C 5H1 2+ 8O2 5O 2+ 6H2O
2 O 6CO + 7HO Số mol của mỗi chất:
2.1.1.4.2. Những phản ứng đặc trƣng của hiđrocacbon
Ankan
- Thuốc thử: Cl2
- Hiện tƣợng: Sản phẩm sau phản ứng làm hồng giấy quỳ tím ẩm. - Phƣơng trình HH: CnH2n+2 + Cl2 CnH2n+1Cl + HCl HCl làm hồng giấy quỳ tím ẩm
Anken
* Thuốc thử 1: Nƣớc brom (màu da cam) - Hiện tƣợng: Làm mất màu nƣớc brom.
- Phƣơng trình HH: CnH2n + Br2 CnH2nBr2 * Thuốc thử 2: Dung dịch thuốc tím KMnO4
- Hiện tƣợng: Làm mất màu thuốc tím. - Phƣơng trình HH:
+
2CH2 CH2 O2 PdCl2/CuCl2 2CH3 CHO 3CnH2n + 2KMnO4 + 4H2O 3CnH2n(OH)2 + 2MnO2 + 2KOH
Với dung dịch KMnO4 đậm đặc ở nhiệt độ cao nối đôi C = C dễ bị gãy cho xeton, axit hay CO2 tuỳ theo CTCT của anken.
C + + CH C R R1 R2 R R1 R2 3[O] O COOH KMnO4,to * Thuốc thử 3: Oxi
- Hiện tƣợng: Chất sau phản ứng tham gia phản ứng tráng bạc. - Phƣơng trình HH :
Ankađien (CnH2n-2)n ≥ 3. * Thuốc thử: Nƣớc brom
- Hiện tƣợng: Làm mất màu nƣớc brom.
- Phƣơng trình HH: CnH2n-2 + 2 Br2 CnH2nBr4
Ankin: (CnH2n-2 ) C2H2 * Thuốc thử 1: Nƣớc brom
- Hiện tƣợng: Làm mất màu nƣớc brom.
- Phƣơng trình HH : CnH2n-2 + 2 Br2 CnH2nBr4 * Thuốc thử 2: Dung dịch thuốc thuốc tím.
- Hiện tƣợng: Làm mất màu dung dịch thuốc tím. - Phƣơng trình HH:
3CH ≡ CH + 8KMnO4 3K2C2O4 + 8MnO2 + 2KOH + 2H2O CH ≡ CH + 2KMnO4 + 3H2SO4 2CO2 + 2MnSO4 + K2SO4 + 4H2O 5CH3C ≡ CH + 8KMnO4 + 12H2SO4 5CH3COOH + 5CO2
+ 8MnSO4 + 4K2SO4 + 12H2O * Thuốc thử 3: Dung dịch AgNO3 trong NH3:
( AgNO3 + 3NH3 + H2O [Ag(NH3)2]OH + NH4NO3 ) - Hiện tƣợng: Cho kết tủa màu vàng nhạt.
- Phƣơng trình HH:
Bột Fe
CH3 – C ≡ CH + [Ag(NH3)2]OH CH3 – C ≡ C – Ag↓ + H2O + 2NH3 * Thuốc thử 4: Dung dịch CuCl trong NH3.
- Hiện tƣợng: Cho kết tủa màu đỏ. - Phƣơng trình HH:
CH ≡ CH + 2CuCl + 2NH3 Cu – C ≡ C – Cu↓ + 2NH4Cl R – C ≡ CH + CuCl + NH3 R – C ≡ C – Cu↓ + NH4Cl
Aren: CnH2n-6
* Thuốc thử: Brom lỏng (bột Fe).
- Hiện tƣợng: Làm mất màu dung dịch brom.
- Phƣơng trình HH: CnH2n-6 + Br2 CnH2n-6Br + HBr Với benzen (C6H6):
* Thuốc thử là H2O sẽ thấy một lớp C6H6 không tan, nổi lên mặt nƣớc. Dùng phản ứng cộng Cl2 (khi chiếu ánh sáng mạnh) tạo khói trắng C6H6Cl6. - Phƣơng trình HH: C6H6 + 3Cl2 C6H6Cl6
Toluen: C6H5 – CH3
* Thuốc thử: Dung dịch KMnO4 và đun nóng. - Hiện tƣợng: Làm mất màu dung dịch thuốc tím.
- Phƣơng trình HH: CnH2n-6 + Br2 (o,p)CnH2n-6Br + HBr C6H5CH3 + 2KMnO4 C6H5COOK + 2MnO2 + KOH + H2O hoặc viết là : C6H5CH3 + 3[O] C6H5COOH + H2O
Stiren: C6H5 – CH = CH2
* Thuốc thử: Dung dịch thuốc tím KMnO4 ở nhiệt độ thƣờng. - Hiện tƣợng: Làm mất màu dung dịch thuốc tím.
- Phản ứng HH: C6H5 – CH = CH2 + [O] C6H5–CHOH–CH2OH
2.1.1.4.3. Bài tập minh họa
Bài 22 a. Phân biệt C6H6, C6H5 – CH3, C6H5 – CH2 – CH3.
b. Nhận biết 5 bình kín mất nhãn chứa các khí: N2, H2, CH4, C2H4, C2H2. c. Phân biệt CH3 – Cl và CH3 – CH2 – Cl Hướng dẫn giải ánh sáng to dd KMnO4 dd KMnO4 Fe
a. *Các thao tác giải bài tập
+ HS quan sát đặc điểm cấu tạo các chất các chất cần phân biệt . + HS phân tích vấn đề dựa trên cấu tạo và tính chất của các chất. Dùng KMnO4 trong môi trƣờng H2SO4, đun nóng:
- C6H6 không có phản ứng (không bị oxihoa). - Toluen bị oxi hóa tạo ra axit benzoic.
+ 3[O] dd KMnO4 + H2O to CH3 COOH
Do phản ứng trên, màu dung dịch giảm dần.
- Etylbenzen cũng bị oxi hóa, nhƣng bên cạnh sản phẩm axit benzoic còn có bọt CO2. Do đó phân biệt đƣợc với toluen:
+ 6 [O] dd KMnO4 COOH + 2H2O CH2 CH3 to, H+ CO2 + *Tác dụng của bài tập
+ Rèn cho HS khả năng quan sát để nhận thức vấn đề.
+ Rèn cho HS thao tác tƣ duy phân tích và so sánh qua quá trình phân biệt các chất.
b. *Các thao tác giải bài tập
+ HS quan sát đặc điểm cấu tạo các chất các chất cần nhận biết (C2H2 là ankin, C2H4 là anken, CH4 là ankan, N2 là 1 khí trơ, H2 là khí).
+ HS phân tích vấn đề dựa trên cấu tạo và tính chất của các chất
Lấy mỗi bình một lƣợng khí cho tác dụng với dung dịch [Ag(NH3)2]OH, mẫu nào tạo kết tủa vàng xám, đó là C2H2 (vì là ankin).
CH ≡ CH + 2[Ag(NH3)2]OH AgC ≡ CAg↓ + 2H2O + 4 NH3
Trong số 4 chất còn lại, mẫu khí nào làm mất màu dung dịch nƣớc brom, đó là C2H4 (vì là anken).
- So sánh quá trình đốt cháy lần lƣợt 3 mẫu khí còn lại, mẫu nào không cháy đó là N2, mẫu nào cháy ngọn lửa không màu là H2, còn CH4 cháy tạo CO2 và H2O (vì khả năng cháy và ngọn lửa cháy khác nhau).
*Tác dụng của bài tập
+ Rèn cho HS khả năng phân tích và so sánh qua quá trình nhận biết các chất.
c. *Các thao tác giải bài tập
+ HS quan sát đặc điểm cấu tạo các chất các chất cần nhận biết (2 chất đều là dẫn xuất halogen nhƣng mạch số nguyên tử C khác nhau).
+ HS dựa vào cấu tạo và khả năng phản ứng so sánh để phân biệt 2 chất. Lần lƣợt cho cả hai chất tác dụng với KOH tan trong C2H5OH:
CH3 CH2 + ancol,t CH2 CH2 + + H2O
o
Cl KOH KCl
Khí C2H4 làm mất màu dung dịch KMO4 loãng:
CH2 CH2
+
+ HO
CH2 OH
CH2 HOH [O] KMnO4
Ở CH3–Cl không có các phản ứng và hiện tƣợng trên so sánh với CH3–CH2–Cl phân biệt đƣợc 2 chất.
*Tác dụng của bài tập
+ Rèn cho HS thao tác tƣ duy phân tích và so sánh qua quá trình phân biệt các chất.
Bài 23 Nhận biết các chất trong những dãy sau: a. CH4 và C2H6.
b. C2H4 và C3H6. c. Propin và but-2-in.
Hướng dẫn giải
a. Ở nhiệt độ cao (400 – 600oC) và chất xúc tác thích hợp, ankan bị tách hiđro cho anken tƣơng ứng (với n ≥ 2):
CH3 CH3 xúc tác
Nhận ra etilen bằng cách cho đi qua dung dịch nƣớc brom:
Br CH2 CH2 Br
CH2 CH2 + Br2
Từ đó suy ra chất đầu là etan. Chất còn lại là CH4. b. Thực hiện phản ứng cộng nƣớc: CH2 = CH2 + HOH CH3 – CH2 – OH + H +,to HOH CH3 CH CH2 CH3 CHOH CH3 - Oxi hóa các sản phẩm thu đƣợc:
CH3 CH2 OH + CuO t
o
CH3 CHO + Cu + H2O Sản phẩm thu đƣợc có phản ứng tráng bạc.
CH3–CHO + 2[Ag(NH3)2]OH CH3–COONH4 + 2Ag↓ + 3NH3 + H2O Sản phẩm thu đƣợc không có phản ứng tráng bạc. + CuO to CH3 CH OH CH3 CH3 C O CH3 + Cu + H2O
Do các phản ứng trên, nhận biết đƣợc C2H4, còn lại là C3H6. c. Propin có phản ứng thế với ion Ag+:
+
+ +
CH
CH CH3 [Ag(NH3)2]OH AgC C CH3 H2O 2NH3
But-2-in (CH3 – C ≡ C – CH3) không có phản ứng trên.
Bài 24 a. Phân biệt hexan, heptan, hex-1-en, hex-1-in, toluen và stiren chứa trong các bình mất nhãn.
b. Phân biệt metan, etilen, axetilen, vinyl axetilen, benzen và stiren bằng một hóa chất duy nhất.
c. Phân biệt propan và xiclopropan
Hướng dẫn giải
a. Lấy mỗi chất một ít cho vào 7 ống nghiệm để thử.
- Cho lần lƣợt các mẫu tác dụng với AgNO3 trong dung dịch NH3, ống nào kết tủa vàng là hex-1-in.
C4H9–C ≡ CH + [Ag(NH3)2]OH C4H9 – C ≡ CAg↓+ H2O + 2NH3
Cho 6 ống còn lại tác dụng với nƣớc brom, có 2 ống làm mất màu brom là stiren và hex-1-en. Sau đó đốt cháy cùng 1 lƣợng 2 chất rồi cho sản phẩm cháy qua bình đựng Ca(OH)2 dƣ, thấy chất nào kết tủa nhiều hơn là stiren. (Học sinh tự viết phƣơng trình HH của phản ứng).
- Cho 4 ống còn lại tác dụng với dung dịch KMnO4 (đun nóng), chỉ có toluen làm mất màu dung dịch này.
C6H5 – CH3 + 2KMnO4 C6H5COOK + 2MnO2 + KOH + H2O
- Cho 3 ống còn lại tác dụng với HNO3 đặc + với H2SO4, ống nào tạo thành chất màu vàng (mùi hạnh nhân) đó là benzen. (HS tự viết phƣơng trình HH của phản ứng).
