- Xác định dãy đồng đẳng:
2 O 6CO + 7HO Số mol của mỗi chất:
2.1.1.4.2. Những phản ứng đặc trưng của hiđrocacbon
Ankan
- Thuốc thử: Cl2
- Hiện tượng: Sản phẩm sau phản ứng làm hồng giấy quỳ tím ẩm. - Phương trình HH: CnH2n+2 + Cl2 CnH2n+1Cl + HCl HCl làm hồng giấy quỳ tím ẩm
Anken
* Thuốc thử 1: Nước brom (màu da cam) - Hiện tượng: Làm mất màu nước brom.
+
2CH2 CH2 O2 PdCl2/CuCl2 2CH3 CHO - Phương trình HH: CnH2n + Br2 CnH2nBr2
* Thuốc thử 2: Dung dịch thuốc tím KMnO4 - Hiện tượng: Làm mất màu thuốc tím. - Phương trình HH:
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 tượng: Chất sau phản ứng tham gia phản ứng tráng bạc. - Phương trình HH :
Ankađien (CnH2n-2) n ≥ 3.
* Thuốc thử: Nước brom
- Hiện tượng: Làm mất màu nước brom.
- Phương trình HH: CnH2n-2 + 2 Br2 CnH2nBr4
Ankin: (CnH2n-2 ) C2H2
* Thuốc thử 1: Nước brom
- Hiện tượng: Làm mất màu nước brom.
- Phương trình HH : CnH2n-2 + 2 Br2 CnH2nBr4 * Thuốc thử 2: Dung dịch thuốc thuốc tím.
- Hiện tượng: Làm mất màu dung dịch thuốc tím. - Phương 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:
Bột Fe
( AgNO3 + 3NH3 + H2O [Ag(NH3)2]OH + NH4NO3 ) - Hiện tượng: Cho kết tủa màu vàng nhạt.
- Phương trình HH:
CH ≡ CH + 2[Ag(NH3)2]OH AgC ≡ CAg↓ + 2H2O + 4NH3
CH3 – C ≡ CH + [Ag(NH3)2]OH CH3 – C ≡ C – Ag↓ + H2O + 2NH3 * Thuốc thử 4: Dung dịch CuCl trong NH3.
- Hiện tượng: Cho kết tủa màu đỏ. - Phương 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 tượng: Làm mất màu dung dịch brom.
- Phương 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 nước. Dùng phản ứng cộng Cl2 (khi chiếu ánh sáng mạnh) tạo khói trắng C6H6Cl6. - Phương trình HH: C6H6 + 3Cl2 C6H6Cl6
Toluen: C6H5 – CH3
* Thuốc thử: Dung dịch KMnO4 và đun nóng. - Hiện tượng: Làm mất màu dung dịch thuốc tím.
- Phương 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 thường. - Hiện tượng: 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
ánh sáng
to
dd KMnO4
dd KMnO4 Fe
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
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 trường H2SO4, đun nóng:
- C6H6 khơng có phản ứng (khơng 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, nhưng bên cạnh sản phẩm axit benzoic cịn có bọt CO2. Do đó phân biệt được 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 tư duy phân tích và so sánh qua q 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 lượng 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 cịn lại, mẫu khí nào làm mất màu dung dịch nước brom, đó là C2H4 (vì là anken).
CH2 CH2 + Br2 Br CH2 CH2 Br
- So sánh q trình đốt cháy lần lượt 3 mẫu khí cịn lại, mẫu nào khơng cháy đó là N2, mẫu nào cháy ngọn lửa khơng màu là H2, cịn 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 nhưng 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 lượt cho cả hai chất tác dụng với KOH tan trong C2H5OH:
CH3 CH2 Cl + KOH ancol,to CH2 CH2 + KCl + H2O Khí C2H4 làm mất màu dung dịch KMO4 lỗng:
CH2 CH2
+
+ HO
CH2 OH
CH2 HOH [O] KMnO4
Ở CH3–Cl khơng có các phản ứng và hiện tượng trên so sánh với CH3–CH2–Cl phân biệt được 2 chất.
