Lý thuyết Hóa học Lớp 11 - Bài toán rượu

BÀI TOÁN RƯỢU I.Bài toán rượu Công thức tổng quát rượu: Rượu mạch hở chứa k liên kết CnH2n+2-2kOm ; R(OH)x CnH2n+2-2k-m(OH)m 1m n k 0 Rượu đơn chức, đơn chức bậc 1 CxHy-OH ; CxHy-CH2 -OH x,y >0, y chẫn Rượu no mạch hở CnH2n+2Om CnH2n+2-m(OH)m m n k =0 Rượu không no đơn chức ( 1liên kết) CnH2n-1OH CnH2nO n3 Rượu no đơn chức CnH2n+1OH CnH2n+2O n1 Rượu no đơn chức bậc1 CnH2n+1-CH2-OH R- CH2 -OH n0 R là gốc ankyl Rượu thơm chứa 1 vòng benzen +1 chức rượu CnH2n-7-2k OH n7 ;k=o => nhánh gốc no n9 ;k>0 => nhánh gốc ko no k 0 :k,n N Độ rượu Công thức : D = Định nghĩa : Số ml rượu có trong 100 ml dung dịch rượu (rượu + nước) Tên rượu Danh pháp thông thường: Tên rượu =rượu + Tên gốc hiđrocacbon tương ứng + ic. C2H5OH rượu etylic C3H7OH rượu propylic CH2=CH-CH2-OH ancol alylic C6H5-CH2-OH rượu Benzylic OH-CH2-CH2-OH : etan -1,2-diol hay etylen glicol OH-CH2-CH(OH)-CH2-OH : propan -1,2,3-triol hay glixerin Danh pháp IUPAC: Tên rượu = Tên hiđrocacbon tương ứng + ol. vị trí mạch nhánh + tên mạch nhánh + tên mạch chính + vị trí nhóm chức. (Chọn mạch cacbon dài nhất chứa nhóm chức (-OH) và liên kết bội làm mạch chính. Đánh số thứ tự từ phía nào sao cho nhóm (-OH) gắn vào nguyên tử C có số chỉ nhỏ nhất) Ví dụ: CH3- CH2-CH2-OH Propan -1-ol CH3-CH2(OH)-CH2-CH3 Butan-2-ol CH2 =CH-CH2-OH Propen-1-ol CH2- CH(OH)-C(CH3) (CH3)-CH3 3,3- dimetyl butan-2-ol CH3-CH(CH3)-CH=CH-CH3-OH 4-metyl pent-2-en-1-ol Bậc của rượu nhóm hidroxi (-OH) đính với cacbon bậc I,II,III. Tính chất vật lý của rượu Liên kết hidro: liên kết hidro tạo bởi nguyên tử H linh động (là nguyên tử H liên kết nguyên tử có độ âm điện lớn N,O,Cl,F,...) của phân tử này với nguyên tử có độ âm điện lớn hơn phân tử khác , biểu diễn ... -Hợp chất có liên kết hiđro thường có nhiệt độ sôi cao , tan tốt trong nước so với hợp chất cùng phân tử khối không có liên kết hiđro. * Các ancol từ 1-3 C tan vô hạn trong nước, từ C4 trở đi độ tan giảm dần. -Nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy tăng khi khối lượng phân tử tăng ; đồng phân mạch nhánh có nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy thấp hơn mạch thẳng Tính chất hoá học của rượu đơn chức / Phản ứng oxi hoá hoàn toàn ( phản ứng cháy) CnH2n+2Oz + O2 n CO2 + (n+1) H2O => rượu đơn chức no (hoặc rượu no đa chức) nrượu= => rượu không no có 1 liên kết ( n3) lưu ý : Đốt cháy HCHC chứa C,H,O tạo ra > => Hợp chất đó phải là rượu no (ete no) có CTPT là CnH2n+2Oz. Đốt cháy HCHC chứa C,H,O tạo ra => Hợp chất đó chứa 1 liên kết trong phân tử ( rượu không no , andehit đơn no, axit đơn no, este đơn no ) có CTPT là CnH2nOz. VD1 : Đốt cháy hoàn toàn một rượu X thu được số mol nước gấp đôi số mol CO2. X là: HD giải: CTTQ của rượu X là CxHyOz Theo đề bài, ta có: Lập bảng biến thiên: x 1 2 3 y 4 8 12 nhận Vậy Rượu có 1Cacbon và 4 hiđrô chỉ là CH3OH Þ câu C đúng. VD2: Đốt cháy hoàn toàn 1 mol rượu no mạch hở X cần 2,5 mol oxi. CTPT của X là: HD giải: CTTQ của X là CnH2n+2Ox Theo đề bài, ta suy được: Lập bảng biến thiên: n 1 2 3 x -1 2 5 nhận Vậy CTPT của X là C2H6O2 VD3 : Đốt cháy hoàn toàn a mol rượu mạch hở X thu được 3a mol khí CO2. Mặt khác a mol rượu cộng hợp tối đa a mol hiđrô. CTCT của X là: HD giải: Đốt cháy hoàn toàn a mol rượu X thu được 3a mol khí CO2 Þ rượu X có 3 nguyên tử C trong phân tử. a mol rượu X cộng hợp tối đa a mol hiđrô Þ X có một nối đôi trong phân tử. Vậy X có CTCT là: CH2=CH–CH2OH VD4 : Đốt cháy hoàn toàn 1 thể tích hơi rượu X mạch hở cần 4 thể tích oxi sinh ra CO2 và hơi nước có cùng thể tích (các khí đo cùng điều kiện). X chính là: HD giải: Đốt X thu được (tỉ lệ về thể tích cũng là tỉ lệ về số mol) Þ X là rượu chưa no mạch hở có một liên kết đôi. (giống câu 24) CTTQ của X là CnH2nOz Theo đề bài, ta suy ra Lập bảng biến thiên: x 1 2 3 4 5 z âm âm 1 4 7 nhận Vậy CTPT của X là C3H6O hay CH2=CH–CH2OH Þ câu A đúng. VD5 : Đốt cháy hoàn toàn rượu đa chức X thu được 3 mol nước và 2 mol CO2. CTPT của X là: HD giải: Đốt X ® Þ X là rượu no mạch hở có CTTQ là CnH2n+2Oz Ta có tỉ lệ: Vậy X chỉ có thể là C2H6O2 hay C2H4(OH)2 /Phản ứng thế kim loại kiềm (K,Na ) nrượu => rượu đa chức .Dấu = xảy ra rượu có 2 nhóm -OH nếu rượu đơn chức =1/2 nrượu. VD: Đốt cháy hoàn toàn một rượu X sinh ra CO2 và nước có tỉ lệ mol là . Mặt khác khi cho 0,1 mol rượu X tác dụng với natri dư sinh ra 3,36 lít khí hiđrô (đkc). CT của X là: HD giải: Đốt X ® Þ X là rượu no mach hở Số mol hiđrô sinh ra: Đặt CTTQ của X là: R(OH)x Vậy CTTQ của X là: CnH2n+2O3 Vậy CTPT của X là C3H8O3 và C3H5(OH)3 Chú ý : Nếu cho Na vào dd rượu Rượu tác dụng với axit ( phản ứng este hoá ) theo định luật bảo toàn khối lượng mrượu (tham gia) + maxit (tham gia) = m este + m H20 Phản ứng tách nước (Đề hidrat hoá ) anken(olefin) Quy tắc Zaixep : Nhóm -OH tách cùng H gắn C kế bên có bậc cao nhất cho sản phẩm chính. ( tách H2O từ hỗn hợp rượu cho ra 2 olefin là đồng đẳng liên tiếp => rượu no đơn chức có số nguyên tử ) VD1 : Đehiđrat hóa 2 – metyl butanol – 2 sinh ra sản phẩm chính là: HD giải: phản ứng tách nước tuân theo quy tắc Zaixep: nhóm –OH bị tách cùng với nguyên tử H ở nguyên cacbon có bậc cao hơn. + H2O Rượu bậc n tách nước cho tối đa n sản phẩm ( không tính đồng phân