Ôn tập Hóa học hữu cơ Lớp 11 - Tiết 1-8

Ôn tập hoá hữu cơ 11 Đại cương hoá hữu cơ Hợp chất Hydrocacbon Tiết 1+2 : Đại cương Hoá hữu cơ Xác định định tính thành phần hợp chất hữu cơ Nội dung Câu hỏi nêu vấn đề – Chú ý P. pháp I/ Xác định định tính thành phần hợp chất hữu cơ A. Những vấn đề lý thuyết cơ bản 1. Công thức phân tử Công thức tổng quát : CxHyOzNt (x,y,z, t : số nguyên) Công thức thực nghiệm : (CaHbOc)n (a,b,c tối giản ; n³1) Công thức phân tử : cho biết số lượng nguyên tử của mỗi loại nguyên tố trong phân tử. 2. Lập công thức phân tử : CxHyOzNt * Dựa vào % các nguyên tố (1) * Tính trực tiếp từ sản phẩm đốt cháy (2) Bài tập áp dụng Bài 1 : Xác định CTPT cho chất hữu cơ có số liệu sau 51,3%C ; 9,4%H ; 12,0%N ; 27,3%O Tỷ khối hơi sa với không khí là 4,05 *àHợp chất gồm C,H,O,N. CTTQ : CxHyOzNt (1) (2) (1) (2) tìm được x,y,z,t. Bài 2 : Tìm công thức phân tử chất hữu cơ a/ Đốt cháy hoàn toàn 10g hợp chất sinh ra 33,85g CO2 và 6,94g H2O. Tỷ khối hơi đối với không khí là 2,69. b/ Đốt cháy 0,282g hợp chất và cho các sản phẩm sinh ra đi qua các bình đựng CaCl2 và KOH thấy bình CaCl2 tăng thêm 0,194g, còn bình KOH tăng 0,80g. Mặt khác, đốt 0,186g chất đó sinh ra 22,4ml Nitơ (đktc). Phân tử chất đó chỉ có 1 nguyên tử Nitơ. * a/ Sản phẩm đốt cháy : CO2 ; H2O vậy hợp chất gồm C, H, có thể có O. Tính theo công thức (2), tìm M theo công thức tỷ khối đã trình bày ở bài (1). Sau khi tìm được x,y. Giả sử có O thay vào biểu thức tính M để khẳng định phân tử có nguyên tử O không. Yêu cầu học sinh tính chuyển về áp dụng (1). b/ Bình đựng CaCl2 khan giữ lại H2O. Bình đựng KOH giữ CO2 Sản phẩm đốt cháy : CO2 ; H2O ; N2 suy ra thành phần gồm C, H, N, có thể có O. Chú ý : Bài toán cần qui đổi khối lượng Nito tương ứng với a=0,282g hoặc qui đổi với CO2 ; H2O. Bài 3 : Đốt cháy hoàn toàn 0,9g một chất hữu cơ có thành phần gồm các nguyên tố C, H, O người ta được 1,32g CO2 và 0,54g H2O. Khối lượng phân tử chất đó là 180. Hãy xác định công thức phân tử của chất hữu cơ trên. Bài 4 : Đốt cháy hoàn toàn một lượng chất hữu cơ chứa C, H, Cl sinh ra 0,22g CO2 và 0,09g H2O. Khi xác định Clo trong lượng chất đó bằng dung dịch AgNO3 người ta thu được 1,435g AgCl. Hãy xác định công thức phân tử của chất hữu cơ trên, biết tỷ khối hơi của nó so với Hidro bằng 42,5. * (C,H,Cl) -------- (Cl)----------AgCl Lượng Cl trong AgCl chính là lượng Cl trong hợp chất hữu cơ ban đầu. Bài 5 : Hãy xác định công thức phân tử của một hợp chất hữu cơ có khối lượng phân tử băng 26 ; biết rằng sản phẩm của sự đốt cháy hợp chất đó là CO2 và H2O. * Sản phẩm cháy là CO2 ; H2O suy ra hợp chất gồm C, H, có thể có Oxi. CTTQ : CxHyOz 12x + y + 16z = 26 suy ra 16z<26 vậy z=0 hoặc z=1 Xét 2 trường hợp : z=1 : 12x+y+16=26 suy ra không có giá trị x, y (loại) z=0 : 12x+y=26 suy ra x=2 ; y=4 CTPT : C2H4. 