*Tác dụng của bài tập
+ Rèn cho HS thao tác tư 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.
a. Ở nhiệt độ cao (400 – 600oC) và chất xúc tác thích hợp, ankan bị tách hiđro cho anken tương ứng (với n ≥ 2):
CH3 CH3 xúc tác
to CH2 CH2 + H2 Nhận ra etilen bằng cách cho đi qua dung dịch nước 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 nước:
CH2 = CH2 + HOH CH3 – CH2 – OH + HOH H+,to
CH3 CH CH2 CH3 CHOH CH3
- Oxi hóa các sản phẩm thu được:
CH3 CH2 OH + CuO to CH3 CHO + Cu + H2O Sản phẩm thu được có phản ứng tráng bạc.
CH3–CHO + 2[Ag(NH3)2]OH CH3–COONH4 + 2Ag↓ + 3NH3 + H2O Sản phẩm thu được khơng có phản ứng tráng bạc.
+ CuO to CH3 CH OH CH3 CH3 C O CH3 + Cu + H2O
Do các phản ứng trên, nhận biết được 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) khơng 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
55 H+,to
a. Lấy mỗi chất một ít cho vào 7 ống nghiệm để thử.
- Cho lần lượt 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 cịn lại tác dụng với nước brom, có 2 ống làm mất màu brom là stiren và hex-1-en. Sau đó đốt cháy cùng 1 lượng 2 chất rồi cho sản phẩm cháy qua bình đựng Ca(OH)2 dư, thấy chất nào kết tủa nhiều hơn là stiren. (Học sinh tự viết phương trình HH của phản ứng).
- Cho 4 ống cịn 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 phương trình HH của phản ứng).
- 2 chất còn lại đem đốt cháy rồi cho sản phẩm cháy qua bình đựng Ca(OH)2 dư, thấy chất nào kết tủa nhiều hơn là heptan. (HS tự viết phương trình HH của phản ứng).
b. Dựa vào tính chất vật lí ta thấy benzen và stiren là chất lỏng, cho tác dụng với nước brom thì stiren làm mất màu.
- Cho cùng một thể tích 4 khí cịn 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 như nhau ta phân biệt được:
+ Ống khơng 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 phương 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 to
Khí nào khơng 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 cịn lại lần lượt sục qua dung dịch brom, khí nào làm mất màu là SO2.
Br2 + SO2 + 2H2O H2SO4 + 2HBr
- Cho 3 khí cịn lại lần lượt qua dung dịch PdCl2, khí nào cho kết tủa màu đen là CO.
CO + PdCl2 + H2O Pd↓ + CO2 + 2HCl
- Cho 2 khí cịn lại qua dung dịch Ca(OH)2 dư, khí nào làm đục nước vơi trong đó là CO2.
CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 ↓ + H2O - Để nhận CH4 có thể làm như 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 dư thấy xuất hiện kết tủa thì khí đó là CH4.
b. Lần lượt cho các khí qua que đóm cịn đỏ ở đầu, khí nào làm bùng cháy que đóm là khí O2.
- Đốt cháy 3 khí cịn lại, khí khơng cháy là N2, khí nào cháy khi làm lạnh cho hơi nước là khí H2, khí nào cháy cho sản phẩm đi qua dung dịch Ca(OH)2 kết tủa trắng là C2H6. (HS tự viết phương trình HH của phản ứng).
c. Lần lượt cho dung dịch KMnO4 màu tím vào 3 mẫu thử.
- Ở nhiệt độ thường 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 thường khơng làm mất màu tím dung dịch KMnO4 là C6H6
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 phương 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 cịn lại tác dụng với HCl lỗng thu lại axetilen. CH2 = CH2 + Br2 Br – CH2 – CH2 – Br
Cịn khí propan khơng tác dụng bay ra. - Từ Br – CH2 – CH2 – Br thu lại etilen.
BrCH2 – CH2Br + Zn CH2 = CH2 + ZnBr2 b. Cho hỗn hợp khí lần lượt 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 dư thì khí SO2 bị hấp thụ hết:
SO2 + 2NaOH Na2SO3 + H2O
- Sau cùng cho qua bình đựng dung dịch brom dư, etilen bị giữ lại cịn 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 nước.
c. Tinh chế C3H8 có lẫn NO, NH3, CO2.
Hướng dẫn giải
a. Cho hỗn hợp 5 khí sục qua dung dịch H2SO4 dư, chỉ NH3 bị giữ lại tạo muối , CH4, CO, CO2, SO2 thốt ra, thu lấy 4 khí này:
2NH3 + H2SO4 (NH4)2SO4
Cho hỗn hợp 4 khí qua dung dịch NaOH dư, khí CH4 và CO khơng phản ứng ra khỏi dung dịch. Các khí SO2, CO2 tác dụng với NaOH nên bị giữ lại trong dung dịch. (HS tự viết phương trình HH của phản ứng).
Cho hỗn hợp 2 khí cịn lại qua dung dịch PdCl2, chỉ có CO phản ứng, khí CH4 khơng phản ứng ta thu được.
CO + PdCl2 + H2O Pd↓ + CO2 + 2HCl
b. Cho hỗn hợp khí lội qua dung dịch NaOH dư, khí C2H6 khơng tác dụng với NaOH, khơng tan trong nước thu được khí C2H6. Các khí H2S, NO2 do tác dụng với NaOH nên bị giữ lại, hơi nước cũng bị giữ lại.
H2S + 2NaOH Na2S + 2H2O
2NO2 + 2NaOH NaNO2 + NaNO3 + H2O
c. Cho hỗn hợp 4 khí qua dung dịch H2SO4 dư, chỉ NH3 bị giữ lại tạo muối, C3H8, NO, CO2 thốt ra thu lấy 3 khí này.
2NH3 + H2SO4 (NH4)2 SO4
Cho hỗn hợp 3 khí cịn lại sục qua dung dịch Ca(OH)2 dư, C3H8 và NO
khơng tác dụng thốt 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 dư, khí C3H8 khơng tác dụng, khơng tan trong nước thu được 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.
Bột Fe
H2SO4đặc,to
c. Stiren khỏi hỗn hợp với benzen và toluen.
Hướng dẫn giải
a. Cho hỗn hợp 3 chất tác dụng với nước 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 được benzen.
C6H5 – CH3 + Br2 C6H4BrCH3 + HBr C6H5 – CH = CH2 + Br2 C6H5CHBr – CH2Br
b. Cho hỗn hợp 3 chất tác dụng với nước brom, stiren tác dụng, benzen và toluen không tác dụng nổi lên trên, phân thành 2 lớp, dùng cách chiết ta được bezen và toluen. Sau đó dùng phương pháp chưng cất phân đoạn ta được benzen (sơi ở 800C) cịn lại là toluen (sơi 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 được 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 Như vậy ta được stiren.
Bài 29 Trình bày phương 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 nước vơi trong dư, 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 được CO2: to
Điện phân nóng chảy
CaCO3 + 2HCl CO2↑ + H2O + CaCl2 Ở bình (2):
C2H4 bị giữ lại dưới dạng CH2Br – CH2Br. Thu lấy dung dịch này, đun nóng nhẹ với bột Zn ta được etilen:
CH2Br + Zn CH2 CH2 + ZnBr2
↑
CH2Br
Ở bình (3), C2H2 bị giữ lại dưới 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, khơng có phản ứng thu được dưới 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 cịn lại qua Ca(OH)2 dư, khí CO2 và HCl tác dụng, cịn khí C2H6 khơng 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 cơ cạn và điện phân nóng chảy: CaCl2 Ca + Cl2↑
Sau đó cho: H2 + Cl2 2HCl