (nước CO2 axit sinh ra) Với ancol z = GV NGUYỄN THỊ DIỄM n H O − n CO 1-  3z = n CO − n H O (3) (nước CO2 este axit sinh ra) 2 24 TRƯỜNG THPT NINH CHÂU CHUYÊN ĐỀ ỨNG DỤNG ĐỘ BẤT BÃO HOÀ (1)-(2)-(3)x-y-3z = ∑n H 2O - ∑ n CO = 0,52-0,47=0,05 + Bảo toàn nguyên tố oxi 2x+2y+4z = 0,47.2 + 0,52 - 0,59.2 = 0,28 + Số mol brom phản ứng y + 2z = 0,04 + Giải x = 0,1 mol; y = 0,02 mol; z = 0,01 mol + C= n CO nE = 0,47 = 3,62 0,1 + 0,02 + 0,01 + Vì axit khơng no tối thiểu C ancol Z có số C với X nên ancol no, mạch hở chức Z có cơng thức C H (OH) + RCOOH + KOH  → RCOOK + H O n axit = n KOH = n H O n KOH = 2n este n este = n ancol ( RCOO) C H + 2KOH  → 2RCOOK + C H (OH) E Áp dụng dụng bảo toàn khối lượng m + m KOH =m muối +m ancol +m nước 11,16 + 56(0,02+0,01.2) = mmuối + 0,02.18 + (0,01+0,1).76 mmuối = 4,68 gam Chọn đáp án A Bài tập áp dụng Câu 1: Axit hữu no mạch hở có cơng thức (C3H4O3)n Giá trị n A B C D Câu 2: Axit hữu no mạch hở có cơng thức (C3H5O2)n Giá trị n A B C D Câu 3: X axit hữu no, mạch hở có công thức phân tử C xHyOz Mối quan hệ x, y, z A y=2x-z/2+2 B y=2x+z-2 C y=2x-z+2 D y=2x+2 Câu 4: Cho anđehit X mạch hở có công thức phân tử CxHy(CHO)z Cho 0,15 mol X phản ứng với lượng dư dung dịch AgNO3 NH3 thu 64,8 gam Ag Cho GV NGUYỄN THỊ DIỄM 25 TRƯỜNG THPT NINH CHÂU CHUYÊN ĐỀ ỨNG DỤNG ĐỘ BẤT BÃO HOÀ 0,125a mol X phản ứng với H2 dư (xúc tác Ni, đun nóng) thể tích H phản ứng 8,4a lít (đktc) Mối liên hệ x, y A 2x – y – = B 2x – y – = C 2x – y + = D 2x – y + = Câu 5: A axit no mạch hở, công thức CxHyOz Chỉ mối liên hệ A y = 2x-z +2 B y = 2x + z-2 C y = 2x D y = 2x-z Câu 6: A axit cacboxylic mạch hở, chưa no (1 nối đôi C=C), công thức C xHyOz Chỉ mối liên hệ A y = 2x B y = 2x + 2-z C y = 2x-z D y = 2x + z-2 Câu 7: X axit hữu có chứa liên kết pi phân tử X tác dụng NaHCO dư thu số mol CO2 số mol X phản ứng Công thức phân tử tổng quát X A CnH2n-2O2 (n≥3) B CnH2nO4 (n≥2) C CnH2n-4O4 (n≥2) D CnH2nO2 (n≥1) Câu 8: Công thức tổng quát aminoaxit no, mạch hở, phân tử chứa nhóm chức amino hai nhóm cacboxyl A Cn+1H2n+3O4N B CnH2n+3O4N C CnH2n – 1O4N D CnH2n+1O4N Câu 9: Đốt cháy hết V lít (đktc) hiđrocacbon X dẫn sản phẩm qua bình chứa nước vơi dư Sau thí nghiệm thu 15 g kết tủa, đồng thời khối lượng bình tăng 10,2 g Giá trị V A 1,12 B 2,24 C 3,36 D 4,48 Câu 10: Đốt cháy hoàn toàn hiđrocacbon X thu 0,11 mol CO 0,132 mol H2O Khi X tác dụng với khí clo thu sản phẩm monoclo Tên gọi X A 2-metylbutan B etan C 2,2-đimetylpropan D 2-metylpropan Câu 11: Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp X gồm hai ankan dãy đồng đẳng 24,2 gam CO2 12,6 gam H2O Công thức phân tử ankan A CH4 C2H6 B C2H6 C3H8 C C3H8 C4H10 D C4H10 C5H12 Câu 12: Đốt cháy hồn tồn 2,24 lít hỗn hợp X (đktc) gồm CH 4, C2H6 C3H8 thu V lít khí CO2 (đktc) 7,2 gam H2O Giá trị V GV NGUYỄN THỊ DIỄM 26 TRƯỜNG THPT NINH CHÂU A 5,60 CHUYÊN ĐỀ ỨNG DỤNG ĐỘ BẤT BÃO HOÀ B 6,72 C 4,48 D 2,24 Câu 13: Đốt cháy hồn tồn 6,72 lít hỗn hợp X (đktc) gồm CH 4, C2H6, C3H8, C2H4 C3H6, thu 11,2 lít khí CO (đktc) 12,6 gam H2O Tổng thể tích C2H4 C3H6 (đktc) hỗn hợp X A 5,60 B 3,36 C 4,48 D 2,24 Câu 14: Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp X gồm CH4, C2H2, C3H4, C4H6 thu x mol CO2 18x gam H2O Phần trăm thể tích CH4 X A 30% B 40% C 50% D 60% Câu 15: Khi đốt cháy hoàn toàn V lít hỗn hợp khí gồm CH 4, C2H6, C3H8 (đktc) thu 44 gam CO2 28,8 gam H2O Giá trị V A 8,96 B 11,20 C 13,44 D 15,68 Câu 16: Khi đốt cháy hoàn toàn 7,84 lít hỗn hợp khí gồm CH 4, C2H6, C3H8 (đktc) thu 16,8 lít khí CO2 (đktc) x gam H2O Giá trị x A 6,3 B 13,5 C 18,0 D 19,8 Câu 17: Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp khí X gồm hiđrocacbon đồng đẳng thu 96,8 gam CO2 57,6 gam H2O Công thức phân tử hiđrocacbon A CH4 C2H6 B C2H6 C3H8 C C3H8 C4H10 D C4H10 C5H12 Câu 18: Hỗn hợp khí X gồm hiđrocacbon đồng đẳng Đốt cháy X với 64 gam O2 (dư) dẫn sản phẩm thu qua bình đựng Ca(OH) dư thu 100 gam kết tủa Khí khỏi bình tích 11,2 lít oC 0,4 atm Công thức phân tử hiđrocacbon A CH4 C2H6 B C2H6 C3H8 C C3H8 C4H10 D C4H10 C5H12 Câu 19: Khi đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp ankan đồng đẳng thu 7,84 lít khí CO2 (đktc) 9,0 gam H2O Công thức phân tử ankan A CH4 C2H6 B C2H6 C3H8 C C3H8 C4H10 D C4H10 C5H12 Câu 20: Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp X gồm hiđrocacbon đồng đẳng liên tiếp, sau phản ứng thu VCO2:VH2O =1:1,6 (đo đk) X gồm GV NGUYỄN THỊ DIỄM 27 ... ĐỀ ỨNG DỤNG ĐỘ BẤT BÃO HOÀ Ứng dụng độ bất bão hoà - Việc sử dụng độ bất bão hồ vào q trình giải tập hoá học hữu cơ, đặc biệt đề thi đại học giúp học sinh tiết kiệm thời gian Dưới số ứng dụng độ. .. giảng dạy, nhằm giúp học sinh định hướng tư duy, xử lý nhanh tập hữu đặc biệt tập hữu đề thi đại học, cao đẳng khối A, B, soạn chuyên đề "ứng dụng độ bất bão hoà hoá học hữu cơ? ?? GV NGUYỄN THỊ DIỄM... n GV NGUYỄN THỊ DIỄM TRƯỜNG THPT NINH CHÂU CHUYÊN ĐỀ ỨNG DỤNG ĐỘ BẤT BÃO HỒ + Ta có độ bất bão hồ tính theo đề phải độ bất bão hồ tính theo cơng thức Như k = 2.2n + − 3n = n  n=2 công thức phân