hh) VD1: Viết phản ứng tách nước của rượu có CTPT C4H10O, xác định sản phẩm chính. VD2: A,B có cùng CTPT là C5H12O . A và B khi cho tác dụng với Na đều tạo được khí H2 bay ra. Xác định CTCT của A và B ,biết rằng nếu đem đun nóng với H2SO4 đ (170oC) thì A không tạo anken,còn B chỉ cho ra một đồng phân. Lưu ý : - CH3OH tách nước chỉ cho CH3-O-CH3 , không cho anken (olefin) Đun rượu X với H2SO4 đặc cho ra Y , nếu MY/MX >1 => Y là ete , nếu MY/MX Y là anken. VD: Khử nước của một rượu X được CHC Y có tỷ khối so với X là 0.7.Tìm CTPT của X. Nếu tách H2O từ n rượu khác nhau tạo ete (có n ete đối xứng) - Định luật bảo toàn khối lượng cho : m rượu = mete + = nete = n rượu - nếu thu được hỗn hợp các ete có số mol như nhau thì số mol của mỗi rượu ban đầu đã phản ứng cũng bằng nhau. VD: Đun nóng hỗn hợp hai rượu no đơn chức với H2SO4 đặc,140oC thu được 21,6g H2O và 72 g hỗn hợp 3 ete. Tìm CTCT hai rượu, biết 3 ete thu được có số mol bằng nhau. Ôxi hoá không hoàn toàn Rượu bị oxi hóa khi đun nóng với CuO rượu bậc I andehit ( th.gia phản ứng tráng gương) rươu bậc II xeton ( không th.gia phản ứng tráng gương) rượu bậc III không bị oxi hóa bởi CuO. VD1: Rượu X có CTPT là C4H10O tác dụng với CuO có nhiệt độ sinh ra sản phẩm là xeton. X là: HD giải: Rượu bậc hai oxi hóa bởi CuO có nhiệt độ sinh ra xeton Bậc của rượu tương ứng với bậc nguyên tử cacbon mà nhóm –OH liên kết ( nguyên tử cacbon bậc một là nguyên tử C chỉ liên kết với một nguyên tử cacbon khác, nguyên tử cacbon bậc hai liên kết với hai nguyên tử cacbon khác, nguyên tử cacbon bậc ba liên kết với ba nguyên tử cacbon khác). Vậy rượu rượu sec – butylic là rượu bậc hai. Khi dẫn hơi rượu X qua ống sứ đựng CuO (dư), nung nóng mà sau phản ứng khối lượng chất rắn trong ống sứ giảm m (gam). Khối lượng chất rắn giảm bằng khối lượng oxi tham gia phản ứng: mgiảm = mO(CuO) nO tham gia phản ứng = nCuO phản ứng. Nếu rượu là đơn chức nrượu = nandehit = nCuO = nH2 Điều chế rượu đơn chức Hiđro hoá anđehit hoặc xeton (khử). Anđehit + H2 Rượu bậc 1. R-CHO + H2 -----------> R-CH2-OH. Xeton + H2 Rượu bậc 2. Cộng nước vào anken (quy tắc Maccop...) CH2=CH2 + H2O CH3- CH2-OH VD: Anken thích hợp để điều chế 3 – metyl butanol – 2 bằng phản ứng hiđrat hóa là: HD giải: 3 – metyl butanol – 2 có CTCT Dựa trên quy tắc cộng Macconhicôp khi cộng nước vào nối đôi ta có: 3 – metyl buten –1 hiđrat hóa tạo ra 3 – metyl butanol – 2 là sản phẩm chính. + H2O Thủy phân dẫn xuất halogen C2H5Cl +NaOH C2H5OH +NaCl Từ tinh bột glucozơrượu etylic (trong công nghiệp ) C6H12O6 2 C2H5OH + 2CO2 Xà phòng hoá este: RCOOR' + NaOH RCOONa + R'OH