1- Có các loại công thức ? So sánh ý nghĩa của mỗi loại ? Ví dụ áp dụng trong bài toán hoá học? + Thường sử dụng 3 loại công thức trên trong các bài toán hoá học + CTTQ : thành phần định tính các nguyên tố. CTTN cho biết tỷ lệ đơn giản các nguyên tử. CTPT cho biết số lượng của mỗi nguyên tố. + Ví dụ : Biết trong phân tử có các nguyên tố gì có thể gọi được CTTQ ; biết tỷ lệ số nguyên tử sẽ viết được CTTN ; CTPT được tìm khi tính được n. 2- Hợp chất trên gồm những nguyên tố nào ? Tại sao ? + Nếu tổng % các nguyên tố đã cho không bằng 100% suy ra hợp chất còn có nguyên tố khác. 3- Tại sao công thức (2) không xuất hiện z ? Có thể xác định z như thế nào ? + Vì Oxi xuất hiện trong CO2 ; H2O và trong Oxi đem đốt cháy ban đầu. + Xác định z khi đã xác định được x,y,t và dựa vào M. 4- Khai thác giả thiết áp dụng trực tiếp công thức (2). Ôn lại cách xác định M thông qua tỷ khối. Chú ý tỷ khối chỉ áp dụng với chất khí. 5- Có thể đưa về áp dụng công thức (1) với bài toán 2 không ? + Từ mCO2 tính mC, suy ra %C, tương tự với H ; mO tính theo định luật BTKL. 6- Các chất hút giữ H2O thường gặp là H2SO4 đặc ; CaCl2 khan. Chất giữ CO2 sản phẩm cháy của chất hữu cơ là dung dịch KOH ; NaOH ; Ca(OH)2 ; Ba(OH)2 Chú ý rằng : Nếu cho sản phẩm qua dung dịch KOH trước thì cả H2O và CO2 đều bị giữ lại trong dung dịch. 7- Học sinh ôn lại cách xác định thành phần khối lượng nguyên tố trong hợp chất. Cụ thể tính m(Cl) trong AgCl. Ví dụ : AaBb : m(g) 8- Ngoài cách xác định CTPT theo 2 công thức cơ bản trên, bài 5 là bài tập giải biện luận phương trình nghiệm nguyên. Nêu vấn đề So sánh Diễn dịch Qui nạp Tiết 3+4 : Đại cương Hoá hữu cơ Xác định định tính thành phần hợp chất hữu cơ (tiếp) Viết công thức cấu tạo, xác định đồng đẳng, đồng phân Nội dung Tiếp theo I/ Bài 6 : Đốt cháy hoàn toàn 0,4524g hợp chất A sinh ra 0,3318g CO2 và 0,2714g H2O. Đun nóng 0,3682g chất A với vôi tôi xút để biến tất cả Nitơ trong A thành NH3, dẫn khí NH3 vào 20ml dung dịch H2SO4 0,5M. Để trung hoà axit dư sau khi tác dụng với NH3 cần dùng 7,7ml dung dịch NaOH 1M. a/ Tính % khối lượng các nguyên tố trong A. b/ Xác định công thức phân tử của A ; biết rằng khối lượng phân tử gần đúng của nó là 60. * a/ Tính số mol các chất theo giá trị đề bài : Số mol NaOH, H2SO4 : n=CM.V (V :lit) 2NaOH + H2SO4 = Na2SO4 + 2H2O (1) 2NH3 + H2SO4 = (NH4)2SO4 (2) (Trong trường hợp này không tạo muối axit H2SO4 = 2H+ + SO42-) Từ (1) : tính số mol H2SO4 dư suy ra số mol H2SO4 phản ứng (2) vậy tính được số mol NH3. Tính khối lượng N trong A. b/ Tính áp dụng công thức (1) Bài 7 : Đốt cháy hoàn toàn 10,4g hợp chất hữu cơ A rồi cho sản phẩm lần lượt qua bình (1) chứa H2SO4 đặc, bình (2) chứa nước vôi trong dư, thấy khối lượng bình (1) tăng 3,6g ; bình (2) thu được 30g kết tủa. Khi hoá hơi 5,2g A thu được một thể tích đúng bằng thể tích của 1,6g Oxi ở cùng điều kiện và áp suất. Xác định CTPT của A. * Khối lượng tăng ở bình (1) là khối lượng H2O Khối lượng kết tủa ở bình (2) là CaCO3 Cùng điều kiện t0, P tỷ lệ số mol bằng tỷ lệ thể tích. II/ Viết công thức cấu tạo – Xác định đồng đẳng, đồng phân. A. Lý thuyết 1- Công thức cấu tạo biểu diễn cách thức, thứ tự liên kết các nguyên tử trong phân tử. Các nguyên tử liên kết theo đúng hoá trị : C(IV) ; H(I) ; O(II) ; N(III) 2- Đồng đẳng : Cấu tạo và tính chất tương tự nhau, thành phần phân tử hơn kém nhau một hay nhiều nhóm –CH2. 3- Đồng phân : Các chất có cùng CTPT, khác nhau về công thức cấu tạo. B. Bài tập áp dụng Bài 1 : Viết công thức cấu tạo của các đồng phân ứng với công thức sau : C4H10 ; C3H6 ; C4H8 ; C3H7Cl ; C3H8O ; C3H9N * C4H10 : Phân tử chỉ có liên kết đơn + Viết dạng m ạch thẳng : C-C-C-C + Mạch nhánh C-C(C)-C C3H6 : 1 liên kết đôi hoặc 1 vòng no + Anken C=C-C + XicloAnkan C4H8 : 1 liên kết đôi hoặc 1 vòng no + Anken : mạch thẳng C=C-C-C ; C-C=C-C mạch nhánh C=C(C)-C + XicloAnkan : CH3 C3H7Cl : Phân tử chỉ gồm liên kết đơn. Clo hoá trị 1nên chỉ tạo liên kết C-Cl . Vậy trong phân tử gồm 2 loại liên kết C-H ; C-Cl Nguyên tử Clo có 2 khả năng liên kết với C bặc 1 hoặc 2. + C(I)-Cl : C-C-C-Cl + C(II)-Cl : C-C(Cl)-C C3H8O : Oxi có hoá trị II; phân tử chỉ gồm liên kết đơn Các khả năng : C-O-C ; C-O-H C-C-O-C ; C-C-C-O-H ; C-C(OH)-C C3H9N Có các khả năng : C-NH2 ; C-NH-C ; ..(C)3N C-C-C-NH2 ; C-C(NH2)-C ; C-NH-C-C ; C-N(C)-C Bài 2 : Phân biệt đồng phân với đồng đẳng, trong số các chất cho dưới đây chất nào là đồng đẳng, đồng phân của nhau? những chất nào là đồng phân của nhau? CH3CH2CH3 ; (2) CH3CH2CH2Cl ; CH3CH2CH2CH3 ; (4) CH3CHClCH3 ; (5) CH3CH2CH=CH2 ; (6) (CH3)2CHCH3 ; (7) CH3CH=CH3 ; (8) (CH3)2C=CH2 ; (9) Câu hỏi nêu vấn đề- Chú ý 1- Bài toán tăng tính phức tạp của quá trình chuyển hoá, rèn luyện khả năng tính toán theo phương trình phản ứng Học sinh phân tích đề bài chi biết : + Hợp chất A gồm những nguyên tố nào? Tại sao? + Viết các PTPU xảy ra đối với sự chuyển hoá các chất? + Phân tích quá trình phản ứng lượng chất dư hết? 2- Cần tìm những đại lượng nào để xác định câu a/ ? Chú ý : Các giá trị tính toán phải qui về cùng một lượng chất A. 3- Yêu cầu học sinh thực hiện phân tích đề bài, áp dụng phương pháp các bài toán trước. Chú ý : Qui đổi cùng về một lượng chất A với các sản phẩm. So sánh thể tích của khí A với Oxi để tìm MA. 1- Cho biết ý nghĩa của công thức cấu tạo ? Phân tích cấu tạo CH4 ; C2H4 ; C2H2 ảnh hưởng đến tính chất như thế nào? + Nêu các phản ứng đặc trưng cho từng chất. 2- Nêu ví dụ 2 chất có thành phần phân tử hơn kém nhau 1 hay nhiều nhóm -CH2 nhưng không phải là đồng đẳng? + Anken ; Xicloankan : CTCT khác nhau nên tính chất khác nhau. 3- Dựa vào đâu để viết đúng các đồng phân, đủ và không bị lặp lại? Ví dụ C2H6O. + Thuyết cấu tạo hoá học + Viết theo thứ tự từng đặc điểm cấu tạo (viết hết mạch thẳng, mạch nhánh, mạch vòng) 4- C4H10 : đồng phân mạch C (gồm mạch thẳng, mạch nhánh) C3H6 ; C4H8 ứng với công thức tổng quát chung CnH2n có đồng phân mạch hở và mạch vòng. C3H7Cl có thêm Clo, dựa vào khả năng liên kết (hoá trị) đánh giá các loại liên kết có thể có để xét đầy đủ các trường hợp. Tương tự cho học sinh phân tích các khả năng tạo liên kết giữa các nguyên tố. 5- Yêu cầu học sinh giải thích phải đủ các điều kiện đồng đẳng và đồng phân. Chú ý trường hợp ankan và Xiclankan. Học sinh tìm ví dụ khác : CTPT hơn kém nhau n.CH2 nhưng không phải là đồng đẳng? P.Pháp Qui nạp Tiết 5+6 : Hydrocacbon Bài tập về tính chất hoá học của Hydrocacbon Nội dung Câu hỏi nêu vấn đè – Chú ý P.Pháp Phản ứng hoá học đặc trưng của Hydrocacbon + Ankan : phản ứng thế (Cl2, askt) + Dãy đồng đẳng có liên kết bội : Cộng, trùng hợp, OXH + Hợp chất có vòng thơm : Dễ tham gia phản ứng thế, khó tham gia phản ứng cộng. Bài 1 : Một hydrocacbon A có công thức (CH)n biết 1 mol A phản ứng được với 4 mol H2 và 1 mol A chỉ phản ứng với 1 mol dung dịch Br2. Công thức cấu tạo của A ? * + 1 mol A phản ứng với 4 mol H2 suy ra A có 4 liên kết p + 1 mol A phản ứng với 1 mol dung dịch Br2 suy ra chỉ 1 liên kết p có khả năng phản ứng cộng (liên kết p thuộc mạch hở) Vậy phân tử có 3 liên kết p tạo vòng liên hợp. CT có dạng : Dạng CTPT tương ứng : C8+nH8+2n Mà A : (CH)n Suy ra n=0 . Vậy CTPT : C8H8 CTCT Styren **Phản ứng cộng là phản ứng dặc trưng cho liên kết bội, chú ý với dãy đồng đẳng Aren không phản ứng với dung dịch Brom. Bài 2 : Anken A C6H12 có đồng phân hình học, tác dụng với Br2 cho hợp chất dibrom B. B tác dụng với KOH trong rượu, đun nóng cho dien C và 1 ankin C’. C bị OXH trong KMnO4 đậm đặc và nóng cho axit axetic D và CO2. Hãy cho biết cấu tạo của A? * DienC (6C) à 2CO2 + 2CH3COOH (Đảm bảo 6 nguyên tử C trước và sau phản ứng) CH3-CH= : tạo ra CH3COOH =CH-CH= : tạo ra CO2 Vậy CTCT : CH3-CH=CH-CH=CH-CH3 (C) CH3-CH2- CHBr-CHBr-CH2 -CH3 (B) CH3-CH2- CH=CH -CH2 -CH3 (A) ** Củng cố cho học sinh 2 qui tắc quan trọng : Qui tắc Maccopnicop : H cộng vào C bậc thấp Qui