- 2 chất còn lại đem đốt cháy rồi cho sản phẩm cháy qua bình đựng Ca(OH)2 dƣ, thấy chất nào kết tủa nhiều hơn là heptan. (HS tự viết phƣơng trình HH của phản ứng).
b. Dựa vào tính chất vật lí ta thấy benzen và stiren là chất lỏng, cho tác dụng với nƣớc brom thì stiren làm mất màu.
- Cho cùng một thể tích 4 khí còn lại đi qua 4 ống nghiệm đựng 4 thể tích bằng nhau cùng nồng độ dung dịch brom (đủ để phản ứng) ở điều kiện nhƣ nhau ta phân biệt đƣợc:
+ Ống không nhạt màu là metan. + Ống nhạt ít nhất là etilen. + Ống nhạt ít hơn là axetilen.
+ Ống nhạt nhiều nhất là vinyl axetilen. (HS tự viết phƣơng trình HH của phản ứng).
c. Dẫn từng khí qua dung dịch brom, chất nào làm mất màu dung dich brom là xiclopropan.
+ Br2 Br CH2 CH2 CH2 Br Khí nào không làm mất màu là propan.
Bài 25 Nhận biết các lọ mất nhãn đựng: a. CH4, CO, CO2, SO2, NO2.
b. C2H6, N2, H2, O2.
c. Chỉ dùng dung dịch KMnO4 hãy nhận biết 3 chất lỏng benzen, toluen, stiren.
Hướng dẫn giải
a. Khí NO2 có màu nâu, nhận ra ngay.
- Cho các khí còn lại lần lƣợt sục qua dung dịch brom, khí nào làm mất màu là SO2.
Br2 + SO2 + 2H2O H2SO4 + 2HBr
- Cho 3 khí còn lại lần lƣợt qua dung dịch PdCl2, khí nào cho kết tủa màu đen là CO.
CO + PdCl2 + H2O Pd↓ + CO2 + 2HCl
- Cho 2 khí còn lại qua dung dịch Ca(OH)2 dƣ, khí nào làm đục nƣớc vôi trong đó là CO2.
CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 ↓ + H2O - Để nhận CH4 có thể làm nhƣ sau:
* Cách 1.Cho tác dụng với Cl2, khí sinh ra làm đỏ giấy quỳ tím ẩm là CH4. (HCl làm đỏ quỳ tím ẩm).
CH4 + Cl2 CH3Cl + HCl
* Cách 2. Đốt cháy khí rồi cho sản phẩm đi qua bình đựng Ca(OH)2 dƣ thấy xuất hiện kết tủa thì khí đó là CH4.
b. Lần lƣợt cho các khí qua que đóm còn đỏ ở đầu, khí nào làm bùng cháy que đóm là khí O2.
- Đốt cháy 3 khí còn lại, khí không cháy là N2, khí nào cháy khi làm lạnh cho hơi nƣớc là khí H2, khí nào cháy cho sản phẩm đi qua dung dịch Ca(OH)2 kết tủa trắng là C2H6. (HS tự viết phƣơng trình HH của phản ứng).
c. Lần lƣợt cho dung dịch KMnO4 màu tím vào 3 mẫu thử.
- Ở nhiệt độ thƣờng mẫu thử nào làm mất màu dung dịch thuốc tím là stiren. C6H5 – CH = CH2 + [O] C6H5 – CHOH – CH2OH
- Đun nóng mẫu thử làm mất màu tím dung dich KMnO4 là toluen: C6H5CH3 + 3[O] C6H5COOH + H2O
- Mẫu thử nào ở nhiệt độ thƣờng không làm mất màu tím dung dịch KMnO4 là C6H6
KMnO4
KMnO4 askt
Bài 26 a. Tách rời hỗn hợp khí gồm: propan, etilen, axetilen.
b. Tinh chế etilen có lẫn etan, axetilen, khí sunfurơ, khí hiđro và khí nitơ bằng phƣơng pháp hóa học.
Hướng dẫn giải
a. Cho hỗn hợp đi qua dung dịch Ag2O trong NH3, axetilen bị giữ lại do phản ứng tạo kết tủa vàng.
CH ≡ CH + 2[Ag(NH3)2]OH AgC ≡ CAg↓ + 2H2O + 4NH3 AgC ≡ CAg + 2HCl CH ≡ CH + 2AgCl↓ - Cho hỗn hợp khí còn lại tác dụng với HCl loãng thu lại axetilen. CH2 = CH2 + Br2 Br – CH2 – CH2 – Br Còn khí propan không tác dụng bay ra.
- Từ Br – CH2 – CH2 – Br thu lại etilen.
BrCH2 – CH2Br + Zn CH2 = CH2 + ZnBr2 b. Cho hỗn hợp khí lần lƣợt qua các bình chứa:
- Dung dịch AgNO3 trong NH3 thì axetilen bị giữ lại do:
CH ≡ CH + 2[Ag(NH3)2]OH AgC ≡ CAg↓ + 2H2O + 4NH3 - Dung dịch NaOH dƣ thì khí SO2 bị hấp thụ hết:
SO2 + 2NaOH Na2SO3 + H2O
- Sau cùng cho qua bình đựng dung dịch brom dƣ, etilen bị giữ lại còn các khí C2H6, H2 và N2 bay ra. CH2 = CH2 + Br2 Br – CH2 – CH2 – Br BrCH2 – CH2Br + Zn CH2 = CH2 + ZnBr2 Bài 27 Tinh chế một chất từ hỗn hợp: a. Tinh chế CH4 có lẫn CO, CO2, SO2, NH3. b. Tinh chế C2H6 có lẫn NO2, H2S, hơi nƣớc. c. Tinh chế C3H8 có lẫn NO, NH3, CO2. Hướng dẫn giải
a. Cho hỗn hợp 5 khí sục qua dung dịch H2SO4 dƣ, chỉ NH3 bị giữ lại tạo muối , CH4, CO, CO2, SO2 thoát ra, thu lấy 4 khí này:
2NH3 + H2SO4 (NH4)2SO4
Cho hỗn hợp 4 khí qua dung dịch NaOH dƣ, khí CH4 và CO không phản ứng ra khỏi dung dịch. Các khí SO2, CO2 tác dụng với NaOH nên bị giữ lại trong dung dịch. (HS tự viết phƣơng trình HH của phản ứng).
Cho hỗn hợp 2 khí còn lại qua dung dịch PdCl2, chỉ có CO phản ứng, khí CH4 không phản ứng ta thu đƣợc.
CO + PdCl2 + H2O Pd↓ + CO2 + 2HCl
b. Cho hỗn hợp khí lội qua dung dịch NaOH dƣ, khí C2H6 không tác dụng với NaOH, không tan trong nƣớc thu đƣợc khí C2H6. Các khí H2S, NO2 do tác dụng với NaOH nên bị giữ lại, hơi nƣớc cũng bị giữ lại.
H2S + 2NaOH Na2S + 2H2O
2NO2 + 2NaOH NaNO2 + NaNO3 + H2O
c. Cho hỗn hợp 4 khí qua dung dịch H2SO4 dƣ, chỉ NH3 bị giữ lại tạo muối, C3H8, NO, CO2 thoát ra thu lấy 3 khí này.
2NH3 + H2SO4 (NH4)2 SO4
Cho hỗn hợp 3 khí còn lại sục qua dung dịch Ca(OH)2 dƣ, C3H8 và NO không tác dụng thoát ra, thu lại. Khí CO2 tác dụng tạo kết tủa trắng CaCO3.
CO2 + Ca(OH)2 CaCO3↓ + H2O
Cho hỗn hợp 2 khí qua bình khí O2, sau đó cho đi qua dung dịch NaOH dƣ, khí C3H8 không tác dụng, không tan trong nƣớc thu đƣợc C3H8.
2NO + O2 2NO2
NO2 + 2NaOH NaNO2 + NaNO3 + H2O
Bài 28 Tinh chế một chất từ hỗn hợp:
a. Benzen khỏi hỗn hợp với toluen và stiren. b. Toluen khỏi hỗn hợp với benzen và stiren. c. Stiren khỏi hỗn hợp với benzen và toluen.
Bột Fe
H2SO4đặc,to
a. Cho hỗn hợp 3 chất tác dụng với nƣớc brom (có bột Fe làm xúc tác), toluen và stiren tác dụng, benzen không tác dụng nổi lên trên, phân thành 2 lớp, dùng cách chiết ta đƣợc benzen.
C6H5 – CH3 + Br2 C6H4BrCH3 + HBr C6H5 – CH = CH2 + Br2 C6H5CHBr – CH2Br
b. Cho hỗn hợp 3 chất tác dụng với nƣớc brom, stiren tác dụng, benzen và toluen không tác dụng nổi lên trên, phân thành 2 lớp, dùng cách chiết ta đƣợc bezen và toluen. Sau đó dùng phƣơng pháp chƣng cất phân đoạn ta đƣợc benzen (sôi ở 800C) còn lại là toluen (sôi ở 1110C).
c. Cho hỗn hợp 3 chất tác dụng với dung dịch HCl, benzen và toluen không tác dụng nổi lên trên, stiren tác dụng và phân thành 2 lớp, dùng cách chiết ta thu đƣợc C6H5CHClCH3.
C6H5CH = CH2 + HCl C6H5 – CHCl – CH3 Cho dung dịch trên tác dụng với NaOH đặc và đun nóng:
C6H5 – CHCl – CH3 + NaOH C6H5–CHOH–CH3 + NaCl C6H5 – CHOH – CH3 C6H5 – CH = CH2 + H2O Nhƣ vậy ta đƣợc stiren.
Bài 29 Trình bày phƣơng pháp tách riêng từng khí trong hỗn hợp sau: a. C2H6, C2H4, C2H2, CO2.
b. C2H6, CO2, SO2, HCl
Hướng dẫn giải
a. Cho hỗn hợp đi qua bình (1) chứa nƣớc vôi trong dƣ, bình (2) chứa Br2, bình (3) chứa dung dịch [Ag(NH3)2]OH
Ở bình (1) có phản ứng:
CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O
Thu lấy kết tủa, cho tác dụng với dung dịch HCl thu đƣợc CO2: CaCO3 + 2HCl CO2 + H2O + CaCl2 Ở bình (2): to CH2 CH2 Br Br CH2 CH2 + Br2
Điện phân nóng chảy
C2H4 bị giữ lại dƣới dạng CH2Br – CH2Br. Thu lấy dung dịch này, đun nóng nhẹ với bột Zn ta đƣợc etilen:
CH2Br CH2Br + Zn CH2 CH2 + ZnBr2 Ở bình (3), C2H2 bị giữ lại dƣới dạng kết tủa vàng:
CH ≡ CH + 2[Ag(NH3)2]OH AgC ≡ CAg + 4NH3 + 2H2O Lấy kết tủa tác dụng với HCl:
AgC ≡ CAg + 2HCl CH ≡ CH + 2AgCl ↓ C2H6 đi qua bình, không có phản ứng thu đƣợc dƣới dạng tinh khiết.
b. Cho các mẫu qua dung dịch H2S, chỉ có mẫu khí SO2 tác dụng cho kết tủa màu vàng.
SO2 + 2H2S 3S↓ + 2H2O Đốt S + O2 SO2
- Cho hỗn hợp 2 khí còn lại qua Ca(OH)2 dƣ, khí CO2 và HCl tác dụng, còn khí C2H6 không tác dụng bay ra ngoài:
Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + H2O Ca(OH)2 + 2HCl CaCl2 + 2H2O Lọc kết tủa, cho tác dụng với H2SO4:
CaCO3 + H2SO4 CaSO4 + CO2 + H2O Đem dung dịch còn lại cô cạn và điện phân nóng chảy: