Bài tập viết phương trình phản ứng giữa các chất

40 II.1.5 BÀI TẬP VIẾT PHƯƠNG TRÌNH PHẢN ỨNG GIỮA CÁC CHẤT Những chú ý khi làm loại bài tập này : - Phải nắm vững các phản ứng hóa học của các hydrocacbon. - Nhớ các điểm đặc biệt trong các phản ứng, ví dụ : · Ankan : - Phản ứng thế : từ C3 trở lên nếu thế với Cl2 (askt, 1:1) sẽ thu được hỗn hợp sản phẩm là đồng phân của nhau. - Phản ứng cracking : chỉ có ở ankan từ C3 trở lên. - Phản ứng Đềhidro hóa đôi khi cũng được gọi là phản ứng cracking nhưng xúc tác là Ni,to - Lưu ý : phản ứng cộng H2 và đề H2 đều có xúc tác là Ni,to . · Xicloankan : - Vòng C3, C4 chỉ có phản ứng cộng mở vòng không có phản ứng thế. Vòng C5 trở lên không có phản ứng cộng chỉ có phản ứng thế. · Aken, ankadien, ankin : - Phản ứng cộng : nếu tác nhân bất đối cộng với anken bất đối thì sản phẩm chính được xác định theo quy tắc Macopnhicop. Chú ý đến số sản phẩm. - Đối với ankin thì cần chú ý đến xúc tác để biết 1 hoặc 2 liên kết p sẽ bị đứt. - Phản ứng trùng hợp : cần chú ý các phản ứng trùng hợp 1,4 thường tạo thành cao su. · Aren : - Cần chú ý đến quy tắc thế vào vòng benzen. v Bài tập áp dụng : Bài 1: a) Viết phương trình phản ứng khi cho propen, propin, divinyl tác dụng với Br2 theo tỉ lệ mol 1: 1. b) Hỏi khi cho 3 chất trên tác dụng với HCl (có xt) theo tỉ lệ 1: 1 thì thu được những sản phẩm gì? Gọi tên chúng c) Hãy cho biết CTCT và tên gọi của sản phẩm khi cho isopren và pentadien-1,4 tác dụng với dung dịch Br2, HCl theo tỉ lệ mol 1: 1. Viết CTCT của polime thu được khi trùng hợp 2 ankadien cho trên GIẢI : a) Phản ứng cộng giữa hydrocacbon không no với tác nhân đối xứng thì tương đối đơn giản. Tùy vào tỉ lệ số mol mà 1 hoặc 2 kiên kết p sẽ bị đứt. Ptpứ : xem phần tóm tắt hóa tính (I.2.4/14) b) Tác dụng với HCl (1:1) Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 41 Áp dụng quy tắc Maccopnhicop * Propen cộng HCl cho 2 sản phẩm CH3 CH CH2 + HCl CH3 CH Cl CH3 CH3 CH2 CH2Cl 2-Clopropan (spc) 1-Clopropan (spp) * Propin cộng HCl tạo 2 sản phẩm CH3 C CH + HCl CH3 C Cl CH2 CH3 CH CHCl 2-Clopropen (spc) 1-Clopropen-1(spp) * Divinyl thì có 2 hướng cộng - Cộng 1,2 (hay 3,4) thì tạo 2 sản phẩm CH2 CH CH CH2 + HCl CH2 CH CH Cl CH3 CH2 CH CH2 CH2Cl 3-Clobuten-1 4-Clobuten-1 - Cộng 1,4 tạo 1 sản phẩm duy nhất CH2 CH CH CH2 + HCl CH3 CH CH CH2Cl 1-Clobuten-2 c) CTCT và tên gọi của sản phẩm khi cho * Isopren tác dụng với HCl (1:1) - Cộng 1,2 tạo 2 sản phẩm + HClCH2 C CH CH3 CH2 2 3 4 CH3 CCl CH3 CH CH2 CH2Cl CH CH3 CH CH2 3-Clo-3-metylbuten-1 4-Clo-3-metylbuten-1 - Cộng 3,4 tạo 2 sản phẩm Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 42 + HClCH2 C CH CH3 CH2 2 3 4 CH2 C CHCl CH3 CH3 CH2 C CH2 CH3 CH2Cl 3-Clo-2-metylbuten-1 4-Clo-2-metylbuten-1 - Cộng 1,4 tạo 2 sản phẩm + HClCH2 C CH CH3 CH2 4 CH2Cl C CH CH3 CH3 CH3 C CH CH3 CH2Cl 1-Clo-2-metylbuten-2 1-Clo-3-metylbuten-2 * Pentadien-1,4 tác dụng với HCl (1:1) - Cộng 1,2 hay 3, 4 : tương tự như Divinyl - Không có phản ứng cộng 1,4 do hai liên kết p không liên hợp. - CTCT các polime thu được khi trùng hợp 2 ankadien trên : CH2 C CH CH3 CH2n TH1,2 CH2 C CH3 CH=CH2 n CH2 C CH CH3 CH2n TH3,4 CH2 CH CCH3 CH2 n CH2 C CH CH3 CH2 TH1,4 n CH2 C CH CH3 CH2 CH2 CH CH2 CH CH2 n TH1,2 CH2 CH CH2 CH CH2 n - Pentadien-1,4 không có sản phẩm trùng hợp 1,4 do không có 2 liên kết p liên hợp. Bài 2 : a) Phát biểu quy tắc thế ở vòng benzen. b) Từ benzen viết phương trình phản ứng điều chế ortho-bromnitrobenzen và meta- Bromnitrobenzen (ghi rõ điều kiện phản ứng). GIẢI : a) Quy tắc thế ở vòng benzen : Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 43 - Khi vòng benzen có nhóm thế đẩy electron(gốc ankyl hoặc –OH, –NH2, –Cl, –Br…) phản ứng thế xảy ra dễ hơn so với benzen và ưu tiên thế vào vị trí ortho hoặc para. - Khi vòng benzen có nhóm thế rút electron (nhóm thế có liên kết p như –NO2, - COOH, - CHO, -SO3H,…) phản ứng thế khó hơn (so với benzen) và ưu tiên thế vào vị trí meta. b) Các phương trình phản ứng : * Điều chế ortho – bromnitrobenzen : + Br2 Fe Br + HBr Br + HNO3 NO2 Br + H2O H2SO4 * Điều chế meta – bromnitrobenzen : H2SO4 + H2O NO2 + HNO3 NO2 NO2 Br + Br2 Fe + HBr v Bài tập tương tự : 1) Viết phương trình phản ứng của butin-1, butadien-1,3 với H2, Br2, HCl, H2O. Gọi tên sản phẩm. 2) Khi trùng hợp butadien-1,3 với xúc tác Na ta thu được cao su Buna có lẫn 2 sản phẩm phụ A và B. A là một chất dẻo không có tính đàn hồi, mỗi mắt xích có một mạch nhánh là nhóm vinyl. B là hợp chất vòng có tên là 1-vinyl xiclohexan-3 có phân tử bằng 108. Viết các phương trình phản ứng xảy ra dưới dạng CTCT. 3) Phản ứng cracking là gì? Viết các phương trình phản ứng dạng tổng quát khi cracking một ankan. - Khi cracking butan thu được một hỗn hợp gồm 7 chất, trong đó có H2 và C4H8. Hỏi CTCT của butan là n hay iso? Viết các phương trình phản ứng đã xảy ra? 4) Olefin là gì? Với CTPT CnH2n có thể có các chất thuộc dãy đồng dẳng nào? Nêu tính chất hóa học cơ bản của nó? Viết phương trình phản ứng khi cho propylen tác dụng với O2; dd Br2; HCl; dd KMnO4; phản ứng trùng hợp. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 44 Hợp chất C6H12 khi cộng hợp HBr chỉ thu được một sản phẩm duy nhất, định CTCT có thể có của olefin này và viết phương trình phản ứng. 5) Viết phương trình phản ứng (nếu có) của các hợp chất sau với dung dịch AgNO3/NH3 a) Axetylen b) Butin-1 c) Butin-2 6) Viết phương trình phản ứng (nếu có) giữa các chất sau với Brom, ghi rõ điều kiện: dd, to, khí…(nếu có): a) Isopren (1:1) b) Toluen c) Benzen d) Styren 7) Viết phương trình phản ứng (nếu có) giữa các chất sau: a) Toluen + dd KMnO4 b) Propylen + AgNO3/NH3 dư c) Styren + dd KMnO4 + Ba(OH)2 d) Axetylen + dd KMnO4_+ H2SO4 e) Propin +dd KMnO4_+ H2SO4 8) Muốn điều chế n-pentan, ta có thể hidro hóa những anken nào? Viết CTCT của chúng. 9) Viết phương trình phản ứng điều chế các hợp chất sau đây từ những anken thích hợp : a) CH3CHBr – CHBrCH3 b) CH3CHBr – CBr(CH3)2 c) CH3CHBr – CH(CH3)2 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 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 C2H6 C2H4 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. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 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, o ankan + anken CnH2n+2 ¾¾ ®¾ caotxt, o CmH2m + 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) Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 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 : + Br2 Fe 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 : Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 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? Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -