45
II.1.6 BÀI TẬP SO SÁNH GIẢI THÍCH CẤU TẠO, TÍNH CHẤT
HÓA HỌC CỦA CÁC HYDROCACBON
v Nguyên tắc : Dựa vào sự so sánh về đặc điểm cấu tạo các chất rồi suy ra tính
chất hóa học của các chất đó.
v Bài tập ví dụ :
Bài 1 :
So sánh về mặt CT và hóa tính của các hợp chất sau, viết phương trình phản ứng
minh họa.
a) Etan, etylen, axetylen
b) hexan, hexen, benzen
c) butin-1, butin-2 và butadien-1,3
GIẢI :
a) Etan, Etilen, Axetilen :
* Giống nhau :
- Thành phần cấu tạo chỉ gồm C và H
* Khác nhau :
Phân tử C
2
H
6
C
2
H
4 C2H2
Cấu tạo Trong phân tử chỉ
tồn tại các liên kết
đơn (
s
) bền giữa
C và C, giữa C và
H
Trong phân tử có
một liên kết đôi
gồm một kiên kết
(
s
) bền và một
liên kết (
p
) linh
động kém bền.
Trong phân tử có
một liên kết ba
gồm một liên kết
(
s
) bền và hai liên
kết (
p
) linh động
kém bền.
Đặc điểm liên kết
Liên kết đơn (
s
)
rất bền vững rất
khó bị đứt khi tham
gia phản ứng hóa
học
Liên kết (
p
) linh động kém bền rất dễ bị
đứt khi tham gia phản ứng hóa học.
Tính chất hóa
học
Tính chất hóa học
đặc trưng là phản
ứng thế, khó bị oxi
hóa.
Tính chất hóa học đặc trưng là phản ứng
cộng. Riêng với axetilen thì khi tham gia
phản ứng hóa học tùy điều kiện xúc tác
mà một hay cả hai liên kết (
p
) sẽ bị đứt.
46
Ngoài ra còn có
phản ứng đề hydro
hóa ở nhiệt độ
thích hợp và xúc
tác thích hợp.
Ngoài ra còn có phản ứng trùng hợp,
oxihóa.
Phương trình
phản ứng
Xem I.2.4/14 Xem I.2.4/15
Riêng axetilen có hai nguyên tử H linh
động nên nó còn có khả năng tham gia
phản ứng thế với ion kim loại. Điều này
được giải thích như sau : do liên kết ba
rất ngắn nên hai nhân C rất gần nhau,
điện tích tập trung nhiều về 2 C này nên
các H gắn trực tiếp với C của nối ba trở
nên rất linh động.
b) n-hexan, n-hexen, benzen.
* Giống nhau :
- Thành phần cấu tạo gồm C và H
* Khác nhau :
- n-hexan và n- hexen so sánh cấu tạo và tính chất hóa học tương tự câu trên. Riêng
n-hexan còn có phản ứng bẽ gãy mạch C khi có xúc tác ở nhiệt độ cao.
Ankan ¾¾®¾ caotxt, oankan + anken
CnH2n+2 ¾¾®¾ caotxt, oCmH2m + 2 + CxH2x
m ³ 1, x ³ 2, n = m + x.
- Benzen :
Đặc điểm cấu tạo : trong phân tử có một vòng kín và 3 liên kết
p
Þ benzen có phản
ứng đặc trưng là phản ứng cộng. nhưng 3 liên kết
p
này lại liên hợp với nhau tạo thành
một hệ thơm bền vững làm cho khả năng đứt liên kết
p
để tham gia phản ứng hóa học bị
hạn chế Þ benzen khó tham gia phản ứng cộng, chỉ có cộng với H2, dễ tham gia phản ứng
thế và bền với tác nhân oxihóa.
Phương trình phản ứng : xem phần hóa tính (I.2.4/14).
c) So sánh đặc điểm cấu tạo của butin-1, butin-2, divinyl
Tương tự câu a.
Nhưng khả năng tham gia phản ứng cộng của liên kết đôi (Divinyl) hơi dễ hơn so với
liên kết ba vì : liên kết 3 ngắn, hai nhân C gần nhau nên liên kết 3 hơi bền hơn so với liên
kết đôi.
Bài 2 : C7H8 là đồng đẳng của benzen. Khi cho C6H6 và C7H8 tác dụng với Brom khan (có
bột Fe làm xúc tác) thì phản ứng nào xảy ra dễ hơn? Giải thích (viết phương trình phản
ứng theo tỉ lệ 1:1 về số mol)
47
GIẢI :
C7H8 tham gia phản ứng thế ở nhân dễ hơn so với benzen vì nhóm –CH3 đẩy electron
về nhân làm nhân giàu electron hơn.
* C6H6 cho 1 sản phẩm :
+ Br2Fe
Br
+ HBr
* C6H5CH3 cho hỗn hợp hai sản phẩm.
+ HBr
CH3
Fe
+ Br2
CH3
BrCH3
Fe + HBr
CH3
+ Br2
Bài 3 : So sánh phản ứng trùng hợp và phản ứng cộng.
GIẢI :
* Giống nhau : Đều là phản ứng cộng hợp các phân tử nhỏ thành một phân tử mới.
* Khác nhau :
Phản ứng cộng : Chỉ đơn thuần cộng 2 phân tử nhỏ (monome) thành một phân tử mới cũng
là monome. Chỉ cần một trong hai monome ban đầu có ít nhất một liên kết
p
trong phân
tử.
Phản ứng trùng hợp : không chỉ cộng hai mà cộng nhiều phân tử giống nhau hoặc tương tự
nhau thành một phân tử mới có khối lượng và kích thước rất lớn gọi là những polime.
Các monome tham gia phản ứng trùng hợp nhất thiết phải có ít nhất một liên kết
p
trong
phân tử.
Bài 4 : So sánh độ dài liên kết dC-C trong ankan (C – C), anken (C=C), ankin (C
º
C). Giải
thích khả năng tham gia phản ứng của ankan kém anken nhưng ankin kém anken.? Mặc dù
phân tử ankin có nhiều liên kết
p
hơn anken?
GIẢI :
Thực nghiệm cho biết dC-C trong etan (C-C) là : 1,54Ao
Etilen(C=C) : 1,34Ao
Axetilen (C
º
C):1,2 Ao
* Có thể giải thích như sau :
48
Khi hình thành liên kết
s
C-C trong phân tử ankan thì 2C xảy ra sự xen phủ trục liên
nhân làm cho khoảng cách 2 nhân xa nhau nên dC-C lớn.
Khi hình thành liên kết C=C trong phân tử anken thì liên kết
s
được hình thành như
cách trên, còn liên kết
p
được hình thành do sự xen phủ bên làm cho khoảng cách giữa 2
nhân C gần nhau hơn.
Tương tự với ankin có 2 liên kết
p
nên xảy ra 2 sự xen phủ bên làm cho khoảng
cách giữa hai nhân càng gần nhau hơn.
Do đó dC-C C –C > C=C > C
º
C.
* Giải thích về khả năng tham gia phản ứng :
- Sự xen phủ trục xảy ra với mật độ lớn làm cho liên kết
s
bền vững.
- Sự xen phủ bên xảy ra với mật độ nhỏ nên liên kết
p
kém bền vững dễ bị đứt khi có tác
nhân tấn công Þ khả năng tham gia phản ứng của ankan< anken, ankin.
- Ở đây do liên kết 3 làm cho khoảng cách 2 nhân C rất gần nhau nên liên kết 3 hơi bền
hơn liên kết đôi nên khả năng tham gia phản ứng của ankin hơi kém hơn anken.
- Và cũng do khoảng cách giữa hai nhân C bé mà mật độ điện tích tập trung hầu hết ở nhân
nên các ankin-1 có H linh động tham gia được phản ứng thế với ion kim loại
v Bài tập tương tự :
1) Giải thích quy tắc cộng Maccopnhicop? Minh họa bằng ví dụ cụ thể.
2) Giải thích tại sao độ dài liên kết đơn C-C trong butadien-1,3 chỉ bằng 1,46Ao ngắn hơn
liên kết đơn C-C bình thường?
3) Tại sao khi nhiệt phân muối axetat với xút để điều chế ankan tương ứng lại phải dùng
xúc tác CaO,to?
4) So sánh nhiệt độ sôi của các hydrocacbon
a) Khi khối lượng phân tử tăng dần?
b) Có cùng CTPT nhưng khác nhau dạng khung Cacbon?
5) Khi thực hiện phản ứng phân hủy ankan bởi nhiệt lại được tiến hành ở nhiệt độ trên
1000oC tại sao lại nhấn mạnh trong điều kiện không có không khí?
6) So sánh khả năng tham gia phản ứng thế của các halogen Flo, Clo, Brom, Iod với các
ankan?
7) Tại sao cao su khi cháy lại có nhiều khói đen? Làm thế nào để khói đen ít lại?
8) Trong phản ứng điều chế axetilen từ metan được tiến hành ở nhiệt độ 1500oC còn ghi
kèm điều kiện làm lạnh nhanh?
9) So sánh cao su thường và cao su lưu hóa về thành phần, độ bền, ứng dụng?
10) Giải thích vì sao cao su tổng hợp có tính đàn hồi kém cao su thiên nhiên?
11) Phân biệt các khái niệm:
a) CTN, CTĐG, CTPT và CTCT
b) Liên kết
s
, p . Lấy propen làm ví dụ
c) Đồng đẳng, đồng phân là gì? Nêu các loại đồng phân, cho ví dụ?
d) Có thể coi nguyên tử Br trong phân tử CnH2n+1Br là một nhóm chức được không? Tại
sao?
49
II.2 – BÀI TOÁN LẬP CTPT
HYDROCACBON
II.2.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP LẬP CÔNG THỨC PHÂN TỬ CỦA
HYDROCACNON
II.2.1.1 Phương pháp khối lượng hay % khối lượng.
1) Phương pháp giải :
Bước 1 : Tìm MA : tùy theo giả thiết đề bài cho mà sử dụng các cách tính sau để tìm MA
Tìm MA dựa trên các khái niệm cơ bản, các định luật cơ bản. Có nhiều cách để tìm
khối lượng phân tử, tùy từng giả thiết đề bài cho mà dùng cách tính thích hợp.
1. Dựa vào khối lượng riêng DA (đktc)
ÞMA = 22,4 . DA với DA đơn vị g/l
2. Dựa vào tỉ khối hơi của chất hữu cơ A
MA = MB . dA/B
MA = 29 . dA/KK
3. Dựa vào khối lượng (mA ) của một thể tích VA khí A ở đktc
MA = (22,4 . mA)/ VA
mA: khối lượng khí A chiếm thể tích VA ở đktc
4. Dựa vào biểu thức phương trình Mendeleep – Claperon:
Cho mA (g) chất hữu cơ A hóa hơi chiếm thể tích VA (l) ở nhiệt độ T
(oK) và áp suất P(atm)
PV = nRT Þ pV
mRT
M= (R = 0,082 atm/ oKmol)
5. Dựa vào định luật Avogadro:
Định luật: Ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất, mọi thể tích khí bằng
nhau đều chứa cùng một số phân tử khí.
VA = VB => nA = nB Þ
B
B
A
A
M
m
M
m=
=> MA = mA
B
B
m
M