Hóa hữu cơ - Tài liệu giúp bạn thử sức trước kì thi tốt nghiệp THPT Quốc gia: Phần 1

Chia sẻ: ViSamurai2711 ViSamurai2711 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:154

Thêm vào BST

Báo xấu

70
lượt xem 10
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Hóa hữu cơ - Tài liệu giúp bạn thử sức trước kì thi tốt nghiệp THPT Quốc gia: Phần 1 được chia sẻ dưới đây sẽ giới thiệu đến bạn một số nội dung về: Đại cương về hóa học hữu cơ, các dạng bài tập và hướng dẫn giải các bài hiđrocacbon no, hiđrocacbon không no, hidrocacbon thơm - Nguồn hidrocacbon thiên nhiên, dẫn xuất halogen - Ancol - Phenol. Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Hóa hữu cơ - Tài liệu giúp bạn thử sức trước kì thi tốt nghiệp THPT Quốc gia: Phần 1

OĐG H ft N Ộ I NHÀ XUẤT BẢN BẠI HỌC QUỐC BIA HÀ NỘI
PGS.TS. niGUYỄni XUÂN TRƯỜNG NGÔ NGỌC AN THỬ SỨC TRƯỚC KÌ THI TỐT NGHIỆP THPT Qudc GIA (Tái bản lần thứ nhất) « ^ 1 CẸG Ha NQi NHÀ XUÂT BÀN ĐẠI HỌC QUOC GIA HÀ NỘI
tờ l NÓI ĐẦU T hử sức trước k ì th i đại học gồm h ai cuốn : 1. Thử sức trước kì thi đại học Hoá Đại cương và Vô cơ 2. Thử sức trước kì thi dại học Hoớ Hữu cơ Các cuốn sách tr ê n được b iê n so ạn n h ằ m mục đích giúp các em học sin h ; - H à n g n g ày học tố t bộ m ôn h o á học. - Đ ạ t điểm cao tro n g k ì th i tố t n g h iệp T ru n g học phổ th ô n g . - T rú n g tu y ển tro n g k ì th i tu y ển sin h Đ ại học v à Cao đẳng. K iến thức cơ b ả n tro n g cuốn sách được h ệ th ố n g h o á dựa tr ê n chuẩn k iế n thức, k ĩ n ăn g . Đó là n h ữ n g k iế n thứ c cốt lõi v à q u an trọ n g n h ấ t m à b ấ t cứ học sin h nào m uốn học tố t bộ m ôn H oá học đều p h ải n ắ m vững. S ách hướng d ẫ n cách v ận dụng k iế n thức v à tư duy giải th à n h th ạ o các d ạn g b ài tậ p tự lu ận v à cách n h ẩ m n h a n h b ài tậ p trắ c ng h iệm thư ờ ng gặp tro n g các b ài kiểm tr a v à các k ì th i ở T ru n g học phổ th ô n g v à tu y ển s in h Đ ại học. R èn luyện các th a o tá c tư duy, p h á t tr iể n tr í th ô n g m in h v à bồi dưỡng n ă n g lực tự học để các em có th ể tự học đ ạ t k ế t quả cao. Các tá c g iả được p h â n công v iế t n h ư sau : + Ngô Ngọc A n v iế t các chương: 3, 4, 7, 8, 9. + N guyễn X uân Trường v iế t các chương: 1, 2, 5, 6, 10. Tác g iả c h â n th à n h cảm ơn ý k iế n đóng góp của b ạ n đọc, n h ấ t là n h ữ ng ý k iế n của các th ầ y , cô giáo v à các em học sin h . Các tác giả
m ư tí^ iạ 1. Đ Ạ I CƯ Ơ N G V Ề H O Á H Ọ C H Ữ U c ơ A. HỆ THỐNG HOÁ KIẾN THỨC 1. Đ ặc điểm ch u n g của các hỢp ch ấ t hữu ctf - Liên kết hoá học trong hợp chất hữu cơ chủ yếu là liên kết cộng hoá trị. Hợp chất hữu cơ phần lớn dễ bay hơi, dễ cháy, kém bền đôl với nhiệt. Một sô' hợp chất hữu cơ không tan trong nước, nhưng tan trong các dung môi hữu cơ. - Các phản ứng hoá học hữu cơ thường xảy ra chậm, không hoàn toàn và theo nhiều hướng khác nhau nên tạo thành hỗn hợp các sản phẩm. 2. Câ'u tạo hoá học a) Trong phân tử hợp chất hữu cơ, các nguyên tử liên kết với nhau theo một thứ tự xác định và theo đúng hoá trị của chúng. Thứ tự liên kết đó được gọi là cấu tạo hoá học. Sự thay đổi thứ tự liên kết đó tạo ra chất mới có những tính chất mới. Ví dụ : Ancol etylic và đimetyl ete đều có CTPT là C2 H 6 O nhimg chúng có CTCT khác nhau : CH3 -C H 2 -OH; CH3 -O -CH 3 . h) Trong phân tử hợp chất hữu cơ, cacbon có hoá trị IV, oxi hoá trị II, hiđro hoá trị I. Các nguyên tử c có thể kết hợp không những với những nguyên tử của các nguyên tố khác mà còn kết hợp với nhau thành mạch (mạch không nhánh, có nhánh, vòng). Ví dụ : Chỉ có 3 nguyên tử c và các nguyên tử H có thể tạo thành những hợp chất sau : CH 3 -C H 2 -C H 3 ; CH 2 =CH-CH 3 ; CH^C-CHg; CH2 c) Tính chất của hợp chất hữu cơ phụ thuộc vào ; + Thành phần phân tử (bản chất và số lượng các nguyên tử). Ví dụ : CH4 là chất khí dễ cháy, CCI4 là chất lỏng không cháy. CH4 là chất khí, C5H12 là chất lỏng, C17H36 là chất rắn. + Cấu tạo hoá học. Ví dụ ; Ancol etylic và đimetyl ete. 3. Nhóm chức Nhóm chức là nhóm nguyên tử quyết định tính chất hoá học đặc trưng, cơ bản của một chất hữu cơ. a) Các n h ó m ch ứ c k h ả o s á t ở chư ơ ng tr ìn h p h ổ th ô n g - Nhóm chức hoá trị I Công thức -OH -CHO -COOH -N H 2 -NO 2 -C^N Tên gọi hiđroxyl fomyl cacboxyl amino nitro nitrin Chức ancol anđehit axit amin bậc I
- Nhóm chức hoá trị II Công thức -0- > c=0 -coo- -N H - -C O -N H - Tên gọi oxit cacbonyl cacbonxylat amino amỉt Chức ete xeton este amin bậc II peptit - Ngoài ra còn có hoá trị III (=N) ; Amin bậc III. h) H ợp c h ấ t h ữ u cơ đơ n chức, đ a chức, tạ p chứ c - Hợp chất hữu cơ đơn chức là hợp chất hữu cơ chỉ có 1 nhóm chức duy nhất. Ví dụ : Ancol đơn chức như CH3 OH, C2 H 5 OH, C3 H 7 OH, ... - Hợp chất hữu cơ đa chức là hợp chất hữu cơ có nhiều nhóm chức giống nhau. - Hợp chất hữu cơ tạp chức là hợp chất hữu cơ có nhiều nhóm chức khác nhau. 4. B ậc cac b o n , b ậ c an co l, b ậ c am in - Bậc của cacbon : Cacbon bậc n khi liên kết trực tiếp bằng n liên kết với cacbon bên cạnh. - Bậc của ancol là bậc của cacbon mang nhóm -OH Các bậc Ancol bậc I Ancol bậc II Ancol bậc III Công thức R\ ^ H -O H N R -C -O H R-CH 2 -OH tổng quát R '^ R, R', R" là các gốc hiđrocacbon no, không no hoặc thơm. - Bậc của amin Các bậc amin Amin bậc I Amin bậc II Amin bậc III Công thức R\ R -N H 2 J:n h R -N tổng quát R'!^ 5. Đ ồng đẳng, đồn g phân a) Đ ồng đ ẳ n g Đồng đẳng là những hợp chất có thành phần phân tử hơn kém nhau một hay nhiều nhóm CH 2 nhưng có tính chất hoá học tương tự nhau. Ví dụ : Dãy đồng đẳng ankan : CH4 , C2H 6 , C3 H 8 , C4 H 10, c5 H 12 , ..., C„H2n+2 b) Đ ồng p h ã n • Đồng phân là hiện tượng các chất có công thức phân tử như nhau nhưng khác nhau về cấu tạo hoá học, do đó tính chất hoá học khác nhau. Phân loại : - Đồng phân cấu tạo : + Đồng phân mạch cacbon xuất hiện do sự sắp xếp mạch cacbon khác nhau. + Đồng phân vị trí xuất hiện do sự khác nhau vị trí của nôl đôi, nốl ba, nhóm th ế hoặc nhóm chức trong phỂm tử. Đồng phân nhóm chức xuất hiện do sự thay đổi cấu tạo nhóm chức trong phân tử.
Đồng phân liên kết xuất hiện do sự thay đổi liên kết giữa các nguyên tửu cacbon với nhau. Đồng phân hình học (cis - trans) là loại đồng phân không gian (hay đồng phân lập thể) gây nên bởi sự phân bố khác nhau của các nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử ở hai bên một bộ phận "cứng nhắc" như nối đôi, nôl ba, vòng no, ... Ví dụ : HgC^ \:h. cis-but-2 -en H H H H HgC CH, cis-l, 2 -đimetyl xiclopropan tra n s-l, 2 -đimetyl xiclopropan Điều kiện để xuất hiện đồng phân hình học : Điều kiện cần : Phân tử phải có liên kết đôi (một liên kết đôi hay một số liên kết đôi) hoặc vòng no (thường là vòng nhỏ) trong phân tử. Coi đó là bộ phận "cứng nhắc" cản trở sự quay tự do của nguyên tử (hay nhóm nguyên tử) ở bộ phận đó. Điều kiện đủ : ở mỗi nguyên tử cacbon của liên kết đôi và ít nhất hai nguyên tử cacbon của vòng no phải có hai nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử khác nhau. a c b^ ^ d a b H Điều kiện c d b' M Giả sử xét độ hcfn cấp tưcmg đối ta thấy a > b và e > f, khi đó : + Nếu a, e cùng phía nối đôi (hoặc m ặt phẳng vòng no) ta có đồng phân cis- (hay Z- tiếng Đức Zusammem nghĩa là "cùng"). + Nếu a, e khác phía ta có đồng pháìn trans- (hay E- tiếng Đức Entgegen nghĩa là "đối"). • Cách viết đồng phân : Trong chương trìn h hoá học phổ thông chỉ xét đồng phân cấu tạo và đồng phân hình học. Để viết được đầy đủ các đồng pháLn ta thực hiện các bước sau : - Ví dụ : Viết đồng phân cho CTTQ là CxHyOjNtXv (X: halogen). Bước 1. Xác định độ bất bão hòa (sô' liên kết 71 hoặc số vòng) của phân tử , , , 2 x + 2 - (y + v) + 1 theo công thức : a = ----------- ------------.
Bước 2. Xác định các đồng phân cần viết theo yêu cầu bài toán ; + Hợp chất hữu cơ thuộc dãy đồng đẳng nào ? + Mạch hở hay mạch vòng ? Dựa vào giá trị của a và số lượng nguyên tố có m ặt trong phân tử để phân loại đồng phân có th ể có. Bước 3. Viết sườn mạch cacbon có thể có, từ mạch dài nhất (mạch thẳng) đến mạch ngắn nhất, nếu là mạch vòng thì từ vòng rộng nhất đến vòng nhỏ nhất. Bước 4. Thêm nôl đôi, nôl ba, nhóm chức vào các vị trí thích hợp trên từng mạch cacbon. Cuối cùng bão hòa hoá trị của cacbon bằng số nguyên tử H cho đủ 4. ^ Ví dụ : Viết các đồng phân của CsHeO. 2.3+ 2 - 6 Tính a = =1 Vi a = 1 và chỉ có 1 nguyên tử o trong phân tử nên sẽ có các loại đồng phân sau đây : Đồng phân ancol không no đơn chức : CH 2 =CH-CH 2 -OH Ancol vòng no đơn chức : /CHg H2C ^ -( -OH Ete không no : CH 2 =CH- 0 -C H 3 Ete vòng no : CHo-CH-CHo + Anđehit no đơn chức : CH3-CH2-CHO + Xeton no đơn chức ; CH3-CO-CH3 Trong các hợp chất trên không có đồng phân hình học. 6. Các dạn g phản ứng h oá học trong hoá hữu cơ - Phản ứng th ế là phản ứng trong đó một hoặc một nhóm nguyên tử ở phân tử chất hữu cơ bị th ế bởi một hoặc một nhóm nguyên tử khác. Ví dụ : C2 H 5 -H + Cl-Cl C2 H 5 CI + HCl C2 H 5 -OH + H - B r---- > CaHgBr + H 2 O - Phản ứng cộng hợp là phản ứng trong đó phân tử chất hữu cơ k ết hợp thêm với các nguyên tử hoặc phân tử khác. Ví dụ : CH 2 =CH 2 + Br 2 ---- )• CHaBr-CHsBr - Phản ứng tách là phản ứng trong đó một vài nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử bị tách ra khỏi phân tử. Ví dụ : CH3-CH3 H2 SO4 . i 70 ° c ^ CH2=CH2 + H2O xt, t° CH3-CH3 > CH2=CH2 + H2
- Phản ứng oxi hoá : + Oxi hoá hoàn toàn (đốt cháy) tạo thành CO2, H2O và một vài sản phẩm khác. C2ÍỈ4 + 2O2---- ^ CO2 + 2H2O + Oxi hoá không hoàn toàn tạo thành các hợp chất hữu cơ khác. aCHa^CHa + 2KMnƠ4 + 4H2O---- > 3CH9-CH, Ỵ“ 2 + 2Mn02 + 2KOH ỎH ÒH - Phản ứng khử hợp chất hữu cơ : C6H5-NO2 + 6[H] -Z:ê(HC4 C6H5-NH2 + 2H2O - Phản ứng thuỷ phân : CH3-COOC2H5 + H2O CH3-COOH + C2H5OH Khi có m ặt chất kiềm, phản ứng xảy ra hoàn toàn (gọi là phản ứng xà phòng hoá). CH3COOC2H5 + NaOH - CHaCOONa + C2H5OH Phản ứng este hoá : CH3-COOH + HO-C2H5 CH3COOC2H5 + H2O - Phản ứng trùng hợp là phản ứng kết hợp nhiều phân tử nhỏ đơn giản giông nhau (monome) thành phân tử lớn (polime). Ví dụ : nCH 2 =CH 2 P’ > (-CH 2-C H 2 -)n polietilen (PE) + Trùng hợp nhiều loại monome khác nhau gọi là phản ứng đồng trùng hợp. nCH2-CH-CH-CH=CH2 + nCH2=CH---- > -CH2-CH=CH-CH 2-CH1,-CH- 4 hs + Điều kiện để các monome tham gia phản ứng trùng hợp là phân tử phải có liên kết đôi hoặc có vòng không bền. - Phản ứng trùng ngưng là phản ứng tạo thành polime từ các monome đồng thời tạo ra nhiều phân tử nhỏ đơn giản như H2O, NH3, HCl. nH2N-(CH2)6-COOH ÍHN-lCHale-COịn + H2O + Trùng ngưng 2 loại monome khác nhau gọi là phản úng đồng trùng ngung. H2N-(CH2)6-NH + H0 0 C-(CH2)4-C 0 0 H [---- > -N H -(C H 2Ì-N H -n + 2nH2Ơ + Điều kiện để các monome tham gia phản ứng trùng ngưng là phân tử phải có ít nhất 2 nhóm chức hoặc 2 nguyên tử linh động có th ể tách khỏi phân tử. 9
- Phản ứng crackinh là phản ứng bẻ gãy liên kết C-C hoặc C-H của phân tử chất hữu cơ dưới tác dụng của nhiệt và chất xúc tác. |-> CgHg + CH4 /~ị ZJ xt, t® ^.C2H4+C2H6 -> C4 Hg + H 2 - Phản ứng refonũnh là quá trìn h dùng nhiệt và chất xúc tác biến dổi cấu trúc hiđrocacbon từ mạch hở thành mạch vòng, từ mạch ngắn thành mạch dài. C6H 14 CeHi 2 + H 2 xiclohexan B. CÁC DẠNG BÀI TẬP cơ BẢN D ạng 1. Xác đ ịnh cô n g thức phân tử dựa vào ph ần trăm khối lượng các n g u y ên tôT và phản ứng cháy________________ Dựa vào khôi lượng CO2 , H 2 O, N 2 (hay NH 3 ) sinh ra khi phân tích chất hữu cơ để định CTPT CxHyO^Nt bằng các cách : Cách 1. Tính trực tiếp mc = 12 nc 0 2 : mH = 2 nH2 0 : niN = 2 hn2 ; rao = mx - (mc + mH + mN) Áp dụng công thức : 12x y 16z 14t Mỵ 12x y 16z 14t Mx mc mt: mg m^ mx %H %0 %N 100 mc-Mx %C.Mx _ “ CO2 1 2 .mx ~ 1 2 . 1 0 0 nx mn-Mx %H.Mx 2 nH2Ơ Suy ra mx 100 nx mc-Mx %C.Mx 2 Dn2 X= 1 2 .mx 12.100 nx — [Mx - ( 1 2 x + y + 16z)] 16 gián tiếp : thức : X:y : z ^ . mn . mo . niN 12 1 ■ 16 14 12 1 16 14 ‘CO2 : 2 nH2 0 : » 0 : 2 n ^ 2 = a : p ; y : ỗ (a, p, Y, 5 e N) = nr -> Công thức thực nghiệm (CTTN) của X : (CaHgOyNgln + n = 1 -> Công thức đơn giản n h ất (CTĐG) 10
Mv + n = CTPT của X 12a + p + 16y + 14Ô - Cách 3. Dựa vào phản ứng cháy CxHyO^Nt + x + — 4 2 K- ^ xCOa + l-HaO + t ax ^a —a 2 2 1 2 2 Suy ra : X = - n c o 2 ; y = -nHaOỈ t = -n ^ ^ 3. B. ã z = — [Mx - ( 1 2 x + y + 16z)] 16 Ví d ụ . Đốt cháy hoàn toàn 0,295 gam chất hữu cơ X chứa c, H, o thu được 0,44 gam CO2 , 0,225 gam H 2 O. Trong một thí nghiệm khác, phân tích một khôi lượng chất X như trên cho 55,8cm^ N 2 (đktc). Tỉ khôi hơi của X đôl với hiđro là 29,5. Lập công thức thực nghiệm và CTPT của A. H ướ ng d ẫ n g iả i Cách 1. Mx = 29,5.2 = 59 gam/mol mc = 12 nc 0 2 = 0,12 gam; mH = 2 nH2 0 = 0.025 gam; m^ = 28nf^ = 28.^’*^^^^ = 0,07 gam ^ 22,4 -> mo = 0,295 - (0,12 + 0,025 + 0,07) = 0,08 gam 12x y 16z 14t Mx Ta có mo mjỊ mo m^ mỵ 12x y 16z 14t 59 0,12 “ 0,025 ~ 0,08 ~ 0,07 ~ 0,295 -> x = 2 ;y = 5 ;z = l ; t = l -> Công thức phân tử của X là C2H5ON. . o .. .. . 0,12 0,025 0,08 0,07 „ , , , 12 1 16 14 -> Công thức thực nghiệm X : (C2 H 5 0 N)n ^ Mx = ( 1 2 . 2 + 5 + 16 +14)n = 59 -> n = 1 -> CTPT của X là C2H5ON. Cách 3. nx = = 0,005 mol 59 C,HyO,Nt+ lx + ị - | o. -+ XCO2 + -H 2O + -N 2 2 2 0,005 -> 0,005x -> 0,0025y ^ 0,0025t nco = 0,005x = 0,01 -> X = 2; npỊ^o = 0,0025y = 0,0125 -+ y = 5 11
n Na = 0,0025t = M Ẽ Ẽ i ^ 0,0025 t =1 22,4 -> z = — (59 - 12.2 - 5 - 14) = 1 -> CTPT của X là C2 H 5 ON. 16 Trường hợp X có CTTQ là CxHy; CxHyOj hoặc CxHyNt thì ta vẫn xác định CTPT dựa vào 3 cách trên nhưng trong biểu thức trên ta bỏ z, t hoặc cả hai. Trường hợp X có chứa Na -> CTTQ : CxHyOxNat thì tương tự như trên ta cũng có các biểu thức ; Cách 1. Tính trực tiếp 12x y 16z 23t MX u 16z 23t Mx — hay 12x y ^Na %c %Na “ 100 Cách 2. Tính gián tiếp mc niH nio mj.ja _ %c %H %0 %Na X: y : z : = — :— ;— :— — — — 23 = a ; p : y : 5 (a, Ị3, Y, 5 e N) Cách 3. Dựa vào phản ứng cháy z t' CxHyO.Nat + fx + y O2 —> í CO, + - H 2 O + -NaaCOg 1 4 2 2) l 2j 2 2 Nếu đề bài tập cho oxi hoá hoàn toàn chất hữu cơ tức là đốt cháy hoàn toàn chất hữu cơ. Nếu oxi hoá bởi CuO thì khối lượng của bình đựng CuO giảm đi là khôi lượng của oxi tham gia phản ứng, lúc đó để tìm khôi lượng của chất hữu cơ đem đốt cần lưu ý định luật bảo toàn khôi lượng : m x + m binh giảm — ^ C O a ^ ^ H a O Sản phẩm cháy là H2O thường được hấp thụ bởi dung dịch H2SO4 đặc hay P2O5 và khí CO2 được hấp thụ bởi dung dịch kiềm (N2 và O2 dư không bị hấp thụ). Những chất hấp thụ nước : CaCl2 (khan), dung dịch H2SO4 đặc, P2O5, CaO và dung dịch bazơ kiềm (NaOH, KOH, Ba(OH)2, Ca(OH)2, ...). Khôi lượng của bình tăng lên là khôi lượng H2O hấp thụ. Những chất hấp thụ CO2 : Dung dịch kiềm (NaOH, KOH, ...) và kiềm thổ (Ca(OH)2 , BalOH),). Khối lượng của bình tăng lên là khối lượng của CO2 hấp thụ. Tùy theo tỉ lệ mol giữa bazơ và CO2 mà muôi tạo thành là muôi gì ? Trường hợp CO2 tác dụng với kiềm (NaOH, KOH, ...) Có thể xảy ra 2 phản ứng : CO2 + 2 N aO H ---- > Na 2 CƠ3 + H 2 O (1) CO2 + N aO H ---- > NaHCOa (2 ) 12
♦ Nếu bài toán cho dung dịch NaOH dư hoặc tính được nNaOH ^ 2nco thì cả 2 trường hợp này muôi tạo thành là muôi trung hòa (chỉ có (1 )). ♦ Nếu bài toán cho CO2 dư hoặc tính được nNaOH ^ Iicog thì cả 2 trường hợp này muối tạo thàn h là muối axit (chỉ có (2 )). ♦ Nếu tính được 1 < < 2 -> tạo ra 2 muôi (cả (1) và (2)) “ CO2 - Trường hỢp CO2 tác dụng với dung dịch kiềm thổ (Ca(OH)2 , Ba(OH)2 ) ♦ Nếu bài toán cho dung dịch NaOH dư hoặc tính được nca(OH)2 - ^^002 2 trường hợp này muối tạo thành là muối trung hòa (chỉ có ( 1 )). CO2 + Ca(0H)2---- > CaCOaị + H2O ♦ Nếu bài toán cho CO2 dư hoặc tính được nca(OH) - ~ ^co thì cả 2 trường hợp 2 này muôi tạo thành là muôi axit (chỉ có (2 )). 2CO2 + Ca(0H)2---- > Ca(HC03)2 Cũng có thể nhận ra sự có m ặt của muôi axit trong dung dịch thu được thông qua hai dữ kiện sau : + Cho dung dịch thu được tác dụng với dung dịch bazơ thấy có kết tủa xuất hiện : Ca^^ + HCO3 + OH ---- > CaCOa^ + H2O + Đun nóng dung dịch thu được thấy có kết tủa xuất hiện và sủi bọt khí thoát ra : Ca(HC 0 3 ) 2 CaCOgị + CO2 T + H 2 O ♦ Nếu tính được — < < 1 -> tạo ra 2 muôi 2 “ CO2 CO2 + Ca(0H )2---- > CaCOgị + H2O 2CO2 + Ca(0H)2---- > Ca(HC03)2 Trường hợp này, nếu lọc tách kết tủa, cho nước lọc tác dụng với dung dịch 0 H~ thì lại có kết tủa xuất hiện tủa. Ca^^ + HCO3 + O H '----- > CaCOai + H2O Cần phân biệt khối lượng bình tăng và khối lượng dung dịch tăng nibình tăng = (1HCO2 + “ HịO )hấp thụ n\lung dịch tăng — ( ^ C 0 2 ^ ^ Í Ỉ 20 ^hấp thụ ~ ^ k ế t tủa ( n 6 U c ó ) nidung dịch giảm = n ik êt tủa ~ ( ^ C Ơ 2 ^ H 2 0 ^hấp thụ 13
Nếu đốt cháy chất hữu cơ cho Na 2 COa, CO2 và H 2 O thì thành phần nguyên tố là c, H, o, Na và mc = nic (CO2 ) + mc (Na2 COs). Nếu đốt cháy chất hữu cơ chỉ chứa c, H hoặc c, H, o rồi cho sản phẩm cháy đi qua bình I đựng dung dịch PdCl2 , bình II đựng nước vôi dư, điều đó có nghĩa là sản phẩm cháy gồm co, CO2 và H 2 O. Trong đó co bị hấp thụ bởi dung dịch PdCl2 theo phản ứng : CO + PdCl2 + H 2 O ---- > P d ị + COat + 2HC1 Bình nước vôi hấp thụ CO2 có trong sản phẩm cháy và CO2 sinh ra do phản ứng trên và mc - mc (CO) + mc (CO2 ). D ạng 2. B iện lu ận tìm côn g thức phân tử khỉ ch ỉ b iế t phân tử k hối (Mạ)_____________ Phương pháp : Lập phương trìn h phân tử rồi biện luận. Khi biện luận thường dựa vào cơ sở sau : • Trường hợp X là CxHy hoặc CxHyOj ^ 12x + y = Ma hoặc 12x + y + 16z = Ma Điều kiện ; •< X, y hoặc X, y, z nguyên dương y (chẵn) < 2x + 2 Ví d ụ 1. Xác định công thức phân tử của hợp chất hữu cơ Achứa c, H, o. Biết Acó tỉ khối hơi so với heli là 15. H ướ ng d ẫ n g iả i Ma = 15.4 = 60 gam/mol. Đặt CTTQ của A là CxHyO, ^ 12x + y + 16z = 60 (1 < z < 2) (*) íx, y, z nguyên dương Điều kiện : y (chẵn) < 2 x + 2 + z = 1 -> 12x + y = 44 (1 < X < 3) -> y = 44 - 12x < 2x + 2 42 _ _ . ____ ^ X > — = 3 - > x = 3 ^ y = 6 -> CTPT của A là CsHeO. 14 + z = 2 -> 12x + y = 28 (1 < X < 2) ^ y = 28 - 12x < 2x + 2 -> X > — = 1,85 -> x = 2 - > y = 4 - > CTPT của A là C2 H 4 O2 . 14 • Trường hợp A là CxHyNt hoặc CxHyOjNt 12 x + y + 14t = Ma hoặc 12 x + y + 16z + 14t = Ma X, y, t hoặc X, y, z, t nguyên dương Điều kiện : ■y, t cùng lẻ hoặc cùng chẵn y < 2x +2 +t 14
Ví d ụ 2. Hợp chất hữu cơ A chứa c, H, N. Biết 14,75 gaiĩi hơi A chiếm th ể tích đúng bằng thể tích của 8 gam O2 ở cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất. Xác định công thức phân tử của A. H ướ ng d ẫ n g iả i g Qa = n 0 2 = - ^ = 0,25 mol Ma = = 59 gam/mol 0,25 Đặt CTTQ của A là aH yN t ^ 12x + y + 14t = 59 (1 < t < 3) y, t nguyên dương X, Điều kiện : s y, t cùng lẻ hoặc cùng chẵn y < 2x +2 +t + t =1 12x + y = 45 (1 < X < 3) ^ y = 45 - 12x < 2x + 3 - > x > 3 - > x = 3 v à y = 9 - > CTPT của A là C3 H 9 N. + t =2 12x + y = 31 (1 < X < 2) y = 31 - 12x < 2x + 3 ^ x > 2 - > x = 2 v à y = 7 (loại) + t = 3 -> 12x + y = 1 7 - > x = l v à y = 5 -> CTPT của A là CH5N3. • Trường hợp A là CxHyXv hoặc CxHyOíXv (X là halogen) 12 x+y + M x = M a hoặc 12 x + y + 16z + M x = M a X, y, hoặc X, y, z, V nguyên dương V Điều kiện : ■y, V cùng lẻ hoặc cùng chẵn y < 2x + 2 - V D ạn g 3. B iệ n lu ậ n tim cô n g th ứ c p h â n tử k h i c h ỉ b iế t cô n g th ứ c n g u y ê n c ủ a h ớ p c h ấ t h ữ u cơ • Trường hợp này chỉ có th ể xác định được công thức phân tử khi biết hợp chất thuộc chức hoá học nào (ancol, ete, xeton, amin, axit cacboxylic, este, ...). Chuyển công thức nguyên thành công thức chứa nhóm chức cần xác định. Ví dụ : Công thức nguyên của axit cacboxylic (C2 H 3 0 2 )n có th ể chuyển thành CnH2n(COOH)n. Từ đó biện luận tìm n dựa vào số nguyên tử oxi. • Công thức tổng quát của hợp chất hữu cơ chứa nhóm th ế hoá trị 1 (-X) có dạng : C„H2 n+2 -2 a-z^^ Ta luôn có sô' nguyên tử H của gô'c < 2n + 2 - z • Có thể biện luận dựa vào số liên kết 71 trong phân tử CxHyOjNtXv (X là halogen) 2 x + 2 - (y + v) + 1 a = -----------—---------- 15
Ví d ụ : Hãy biện luận xác định CTPT của hợp chất hữu cơ X là axit no, mạch hở có công thức nguyên là (C2 H 3 0 2 )n- H ướ ng d ẫ n g iả i (C2H302)n = C„H2n(COOH)„ Mỗi 1 nhóm -COOH có chứa 1 liên kết 71 tổng sô' liên kết 71 trong X là n -> 2.2n + 2 - 3n =n n = 2 (C2H4(C0 0 H)2). D ạn g 4. B iệ n lu ậ n x ác đ ịn h cô n g th ứ c p h â n tử c ủ a h a i h a y n h iề u c h ấ t tro n g cù n g m ộ t h ỗ n hỢp__________ • Trường hợp 1. Thiếu 1 phương trình. Giả sử có p ẩn (số nguyên tử c và số mol) mà chỉ có p - 1 phương trìn h (thiếu 1 phương trình) trong trường hợp này giữa 2 ẩn số (thường là giữa hai số nguyên tử cacbon n, m của A, B) liên hệ với nhau bằng biểu thức : na + mb = ncog trong đó a, b, nc 0 2 đã biết. Ta chọn n hoặc m những giá trị nguyên dương 1, 2, 3, ... rồi tính các giá trị tương ứng của ẩn còn lại. Chỉ giữ lại các cặp n, m sao cho cả hai đều nguyên dương. Ví d ụ 1. Đốt cháy một hỗn hợp X gồm 2 hiđrocacbon ankan A (CnH2 n+2 ) và smken B (Cn,H2m) thu được 15,68 lít CO2 (đktc) và 14,4 gam H 2 O. Biết rằng hỗn hợp X chiếm thể tích 6,72 lít (đktc). Xác định công thức phân tử của A, B. H ướ ng d ẫ n g iả i 15,68 1À À í? 70 n,CO2 = 0,7 mol; n H2O — = 0 , 8 mol; nx = ' = 0,3 mol 22,4 18 22,4 C n H 2n.2 + O2 -> nC02 + (n + DH2O na (n + l)a 3m CmH2 m + O2 ---- >mC 0 2 + mH 2 0 2 b mb mb ^H2ơ ~ ^C0 2 = ^ = 0,8 - 0,7 = 0,1 mol -> b = nx - a = 0,3 - 0,1 = 0,2 mol n,CO2 = 0 ,ln + 0,2m = 0,7 ^ n + 2m = 7 (2 < m < 3) m 2 3 n 3 1 16
Có 2 cặp nghiệp phù hợp : ím = 2 (C2ỈỈ4) ím = 3 (C3Hg) hoặc [n = 3(C3H8) ■ [n = 2(C2H6) • Trường hợp 2. Thiếu 2 phưcuig trình. Giả sử có p ẩn nhưng chỉ có p - 2 phương trìn h (thiếu 2 phương trình). Trong trường hợp này người ta thường áp dụng tính chất trung bình (n < m) : n < ĩĩ < m hoặc Ma < M < Mb để xác định n, m. ^ T7 - na + mb , — MA-a + MR.b Công thức tính n và M : n = ----------- và M = -------- —------ a +b a +b Chỉ sử dụng công thức trung bình trong trường hợp các chất các chất trong hỗn hợp tham gia phản ứng với cùng hiệu suất. Ví d ụ 2, Cho một hỗn hợp X gồm một anken A và một ankin B. Đốt cháy m gam hỗn hợp X rồi hấp thụ toàn bộ sản phẩm cháy vào bình đựng dung dịch nước vôi trong được 25 gam kết tủa và một dung dịch có khôi lượng giảm 4,56 gam so với ban đầu. Khi thêm vào lượng KOH dư lại thu được 5 gam kết tủa nữa. Biết 50ml hỗn hợp X phản ứng tôl đa với 80ml H 2 (các thể tích khí đo ở cùng điều kiện). Xác định CTPT của A và B. H ướ ng d ẫ n g iả i Ni, t° - X + Ho CnH2 n + H 2 > CnH2 n+2 X X Ni, t° CmH2 m-2 + 2 H 2 ■> CjnH2 ni+2 y 2 y X + y = 50 Jx = 20ml Ta có hệ Ha : na = Va : Vb = 2 : 3 X + 2y = 80 ^ |y = 30ml - X + O2 : CO2 + Ca(OH ) 2 ---- > CaCOsi + H 2 O 0,25 Ca(HC 0 3 ) 2 0,1 CaCOgị + K2 CO3 + 2 H 2 O 0,05 y^nco, = 0,25 + 0,1 = 0,35 mol ưidyng (jỊci, giảm = m ^ ết tủa ~ (®^ C 02 ®^ H 20 ^hấp thụ ^ Ĩ Ỉ 2 0 ~ ^ k ế t tủa ~ ~ ^ d u n g dịch giảm = 25 - 44.0,35 - 4,56 = 5,04 gam -> nỊỊgO = 0.28 mol 17
~ ^C0 2 “ *^H2 0 “ 0>35 - 0,28 = 0,07 mol 2_ 2 0,14 _ , „ „ „ 0,14 0,35 _ , -> n* = —iIt, = —.0,07 = ■- ■ mol nx = 0,07 + =— mol ^ 3 ® 3 3 3 3 n . - ^ + m.0,07 3 _ “ CO2 0,35 -> n = = 3 -> 2n + 3m = 1 5 - > n = m = 3 0,14 0,35 + 0,07 3 3 -> CTPT của A là C3H6 và B là C3H4. Trường hợp 3. Thiếu 3 phương trình trở lên. Trong trường hợp này vẫn có thể sử dụng tính chất trung bình : n < n < m hoặc Ma < M < M b và trong một số trường hợp đặc biệt vẫn có thể xác định được CTPT và thành phần của hỗn hợp. Ta cũng có thể sử dụng công thức tính sô" ayi + by 2 nguyên tử H trung bình : y = a +b Nếu yi < y 2 -+ yi < y < y2 - Ví d ụ 3. Đốt cháy hoàn toàn 6,72 lít (đktc) hỗn hợp X gồm 2 hiđrocacbon A, B thu được 8,96 lít (đktc) CO2 và 9 gam H 2 O. Xác định CTPT của A và B. H ướ ng d ẫ n g iả i G 72 8 96 9 nx = = 0.3 moi; ncog = = 0,4 mol; nn^o = 0,5 mol 22,4 22,4 18 + ỊX + o. -> xCOg + —HgO 2 0,3 0,3x ^ 0 ,3 2 .3 0,4 —> —0,3x —0,4 —y X — --------— 1,33 —^ X i = 1 < X < X2 0,3 -> Trong X phải có 1 chất là CH4 (giả sử đó là A) -> yi = 4 aH2 0 “ 2 ~ ^ y - 2 .U-^^O = 3,33 ^ y 2 = 2 < y < y i = 4 CTPT của B là C2 H 2 . c. BÀI TẬP I. B ài tập tự luận 1.1. Anken A có công thức phân tử là C6H 12 có đồng phân hình học, tác dụng với dung dịch Br 2 cho hợp chất đibrom B. Cho B tác dụng với KOH trong ancol đun nóng cho ankađien c và một ankin c . c bị oxi hoá bởi KMn0 4 đặc và nóng cho axit axetic và khí CO2 . Xác định công thức cấu tạo của A, gọi tên và viết phương trìn h hoá học của các các phản ứng. 18
. . 1 2 Đốt cháy hoàn toàn 0,175 moi hỗn hợp X gồm một anken A (CnH2 n) và một ankin B (Cn,H2ni-2 ) thu được 13,44 lít CO2 (đktc) và 9,45 gam H 2 O. Xác định công thức phân tử, công thức cấu tạo của A, B. 1.3. Đốt cháy h ết hỗn hợp X gồm hai hiđrocacbon A, B cùng dãy đồng đẳng liên tiếp thu được 37,4 gam CO2 và 19,8 gam H 2 O. a) Xác định công thức phân tử, công thức cấu tạo của A, B. b) Tính % khôi lượng của A, B trong hỗn hợp X. 1.4 • Đốt cháy hoàn 5,6 lít (đktc) hỗn hợp X gồm hai hiđrocacbon A, B ( M a < M b ) trong đó V a : V b = 4 : 1 thì thu được 7,84 lít CO2 (đktc). Xác định công thức phân tử của A, B. 1.5. Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm hai hiđrocacbon A, B thuộc cùng dãy đồng đẳng liên tiếp, hấp thụ toàn bộ sản phẩm cháy vào dung dịch nước vôi trong dư thấy có 60 gam kết tủa và khối lượng dung dịch giảm 18,3 gam. a) Xác định công thức phân tử của A, B. b) Tính phần tràm khôi lượng của mỗi chất trong X. 1.6. Đốt cháy hoàn toàn 3,24 gam hỗn hợp X gồm hai chất hữu cơ A và B, trong đó A hơn B một nguyên tử cacbon, người ta chỉ thu được H 2 O và 9,24 gam CO2 . Biết tĩ khôi hơi của X so với H 2 là 13,5. Xác định công thức phân tử của A và B. 1.7. Đốt cháy hoàn toàn 1,04 gam một hợp chất hữu cơ D cần vừa đủ 2,24 lít khí O2 (đktc), chỉ thu được CO2 , hơi nước, theo tỉ lệ th ể tích Vc0 2 : Vịị^o = 2 : 1 (ở cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất). Xác định công thức phân tử, công thức cấu tạo của D, biết tỉ khối hơi của D so với H 2 là 52, D chứa vòng benzen và tác dụng được với dung dịch brom. Viết các phương trìn h hoá học xảy ra. (Trích đề thi tuyển sinh Đại học và Cao đẳng khối A năm 2005) 1.8. Một hỗn hợp X gồm 0,18 mol C2 H 2 , 0,025 mol C3 H 4 và 0,27 mol H 2 . Cho X đi qua bột Ni nung nóng, phản ứng không hoàn toàn thu được hỗn hợp khí Y. Cho B vào bình đựng dung dịch brom dư, thu được hỗn hợp khí z thoát ra. Đốt cháy hoàn toàn z rồi cho toàn bộ sản phẩm cháy vào bình chứa dung dịch nước vôi trong dư, thu được 18 gam kết tủa và khối lượng dung dịch tăng 13,32 gam. Xác định khôi lượng của bình đựng dung dịch brom tăng lên. 1.9. Trộn một thể tích H 2 với một thể tích anken X thu được hỗn hợp Y có tỉ khối so với H 2 là 11. Cho Y vào bình kín có chứa sẵn một ít bột Ni thể tích không đáng kể. Nung bình một thời gian rồi đưa về nhiệt độ ban đầu thì thu được hỗn hợp z 55 có tỉ khối so với H 2 là — . Tính phần trăm khối lương của ankan trong z. 3 1.10. Cho hỗn hợp khí X gồm hai anken có cùng th ể tích, lội chậm qua bình đựng dung dịch Br 2 dư, thấy khối lượng bình tăng 12,6 gam và có 48 gam Br 2 phản ứng. Xác định công thức phân tử của hai anken. 19
1.11. Hỗn hcfp khí X gồm chất C2H7N (tên là đimetyl amin) và hai hiđrocacbon đồng đẳng liên tiếp. Đô't cháy hoàn toàn lOOml hỗn hợp X bằng một lượng oxi vừa đủ, thu được 550ml hỗn hợp Y gồm khí và hơi nước. Nếu cho Y đi qua dung dịch axit sunhiric đặc (dư) thì còn lại 250ml khí (các thể tích khí và hơi đo ở cùng điều kiện). Xác định công thức phân tử của hai hiđrocacbon. (Trích đề thi tuyển sinh Đại học khối A năm 2006) II. Bài tập trắc nghiệm 1.12. Nhiệt phân C4 H 10 , người ta thu được hỗn hợp khí X gồm C3 H 6 , CH4 , C2 H 4 , C2 H 6 , C4 H 8 , H 2 và C4 H 10 dư. Đốt cháy hoàn toàn m gam X rồi cho sản phẩm cháy hấp thụ h ết vào bình đựng dung dịch nước vôi trong dư, thấy có 60 gam kết tủa xuất hiện. Giá trị của m là A. 17,4. B. 69,6. c. 4,35. D. 8,7. 1.13. Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm CH4, CsHs và C4H10, thu được 4,4 gam CO2 và 2,52 gam H2O. Giá trị của m là A. 2,48. B. 1,48. c . 14,8. D. 24,7. 1.14. Hỗn hợp X gồm hai hiđrocacbon mạch hỏ có cùng số nguyên tử cacbon và hơn kém nhau một liên kết 7 1 .Để đốt cháy hoàn toàn 0,4 mol X cần dùng 1,7 mol O2 , sau phản ứng thu được 1 mol H 2 O. Hỗn hợp X gồm A. C2 H 2 và C2 H 4 B. C2 H 4 và C2 H 0 c. C3 H 6 và CsHg D. C3 H 4 và C3 H 6 1.15. Cho 1 1 , 2 lít khí (đktc) hỗn hợp X (gồm C2 H 2 , C2 H 4 , H 2 ) có tỉ khối so với H 2 bằng 1 1 qua bột Ni nung nóng. Cho hỗn hợp sau phản ứng lội qua bình nước brom dư thì khí thoát ra khỏi bình có th ể tích 2,24 lít (đktc) và có tỉ khôi so với He bằng 5,75. Khối lượng bình brom đó tăng A. 12 gam B. 8,7 gam c. 5 gam D. 6 gam 1.16, Crackinh hoàn toàn một ankan X thu được hỗn hợp Y có tỉ khôihơi so với He bằng 7,25. Công thức phân tử của X là A. C5 H 12 B. C3 H 8 c. C4 H 10 D. CeH^ 1.17, Một hỗn hợp X gồm C2 H 6 , C3 H 6 ,C4 H 6 có tỉ khối so với H 2 là 18,6. Đốtcháy hoàn toàn 4,48 lít hỗn hợp X (đktc), sản phẩm cháy cho lần lượt qua bình I đựng dung dịch H 2 SO4 đặc (dư), bình II đựng dung dịch KOH (dư) thì khối lượng bình I, II tàng lần lượt là A. 20,8 gam và 26,4 gam. B. 21,6 gam và 26,4 gam. c. 10,8 gam và 22,88 gam. D. 10,8 gam và 26,4 gam. 1.18. Hỗn hợp khí A gồm 3 hiđrocacbon mạch hở X, Y, z trong đó Y, z thuộc cùng dây đồng đẳng. Cho 0,035 mol A lội qua bình đựng dung dịch brom dư thì khối lượng bình tàng 0,56 gam và có 0,01 mol brom phản ứng. Hỗn hợp khí không bị hấp thu đem đốt cháy hoàn toàn cần dùng 0,7 mol không khí (chứa 20% oxi), 20
hấp thụ hết sản phẩm cháy vào nước vôi trong dư, xuất hiện 0,085 mol kết tủa đồng thời khôi lượng bình tăng a gam. Công thức phân tử của X và giá trị của a lần lượt là A. CsHg và 2 ,78 . B. CgHe và 5 ,72 . c. C4H8 và 2 ,78 . D. C4H8 và 5 ,72 . 1.19. Đốt cháy hoàn toàn 2,3 gam một hợp chất hữu cơ X chỉ thu được CO2 và H 2 O. Sản phẩm cháy cho hấp thụ hết vào bình đựng dung dịch nước vôi trong dư, thấy có 1 0 gam kết tủa xuất hiện và khối lượng bình đựng dung dịch nước vôi tăng 7,1 gam. Công thức phân tử của X là A. C2H4O2 B. C í HgO C. C2H6 D. C4H10O 1.20. Đốt cháy hoàn toàn một hợp chất hữn cơ X cần dùng 6,72 lít O2 (đktc). Sản phẩm cháy gồm CO2 và H 2 O, cho hấp thụ hết vào bình đựng dung dịch Ba(OH )2 thấy có 19,7 gam kết tủa xuất hiện và khôi lượng dung dịch giảm 5,5 gam. Lọc kết tủa, đun nóng nước lọc lại thu được 9,85 gam kết tủa nữa. Công thức phân tử của X là A. C2H6 B. CaHeO c. C2H4O2 D. CaHgOa 1.21. Đốt cháy hoàn toàn một hiđrocacbon X mạch hở, sản phẩm cháy cho hấp thụ hết vào 2 0 0 ml dung dịch Ca(OH )2 IM thấy có 10 gam kết tủa xuất hiện và khối lượng bình đựng dung dịch Ca(OH )2 tăng 16,8 gam. Lọc bỏ kết tủa cho nước lọc tác dụng với dung dịch Ba(OH )2 dư lại thu được kết tủa, tổng khối lượng hai lần kết tủa là 39,7 gam. Tên gọi của X là A. Propan B. Propen c. Propin D. Buta-l,3-đien 1.22. Đốt cháy hoàn toàn m gam chất hữu cơ X (chứa c, H, N) cần dùng 15,12 lít O2 (đktc). Sản phẩm cháy cho lội chậm qua bình đựng nước vôi trong, dư thấy có 40 gam kết tủa xuất hiện và có 1120ml (đktc) khí bay ra. Công thức phân tử của X là A. C3H9N B. C3H10N2 c. C4HUN D. C4H9N 1.23. Oxi hoá hoàn toàn 4,6 gam hợp chất hữu cơ X cần 9,6 gam O2 thu được 4,48 lít CO2 (đktc). Công thức phân tử của X là A. C2H6O B. C2H6 c. C2H6O2 D. CH2O2 1.24. Đốt cháy hoàn toàn 2,2 gam axit X cần dùng V lít O2 (đktc), sản phẩm cháy cho hấp thụ hết vào dung dịch Ba(OH )2 dư thu được 19,7 gam kết tủa và khôi lượng giảm 13,5 gam. Giá trị của V là A. 2 ,8 B. 5,6 c. 3,36 D. 6,72 1.25. Đốt cháy hoàn toàn một lượng chất hữu cơ X cần 6,72 lít O2 (đktc). Khi cho toàn bộ sản phẩm cháy (chỉ gồm CO2 và H 2 O) vào một lượng nước vôi trong thu được 10 gam kết tủa và 200ml dung dịch muối có nồng độ 0,5M, dung dịch muối này nặng hơn nước vôi ban đầu là 8 , 6 gam. Công thức đơn giản của X là A. CH2O B. C2H2O c. CH2O2 D. CgHeO 21