Chuyên đề 20 tính chất – ứng dụng - Điều chế ancol

Chuyên đề 20 tính chất – ứng dụng - điều chế Ancol Công thức phân tử tổng quát và công thức phân tử của chất tương đương với hỗn hợp rượu. Công thức một chất Công thức chất tương đương Rượu no: CnH2n + 2Ox x n ; n, x N* C H2 + 2O < Rượu no đơn chức: CnH2n + 2O C H2 + 2O > 1 Rượu chưa no no, mạch hở, có k nối và đơn chức. CnH2n + 2 – 2kO n 3, n, k N* C H2 + 2- 2O > 3 Các phản ứng của rượu: Phản ứng với kim loại kiềm: 2R(OH)n + 2nM ----> 2R(OM)n + nH2 2R-OH + 2M ----> 2R-OM + H2 R(OH)n : Rượu n chức, R-OH: Rượu đơn chức. Phản ứng với axit: R-OH + H-Br ---> R-Br + H2O - Phản ứng tách nước: CnH2n + 1-OH -------> CnH2n + H2O. Phản ứng ete hoá của rượu đơn chức, ta có: Số mol ete = 1/2 số mol của rượu tham gia phản ứng. Hỗn hợp 2 rượu bị ete háo sẽ tạo ra 3 ete. Phản ứng cháy của rượu no hay ete no. C H2 + 2O + (3 + 1 -)/2 ------> CO2 + ( + 1)H2O xmol xmol ( + 1)x mol Hệ quả: Rượu no hay ete no cháy ----> số mol H2O > số mol CO2. Và số mol rượu no hay ete no tham gia phản ứng = số mol H2O – số mol CO2. Bài tập áp dụng: Bài 1: Đốt cháy 3,075 gam hỗn hợp 2 rượu no đơn chức kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng. Sản phẩm thu được lần lượt cho qua bình 1 đựng H2SO4 đặc và bình 2 đựng KOH rắn. Tính khối lượng các bình này tăng lên, biết rằng nếu cho lượng rượu trên tác dụng với Na thấy thoát ra 0,672 lít H2 (đktc). Lập công thức phân tử của 2 rượu. Bài giải Gọi là số nguyên tử cacbon trung bình của 2 rượu. Ta có CTPT tương đương của 2 rượu là C H2+ 1OH. Phản ứng đốt cháy: C H2+ 1OH + O2 CO2 + ( + 1) H2O (1) Khi cho sản phẩm thu được qua bình 1 đựng H2SO4 thì H2O bị hấp thụ và qua bình 2 đựng KOH thì CO2 bị giữ lại theo phương trình. CO2 + 2KOH K2CO3 + H2O (2) Phản ứng rượu tác dụng với Na 2C H2+ 1OH + 2Na 2C H2+ 1ONa + H2 (3) Theo (3) số mol hỗn hợp 2 rượu là. nhh = 2.nH= 2 = 0,06 (mol) hh = = 51,25 = 14 + 18 = 2,375. Vì 2 rượu kế tiếp nhau nên suy ra: C2H5OH và C3H7OH. Theo (1) ta có: Khối lượng bình 1 tăng = mHO = 0,06(2,375 + 1).18 = 3,645 g Khối lượng bình 2 tăng = mCO= 0,06 . 2,375 . 44 = 6,27 g Bài 2: A là hỗn hợp gồm rượu Etylic và 2 axit hữu cơ kế tiếp nhau có dạng CnH2n+1COOH và Cn+1H2n+3COOH. Cho 1/2 hỗn hợp A tác dụng hết với Na thoát ra 3,92 lít H2 (đktc). Đốt 1/2 hỗn hợp A cháy hoàn toàn, sản phẩm cháy được hấp thụ hết vào dung dịch Ba(OH)2 dư thì có 147,75g kết tủa và khối lượng bình Ba(OH)2 tăng 50,1 g. a, Tìm công thức 2 axit trên. b, Tìm thành phần hỗn hợp A. nH2 = = 0,175 (mol) PT phản ứng: 2C2H5OH + 2Na 2C2H5ONa + H2 (1) 2CnH2n+1 COOH +2Na 2CnH 2n+1COONa + H2 (2) 2Cn+1H2n+3 COOH +2Na 2Cn+1H2n+3COONa + H2 (3) Biện luận theo trị số trung bình. Tổng số mol 3 chất trong 1/2 hỗn hợp = 0,175.2= 0,35 (mol) t0 C2H6O + 3O2 2CO2 + 3H2O (4) t0 CxH2xO2 + O2 xCO2 + xH2O (5) Chất kết tủa là BaCO3 nBaCO3 = = 0,75 (mol) PT: CO2 + Ba(OH)2 BaCO3 + H2O (6) Theo PT (6) ta có: nCO2 = nBaCO3 = 0,75 (mol) mCO2 = 0,75 x44 = 33(g) mH2O = m tăng - mCO2 mH2O = 50,1 - 33 = 17,1 (g) nH2O = = 0,95 (mol) Từ PT (4) ta thấy ngay: Số mol rượu C2H5OH = 0,95 - 0,75 = 0,2 ( mol) Theo PT (4) ta thấy số mol CO2 tạo ra là nCO2 = 2.nC2H5OH = 2.0,2 = 0,4 (mol) Suy ra: 2 a xít cháy tạo ra 0,75 - 0,4 = 0,35 (mol CO2) Từ PT (4) ta thấy nH2O = 3.nC2H5OH = 3.0,2 = 0,6 (mol) Suy ra 2 axit cháy tạo ra: 0,95 - 0,6 = 0,35 mol H2O Với số mol 2axit = 0,35 - 0,2 = 0,15 x = 0,35 : 0,15 = 2,33 (x là số mol trung bình giữa n+1 và n+2) 2 axit là CH3COOH và C2H5COOH. Gọi số mol CH3COOH, C2H5COOH trong 1/2 A là a, b. Theo phương trình đốt cháy ta có: Số mol của 2 axit = 0,15mol = a + b. nCO2 sinh ra = 2a + 3 b = 0,35. Giải ra ta có: a = 0,1; b = 0,05. Vậy hỗn hợp có 0,2 mol CH3COOH là 12 g và 0,10 mol C2H5COOH là 7,4g Bài 3: Hỗn hợp A gồm 0,1 mol Rượu Etylic và a mol Rượu X có công thức là: CnH2n(OH)2. Chia A thành 2 phần bằng nhau. Phần 1 cho tác dụng hết với Na thấy bay ra 2,8lít khí Hiđrô (ở ĐKTC). Phần thứ 2 đem đốt cháy hoàn toàn thu được 8,96 lít khí CO2 (ở ĐKTC) và b g nước. a/ Tìm các giá trị của a, b? b/ Xác định công thức phân tử, viết công thức cấu tạo của X, biết rằng mỗi nguyên tử C chỉ liên kết được với 1 nhóm OH? Hướng dẫn: 1. Các phản ứng xảy ra. 2C2H5OH + 2Na 2C2H5ONa + H2 (1) CnH2n(OH)2 + 2 Na CnH2n(ONa)2 + H2 (2) C2H5OH + 3 O2 2 CO2 + 3 H2O (3) CnH2n(OH)2 + O2 n CO2 + (n+1) H2O (4) Theo phản ứng (1), (2) ta có: n H2 = + = = 0,125 (mol) a = 0,2 mol. Theo phản ứng (3), (4): n CO2 = . 2 + . n = = 0,4 (mol). n = 3. Theo phản ứng (3), (4): n H2O = . 3 + . 4 = 0,55 (mol). m H2O = b = 0,55 . 18 = 9,9g 2. Công thức phân tử của X là: C3H8O2 hay C3H6(OH)2. Công thức cấu tạo hợp chất là: CH2 - CH - CH3 CH2 - CH2 - CH2 OH OH OH OH Bài 4 : Đốt cháy hoàn toàn 23g một rượu no đơn chức A, thu được 44g CO2 và 27g H2O. a/ Xác định CTPT, CTCT của A b/ Hỗn hợp X gồm A và B là đồng đẳng của nhau. Cho 18,8g hỗn hợp X tác dụng với Na dư, thu được 5,6 lit H2 (đktc). Xác định CTPT, CTCT của A, B và tính thành phần % theo khối lượng của A, B trong X. c/ Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp X rồi cho toàn bộ sản phẩm đi qua bình đựng dung dịch Ca(OH)2 dư, thu được 35g kết tủa. Tính khối lượng hỗn hợp X đem đốt cháy. Hướng dẫn : a/ Số mol CO2 = 1 mol và số mol của H2O = 1,5 mol. Nhận thấy số mol của H2O > số mol của CO2 -----> Rượu A là rượu no. nHO : nCO = = 1,5 ----> n = 2. CTPT của A là C2H6O và CTCT là CH3 – CH2 – OH. b/ Gọi CTPT TB của A và B là C H2 + 1OH, a là số mol của rượu tương đương. m = (14 + 18)a = 18,8 (*) 2C H2 + 1OH + 2Na ------> 2C H2 + 1ONa + H2 a(mol) a/2(mol) Số mol H2 = a/2 = 5,6/22,4 = 0,25 ----> a = 0,5 mol Thay a = 0,5 vào (*) ----> = 1,4 Vậy n < < n + 1 (n nguyên dương và n 1) Vậy rượu B chỉ có 1 nguyên tử C, B là CH3 – OH. Đặt số mol của CH3 – OH là x, số mol của CH3 – CH2 – OH là y. x + y = a = 0,5 32x + 46y = 18,8 Giải phương trình ta được: x = 0,3 và y = 0,2. ---> mCHOH = 0,3 . 32 = 9,6g ---> % mCHOH = 51,06% và % mCH- CH- OH = 48,94%. c/ 2C H2 + 1OH + 3 O2 ----> 2CO2 + 2( + 1) H2O a mol a mol CO2 + Ca(OH)2 ----> CaCO3 + H2O a mol a mol Số mol của CaCO3 = a = 35 : 100 = 0,35 mol ----> a = 0,35 : = 0,35 : 1,4 = 0,25. Ta có: mX = (14 + 18)a = 14a + 18a = 14.0,35 + 18.0,25 = 9,4g. Bài 5: 1 - Trong bình kín ở 150 0C chứa hỗn hợp khí gồm 1 thể tích axetilen và 2 thể tích oxi. Đốt cháy axetilen bằng chính khí oxi trong bình. Sau khi phản ứng kết thúc đưa bình về nhiệt độ ban đầu thì áp suất trong bình thay đổi như thế nào? 2 - Trộn 12,4 g hỗn hợp hai rượu CH3OH và C2H5OH với 3 g axit CxHyCOOH rồi đem đốt thì thu được 13,44 l khí CO2 (ĐKTC). Nếu đem 3 g oxit trên trung hoà bởi dung dịch KOH 0,5 M thì cần 100 ml DD KOH. a. Tìm CTHH của axit trên. b. Tính % khối lượng hỗn hợp rượu ban đầu. c. Viết PTHH các phản ứng Este hoá giữa các chất trên. Hướng dẫn: 1 - ở 1500C nước ở thể hơi. Gọi V là thể tích của C2H2 thì VO = 2V Thể tích hỗn hợp C2H2 và O2 trong bình bằng 3V PTHH: 2C2H2(k) + 5O2(k) đ 4CO2(k) + 2H2O(h) 2 mol 5 mol 4 mol 2 mol V l 2,5 V l 2 V l V l x l 2 Vl y l z l x = y = z = VCH còn dư = V - = Vhh sau phản ứng = ( + + ) = Gọi áp suất trong bình lúc đầu là 100% áp suất trong bình sau phản ứng là a %. áp dụng công thức = = Ta có: a = = 86,7 (%) Vậy áp suất khí trong bình giảm đi là: 100 % - 86,7 % = 13,3 % 2. a- Tìm CTHH của axit: nKOH = 0,5 . 0,1 = 0,05 (mol) PTHH: CxHyCOOH (dd) + KOH (dd) đ CxHyCOOK (dd) + H2O (l) 0,05 mol 0,05 mol MCHCOOH = = 60 12 x + y + 45 = 60 12x + y = 15 x = 1 và y = 3 ----> CTHH của axit là: CH3COOH. b. Tính phần khối lượng của hỗn hợp rượu ban đầu: Nco = = 0,6 (mol) Gọi x, y lần lượt là số mol CH3OH và C2H5OH trong hỗn hợp (x, y > 0). PTHH: Đốt cháy hỗn hợp 2CH3OH (l) + 3O2 (k) đ 2CO2(k) + 4H2O (h) x mol x mol C2H5OH (l) + 3O2 (k) đ 2 CO2 (k) + 3H2O (h) y mol 2y mol CH3COOH (l) + 2O2 (k) đ 2 CO2 (k) + 2H2O (h) 0,05 mol 0,1 mol Tổng số mol CO2: 2y + x + 0,1 = 0,6 2y + x = 0,5 Khối lượng hỗn hợp hai rượu bằng 12,4 gam 46 y + 32 x = 12,4 suy ra x = 0,1 mol và y = 0,2 mol % CH3OH = . 100% 25,8 % % C2H5OH = 100% - 25,8 % = 74,2% c. Phản ứng ESTE hoá: H2SO4(đặc), t0 CH3COOH (l) + C2H5OH (l) CH3COOC2H5 (l) + H2O (l) H2SO4(đặc), t0 CH3COOH (l) + CH3OH (l) CH3COOCH3 (l) + H2O (l)