tắc tách Zaicep : H tách ở Cb bậc thấp Bài 3 : Đốt cháy một số mol như nhau của 3 hydrocacbon K,L,M ta thu được lượng CO2 như nhau và tỷ lệ số mol H2O và CO2 đối với K, L, M tương ứng bằng 0,5 ; 1 ; 1,5. Xác định CTPT của K, L, M. * CTTQ : CnH2n+2-2k ( k : số liên kết p trong phân tử) Số mol K, L, M bằng nhau tạo ra số mol CO2 như nhau suy ra K, L, M có số nguyên tử C như nhau (cùng giá trị n) Với mỗi RH sẽ có giá trị k khác nhau. Viết PTPU cháy, lập tỷ lệ số mol H2O/ CO2. Biện luận giải phương trình nghiệm nguyên. ** Chỉ khi xác định thuộc dãy đồng đẳng nào mới gọi công thức có sự phụ thuộc nC và nH. Khi bài toán cho hỗn hợp RH cần gọi CTTQ là CnH2n+2-2k để giải phương trình. 1- Giáo viên yêu cầu học sinh nhắc lại các tính chất trên đưa bài tập áp dụng. 2- Tại sao lại có tỷ lệ cộng khác nhau giữa H2 và Br2? Hợp chất RH nào đã học có đặc điểm đó? + Tỷ lệ mol X2 tham gia phản ứng cộng phụ thuộc vào số liên kết p trong phân tử của hợp chất. + Trường hợp liên kết p liên hợp vòng (Aren) khó cộng (không phản ứng với dung dịch Brom) 2- Trong bài tập trên có những phản ứng nào xảy ra ? + Phản ứng cộng Br2 vào nối đôi. + Tách HBr/KOH rượu theo qui tắc Zaicep : tách H ở Cb bậc thấp. Yêu cầu hoc sinh nêu qui tắc cộng tác nhân bất đối xứng để so sánh. + OXH cắt mạch (phân tích cấu tạo) 3- Phản ứng cháy (OXH hoàn toàn) đối với tất cả các hydrocacbon sản phẩm sinh ra đều là CO2 và H2O. Cho biết tỷ lệ số mol H2O/CO2 với mỗi dãy đồng đẳng có đặc điểm gì? + Cách gọi CxHy không thể phân biệt được 3 RH. Tiết 7+8 : Hydrocacbon Bài tập về xác định dãy đồng đẳng của Hydrocacbon Nội dung Câu hỏi nêu vấn đè – Chú ý P.Pháp Bài 1 : Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp X gồm 2 hidrocacbon mạch hở cùng dãy đồng đẳng, hấp thụ hoàn toàn sản phẩm vào 1,8l dung dịch Ca(OH)2 0,05M thu được kết tủa và khối lượng dung dịch tăng 3,78g. Cho Ba(OH)2 dư vào dung dịch thu được kết tủa và tổng khối lượng cả 2 lần là 18,85g. Tỷ khối của X với H2 nhỏ hơn 20. Xác định dãy đồng đẳng của 2RH. * PTPU : Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2O (1) Ca(OH)2 + 2CO2 = Ca(HCO3)2 (2) Ca(HCO3)2 + Ba(OH)2 = BaCO3 + CaCO3 + H2O (3) Gọi a, 2b là số mol CO2 ở PT (1) và (2) ta có : a+b = 1,8.0,05 =0,09 100a+297b=18,85 a=0,04 ; b = 0.05. Vậy nCO2 = 0,14 mol mCO2 + mH2O = m(kết tủa) + m(tăng) Vậy nH2O = 0,09 mol Tỷ lệ nH2O : nCO2 >1 à Ankin hoặc Ankadien (Tỷ khối với H2 < 20 à M<40 : Không là Aren) Bài 2 : Hỗn hợp X gồm 2RH A, B mạch thẳng và khối lượng phân tử của A nhỏ hơn khối lượng phân tử của B. Trong hỗn hợp X, A chiếm 75% theo thể tích. Đốt cháy hoàn toàn X cho sản phẩm cháy hấp thụ qua bình chứa dung dịch Ba(OH)2 