Câu 56. Hiđrocacbon A và B có cùng công thức C6H10, cùng làm mất màu nước brom. A cho kết tủa với Cu2Cl2/NH3 và khi bị oxi hóa bằng dung dịch KMnO4 trong môi trường axit thì cho CO2 và axit trimetylaxetic. B không phản ứng với dung dịch AgNO3/NH3, còn khi bị oxi hóa thì cho axit axetic và axit isobutiric. Xác định công thức cấu tạo của A và B.
HƯỚNG DẪN C6H10 có 2 6(4 2) 10(1 2)
2 2
+ − + −
∆ = =
A cho kết tủa với Cu2Cl2/NH3 nên A có liên kết ba đầu mạch
A →KMnO /H SO4 2 4 CO2 + (CH3)3-C-COOH nên A có cấu tạo: CH3 C CH3
CH3
C CH B không phản ứng với dung dịch AgNO3/NH3 nên B không có liên kết ba đầu mạch.
B bị oxi hóa cho CH3COOH và CH3-CH(CH3)-COOH nên B có cấu tạo CH3 CH C CH3
C CH3
Câu 57. Hai hiđrocacbon mạch hở X, Y đều là chất khí ở điều kiện thường. Hỗn hợp A gồm H2 và X, hỗn hợp B gồm H2 và Y. Đốt cháy hoàn toàn 6,0 gam A thu được 17,6 gam CO2; mặt khác 6,0 gam A tác dụng vừa đủ với dung dịch chứa 32,0 gam Br2/CCl4. Tỉ khối hơi của B so với H2 bằng 3; đun nóng B với bột Ni xúc tác thu được hỗn hợp khí C có tỉ khối so với H2 bằng 4,5. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn, xác định công thức cáu tạo X, Y và phần trăm theo thể tích mỗi khí trong hỗn hợp A, B.
HƯỚNG DẪN
Đặt công thức của X là CnH2n+2-2a và của Y là CmH2m+2-2b (a, b là số liên kết π; m, n ≤ 4 vì là khí) Các phản ứng của hỗn hợp A
CnH2n+2-2a + 3n 1 a 2 + − O2
t0
→nCO2 + (n + 1 – a)H2O 2H2 + O2
t0
→2H2O
CnH2n+2-2a + aBr2→CnH2n+2-2aBr2a
Gọi x là mol của X trong A; từ phương trình và các dữ kiện đề cho ta có hệ: 2
2 CO
Br
n n.x 17,6 0,4
44 n 2a
n a.x 32 0,2
160
= = =
⇒ =
= = =
Lập bảng ta được kết quả
a 1 2 3
n 2 4 6
x 0,2 0,1 1
15
X C2H4 C4H6 Loại vì n > 4
Trường hợp 1: X là C2H4 H2
6 28.0,2
n 0,2(mol)
2
⇒ = − = ⇒phần trăm thể tích: 2 4
2 C H H
%V 50%
%V 50%
=
=
Trường hợp 2: X là C4H6 H2
6 54.0,1
n 0,3(mol)
2
⇒ = − = ⇒phần trăm thể tích: 4 6
2 C H H
%V 25%
%V 75%
=
=
Phản ứng của hỗn hợp B CmH2m+2-2b + bH2
Ni, t0
→CmH2m
Giả sử ban đầu có 1 mol B: MB=2.3= ⇒6 Bảo toàn khối lượng: mC = mB = 6 (gam) MC=2.4,5 9= chứng tỏ trong C còn H2 dư ⇒Y đã phản ứng hết.
Đặt mol của Y trong hỗn hợp B là y (mol). Ta có hệ:
( ) ( )
2 ( p/u )
H B C
B 14m 2 – 2b .y 2 1 – y
6 1
n by n n 1 9 3 my 1
m + + = 6 3
= = − = − =
⇒ =
=
Lập bảng ta được kết quả
m 1 2 3 4
y 1
3
1 6
1 9
1 12
b 1 2 3 4
Y CH2 (loại) C2H2 C3H2 (loại) C4H2
Trường hợp 1: Y là C2H2 ⇒phần trăm thể tích: 2 2
2 C H
H
%V 1.100% 16,67%
6
%V 83,33%
= =
=
Trường hợp 2: X là C4H2⇒phần trăm thể tích: 4 2
2 C H
H
%V 1.100% 8,33%
12
%V 91,67%
= =
=
Câu 58. Oxi hóa hỗn hợp hai hiđrocacbon đồng phân bằng dung dịch KMnO4/H2SO4 thu được 11,2 lít CO2; 24,4 gam axit benzoic và 16,6 gam axit terephtalic. Xác định công thức cấu tạo của các hiđrocacbon.
HƯỚNG DẪN
CO2
n 11,2 0,5(mol)
=22,4= ;
6 5 C H COOH
n 24,4 0,2(mol)
= 122 = ;
6 4 2
C H (COOH)
n 16,6 0,1(mol)
= 166 =
Vì: nCO2=nC H COOH6 5 +2nC H (COOH)6 4 2nên có một đồng phân sẽ tạo ra 1 axit benzoic + 2CO2 và 1 đồng phân sẽ tạo ra 1 axit terephtalic + 1CO2. Vậy hai đồng phân đã cho là:
CH CH3 H3C
H3C CH2 CH3 Phương trình:
CH CH3 CH3
5 + 18KMnO4 + 27H2SO4 → 5 COOH + 10CO2 + 9K2SO4 + 42H2O + 18MnSO4
CH2
H3C CH3
5 + 18KMnO4 + 27H2SO4 → 5HOOC COOH + 5CO2
+ 18MnSO4 + 9K2SO4 + 42H2O
Câu 59. Hỗn hợp A gồm C2H2; CH2=CH-CH3; C4H10 và H2. Chia A làm hai phần không bằng nhau.
• Phần 1 có thể tích 14,56 lít đem dẫn qua bột Ni nung nóng thấy thoát ra 7,84 lít hỗn hợp khí B. Dẫn B qua bình brom dư thấy có 8 gam Br2 phản ứng.
• Đốt cháy hoàn toàn phần 2 cần vừa đủ 0,345 mol O2. Hấp thụ toàn bộ sản phẩm cháy vào bình nước vôi trong dư thu được m gam kết tủa.
Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn và thể tích khí đo ở đktc; tính m.
Đáp số: 21,0 gam.
HƯỚNG DẪN
Cách 1. Ta quy đổi C4H10 = 2C2H2 + 3H2; các phản ứng xảy ra hoàn toàn mà sau phản ứng B tác dụng được với dung dịch Br2 nên H2 đã hết.
Đặt trong phần 1 của hỗn hợp A
2 2 3 6 2
C H :x (mol) C H :y(mol) H :z (mol)
ta có hệ
H (p/u)2
14,56
x y z 0,65
22,4 x 0
n z 0,65 7,84 0,3 y 0,35
22,4 z 0,3
2x y 0,3 8 0,05 (BT mollk ) 160
+ + = =
=
= = − = ⇒ =
=
+ − = = π
(Kết quả
2 2
nC H =0không ảnh hưởng đến kết quả bài toán vì ở đây ta đã quy đổi hỗn hợp) Giải sử mP2 = kmP1 thì đốt phần 2 : 3 6 O :0,345(mol)2 2
2 2
C H :0,35k (mol) CO :1,05k (mol)
H O :1,35k (mol) H :0,3k (mol)
+
→
Bảo toàn nguyên tố oxi: 0,345.2 = 1,05k.2 + 1,35k ⇒k = 0,2 ⇒nCO2=1,05k=0,21(mol) Dẫn sản phẩm cháy qua nước vôi trong dư nên
2 3 3
CO CaCO CaCO
n =n =0,21(mol)⇒m =21(gam)
Cách 2. Đặt trong phần 1 của hỗn hợp A
2 2 3 6 4 10 2
C H :x (mol) C H :y (mol) C H :z (mol) H :t (mol)
ta có hệ
H (p/u)2
14,56
x y z t 0,65
22,4
n t 0,65 7,84 0,3
22,4
2x y 0,3 8 0,05 (BT mollk ) 160
+ + + = =
= = − =
+ − = = π
Hệ trên được viết lại x y z 0,35
x z
2x y 0,35
+ + =
⇒ =
+ =
Vậy gộp C2H2 và C4H10 thành C6H12 = 2C3H6. Lúc này xem hỗn hợp như chỉ có C3H6 và H2, giải tương tự.
Câu 60. Đốt cháy hoàn toàn một hiđrocacbon A thu được CO2 và H2O theo tỉ lệ mol 9 : 4. Khi hóa hơi 11,6 gam A thì thể tích hơi chiếm 2,24 lít (quy về đktc). Mặt khác A có thể tác dụng với dung dịch Br2 theo tỉ lệ mol 1 : 2; A cũng tạo kết tủa khi tác dụng với dung dịch AgNO3 trong NH3. Khi oxi hóa A bằng dung dịch KMnO4/H2SO4 thu được axit thơm chứa 26,23% oxi về khối lượng.
a) Xác định công thức cấu tạo và gọi tên A.
b) B là đồng đẳng kế tiếp của A có tính quang hoạt. Viết công thức cấu tạo và gọi tên B.
HƯỚNG DẪN
a)
2 2
CO C
9 8 n
H O H
A A
n 9 n
9 :8 (C H )
n 4 n
2,24 11,6
n 0,1(mol) M 116
22,4 0,1
= ⇒ = ⇒
⇒
= = ⇒ = =
A là C9H8 ⇒ 2 9(4 2) 8(1 2) 2 6
+ − + −
∆ = =
A tác dụng với dung dịch Br2 theo tỉ lệ mol 1 : 2 và tạo kết tủa khi tác dụng với dung dịch AgNO3 trong NH3 nên A chỉ có 1 lên kết ba đầu mạch (tương đương 2 liên kết π), còn lại là 1 vòng thơm.
Cấu tạo của A: CH2 C CH
b) B là đồng đẳng kế tiếp nên B là C10H10. B có tính quang hoạt nên phải chứa nguyên tử C bất đối:
Cấu tạo của B: CH
CH3
* C CH
Câu 61. Limonen (C10H16) có trong tinh dầu chanh, có cấu trúc tương tự sản phẩm trùng hợp hai phân tử isopren (kết hợp kiểu 1,4 và 1,2). Hiđro hóa hoàn toàn limonen cho mentan, còn cho limonen cộng hợp với một phân tử nước (xúc tác axit) ở mạch nhánh thu được terpineol; cộng hợp tiếp một phân tử nước nữa thu được terpin dùng làm thuốc ho. Viết công thức cấu tạo các chất đã cho.
HƯỚNG DẪN Sơ đồ phản ứng và công thức cấu tạo các chất:
+
limonen mentan
+ 2H2 xt, t0
+H2O/xt, t0
HO
+ 2H2 xt, t0
HO OH
terpineol terpin
Câu 62. Hiđrocacbon X có phân tử khối bằng 128, không làm nhạt màu dung dịch Br2. X tác dụng với H2 (xúc tác Ni, t0) tạo ra các sản phẩm Y và Z. Oxi hóa mãnh liệt Y tạo sản phẩm là axit o-phtalic. Xác định công thức cấu tạo X, Y, Z và gọi tên. Viết phản ứng tạo ra sản phẩm chính khi cho X lần lượt tác dụng với dung dịch HNO3 đặc (H2SO4 đặc xúc tác) và Br2 (bột Fe xúc tác); biết tỉ lệ mol ở mỗi phản ứng là 1 : 1.
HƯỚNG DẪN Đặt X là CxHy; từ đề có: 12x + y = 128 (ĐK: y ≤ 2x + 2) x 10
y 8
=
⇒ =
hoặc x 9 y 20
=
⇒ =
Do X tác dụng được với H2 nên X là C10H8 ⇒ 2 10(4 2) 8(1 2) 2 7
+ − + −
∆ = =
Công thức cấu tạo của các chất X, Y, Z lần lượt là:
Naphtalen (X) Tetralin (Y) Decalin (Y)
+ HNO3 H2SO4
NO2
+ H2O
+ Br2 Fe
Br
+ HBr
Câu 63. Ozon phân hợp chất A (C7H12) rồi xử lí sản phẩm bằng Zn/HCl chỉ thu được duy nhất sản phẩm 3,3- đimetylpentan-1,5-đial (B). Nếu cho A phản ứng với dung dịch KMnO4 loãng ở 00C sẽ thu được C (C7H14O2) không quang hoạt, còn trong dung dịch KMnO4 đặc, nóng thì thu được D (C7H14O2) có tính axit. Cuối cùng khi cho A phản ứng với peraxit rồi thủy phân thì thu được hai đồng phân E và F đều có cùng công thức C7H14O2, đều quang hoạt. Xác định cấu trúc của tất cả các chất.
HƯỚNG DẪN Sơ đồ phản ứng và công thức cấu tạo các chất:
(A) OHC (B) OHC
HO
HO (C) (D)
HOOC HOOC
H HO
OH
H (E)
HO H
H
OH (F) +
KMnO4 00C
KMnO4 t0C 1. O3
2. Zn/HCl
1. peraxit (peoxit) 2. H2O
Câu 64. Hiđrocacbon A có công thức phân tử C9H10. A cókhả năng tác dụng với Br2 khan/bột sắt; cho A tác dụng với H2/Ni, t0 thu được B có công thức phân tử C9H12; oxi hóa B bằng O2/H2SO4 thu được axeton.
a) Xác định công thức cấu tạo A, B và gọi tên, viết phương trình phản ứng.
b) Viết cơ chế phản ứng khi cho B tác dụng với Br2 khan/bột Fe xúc tác. Giải thích sản phẩm tạo thành.
HƯỚNG DẪN a) Xem lại câu 28.
b) Cơ chế electrophin:
Fe + Br2 →FeBr3
FeBr3 + Br2 →[FeBr ] ...Br4 δ− δ+
CH H3C CH3
+ [FeBr ] ...Br4 δ− δ+
CH CH3 H3C
H Br
+ [FeBr ]4 −
CH
Br
CH3 H3C
+
CH CH3 H3C
H Br
+ H+
[FeBr ]4 −+ H+ →FeBr3 + HBr
Đáp số: a) A là C6H5-C(CH3)=CH2; B là cumen; b) HS tự viết.
Câu 65. Hiđrocacbon X không làm mất màu dung dịch brom. Đốt cháy hoàn toàn 0,02 mol X rồi hấp thụ sản phẩm cháy vào dung dịch chứa 0,15 mol Ca(OH)2 thu được kết tủa và khối lượng bình tăng thêm 11,32 gam. Cho dung dịch Ba(OH)2 vào dung dịch thu được thì kết tủa lại tăng lên, tổng khối lượng kết tủa hai lần là 24,85 gam. X không tác dụng với dung dịch KMnO4/H2SO4 đun nóng, còn khi monoclo hóa trong điều kiện chiếu sáng chỉ tạo một sản phẩm hữu cơ duy nhất.
a) Xác định công thức cấu tạo của X.
b) Người ta có thể điều chế X từ phản ứng giữa benzen và anken tương ứng trong axit sunfuric. Giải thích dựa vào cơ chế của phản ứng.
c) Mononitro hóa X bằng cách cho phản ứng với axit nitric (có mặt axit sunfuric) thì sản phẩm chính thu được là gì? Tại sao?
HƯỚNG DẪN a) Gọi x, y là mol Ca(OH)2 đã phản ứng với CO2
Ca(OH)2 + CO2 →CaCO3 + H2O Ca(OH)2 + 2CO2 →Ca(HCO3)2
Ca(HCO3)2 + Ba(OH)2 →CaCO3 + BaCO3 + 2H2O Từ đề có hệ
2 2
CO H O
x y 0,15 x 0,1 11,32 0, 2.44
n 0, 2(mol) n 0,14(mol)
100x 297y 24,85 y 0,05 18
+ = =
−
⇒ ⇒ = ⇒ = =
+ = =
Đặt X là CxHy: 0,02 (mol) BTNT C :0,02.x 0,2 x 10 BTNT H :0,02.y 0,14.2 x 14
= ⇒ =
⇒
= ⇒ =
. Vậy X là C10H14 ; 2 10(4 2) 14(1 2)
2 4
+ − + −
∆ = =
X không làm mất màu dung dịch brom; không tác dụng với dung dịch KMnO4/H2SO4 đun nóng, monoclo hóa trong điều kiện chiếu sáng chỉ tạo một sản phẩm hữu cơ duy nhất nên X chỉ có cấu trúc vòng thơm; đối xứng cao:
C CH3 CH3 CH3
b) Cơ chế phản ứng (cơ chế electronphin):
(CH3)2-C=CH2 + H+ → (CH )3 2− −C CH⊕ 3
C CH3 CH3 CH3
+ CH3 C +
CH3 CH3
H C
CH3 CH3 CH3
+
H C
CH3 CH3 CH3
+ H+
(ion benzoni)
c) Mononitro hóa X bằng cách cho phản ứng với axit nitric (có mặt axit sunfuric) thì sản phẩm chính thu được là:
C CH3 CH3 CH3
+ HNO3 H2SO4 C CH3
CH3
CH3
O2N + H2O
Nhóm ankyl định hướng -o; -p nhưng do nhóm tert-butyl có kích thước lớn gây án ngữ không gian nên sản phẩm chính là -p.
Câu 66. Đốt cháy hoàn toàn 5,6 lít (đktc) hỗn hợp gồm ankan X và anken Y cần vừa đủ 21,84 lít O2 (đktc), sinh ra 13,44 lít CO2 (đktc). Xác định công thức phân tử của X, Y.
HƯỚNG DẪN
2 2
hh O CO
5,6 21,84 13,44
n 0,25(mol); n 0,975(mol); n 0,6(mol)
22,4 22,4 22,4
= = = = = =
Bảo toàn oxi:
2 2 2 2 2 2
O CO H O H O ankan H O CO
2.n =2.n +n ⇒n =2.0,975 2.0,6− =0,75(mol)⇒n =n −n =0,15(mol) nanken = 0,25 – 0,15 = 0,1(mol)
Đặt CnH2n (n ≥ 2) và CmH2m+2 lần lượt là công thức anken và ankan. BTNT C: 0,1n + 0,15m = 0,6 n 3
m 2
=
⇒ =
Công thức cần tìm: CH và C H.
Câu 67. Hai hiđrocacbon A, B là đồng phân của nhau (có khối lượng phân tử nằm trong khoảng 150 < M < 170).
• A tác dụng với dung dịch AgNO3/NH3 dư cho ra chất C. A tác dụng với dung dịch HgSO4 cho ra chất D;
đun nóng D với dung dịch KMnO4/H2SO4 tạo ra chất E có cấu tạo:
CH3 C CH3
CH3