dư, sau thí nghiệm khối lượng dung dịch trong bình giảm 12,78g đồng thời thu được 19,7g kết tủa. Biết tỷ khối hơi của X đối với H2 bằng 18,5 và A, B cùng dãy đồng đẳng. a/ Xác định dãy đồng đẳng của 2 RH. b/ Tìm CTPT của A, B * CTTQ : CxHy CxHy + (x+y/4) O2 à xCO2 + (y/2) H2O CO2 + Ba(OH)2 = BaCO3 + H2O nCO2 = nBaCO3 = ax =0,1 mCO2 + mH2O = m(kết tủa) - m(giảm) ax.44 + ay.18/2 = 19,7 –12,78 ay/2 = 0,14 Vậy Tỷ lệ nH2O : nCO2 <1 à Ankan A : CnH2n+2 (75%) ; B : CmH2m+2 (25%) Mhh = 37 à 3n+m=10 (n<m) Vậy n=2 ; m=4 à C2H6 ; C4H10 Bài 3 : Một hợp chất X gồm 2 RH A, B (thuộc một trong 3 dãy đồng đẳng Ankan, Anken, Ankin) số nguyên tử C trong mỗi phân tử nhỏ hơn 7 và A, B được trộn theo tỷ lệ mol 1: 2.Đốt cháy hoàn toàn 14,8g hỗn hợp X bằng Oxi rồi thu toàn bộ sản phẩm lần lượt qua bình (1) chứa dung dịch H2SO4 đặc dư, bình (2) chứa 890 mldung dịch Ba(OH)2 1M thì khối lượng bình (1) tăng 14,4g và ở bình (2) thu được 133,96 g kết tủa trắng. Xác định dãy đồng đẳng A, B * Bình 1 : nH2O = 0,8 mol Bình 2 : nCO2 = 0,68 mol PTPU : Ba(OH)2 + CO2 = BaCO3 + H2O (1) Ba(OH)2 + 2CO2 = Ba(HCO3)2 (2) + Nếu không có phản ứng (2) : nCO2 = nBaCO3 =0,68 mol Tỷ lệ nH2O : nCO2 <1 à Ankan Gọi CnH2n+2 : a mol ; CmH2m+2 : 2a mol nH2O - nCO2 = 3a = 0,8- 0,68 = 0,12 à M = m/n = 14,8/0,12 = 123,33 = 14n +2 à n>7 (loại) + Xảy ra cả (1) và (2) . Gọi nBa(OH)2 lần lượt ở (1) ; (2) là x, y. nBa(OH)2 = x+y = 0,89 nBaCO3 = x = 0,68 Suy ra : y = 0,21. Tổng số mol CO2 = x+2y = 1,1 Tỷ lệ nH2O : nCO2 >1 à Ankin Bài tập biện luận khác Bài 4 : Đốt cháy hoàn toàn một RH X với một lượng vừa đủ Oxi. Hỗn hợp sản phẩm cháy qua bình H2SO4 đặc thì thể tích khí giảm một nửa. Tìm dãy đồng đẳng của X. Bài 5 : Cho 2 RH X và Y là đồng đẳng của nhau, phân tử khối của X gấp đôi phân tử khối của Y. a/ Xác định CTTQ của 2 RH b/ Xác định CTPT của X, Y biết tỷ khối của hỗn hợp đồng thể tích của X và Y so với C2H6 bằng 2,1. 1- Tại sao lại có kết tủa khi tiếp tục cho dung dịch Ba(OH)2 vào dung dịch sau phản ứng? Kết tủa trong cả 2 lần gồm những chất gì ? + Dung dịch sau phản ứng có Muối axit. + Kết tủa CaCO3 ; BaCO3 2- Liên hệ giữa lượng CO2 và H2O với khối lượng kết tủa và sự tăng khối lượng dung dịch sau phản ứng? + Có sự tăng khối lượng dung dịch là do lượng H2O, CO2 giữ lại trong dung dịch lớn hơn với lượng kết tủa tách ra. 3- Tương tự sự giảm khối lượng dung dịch ? 4- Công thức tính M theo % V ? 5- Biện luận để xác định qua trình có tạo muối axit hay không? 6- Ngoài cách giải cơ bản trên còn có thể gặp bài toán giải biện luận để xác định dãy đồng đẳng. + Bài 4 : tìm được y>2x à Ankan + Bài 5 : Gọi CxH2x+k CxH2x+knCH2 Dựa vào giả thiết tính được x=n à k=0