Hóa 11 Ôn thi THPT QG 2020 - lớp 11

[Bong Bóng Xà Phòng]

[TẶNG BẠN] TRỌN BỘ Bí kíp học tốt 08 môn
Chắc suất Đại học top - Giữ chỗ ngay!!

ĐĂNG BÀI NGAY để cùng trao đổi với các thành viên siêu nhiệt tình & dễ thương trên diễn đàn.

Dựa theo topic ôn thi THPT QG đã đăng lên hôm trước, đây sẽ là nơi để chúng ta tiến hành ôn luyện và chuẩn bị lại những kiến thức của lớp 11.
Lịch trình như sau :

• 20h hôm nay mình sẽ post chương đầu tiên.
• Từ những tuần sau lần lượt sẽ vào thứ 2 và thứ 5 mỗi tuần đối với lý thuyết.
• Còn phần luyện đề sẽ được thông báo sau.

Các bạn chú ý và nắm rõ ạ!

 

[Bong Bóng Xà Phòng]

Chương 1 : Sự điện li

 

[Bong Bóng Xà Phòng]

Chương II. NITƠ & PHOTPHO​

PHÂN BÓN HÓA HỌC
- Phân bón hóa học là những hóa chất có chứa các nguyên tố dinh dưỡng, được bón cho cây nhằm tăng năng suất cây trồng.
Vai trò của phân bón hóa học
- Phân bón hóa học gồm có 3 loại là: phân đạm, phân lân và phân kali.
I. PHÂN ĐẠM
- Phân đạm cung cấp nitơ hóa hợp cho cây dưới dạng ion nitrat NO3- và ion amoni NH4+.
- Độ dinh dưỡng của phân đạm bằng hàm lượng % N trong phân.
- Một số loại phân đạm thường dùng: NH4Cl, NH4NO3 (đạm 2 lá), (NH4)2SO4, NaNO3, (NH2)2CO (urê)...
Phân đạm
II. PHÂN LÂN
- Phân lân cung cấp cho cây trồng nguyên tố photpho ở dạng ion photphat.
Phân lân
- Độ dinh dưỡng của phân lân được tính bằng hàm lượng % của P2O5 tương ứng với lượng photpho có trong thành phần của phân đó.
- Nguyên liệu để sản xuất phân lân thường là quặng apatit, photphorit.
- Một số loại phân lân thường gặp:
1. Supephotphat
- Thành phần chính là Ca(H2PO4)2.
- Gồm 2 loại:
+ Supephotphat đơn:
Ca3(PO4)2 + 2H2SO4 → Ca(H2PO4)2 + 2CaSO4
+ Supephotphat kép:
Ca3(PO4)2 + 3H2SO4 → 2H3PO4 + 3CaSO4
Ca3(PO4)2 + 4H3PO4 → 3Ca(H2PO4)2
2. Phân lân nung chảy
III. PHÂN KALI
- Phân kali cung cấp cho cây trồng nguyên tố kali dưới dạng ion K+.
Phân kali
- Độ dinh dưỡng của phân kali được đánh giá bằng hàm lượng % K2O tương ứng với lượng kali có trong phân đó.
IV. MỘT SỐ LOẠI PHÂN BÓN HÓA HỌC KHÁC
1. Phân hỗn hợp và phân phức hợp
- Phân hỗn hợp cung cấp đồng thời 2 hoặc nhiều nguyên tố dinh dưỡng cơ bản được tạo thành khi trộn các loại phân đơn với nhau.
- Phân phức hợp là hỗn hợp các chất được tạo ra đồng thời bằng tương tác hóa học của các chất chứa đồng thời 2 hoặc 3 nguyên tố dinh dưỡng cơ bản. Ví dụ: amophot là hỗn hợp của (NH4)2HPO4 và NH4H2PO4.
AXIT PHOTPHORIC VÀ MUỐI PHOTPHAT
I. ĐIPHOTPHO PENTAOXIT - P2O5
1. Tính chất vật lí
Là chất khói trắng, không mùi, háo nước và dễ chảy rữa thường dùng để làm khô các chất.
2. Tính chất hóa học
P2O5 có tính chất của một oxit axit.
- Tác dụng với nước:
P2O5 + H2O → 2HPO3 (axit metaphotphoric)
P2O5 + 3H2O → 2H3PO4 (axit photphoric)
- Tác dụng với dung dịch kiềm, tùy theo tỉ lệ có thể tạo thành các muối khác nhau:
H2O + P2O5 + 2NaOH → 2NaH2PO4
P2O5 + 4NaOH → 2Na2HPO4 + H2O
P2O5 + 6NaOH → 2Na3PO4 + 3H2O
3. Điều chế
4P + 5O2 → 2P2O5
II. AXIT PHOTPHORIC HOẶC AXIT ORTHOPHOTPHORIC - H3PO4
1. Tính chất vật lí
Tồn tại ở dạng lỏng siro, không màu, không mùi, dễ tan trong nước và rượu, không độc.
2. Tính chất hóa học
a. Là axit trung bình
- Trong dung dịch H3PO4 phân li thuận nghịch theo 3 nấc:
H3PO4 ↔ H+ + H2PO4-
H2PO4- ↔ H+ + HPO42-
HPO42- ↔ H+ + PO43-
- Làm quỳ tím chuyển thành màu đỏ.
- Tác dụng với oxit bazơ → muối + H2O
2H3PO4 + 3Na2O → 2Na3PO4 + 3H2O
- Tác dụng với bazơ → muối + H2O (tùy theo tỉ lệ phản ứng có thể tạo thành các muối khác nhau).
KOH + H3PO4 → KH2PO4 + H2O
2KOH + H3PO4 → K2HPO4 + 2H2O
3KOH + H3PO4 → K3PO4 + 3H2O
- Tác dụng với kim loại đứng trước H2 → muối + H2
2H3PO4 + 3Mg → Mg3(PO4)2 + 3H2
- Tác dụng với muối → muối mới + axit mới
H3PO4 + 3AgNO3 → 3HNO3 + Ag3PO4
b. Tính oxi hóa - khử
Trong H3PO4, P có mức oxi hóa +5 là mức oxi hóa cao nhất nhưng H3PO4 không có tính oxi hóa như HNO3 vì nguyên tử P có bán kính lớn hơn so với bán kính của N → mật độ điện dương trên P nhỏ → khả năng nhận e kém.
c. Các phản ứng do tác dụng của nhiệt
2H3PO4 → H4P2O7 + H2O (200 – 2500C)
Axit điphotphoric
H4P2O7 → 2HPO3 + H2O (400 – 5000C)
Axit metaphotphoric
Chú ý: Axit photphorơ H3PO3 là axit 2 lần axit.
3. Điều chế
- Trong phòng thí nghiệm:
P + 5HNO3 đặc → H3PO4 + 5NO2 + H2O (t0)
- Trong công nghiệp:
Ca3(PO4)2 + 3H2SO4 đặc → 3CaSO4 + 2H3PO4 (t0)
Để điều chế H3PO4 với độ tinh khiết cao ta dùng sơ đồ: P → P2O5 → H3PO4
4P + 5O2 → 2P2O5
P2O5 + 3H2O → 2H3PO4
4. Nhận biết
- Làm quỳ tím chuyển thành màu đỏ.
- Tạo kết tủa vàng với dung dịch AgNO3.
III. MUỐI PHOTPHAT
1. Khái niệm và tính chất vật lí
- Có 3 loại: PO43-, HPO42- và H2PO4-.
- Tất cả muối H2PO4- đều tan; muối PO43- và HPO42- chỉ có muối của kim loại kiềm và amoni tan được.
2. Tính chất hóa học
- Muối photphat có đầy đủ các tính chất hóa học của muối.
- Các muối photphat của kim loại kiềm dễ bị thủy phân trong dung dịch tạo môi trường bazơ:
Na3PO4 → 3Na+ + PO43-
PO43- + H2O → HPO42- + OH-
- Muối axit còn biểu hiện tính chất của axit.
NaH2PO4 + NaOH → Na2HPO4 + H2O
3. Điều chế
- Cho P2O5 hoặc H3PO4 tác dụng với dung dịch kiềm.
- Dùng phản ứng trao đổi ion.
4. Nhận biết
Nhận biết ion PO43- bằng dung dịch AgNO3:
3Ag+ + PO43- → Ag3PO4 (kết tủa vàng)
PHOTPHO
1. Tính chất vật lí
Thường gặp 2 dạng thù hình phổ biến là P đỏ và P trắng:
- P trắng là chất rắn trong suốt, màu trắng hoặc vàng nhạt, giống sáp, cấu trúc mạng tinh thể phân tử. P trắng mềm, dễ nóng chảy. P trắng không tan trong nước nhưng tan nhiều trong các dung môi hữu cơ; rất độc, gây bỏng nặng khi rơi vào da; bốc cháy trong không khí ở nhiệt độ trên 400c, bảo quản bằng cách ngâm trong nước. Ở nhiệt độ thường, P trăng phát quang màu lục nhạt trong bóng tối.
- P đỏ là chất bột màu đỏ có cấu trúc polime, khó nóng chảy và khó bay hơi hơn P trắng; không tan trong các dung môi hữu cơ thông thường, dễ hút ẩm và chảy rữa, bền trong không khí ở nhiệt độ thường và không phát quang trong bóng tối. Chỉ bốc cháy ở nhiệt độ trên 2500c. Khi đun nóng không có không khí, P đỏ chuyển thành dạng hơi, khi làm lạnh thì hơi của nó ngưng tụ lại thành P trắng.
2. Tính chất hóa học
- Các mức oxi hóa có thể có của P: -3, 0, +3, +5.
- P hoạt động hóa học mạnh hơn N2 vì liên kết P - P kém bền hơn so với liên kết N ≡ N.
- P trắng hoạt động hơn P đỏ (vì P trắng có kiểu mạng phân tử còn P đỏ có cấu trúc kiểu polime).
a. Tính oxi hóa
P có phản ứng với nhiều kim loại → muối photphua:
2P + 3Mg → Mg3P2
Các muối photphua bị thủy phân mạnh giải phóng photphin (PH3).
Ca3P2 + 6H2O → 2PH3 + 3Ca(OH)2
Photphin là một khí không màu rất độc, có mùi tỏi, bốc cháy trong không khí ở nhiệt độ gần 1500C.
2PH3 + 4O2 → P2O5 + 3H2O
b. Tính khử
- Phản ứng với phi kim: O2, halogen...
4P + 3O2 → 2P2O3
4P + 5O2 → 2P2O5 (nếu O2 dư)
(P trắng phản ứng được ở ngay nhiệt độ thường và có hiện tượng phát quang hóa học; P đỏ chỉ phản ứng khi nhiệt độ > 2500C).
2P + 3Cl2 → 2PCl3
2P + 5Cl2 → 2PCl5
- Phản ứng với các chất oxi hóa khác
6Pđ + 3KClO3 → 3P2O5 + 5KCl (t0) (phản ứng xảy ra khi quẹt diêm)
6Pt + 5K2Cr2O7 → 5K2O + 5Cr2O3 + 3P2O5
P + 5HNO3 → H3PO4 + 5NO2 + H2O
2P + 5H2SO4 đặc → 2H3PO4 + 3H2O + 5SO2
3. Trạng thái tự nhiên và điều chế
- Trong tự nhiên chỉ tồn tại ở dạng hợp chất. Hai khoáng vật chính là apatit 3Ca3(PO4)2.CaF2 và photphorit Ca3(PO4)2.
- Điều chế:
Ca3(PO4)2 + 3SiO2 + 5C → 3CaSiO3 + 2P + 5CO (lò điện ở 15000C)
NITƠ
1. Cấu tạo phân tử và tính chất vật lí
- Cấu tạo phân tử: N2 (N ≡ N).
- Chất khí, không màu, không mùi, không vị, không duy trì sự sống, sự cháy.
2. Tính chất hóa học
- Các mức oxi hóa có thể có của N: -3, 0, +1, +2, +3, +4, +5.
- Vì phân tử chứa liên kết ba rất bền vững nên ở điều kiện thường, nitơ là một chất ít hoạt động chỉ tham gia phản ứng ở nhiệt độ cao. Nitơ vừa là chất khử vừa là chất oxi hóa.
Cấu tạo phân tử N2
a. Nitơ là chất oxi hóa
- Tác dụng với kim loại → muối nitrua.
+ Nhiệt độ thường chỉ tác dụng với Li:
6Li + N2 → 2Li3N
+ Nhiệt độ cao phản ứng với một số kim loại như Mg, Ca và Al ...
2Al + N2 → 2AlN
3Ca + N2 → Ca3N2
- Tác dụng với H2 → Amoniac
N2 + 3H2 ↔ 2NH3 (> 4000C; Fe, p); ΔH = -92kJ
b. Nitơ là chất khử
N2 + O2 ↔ 2NO (Phản ứng xảy ra ở nhiệt độ 30000C hoặc có tia lửa điện)
2NO + O2 → 2NO2
(khí không màu) (khí màu nâu đỏ)
3. Điều chế
- Trong phòng thí nghiệm: nhiệt phân muối amoni nitrit
NH4NO2 → N2 + 2H2O (t0)
NH4Cl + NaNO2 → N2 + NaCl + 2H2O (t0)
- Trong công nghiệp: chưng cất phân đoạn không khí lỏng, dùng màng lọc rây phân tử.
4. Nhận biết
Trong các bài toán nhận biết, N2 thường được để lại để nhận biết sau cùng.
5. Trạng thái tự nhiên và ứng dụng
- Trong tự nhiên, nitơ tồn tại ở dạng tự do và trong hợp chất:
+ Dạng tự do: Nitơ chiếm 80% thể tích không khí.
+ Dạng hợp chất: có nhiều ở dạng NaNO3 (diêm tiêu natri), trong thành phần protein, axit nucleic...
- Ứng dụng: phần lớn được dùng để tổng hợp amoniac từ đó sản xuất ra các loại phân đạm, axit nitric... Dùng làm môi trường trơ cho các ngành công nghiệp luyện kim; nitơ lỏng được dùng để bảo quản máu và các các mẫu sinh học khác....
AXIT NITRIC VÀ MUỐI NITRAT
I. AXIT NITRIC
1. Tính chất vật lí
- Là chất lỏng, không màu, tan tốt trong nước (C < 65%).
- Trong điều kiện thường, dung dịch có màu hơi vàng do HNO3 bị phân hủy chậm:
4HNO3 → 4NO2 + 2H2O + O2
→ phải đựng dung dịch HNO3 trong bình tối màu.
2. Tính chất hóa học
a. HNO3 là một axit mạnh
- Làm quỳ tím chuyển thành màu đỏ.
- Tác dụng với oxit bazơ (trong đó kim loại đã đạt hóa trị cao nhất) → muối + H2O:
2HNO3 + CuO → Cu(NO3)2 + H2O
- Tác dụng với bazơ (trong đó kim loại đã đạt hóa trị cao nhất) → muối + H2O:
2HNO3 + Mg(OH)2 → Mg(NO3)2 + 2H2O
- Tác dụng với muối (trong muối kim loại đã đạt hóa trị cao nhất) → muối mới + axit mới:
2HNO3 + CaCO3 → Ca(NO3)2 + CO2 + H2O
b. HNO3 là chất oxi hóa mạnh
- Tác dụng với kim loại:
+ HNO3 phản ứng với hầu hết các kim loại trừ Au và Pt → muối nitrat + H2O và sản phẩm khử của N+5 (NO2, NO, N2O, N2 và NH4NO3).
M + HNO3 → M(NO3)n + H2O + NO2 (NO, N2O, N2, NH4NO3)
+ Sản phẩm khử của N+5 là tùy thuộc vào độ mạnh của kim loại và nồng độ của dung dịch axit. Thông thường thì dung dịch đặc → NO2, dung dịch loãng → NO; dung dịch axit càng loãng, kim loại càng mạnh thì N bị khử xuống mức càng sâu.
Cu + 4HNO3 → Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
Fe + 4HNO3 loãng → Fe(NO3)3 + NO + 2H2O
8Na + 10HNO3 → 8NaNO3 + NH4NO3 + 3H2O
Chú ý: Nếu cho Fe hoặc hỗn hợp Fe và Cu tác dụng với dung dịch HNO3 mà sau phản ứng còn dư kim loại → trong dung dịch Fe thu được chỉ ở dạng muối Fe2+. HNO3 đặc nguội thụ động với Al, Fe, Cr.
- Tác dụng với phi kim → NO2 + H2O + oxit của phi kim.
C + 4HNO3 → CO2 + 4NO2 + 2H2O
S + 4HNO3 → SO2 + 4NO2 + 2H2O
P + 5HNO3 → H3PO4 + 5NO2 + H2O
- Tác dụng với các chất khử khác (oxit bazơ, bazơ và muối trong đó kim loại chưa có hóa trị cao nhất...).
4HNO3 + FeO → Fe(NO3)3 + NO2 + 2H2O
4HNO3 + FeCO3 → Fe(NO3)3 + NO2 + 2H2O + CO2
3. Điều chế
- Trong công nghiệp: NH3 → NO → NO2 → HNO3
4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O (Pt, 8500C)
2NO + O2 → 2NO2
4NO2 + O2 + 2H2O → 4HNO3
- Trong phòng thí nghiệm
H2SO4 đặc + NaNO3 tinh thể → HNO3 + NaHSO4
4. Nhận biết
- Làm đỏ quỳ tím.
- Tác dụng với kim loại đứng sau H tạo khí nâu đỏ.
5. Ứng dụng
Axit nitric là một trong những hóa chất cơ bản và quan trọng. Phần lớn axit này được dùng để sản xuất phân đạm. Ngoài ra nó còn được dùng để sản xuất thuốc nổ, thuốc nhuộm, dược phẩm...
II. MUỐI NITRAT
1. Khái niệm và công thức tổng quát
- Muối amoni là muối của axit nitric.
- Công thức tổng quát: M(NO3)n.
2. Tính chất vật lí
Tất cả các muối nitrat đều tan và là các chất điện li mạnh:
M(NO3)n → Mn+ + nNO3-
3. Tính chất hóa học
a. Muối nitrat có các tính chất hóa học chung của muối
- Tác dụng với axit → muối mới + axit mới
Ba(NO3)2 + H2SO4 → BaSO4 + 2HNO3
- Tác dụng với ddịch bazơ → muối mới + bazơ mới
Mg(NO3)2 + 2NaOH → Mg(OH)2 + 2NaNO3
- Tác dụng với dung dịch muối → 2 muối mới
Mg(NO3)2 + Na2CO3 → MgCO3 + 2NaNO3
- Tác dụng với kim loại có tính khử mạnh hơn kim loại trong muối → muối mới + kim loại mới.
Cu + 2AgNO3 → Cu(NO3)2 + 2Ag
b. Muối nitrat dễ bị nhiệt phân
- Nếu muối nitrat của kim loại đứng trước Mg → muối nitrit và O2
M(NO3)n → M(NO2)n + n/2O2
ví dụ:
NaNO3 → NaNO2 + 1/2O2
- Nếu muối của kim loại trung bình (từ Mg đến Cu) → oxit kim loại + NO2 + O2
2M(NO3)n → M2On + 2nNO2 + n/2O2
ví dụ:
2Cu(NO3)2 → 2CuO + 4NO2 + O2
- Nếu muối nitrat của kim loại sau Cu → kim loại + NO2 + O2
M(NO3)n → M + nNO2 + n/2O2
ví dụ:
AgNO3 → Ag + NO2 + 1/2O2
Chú ý: Một số muối nhiệt phân không theo quy luật trên như Fe(NO3)3, NH4NO3…
Nếu muối nitrat tồn tại trong môi trường axit thì cũng có tính oxi hóa mạnh như HNO3.
3Cu + 8HCl + 2KNO3 → 3CuCl2 + 2KCl + 2NO + 4H2O
4. Điều chế
Cho HNO3 phản ứng với kim loại, oxit kim loại, bazơ, muối bằng phản ứng trao đổi ion (muối trong đó kim loại giữ nguyên hóa trị) hoặc phản ứng oxi hóa khử (tạo muối kim loại có hóa trị cao).
5. Nhận biết
Dùng dung dịch HCl và mẩu Cu cho vào dung dịch cần nhận biết, nếu Cu tan tạo thành dung dịch màu xanh và có khí màu nâu đỏ bay ra thì đó là muối nitrat.
Cu + 4H+ + 2NO3- → Cu2+ + 2NO2 + 2H2O
AMONIAC VÀ MUỐI AMONI
I. AMONIAC
1. Cấu tạo và tính chất vật lí
- Công thức phân tử: NH3.
Mô hình phân tử amoniac
- Là chất khí không màu, mùi khai và xốc. Tan nhiều trong nước.
2. Tính chất hóa học
a. Tính bazơ yếu (do cặp e chưa tham gia liên kết ở nguyên tử N)
Ba(OH)2 > NaOH > NH3 > Mg(OH)2 > Al(OH)3
- Các phản ứng minh họa:
+ Phản ứng với nước:
NH3 + H2O ↔ NH4+ + OH-
→ Dung dịch NH3 làm cho quỳ tím chuyển màu xanh, phenolphtalein không màu chuyển màu hồng.
+ Phản ứng với axit → muối amoni:
NH3 (k) + HCl (k) → NH4Cl (khói trắng)
NH3 + H2SO4 → NH4HSO4
2NH3 + H2SO4 → (NH4)2SO4
+ Tác dụng với dung dịch muối của các kim loại mà hidroxit không tan → bazơ và muối:
2H2O + 2NH3 + MgCl2 → Mg(OH)2 + 2NH4Cl
Chú ý: Với muối của Cu2+, Ag+ và Zn2+ có kết tủa sau đó kết tủa tan do tạo phức chất tan Cu(NH3)4(OH)2; Ag(NH3)2OH; Zn(NH3)4(OH)2.
CuSO4 + 2NH3 + 2H2O → Cu(OH)2 + (NH4)2SO4
Cu(OH)2 + 4NH3 → [Cu(NH3)3](OH)2
xanh thẫm
Khi NH3 dư thì:
CuSO4 + 4NH3 → [Cu(NH3)3]SO4
b. Tính khử mạnh (do N trong NH3 có mức oxi hóa thấp nhất -3)
- Tác dụng với O2
4NH3 + 3O2 → 2N2 + 6H2O (t0 thường)
4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O (8500C và có Pt làm xúc tác)
- Tác dụng với Cl2
2NH3 + 3Cl2 → N2 + 6HCl (t0)
8NH3 + 3Cl2 → N2 + 6NH4Cl
- Tác dụng với oxit của kim loại
3CuO + 2NH3 → N2 + 3H2O + N2 (t0)
3. Điều chế
- Trong công nghiệp: tổng hợp từ N2 và H2
N2 + 3H2 ↔ 2NH3 (4500C; Fe, p)
- Trong phòng thí nghiệm:
+ Cho muối amoni tác dụng với dung dịch kiềm:
NH4Cl + NaOH → NaCl + NH3 + H2O
+ Nhiệt phân muối amoni
NH4Cl → NH3 + HCl (t0)
NH4HCO3 → NH3 + H2O + CO2 (t0)
4. Nhận biết
- Khí không màu có mùi khai.
- Khí làm cho quỳ tím chuyển màu xanh hoặc làm cho phenolphtalein không màu chuyển màu hồng.
- Tạo khói trắng với HCl đặc.
5. Ứng dụng
- Sản xuất axit nitric, các loại phân đạm; điều chế hiđrazin làm nhiên liệu cho tên lửa.
- Amoniac lỏng được dùng làm chất gây lạnh trong máy lạnh.
II. MUỐI AMONI
1. Khái niệm và công thức tổng quát
- Muối amoni là muối của NH3 với axit.
- Công thức tổng quát: (NH4)xA.
2. Tính chất vật lí
- Tất cả các muối amoni đều tan và là những chất điện li mạnh.
(NH4)xA → xNH4+ + Ax-
- Nếu muối amoni của axit mạnh (A là gốc axit của một axit mạnh) thì thủy phân tạo môi trường axit.
NH4+ + H2O ↔ NH3 + H3O+
3. Tính chất hóa học
- Tác dụng với dung dịch axit → muối mới và bazơ mới
NH4HCO3 + HCl → NH4Cl + H2O + CO2
- Tác dụng với dung dịch bazơ → muối mới + NH3 + H2O
NH4Cl + NaOH → NH3 + H2O + NaCl
- Tác dụng với dung dịch muối → 2 muối mới
(NH4)2CO3 + CaCl2 → CaCO3 + 2NH4Cl
- Muối amoni còn dễ bị phân hủy bởi nhiệt → NH3 và axit tương ứng.
NH4Cl → NH3 + HCl
NH4HCO3 → NH3 + H2O + CO2
Nếu axit tạo ra có tính oxi hóa mạnh thì axit đó sẽ oxi hóa NH3 để tạo thành các sản phẩm khác:
NH4NO2 → N2 + 2H2O
NH4NO3 → N2O + 2H2O
4. Điều chế
- NH3 + axit.
- Dùng phản ứng trao đổi ion.
5. Nhận biết
Muối amoni tạo khí mùi khai với dung dịch kiềm
NH4+ + OH- → NH3 + H2O

 

[Bong Bóng Xà Phòng]

Chương IV: ĐẠI CƯƠNG VỀ HÓA HỌC HỮU CƠ​

 

[Lindlar Catalyst]

CHƯƠNG 3: CACBON-SILIC

A. CACBON VÀ HỢP CHẤT CỦA CACBON
I. Cacbon
1. Tính chất vật lí
C có nhiều dạng thù hình: kim cương, than chì và C vô định hình, fuleren:
- Kim cương là chất tinh thể trong suốt, không màu, không dẫn điện, dẫn nhiệt kém. Kim cương có cấu trúc tinh thể nguyên tử và cứng nhất trong tất cả các chất.
- Than chì là tinh thể màu xám đen, có ánh kim, dẫn điện tốt nhưng kém kim loại. Tinh thể than chì có cấu trúc lớp.

2. Tính chất hoá học
- C có thể tồn tại với nhiều mức oxi hóa khác nhau nhưng thường gặp là: -4; 0; +2; +4.
- C có cả tính khử và tính oxi hoá nhưng tính khử vẫn là chủ yếu.
a. C là chất khử
- Tác dụng với các phi kim:
C + O2 → CO2
C + CO2 → 2CO (4000C)
- Tác dụng với oxit kim loại:
+ C khử được oxit của các kim loại đứng sau Al trong dãy hoạt động hóa học của kim loại:
CuO + C → Cu + CO (t0)
Fe2O3 + 3C → 2Fe + 3CO (t0)
+ Với CaO và Al2O3:
CaO + 3C → CaC2 + CO (trong lò điện)
2Al2O3 + 9C → Al4C3 + 6CO (20000C)
- Tác dụng với các chất oxi hóa mạnh thường gặp H2SO4 đặc, HNO3, KNO3, KClO3, K2Cr2O7... trong các phản ứng này, C bị oxi hóa đến mức +4 (CO2).
C + 2H2SO4 đặc → CO2 + 2SO2 + 2H2O (t0)
C + 4HNO3 đặc → CO2 + 4NO2 + 2H2O (t0)
C + 4KNO3 → 2K2O + CO2 + 4NO2 (t0)
- Khi nhiệt độ cao, C tác dụng được với hơi nước:
C + H2O → CO + H2 (10000C)
C + 2H2O → CO2 + 2H2
b. C là chất oxi hóa
- Tác dụng với H2:
C + 2H2 → CH4 (5000C; Ni)
- Tác dụng với kim loại → muối cacbua:
4Al + 3C → Al4C3 (t0)
3. Ứng dụng
- Kim cương được dùng làm đồ trang sức. Trong kĩ thuật, kim cương được dùng làm mũi khoan, dao cắt thuỷ tinh, bột mài.
- Than chì được dùng làm điện cực; làm nồi, chén để nấu chảy các hợp kim chịu nhiệt; chế tạo chất bôi trơn; làm bút chì đen.
- Than cốc được dùng làm chất khử trong luyện kim để luyện kim loại từ quặng.
- Than gỗ được dùng để chế thuốc nổ đen, thuốc pháo, chất hấp phụ.
- Than muội được dùng làm chất độn khi lưu hoá cao su, để sản xuất mực in, xi đánh giày.

4. Trọng thái tự nhiên
- Kim cương và than chì là cacbon ở dạng tự do gần như tinh khiết.
- Cacbon còn có trong các khoáng vật như canxit (đá vôi, đá hoa, đá phấn đều chứa CaCO3), magiezit (MgCO3), đolomit (CaCO3.MgCO3). Dầu mỏ, khí thiên nhiên là hỗn hợp của các chất khác nhau chứa cacbon. Cơ thể động thực vật cũng chứa nhiều hợp chất của cacbon.
II. Cacbon monooxit - CO
1. Cấu tạo phân tử và tính chất vật lí
- Cấu tạo của CO là C≡O (trong đó có 1 liên kết thuộc kiểu cho - nhận).

- CO là chất khí, không màu, không mùi, không vị, tan rất ít trong nước và rất bền với nhiệt.
- CO là khí độc vì nó kết hợp với hemoglobin ở trong máu tạo thành hợp chất bền làm cho hemoglobin mất tác dụng vận chuyển khí O2.
2. Tính chất hóa học
- Phân tử CO có liên kết ba bền vững nên ở nhiệt độ thường C rất trơ, chỉ hoạt động trong điều kiện nhiệt độ cao.
- CO là oxit trung tính không có khả năng tạo muối → không tác dụng với dung dịch bazơ và dung dịch axit ở nhiệt độ thường.
- CO là chất khử mạnh.
+ Tác dụng với các phi kim:
2CO + O2 → 2CO2 (7000C)
CO + Cl2 → COCl2 (photgen)
+ CO khử oxit của các kim loại đứng sau Al trong dãy hoạt động hóa học của kim loại (phản ứng xảy ra ở nhiệt độ cao).
3CO + Fe2O3 → 3CO2 + 2Fe
CO + CuO → CO2 + Cu
3. Điều chế
- Trong công nghiệp:
C + H2O ↔ CO + H2 (10500C)
CO2 + C → 2CO (t0)
- Trong phòng thí nghiệm:
HCOOH → CO + H2O (H2SO4 đặc, t0)
4. Nhận biết
5CO + I2O5 → 5CO2 + I2
III. Cacbon đioxit - CO2
1. Cấu tạo phân tử và tính chất vật lí
- Cấu tạo của CO2 là O=C=O.

- Là khí không màu, vị hơi chua. Tan ít trong nước. CO2 khi bị làm lạnh đột ngột là thành phần chính của nước đá khô. Nước đá khô không nóng chảy mà thăng hoa nên được dùng để làm môi trường lạnh và khô, rất tiện lợi để bảo quản thực phẩm.
2. Tính chất hóa học
a. CO2 là oxit axit
- CO2 tan trong nước tạo thành axit cacbonic (là một điaxit rất yếu):
CO2 + H2O ↔ H2CO3
- CO2 tác dụng với oxit bazơ → muối:
CaO + CO2 → CaCO3 (t0)
- CO2 tác dụng với dung dịch bazơ → muối + (H2O)
NaOH + CO2 → NaHCO3
2NaOH + CO2 → Na2CO3 + H2O
Phản ứng của CO2 với dung dịch kiềm tạo thành muối nào tuỳ thuộc vào tỉ lệ số mol của 2 chất tham gia phản ứng.
b. CO2 bền, ở nhiệt độ cao bị nhiệt phân một phần và tác dụng được với các chất khử mạnh
2CO2 ↔ 2CO + O2 (t0)
CO2 + 2Mg → 2MgO + C
CO2 + C → 2CO
c. CO2 còn được dùng để sản xuất ure
CO2 + 2NH3 → NH4O - CO - NH2 (amoni cacbamat)
NH4O - CO - NH2 → H2O + (NH2)2CO (1800C; 200at)
3. Điều chế
- Quá trình hô hấp của người và động vật:
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O
- Quá trình lên men bia rượu:
C6H12O6 → 2CO2 + 2C2H5OH
- Quá trình đốt cháy nhiên liệu:
CxHy + (x + y/4)O2 → xCO2 + y/2H2O
- Trong công nghiệp:
C + O2 → CO2 (đốt cháy hoàn toàn than cốc trong không khí)
CaCO3 → CaO + CO2 (10000C)
- Trong phòng thí nghiệm:
CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2 + H2O
3. Nhận biết
Tạo kết tủa trắng với dung dịch nước vôi trong dư.
CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O
IV. Muối cacbonat
Là muối của axit cacbonic (gồm muối CO32- và HCO3-).
1. Tính tan
Các muối cacbonat trung hoà của kim loại kiềm (trừ Li2CO3), amoniac và các muối hidrocacbonat dễ tan trong nước (trừ NaHCO3 ít tan). Các muối cacbonat trung hoà của những kim loại khác không tan hoặc ít tan trong nước.
2. Tính chất hóa học
- Sự thủy phân: Muối cacbonat của kim loại kiềm bị thủy phân mạnh tạo môi trường kiềm:
Na2CO3 → 2Na+ + CO32-
CO32- + H2O ↔ HCO3- + OH‑
→ trong một số phản ứng trao đổi Na2CO3 đóng vai trò như 1 bazơ:
2AlCl3 + 3Na2CO3 + 3H2O → 2Al(OH)3 + 6NaCl + 3CO2
Chú ý: Muối (NH4)2CO3 có môi trường trung tính.
- Sự nhiệt phân:
+ Muối cacbonat tan không bị nhiệt phân (trừ muối amoni), muối cacbonat không tan bị nhiệt phân:
MgCO3 → MgO + CO2 (t0)
+ Tất cả các muối hiđrocacbonat đều bị nhiệt phân:
2NaHCO3 → Na2CO3 + CO2 + H2O
Ca(HCO3)2 → CaCO3 + H2O + CO2
- Tính chất hóa học chung của muối:
+ Tác dụng với axit → muối mới + CO2 + H2O
NaHCO3 + HCl → NaCl + H2O + CO2
Chú ý: Nếu cho H+ vào muối tan thì CO32- → HCO3- → H2O + CO2.
Nếu cho H+ vào muối không tan thì CO32- → CO2 + H2O.
+ Tác dụng với dung dịch bazơ → muối mới + bazơ mới
NaHCO3 + NaOH → Na2CO3 + H2O
+ Tác dụng với muối → 2 muối mới
Na2CO3 + CaCl2 → CaCO3 + 2NaCl
+ Tác dụng với kim loại đứng trước kim loại tạo muối → muối mới + kim loại mới
Cu(HCO3)2 + Mg → Mg(HCO3)2 + Cu
3. Nhận biết
Cho tác dụng với axit → CO2
CaCO3 + 2HCl ® CaCl2 + CO2 + H2O
B. SILIC VÀ HỢP CHẤT CỦA SILIC
I. Silic
1. Tính chất vật lí
Silic có 2 dạng thù hình là silic vô định hình và silic tinh thể.
- Silic vô định hình: là chất bột màu nâu, không tan trong nước nhưng tan trong kim loại nóng chảy.
- Silic tinh thể: có màu xám, có ánh kim, có cấu trúc giống kim cương nên có tính bán dẫn.

2. Tính chất hóa học
- Các mức oxi hóa có thể có của Si: -4; 0; +2; +4 (số oxi hóa +2 ít đặc trưng) nên Si có cả tính khử và tính oxi hoá.
- Silic vô định hình có khả năng phản ứng cao hơn silic tinh thể.
a. Tính khử
- Tác dụng với phi kim:
Si + 2F2 → SiF4 (phản ứng xảy ra ở nhiệt độ thường)
Si + 2O2 → SiO2 (400 - 6000C)
- Tác dụng với hợp chất:
+ Si tan dễ dàng trong dung dịch kiềm → H2
Si + 2NaOH + H2O → Na2SiO3 + 2H2
+ Si tác dụng với axit
4HNO3 + 18HF + 3Si → 3H2SiF6 + 4NO + 8H2O
- Trong hồ quang điện, Silic tác dụng với H2 tạo thành một hỗn hợp các silan:
Si + H2 → SiH4 + Si2H6 + Si3H6 + ...
b. Tính oxi hóa
Si tác dụng được với nhiều kim loại ở nhiệt độ cao → silixua kim loại.
2Mg + Si → Mg2Si
3. Điều chế
SiO2 + C Than cốc → 2CO + Si (18000C)
SiO2 + 2Mg → 2MgO + Si (có thể thay Mg bằng Al)
SiCl4 + 2Zn → Si + 2ZnCl2
SiH4 → Si + 2H2 (t0)
SiI4 → Si + 2I2 (t0)
II. Silic đioxit (SiO2)
1. Tính chất vật lí và trạng thái tự nhiên
- Là chất ở dạng tinh thể nguyên tử, không tan trong nước.
- Trong tự nhiên chủ yếu tồn tại ở dạng khoáng vật thạch anh.

2. Tính chất hoá học
- SiO2 có tính chất của oxit axit, tan chậm trong dung dịch kiềm và tan dễ trong kiềm nóng chảy hoặc cacbonat kim loại kiềm nóng chảy → silicat:
SiO2 + 2NaOH → Na2SiO3 + H2O
SiO2 + Na2CO3 → Na2SiO3 + CO2
- SiO2 tan dễ trong axit HF:
SiO2 + 4HF → SiF4 + 2H2O
Phản ứng này dùng để khắc chữ trên thủy tinh → không dùng bình thủy tinh để đựng axit HF.
III. Axit silicic và muối silicat
1. Axit H2SiO3
- Dạng keo, không tan trong nước, khi đun nóng dễ bị mất nước:
H2SiO3 → H2O + SiO2 (t0)
- Khi sấy khô, H2SiO3 mất một phần nước tạo thành vật liệu xốp là silicagen được dùng làm chất hút ẩm và hấp phụ nhiều chất.
- H2SiO3 chỉ tác dụng với dung dịch kiềm mạnh.
H2SiO3 + 2NaOH → Na2SiO3 + 2H2O
- Là axit yếu, yếu hơn axit cacbonic nên điều chế bằng cách dùng axit mạnh đẩy ra khỏi muối hoặc thủy phân một số hợp chất của Si.
Na2SiO3 + 2HCl → 2NaCl + H2SiO3
Na2SiO3 + CO2 + H2O → H2SiO3 + Na2CO3
SiCl4 + 3H2O → H2SiO3 + 4HCl
2. Muối silicat
Là muối của axit silicic thường không màu, khó tan (trừ muối kim loại kiềm tan được).
- Dung dịch đậm đặc của Na2SiO3 được gọi là thủy tinh lỏng được dùng để chế tạo keo dán thủy tinh và sứ, bảo quản vải và gỗ khỏi bị cháy. Trong dung dịch, silicat của kim loại kiềm bị thủy phân mạnh tạo môi trường bazơ:
Na2SiO3 + 2H2O → 2Na+ + 2OH‑ + H2SiO3
IV. Công nghiệp silicat
1. Thủy tinh
- Là hỗn hợp của natri silicat, canxi silicat và silic đioxit có thành phần gần đúng được viết dưới dạng các oxit là Na2O.CaO.6SiO2.
- Sản xuất thủy tinh bằng cách nấu chảy hỗn hợp cát trắng, đá vôi và sôđa ở 14000C:
6SiO2 + CaCO3 + Na2CO3 → Na2O.CaO.6SiO2 + 2CO2
- Thủy tinh là chất vô định hình không có nhiệt độ nóng chảy xác định. Khi đun nóng nó mềm ra rồi mới chảy.
- Một số loại thủy tinh:
+ Thủy tinh thông thường (như trên).
+ Thủy tinh Kali: Thay Na2CO3 bằng K2CO3.
+ Thủy tinh phalê: chứa nhiều chì oxit.
+ Thủy tinh thạch anh: sản xuất bằng cách nấu chảy SiO2 tinh khiết.
+ Thêm các oxit kim loại vào sẽ tạo ra các loại thủy tinh có màu sắc khác nhau.
2. Đồ gốm
Chủ yếu được tạo thành từ đất sét và cao lanh.
- Các loại đồ gốm:
+ Gạch và ngói: thuộc loại gốm xây dựng được sản xuất bằng cách đem đất sét và cát nhào với nước thành một khối dẻo, tạo hình rồi sấy khô, nung ở 900 - 10000C. Gạch và ngói thường có màu đỏ là màu của oxit sắt có trong đất sét.
+ Gạch chịu lửa: gồm 2 loại chính là gạch đinat và gạch samôt. Gạch đinat gồm 93 - 96% SiO2; 4 - 7%CaO và đất sét nung ở khoảng 1300 - 14000C. Gạch samôt gồm bột samôt trộn với đất sét và nước đem đóng khuôn và sấy khô, vật liệu được nung ở 1300 - 14000C.
+ Sành: là đất sét sau khi nung ở nhiệt độ 1200 - 13000C.
+ Sứ: được sản xuất từ cao lanh, fenspat, thạch anh và một số oxit kim loại. Đồ sứ được nung 2 lần, lần đầu ở 10000C, sau đó tráng men và trang trí rồi nung lần thứ 2 ở nhiệt độ khoảng 1400 - 14500C.

+ Men: có thành phần chính gần giống sứ nhưng dễ nóng chảy hơn.
3. Xi măng
- Thành phần hóa học chính của xi măng pooclăng là canxi silicat và canxi aluminat: Ca3SiO5 hoặc (3CaO.SiO2), Ca2SiO4 (hoặc 2CaO.SiO2), Ca3(AlO3)2 (hoặc 3CaO.Al2O3).
- Cách sản xuất: Nghiền nhỏ đá vôi trộn với đất sét có nhiều SiO2 và một ít quặng sắt bằng phương pháp khô hoặc phương pháp ướt rồi nung hỗn hợp trong lò quay hoặc lò đứng ở 1400 - 16000C → hỗn hợp màu xám là clanhke. Để nguội, nghiền clanke với các chất phụ gia thành bột mịn → xi măng.
- Quá trình đông cứng của xi măng: chủ yếu là sự kết hợp của các hợp chất có trong xi măng với nước tạo thành những tinh thể hiđrat đan xen nhau tạo thành khối cứng và bền:
3CaO.SiO2 + 5H2O → Ca2SiO4.4H2O + Ca(OH)2
2CaO.SiO2 + 4H2O → Ca2SiO4.4H2O
3CaO.Al2O3 + 6H2O → Ca3(AlO3)2.6H2O

 

[Lindlar Catalyst]

Chương 5: HIDROCACBON NO
Phần 1: Ankan
I.KHÁI NIỆM, ĐỒNG ĐẲNG, ĐỒNG PHÂN, DANH PHÁP
- Định nghĩa: ankan (parafin) là những hiđrocacbon no, mạch hở.
- Công thức chung: CnH2n+2 (n ≥ 1).
- Tên gọi:
+ Tên thay thế:
Số chỉ vị trí nhánh + tên nhánh + tên mạch chính + an
+ Tên thường:
Nếu chỉ có một nhánh duy nhất CH3 ở nguyên tử C số 2 thì thêm tiền tố iso, nếu có 2 nhánh CH3 ở C số 2 thì thêm tiền tố neo. Chú ý phân biệt isoankan với isoankyl và neoankan với neoankyl. Isooctan là 2,2,4 – trimetylpentan.
- Đồng phân: mạch C.

Một số ankan đơn giản thường gặp
II. TÍNH CHẤT VẬT LÍ
- Ở nhiệt độ thường, các ankan từ C1 đến C4 ở trạng thái khí; từ C5 đến khoảng C18 ở trạng thái lỏng; từ khoảng C18 trở lên ở trạng thái rắn.
- Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi và khối lượng riêng của ankan nói chung đều tăng theo số nguyên tử C trong phân tử tức là tăng theo phân tử khối. Ankan nhẹ hơn nước.
- Ankan không tan trong nước và đều là những chất không màu.
III. TÍNH CHẤT HOÁ HỌC
1. Phản ứng thế (Cl2/as hoặc Br2/t0)
CnH2n+2 + xX2 → CnH2n+2-xXx + xHX

- Về nguyên tắc các nguyên tử H trong phân tử ankan có thể bị thay thế lần lượt từ 1 đến hết.
- Khả năng phản ứng: Cl2 > Br2 > I2 và Cbậc 3> Cbậc 2 > Cbậc 1. Sản phẩm chính là sản phẩm ưu tiên thế X vào H của C bậc cao (C có ít H hơn). C bậc a là C liên kết với a nguyên tử C khác.
- Phản ứng thế xảy ra theo cơ chế gốc tự do - dây chuyền gồm 3 giai đoạn:
+ Khơi mào phản ứng:
X2 → 2X.
+ Phát triển mạch:
X. + CnH2n+2 → CnH2n+1. + HX
CnH2n+1. + X2 → CnH2n+1X + X.
+ Tắt mạch:
2X. → X2
X. + CnH2n+1. → CnH2n+1X
CnH2n+1. + CnH2n+1. → C2nH4n+2
Lưu ý: Số sản phẩm thế 1 lần (monohalogen) cũng chính là số gốc ankyl mà các đồng phân tạo ra = số loại nguyên tử H tương đương = số loại nguyên tử C tương đương (trừ C bậc 4).
2. Các phản ứng xảy ra do tác dụng của nhiệt
a. Phản ứng tách H2 (phản ứng đề hiđro hóa)
CnH2n+2 → CnH2n + H2 (Fe, t0)
Anken
Chú ý:
- Chỉ những ankan trong phân tử có từ 2 nguyên tử C trở lên mới có khả năng tham gia phản ứng tách H2.
- Trong phản ứng tách H2, 2 nguyên tử H gắn với 2 nguyên tử C nằm cạnh nhau tách ra cùng nhau và ưu tiên tách H ở C bậc cao.
CH3-CH2-CH3 → CH2=CH-CH3 + H2
- Một số trường hợp riêng khác:
CH3-CH2-CH2-CH3 → 2H2 + CH2=CH-CH=CH2
CH3-CH(CH3)-CH2-CH3 → CH2=C(CH3)-CH=CH2 + 2H2
n-C6H14 → 4H2 + C6H6 (benzen)
n-C7H16 → 4H2 + C6H5CH3 (toluen)
b. Phản ứng phân hủy
- Phản ứng phân hủy bởi nhiệt:
CnH2n+2 → nC + (n + 1)H2 (t0)
- Phản ứng phân hủy bởi halogen (Cl2 hoặc F2):
CnH2n+2 + nCl2 → CnCl2n+2 + (n + 1)H2 (t0)
c. Phản ứng crăcking (n≥ 3)
CnH2n+2 → CxH2x+2 + CyH2y (t0, p, xt)
Chú ý:
+ Ankan thẳng CnH2n+2 khi crăcking có thể xảy ra theo (n - 2) hướng khác nhau tạo ra 2(n-2) sản phẩm.
+ Nếu hiệu suất phản ứng crăcking là 100% và không có quá trình cracking thứ cấp thì tổng số mol sản phẩm tăng gấp đôi so với các chất tham gia nên KLPTTB giảm đi một nửa.
+ Số mol ankan sau phản ứng luôn bằng số mol ankan ban đầu dù quá trình cracking có nhiều giai đoạn.
3. Phản ứng cháy
CnH2n+2 + (3n + 1)/2O2 → nCO2 + (n + 1)H2O
- Đối với phản ứng cháy của ankan cần lưu ý 2 đặc điểm:
+ nCO2 < nH2O.
+ nH2O - nCO2 = nankan bị đốt cháy.
- Nếu đốt cháy 1 hiđrocacbon mà thu được nCO2 < nH2O thì hiđrocacbon đem đốt cháy thuộc loại ankan.
- Nếu đốt cháy hỗn hợp hiđrocacbon cho nCO2 < nH2O thì trong hỗn hợp đốt cháy có chứa ít nhất 1 ankan.
Chú ý: Nếu cho ankan tham gia phản ứng với oxi khi có mặt muối Mn2+ thì xảy ra phản ứng oxi hóa không hoàn toàn tạo RCOOH.
R-CH2-CH2-R + 5/2O2 → 2RCOOH + H2O
IV. ĐIỀU CHẾ
- Thực hiện phản ứng tổng hợp Wuyêc:
CnH2n+1X + CmH2m+1X + 2Na → CnH2n+1 - CmH2m+1 + 2NaX (t0)
- Nhiệt phân muối Natri của axit cacboxylic (phản ứng vôi tôi xút):
CnH2n+2-x(COONa)x + xNaOH → CnH2n+2 + xNa2CO3 (CaO, t0)
- Cộng hiđro vào hiđrocacbon không no hoặc vòng không bền:
CnH2n+2-2k + kH2 → CnH2n+2 (Ni, t0)
- Riêng với CH4 có thể dùng phản ứng:
Al4C3 + 12H2O → 4Al(OH)3 + 3CH4
Al4C3 + 12HCl → 4AlCl3 + 3CH4
C + 2H2 → CH4 (xúc tác, t0)
Tách từ nguồn khí thiên nhiên.
V. ỨNG DỤNG

Phần 2 : Xicloankan
Xicloankan là hiđrocacbon no mạch vòng. Thường chỉ xét xicloankan đơn vòng.
- Công thức tổng quát của monoxicloankan: CnH2n (n ≥ 3).
- Tên thay thế:
Số chỉ vị trí mạch nhánh (nếu có nhiều nhánh) + tên nhánh + xiclo + tên mạch chính + an
- Đồng phân của xicloankan có các loại: đồng phân anken; đồng phân về độ lớn của vòng (n ≥ 4), đồng phân vị trí nhánh trên vòng (n ≥ 5), đồng phân về cấu tạo nhánh (n ≥ 6), đồng phần hình học với vòng 3 cạnh.

Một số xicloankan đơn giản
I. TÍNH CHẤT HOÁ HỌC
1. Các phản ứng tương tự ankan
Do phân tử xicloankan chỉ chứa các liên kết xichma bền tương tự như ankan nên xicloankan cũng có một số phản ứng tương tự như ankan.
a. Phản ứng thế (với vòng bền 5,6 cạnh)
C6H12 + Cl2 → C6H11Cl + HCl
b. Phản ứng tách H2
C6H12 → C6H6 (benzen) + 3H2
c. Phản ứng cháy
CnH2n + 3n/2O2 → nCO2 + nH2O
→ Phản ứng đốt cháy monoxicloankan cho nH2O = nCO2.
2. Phản ứng cộng mở vòng của vòng không bền (vòng 3 hoặc 4 cạnh)
a. Phản ứng của vòng 3 cạnh
- Vòng 3 cạnh có thể tham gia phản ứng cộng mở vòng với H2, Br2 và HX.
C3H6 + H2 → C3H8
C3H6 + Br2 → Br-CH2-CH2-CH2-Br
C3H6 + HBr → CH3-CH2-CH2-Br
- Xicloankan vòng 3 cạnh có khả năng làm mất màu dung dịch Brom → dùng để nhận biết.
b. Phản ứng của vòng 4 cạnh
Vòng 4 cạnh chỉ tham gia phản ứng cộng mở vòng với H2.
II. ĐIỀU CHẾ
1. Tách H2 từ ankan tương ứng
CH3(CH2)4CH3 → H2 + C6H12
2. Tách Br2 từ dẫn xuất 1,n - đibromankan (n > 2)
CnH2nBr2 + Zn → CnH2n + ZnBr2

 

[Lindlar Catalyst]

CHƯƠNG 6: HIDROCACBON KHÔNG NO
Anken
I. KHÁI NIỆM, ĐỒNG PHÂN, DANH PHÁP
- Anken hay olefin là hiđrocacbon không no, mạch hở trong phân tử có chứa 1 liên kết đôi C=C còn lại là các liên kết đơn.
- Công thức tổng quát của anken: CnH2n (n ≥ 2).
- Tên gọi:
+ Tên thay thế:
Số chỉ vị trí mạch nhánh + tên nhánh + tên mạch chính + số chỉ vị trí nối đôi + en
+ Tên thường:
Thay đuôi ‘an’ của ankan bằng đuôi ‘ilen’
- Anken có các loại đồng phân: đồng phân xicloankan (n ≥ 3), đồng phân vị trí liên kết đôi (n ≥ 4); đồng phân mạch C (n ≥ 4); đồng phân hình học.
- Điều kiện để anken A - C(B) = C(X) - Y có đồng phân hình học: thì A # B và X # Y.
- Đồng phân hình học gồm đồng phân cis và đồng phân trans:
+ Đồng phân cis: mạch C chính cùng một phía của mặt phẳng chứa liên kết pi.
+ Đồng phân trans: mạch C chính ở khác phía của mặt phẳng chứa liên kết pi.
II. TÍNH CHẤT HOÁ HỌC
1. Phản ứng cộng
a. Cộng H2
- Phương trình phản ứng tổng quát:
CnH2n + H2 → CnH2n+2 (Ni, t0)
- Đặc điểm của phản ứng cộng H¬2 vào anken:
+ Tỉ khối của hỗn hợp khí sau phản ứng bao giờ cũng tăng (do số mol khí giảm còn khối lượng thì không đổi).
+ Số mol khí giảm của hỗn hợp sau so với trước phản ứng bằng số mol H2 đã tham gia phản ứng. Chú ý áp dụng bảo toàn khối lượng, bảo toàn H, bảo toàn C.
b. Cộng dung dịch Br2
CnH2n + Br2 → CnH2nBr2
(nâu đỏ) (không màu)
→ dung dịch Br2 là thuốc thử để nhận biết anken.
- Cho anken qua dung dịch brom thì khối lượng bình đựng nước brom tăng là khối lượng của các anken đã bị giữ lại trong bình, thể tích khí giảm là thể tích anken đã phản ứng với dung dịch brom. Nếu dung dịch brom mất màu thì brom hết, nếu dung dịch brom nhạt màu thì anken hết.
c. Phản ứng cộng HX (H2O/H+, HCl, HBr…)
CnH2n + HX → CnH2n+1X
Chú ý:
- Phản ứng cộng HX vào anken bất đối tạo ra hỗn hợp 2 sản phẩm.
- Sản phẩm chính của phản ứng cộng được xác định theo quy tắc cộng Maccopnhicop: H cộng vào C ở liên kết đôi có nhiều H hơn còn X vào C có ít H hơn.
- Nếu thực hiện phản ứng cộng HBr vào anken có xúc tác peoxit thì sản phẩm chính lại ngược quy tắc Maccopnhicop.
2. Phản ứng trùng hợp
- Là quá trình cộng hợp liên tiếp nhiều phân tử nhỏ giống nhau hoặc tương tự nhau tạo thành phân tử lớn (hợp chất cao phân tử).
- Sơ đồ phản ứng trùng hợp:
nA → (B)n (t0, xt, p)
- Tên B = polime + tên monome (nếu tên monome gồm nhiều từ thì đặt trong ngoặc).
nCH2=CH2 → (-CH¬2–CH2-)n (Polietylen hay PE)
nCH2=CH–CH3 → (-CH2–CH(CH3)-)n (Polipropilen hay PP)
Chú ý bảo toàn m, bảo toàn nguyên tố.
3. Phản ứng oxi hóa
a. Oxi hóa hoàn toàn
- Phương trình tổng quát:
CnH2n + 3n/2O2 → nCO2 + nH2O
- Đặc điểm phản ứng đốt cháy anken: nCO2 = nH2O.
b. Oxi hóa không hoàn toàn
3CnH2n + 2KMnO4 + 4H2O → 3CnH2n(OH)2 + 2KOH + 2MnO2
Riêng CH2=CH2 còn có phản ứng oxi hóa không hoàn toàn tạo CH3CHO.
CH2=CH2 + 1/2O2 → CH3CHO (PdCl2, CuCl2, t0)
→ anken làm mất màu dung dịch thuốc tím nên có thể dùng dung dịch thuốc tím để nhận biết anken.
4. Phản ứng thế clo
- Các phản ứng thế Cl vào anken xảy ra trong điều kiện nhiệt độ cao (từ 450 - 5500C).
- Sản phẩm chính ưu tiên thế vào H của C no gắn với C không no (vị trí alyl).
CH2=CH2 + Cl2 → CH2=CHCl + HCl
CH2=CH-CH3 + Cl2 → CH2=CH-CH2Cl + HCl
III. ĐIỀU CHẾ
- Tách nước từ ancol no, đơn chức mạch hở:
CnH2n+1OH → CnH2n + H2O (H2SO4 đặc, ≥ 1700C)
- Tách HX từ dẫn xuất CnH2n+1X:
CnH2n+1X + NaOH → CnH2n + NaX + H2O (ancol)
(trong 2 phản ứng tách này cần chú ý quy tắc tách Zaixep để xác định sản phẩm chính: -OH và -X được ưu tiên tách cùng nguyên tử H của C bậc cao).
- Tách X2 từ dẫn xuất đihalogen (2 nguyên tử halogen gắn với 2 nguyên tử C nằm cạnh nhau):
CnH2nX2 + Zn → CnH2n + ZnBr2 (t0)
- Tách H2 từ ankan:
CnH2n+2 → CnH2n + H¬2 (Fe, t0)
- Cộng H2 có xúc tác Pd/PbCO3 vào ankin hoặc ankađien:
CnH2n-2 + H2 → CnH2n
Ankađien
Ankađien là những hiđrocacbon không no, mạch hở trong phân tử có chứa 2 liên kết đôi còn lại là các liên kết đơn.
Ankadien đơn giản nhất - C3H4
- Công thức tổng quát: CnH2n-2 (n ≥ 3).
- Danh pháp thay thế: số chỉ vị trí nhánh + tên nhánh + tên mạch chính + a + số chỉ vị trí nối đôi + đien.
- Đồng phân: đồng phân ankin, đồng phân xicloanken, đồng phân bixicloankan, đồng phân ankađien. Riêng đồng phân ankađien có các loại: đồng phân mạch C; đồng phân vị trí nối đôi và đồng phân hình học.
- Các ankađien tiêu biểu:
CH2=CH-CH=CH2 Buta-1,3-đien hay đivinyl
CH2=C(CH3)-CH=CH2 2-Metylbuta-1,3-đien hay isopren
Buta-1,3-đien và isopren là những ankađien liên hợp điển hình. Phần dưới đây chỉ đề cập đến các chất này.
I . TÍNH CHẤT HOÁ HỌC
1. Phản ứng cộng cộng H2, cộng dung dịch Br2 và cộng HX
Do mang liên kết đôi C=C trong phân tử nên ankađien cũng có phản ứng đặc trưng là phản ứng cộng. Các phản ứng cộng xảy ra với ankađien cũng tương tự như ở anken. Tuy nhiên vì có chứa 2 liên kêt đôi C=C nên ankađien có thể tham gia phản ứng cộng theo tỉ lệ mol 1:1 hoặc 1:2.
a. Cộng tỷ lệ mol 1:1
- Cộng kiểu 1,2 (thường xảy ra ở nhiệt độ thấp khoảng -800C): phản ứng này chỉ tác động đến 1 liên kết đôi C=C, liên kết còn lại giữ nguyên:
CH2=CH-CH=CH2 + H2 → CH3-CH2-CH=CH2 (Ni, t0)
- Cộng kiểu 1,4 (thường xảy ra ở nhiệt độ cao hơn khoảng 400C): phản ứng này tác động đến cả 2 liên kết đôi và tạo ra 1 liên kết đôi C=C mới nằm giữa 2 liên kết đôi ban đầu.
CH2=CH-CH=CH2 + H2 → CH3-CH=CH-CH3 (Ni, t0)
b. Cộng tỷ lệ mol 1:2
CH2=CH-CH=CH2 + 2H2 → CH3-CH2-CH2-CH3 (Ni, t0)
→ Ankađien cũng làm mất màu dung dịch nước brom.
Bài tập về phản ứng cộng thường hỏi về số sản phẩm sinh ra do phản ứng cộng tỷ lệ mol 1:1.
2. Phản ứng trùng hợp
Các phản ứng trùng hợp chủ yếu xảy ra theo kiểu 1,4.
nCH2=CH-CH=CH2 → (-CH2-CH=CH-CH2-)n (Na, t0)
(Cao su buna)
nCH2=C(CH3)-CH=CH2 → (-CH2-C(CH3)=CH-CH2-)n (xt, t0, p)
(Cao su isopren)
3. Phản ứng oxi hóa
a. Oxi hóa hoàn toàn
CnH2n-2 + (3n - 1)/2O2 → nCO2 + (n - 1)H2O
Đặc điểm của phản ứng đốt cháy ankađien: nCO2 > nH2O và nCO2 - nH2O = nankađien.
b. Oxi hóa không hoàn toàn
Ankađien cũng làm mất màu dung dịch thuốc tím ở ngay nhiệt độ thường.
II. NHẬN BIẾT
Thuốc thử là dung dịch Brom hoặc dung dịch KMnO4. Hiện tượng là dung dịch bị mất màu (hoặc nhạt màu)
III. ĐIỀU CHẾ
1. Tách H2 từ ankan tương ứng
CH3-CH2-CH2-CH3 → CH2=CH-CH=CH2 + 2H2
CH3-CH(CH3)-CH2-CH3 → CH2=C(CH3)-CH=CH2 + 2H2
2. Buta-1,3-đien
2C2H5OH → CH2=CH-CH=CH2 + 2H2O + H2 (MgO, ZnO, 4500C)
CHΞC-CH=CH2 + H2 → CH2=CH-CH=CH2 (Pd/PbCO3; t0)
ANKIN
I . KHÁI NIỆM, ĐỒNG PHÂN, DANH PHÁP
- Ankin là hiđrocacbon không no, mạch hở trong phân tử có chứa 1 liên kết ba CΞC còn lại là các liên kết đơn.
- Công thức tổng quát của ankin: CnH2n-2 (n ≥ 2).
Ankin đơn giản nhất - C2H2 (axetilen)
- Tên gọi:
+ Tên thay thế:
Số chỉ vị trí mạch nhánh + tên nhánh + tên mạch chính + số chỉ vị trí nối ba + in
+ Tên thường:
Tên gốc hiđrocacbon gắn với C mang liên kết ba + axetilen
- Ankin có các loại đồng phân: đồng phân bixicloankan (n ≥ 4), đồng phân vị trí liên kết ba (n ≥ 4); đồng phân mạch C (n ≥ 5); đồng phân xicloanken, đồng phân ankađien.
II. TÍNH CHẤT HOÁ HỌC
1. Phản ứng cộng
a. Cộng H2
CnH2n-2 + H2 → CnH2n (Pd/PbCO3, t0)
CnH2n-2 + 2H2 → CnH2n+2 (Ni, t0)
Chú ý:
- Tuỳ thuộc vào xúc tác được sử dụng mà phản ứng cộng H2 vào ankin xảy ra theo các hướng khác nhau.
- Thường thì phản ứng cộng H2 vào ankin thường tạo ra hỗn hợp gồm nhiều sản phẩm.
- Số mol khí giảm = số mol H2 tham gia phản ứng. Chú ý bảo toàn khối lượng, bảo toàn H, bảo toàn C.
b. Cộng Br2
CnH2n-2 + Br2 → CnH2n-2Br2
CnH2n-2 + 2Br2 → CnH2n-2Br4
Khối lượng dung dịch brom tăng chính là khối lượng ankin đã phản ứng.
c. Cộng HX
- Cộng H2O:
+ C2H2 → anđehit
CHΞCH + H2O → CH3 - CHO (H2SO4, HgSO4, 800C)
+ Ankin khác → xeton
CHΞC-CH3 + H2O → CH3-CO-CH3 (H+)
- Cộng axit:
CHΞCH + HCl → CH2=CHCl (vinyl clorua) (Hg2Cl2 ở 150 đến 2000C)
CHΞCH + HCN → CH2=CH-CN (nitrin acrylic)
CHΞCH + CH3COOH → CH3COOCH=CH2 (vinylaxetat)
CHΞCH + C2H5OH → CH2=CH-O-CH3 (etylvinylete)
2. Phản ứng trùng hợp
- Đime hóa
2CHΞCH → CHΞC-CH=CH2 (vinyl axetilen) (NH4Cl, Cu2Cl2, t0)
- Trime hóa
3CHΞCH → C6H6 (C, 6000C)
- Trùng hợp (polime hóa)
nCHΞCH → (-CH=CH-)n (xt, t0, p) (nhựa cupren)
3. Phản ứng oxi hóa
a. Phản ứng oxi hóa hoàn toàn
CnH2n-2 + (3n - 1)/2O2 → nCO2 + (n - 1)H2O
→ đặc điểm của phản ứng đốt cháy ankin: nCO2 > nH2O và nCO2 - nH2O = nankin.
b. Phản ứng oxi hóa không hoàn toàn
- Các ankin đều làm mất màu dung dịch thuốc tím ở nhiệt độ thường.
3C2H2 + 8KMnO4 + 2H2O → 3(COOK)2 + 2MnO2 + 2KOH
Nếu trong môi trường axit thì tạo thành CO2 sau đó CO2 phản ứng với KOH tạo thành muối.
- Với các ankin khác sẽ có sự đứt mạch tạo thành hỗn hợp 2 muối:
R1-CΞC-R2 + 2KMnO4 → R1COOK + R2COOK + 2MnO2
4. Phản ứng thế của ank-1-in
CHΞCH + Ag2O → CAgΞCAg↓ + H2O
2CHΞC-R + Ag2O → CAgΞC-R↓ (vàng) + H2O
Chú ý:
- Chỉ có C2H2 mới phản ứng với Ag2O theo tỉ lệ mol 1:1; các ank-1-in khác chỉ phản ứng theo tỉ lệ 2:1.
- Nếu có hỗn hợp ankin tham gia phản ứng với Ag2O mà tỉ lệ mol của (ankin : Ag2O) = k có giá trị:
+ k < 2 → có C2H2.
+ k > 2 → không có C2H2
+ k = 2 → hỗn hợp gồm 2 ank-1-in hoặc hỗn hợp C2H2 và ankin khác (không phải ank-1-in) có số mol bằng nhau.
- Từ kết tủa vàng thu được có thể khôi phục lại ankin ban đầu bằng cách cho tác dụng với HCl.
CAgΞC-R + HCl → CHΞC-R + AgCl
(phản ứng này dùng để tách ank-1-in khỏi hỗn hợp)
- Ngoài cách viết với Ag2O có thể viết phản ứng với dung dịch AgNO3/NH3 và phản ứng này được dùng để nhận biết ank-1-in.
III. ĐIỀU CHẾ AXETILEN
- Nhiệt phân metan:
2CH4 → C¬2H2 + 3H2 (15000C, làm lạnh nhanh)
- Thủy phân CaC2: (có trong đất đèn)
CaC2 + 2H2O → Ca(OH)2 + C2H2
Điều chế axetilen bằng phản ứng thủy phân CaC2
MỘT SỐ CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM ÔN TẬP
Câu 1: Anken X có công thức cấu tạo: CH3–CH2–C(CH3)=CH–CH3. Tên của X là
A. isohexan. B. 3-metylpent-3-en. C. 3-metylpent-2-en. D. 2-etylbut-2-en.
Câu 2: Số đồng phân của C4H8 là
A. 7. B. 4. C. 6. D. 5.
Câu 3: Hợp chất C5H10 mạch hở có bao nhiêu đồng phân cấu tạo ?
A. 4. B. 5. C. 6. D. 10.
Câu 4: Hợp chất C5H10 có bao nhiêu đồng phân anken ?
A. 4. B. 5. C. 6. D. 7.
Câu 5: Hợp chất C5H10 có bao nhiêu đồng phân cấu tạo ?
A. 4. B. 5. C. 6. D. 10.
Câu 6: Ba hiđrocacbon X, Y, Z là đồng đẳng kế tiếp, khối lượng phân tử của Z bằng 2 lần khối lượng phân tử của X.
Các chất X, Y, Z thuộc dãy đồng đẳng
A. ankin. B. ankan. C. ankađien. D. anken.
Câu 7: Anken X có đặc điểm: Trong phân tử có 8 liên kết xích ma. CTPT của X là
A. C2H4. B. C4H8. C. C3H6. D. C5H10.
Câu 8: Vitamin A công thức phân tử C20H30O, có chứa 1 vòng 6 cạnh và không có chứa liên kết ba. Số liên kết đôi
trong phân tử vitamin A là
A. 7. B. 6. C. 5. D. 4.
Câu 9: Licopen, công thức phân tử C40H56 là chất màu đỏ trong quả cà chua, chỉ chứa liên kết đôi và liên kết đơn trong
phân tử. Hiđro hóa hoàn toàn licopen được hiđrocacbon C40H82. Vậy licopen có
A. 1 vòng; 12 nối đôi. B. 1 vòng; 5 nối đôi. C. 4 vòng; 5 nối đôi. D. mạch hở; 13 nối đôi.
Câu 10: Cho các chất sau: 2-metylbut-1-en (1); 3,3-đimetylbut-1-en (2); 3-metylpent-1-en (3);
3-metylpent-2-en (4); Những chất nào là đồng phân của nhau ?
A. (3) và (4). B. (1), (2) và (3). C. (1) và (2). D. (2), (3) và (4).
Câu 11: X, Y, Z là 3 hiđrocacbon ở thể khí trong điều kiện thường, khi phân huỷ mỗi chất X, Y, Z đều tạo ra C và H2,
thể tích H2 luôn gấp 3 lần thể tích hiđrocacbon bị phân huỷ và X, Y, Z không phải là dồng phân. CTPT của 3 chất là
A. C2H6 ,C3H6 C4H6. B. C2H2 ,C3H4 C4H6. C. CH4 ,C2H4 C3H4. D. CH4 ,C2H6 C3H8.
Câu 12: Hỗn hợp X gồm 0,1 mol C2H2; 0,15 mol C2H4 ; 0,2 mol C2H6 và 0,3 mol H2. Đun nóng X với bột Ni xúc tác 1
thời gian được hỗn hợp Y. Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp Y được số gam CO2 và H2O lần lượt là
A. 39,6 và 23,4. B. 3,96 và 3,35. C. 39,6 và 46,8. D. 39,6 và 11,6.
Câu 13: Hỗn hợp ban đầu gồm 1 ankin, 1 anken, 1 ankan và H2 với áp suất 4 atm. Đun nóng bình với Ni xúc tác để
thực hiện phản ứng cộng sau đó đưa bình về nhiệt độ ban đầu được hỗn hợp Y, áp suất hỗn hợp Y là 3 atm. Tỉ khối
hỗn hợp X và Y so với H2 lần lượt là 24 và x. Giá trị của x là
A. 18. B. 34. C. 24. D. 32.
Câu 14: Hỗn hợp A gồm H2, C3H8, C3H4. Cho từ từ 12 lít A qua bột Ni xúc tác. Sau phản ứng được 6 lít khí duy nhất
(các khí đo ở cùng điều kiện). Tỉ khối hơi của A so với H2 là
A. 11. B. 22. C. 26. D. 13.
Câu 15: Đun nóng hỗn hợp X gồm 0,1 mol C3H4 ; 0,2 mol C2H4 ; 0,35 mol H2 với bột Ni xúc tác được hỗn hợp Y.
Dẫn toàn bộ Y qua bình đựng dung dịch KMnO4 dư, thấy thoát ra 6,72 l hỗn hợp khí Z (đktc) có tỉ khối so với H2 là
12. Bình đựng dung dịch KMnO4 tăng số gam là:
A. 17,2. B. 9,6. C. 7,2. D. 3,1.
Câu 16: Đốt cháy m gam hỗn hợp C2H6, C3H4, C3H8, C4H10 được 35,2 gam CO2 và 21,6 gam H2O. Giá trị của m là
A. 14,4. B. 10,8. C. 12. D. 56,8.

 

[Lindlar Catalyst]

CHƯƠNG 7 :HIDROCACBON THƠM .NGUỒN HIDROCACBON THIÊN NHIÊN. HỆ THỐNG HÓA VỀ
HIDROCACBON
Một số hidrocacbon thơm thường gặp
I. BENZEN
- Công thức phân tử: C6H6.
- Công thức cấu tạo: Phân tử benzen gồm 6 nguyên tử H và 6 nguyên tử C nằm trong cùng một mặt phẳng trong đó 6 nguyên tử C tạo thành hình lục giác đều, mỗi nguyên tử C lại liên kết với một nguyên tử H nữa. Độ dài các liên kết C-C bằng nhau, độ dài các liên kết C-H cũng như nhau.
1. Tính chất hóa học
a. Phản ứng thế
C6H6 + Br2 → C6H5Br + HBr (Fe, t0)
C6H6 + HNO3 → C6H5NO2 + H2O (H2SO4 đặc, t0)
b. Phản ứng cộng
C6H6 + 3H2 → ¬xiclohexan (Ni, t0)
C6H6 + 3Cl2 → C6H6Cl6 (as) (hexacloran hay 666 hay 1,2,3,4,5,6 - hexacloxiclohexan)
c. Phản ứng oxi hóa
- Benzen không làm mất màu dung dịch KMnO4.
- Oxi hóa hoàn toàn:
C6H6 + 7,5O2 → 6CO2 + 3H2O (t0)
2. Nhận biết benzen
- Thuốc thử: là hỗn hợp HNO3 đặc nóng/H2SO4 đặc.
- Hiện tượng: xuất hiện chất lỏng có màu vàng, mùi hạnh nhân nổi trên bề mặt.
3. Điều chế benzen
- Từ axetilen:
3C2H2 → C6H6 (C, 6000C)
- Tách H2 từ xiclohexan:
C6H12→ C6H6 + 3H2 (t0, xt)
- Tách H¬2 và khép vòng từ n - C6H14:
n - C6H14 → C6H6 + 4H2 (xt, t0)
II. ĐỒNG ĐẲNG CỦA BENZEN
- Là những hiđrocacbon trong phân tử có chứa 1 vòng benzen và nhánh ankyl.
- Công thức chung: CnH2n-6 (n > 6).
Hay gặp là toluen C6H5CH3, xilen C6H4(CH3)2, cumen C6H5CH(CH3)2…
1. Tính chất hóa học
a. Phản ứng thế
- Quy tắc thế vào vòng benzen:
+ Nếu vòng benzen đã có sẵn nhóm thế loại I (là các nhóm chỉ chứa liên kết đơn hoặc có cặp e chưa sử dụng: -OH, ankyl, …) thì phản ứng thế xảy ra dễ hơn so với benzen và ưu tiên thế vào vị trí o- và p-.
+ Nếu vòng benzen đã có sẵn nhóm thế loại II (là những nhóm thế có liên kết p: -COOH, -CHO, -CH=CH2) thì phản ứng thế xảy ra khó hơn so với benzen và ưu tiên thế vào vị trí m-.
Chú ý: Vận dụng quy tắc thế vào vòng benzen thường được đưa ra dưới 2 dạng toán:
+ So sánh khả năng tham gia phản ứng thế vào vòng benzen của các hợp chất thơm.
+ Sử dụng thứ tự hóa chất thích hợp để điều chế o - (p -) hoặc m- NO2-C6H4-Br…
- Do các đồng đẳng của benzen còn có nhánh ankyl nên trong điều kiện thích hợp có thể thế H của nhánh ankyl.
C6H5CH3 + Cl2 → C6H5CH2Cl + HCl (as)
b. Phản ứng cộng
CnH2n-6 + 3H2 → xicloankan CnH2n (Ni, t0)
C6H5CH3 + 3H2 → C6H11CH3 (Ni, t0)
c. Phản ứng oxi hóa
- Oxi hóa không hoàn toàn: các đồng đẳng của benzen làm mất màu dung dịch thuốc tím ở nhiệt độ cao mà không làm mất màu dung dịch nước Brom.
C6H5CH3 + 2KMnO4 → C6H5COOK + KOH + 2MnO2 + H2O (t0)
- Oxi hóa hoàn toàn:
CnH2n-6 + (3n - 3)/2O2 → nCO2 + (n - 3)H2O (t0)
Đặc điểm của phản ứng đốt cháy benzen và đồng đẳng: nH2O < nCO2 và (nCO2 - nH2O)/3 = nRH.
2. Nhận biết đồng đẳng của benzen
Đồng đẳng benzen làm mất màu dung dịch thuốc tím ở nhiệt độ cao.
III. STIREN (VINYL BENZEN)
- Công thức phân tử C8H8.
- Công thức cấu tạo: C6H5-CH=CH2.
1. Tính chất hóa học
Nhận xét: phân tử stiren được cấu tạo từ 2 phần: vòng benzen và nhánh vinyl (nhóm thế loại II) → tính chất hóa học của stiren được biểu hiện cả ở vòng benzen và nhánh.
a. Phản ứng thế vào vòng benzen
Ưu tiên thế vào vị trí meta.
b. Phản ứng cộng
C6H5-CH=CH2 + H2 → C6H5-CH¬2-CH3 (Ni, t0)
C6H5-CH=CH2 + 4H2 → C6H11-CH2-CH3 (Ni, t0)
C6H5-CH=CH2 + Br2 dung dịch → C6H5-CHBr-CH2Br
c. Phản ứng trùng hợp
n-C6H5-CH=CH2 → (-CH2-CH(C6H5)-)n (t0, xt, p)
(Polstiren - PS)
d. Phản ứng oxi hóa không hoàn toàn
- Stiren làm mất màu dung dịch thuốc tím ở nhiệt độ thường:
3C6H5CH=CH2 + 2KMnO4 + 4H2O → 3C6H5-CHOH-CH2OH + 2KOH + 2MnO2
- Stiren làm mất màu dung dịch thuốc tím ở nhiệt độ cao:
3C6H5-CH=CH2 + 10KMnO4 → 3C6H5COOK + 3K2CO3 + KOH + 10MnO2 + 4H2O
2. Nhận biết
- Làm mất màu dung dịch Brom.
- Làm mất màu dung dịch thuốc tím ở nhiệt độ thường.

 

[Lindlar Catalyst]

CHƯƠNG 8 ẪN XUẤT HALOGEN-ANCOL-PHENOL
Dẫn xuất halogen của hidrocacbon
I . KHÁI NIỆM
- Dẫn xuất halogen của hidrocacbon là sản phẩm thu được khi thay thế nguyên tử H trong phân tử hiđrocacbon bằng nguyên tử halogen như Clo, Brom, Iot, Flo.
- Công thức chung: CnH2n+2-2k-xXx với X là các nguyên tố halogen hay CxHyXz.
II. PHÂN LOẠI
- Theo nguyên tố halogen có dẫn xuất Clo, dẫn xuất Brom, dẫn xuất Flo, dẫn xuất Iot.
- Theo số lượng halogen có dẫn xuất monohalogen, dẫn xuất đihalogen, trihalogen...
- Theo gốc hidrocacbon có dẫn xuất no, dẫn xuất không no, dẫn xuất thơm.
- Theo bậc dẫn xuất là bậc của nguyên tử C liên kết với halogen.
- Quan trong nhất là phân loại dựa vào vị trí tương đối của halogen với nối đôi:
+ Dẫn xuất loại vinyl: nguyên tử halogen liên kết trực tiếp với C có liên kết đôi
+ Dẫn xuất loại ankyl: nguyên tử halogen liên kết với C ở xa liên kết đôi (từ hai liên kết đơn trở lên)
+ Dẫn xuất loại alyl: nguyên tử halogen liên kết với C no ở cạnh C có liên kết đôi.
III. DANH PHÁP
Tên thường: clorofom, bromofom, …
Tên gốc - chức = tên gốc hiđrocacbon + halogenua
Tên thay thế = chỉ số nhánh + tên nhánh + tên mạch chính (coi các halogen là nhánh)
IV. TÍNH CHẤT VẬT LÍ
Các dẫn xuất halogen là chất khí, hoặc chất lỏng không tan trong nước nặng hơn nước, hoặc chất rắn.
Bảng nhiệt độ nóng chảy của một số dẫn xuất halogen
V. TÍNH CHẤT HOÁ HỌC
- Phản ứng thế nguyên tử halogen bằng nhóm OH:
R-X + NaOHdung dịch → R-OH + NaX
Khả năng thế của dẫn xuất alyl và benzyl > dẫn xuất ankyl > dẫn xuất phenyl và vinyl.
Kết quả thí nghiệm thủy phân các dẫn xuất halogen
- Phản ứng tách HX:
CnH2n+1X + NaOHancol → CnH2n + NaX + H2O
- Phản ứng tách X2:
CnH2nX2 + Zn → CnH2n + ZnX2
- Phản ứng với Mg:
R-Cl + Mg → R-MgCl
VI. ĐIỀU CHẾ
- Phản ứng thế nguyên tử halogen vào hidrocacbon no, thơm..
- Phản ứng cộng halogen, HX vào hidrocacbon không no.
ANCOL
I. ĐỊNH NGHĨA
- Ancol là những hợp chất hữu cơ trong phân tử có chứa nhóm -OH liên kết với nguyên tử C no (C sp3) của gốc hiđrocacbon.
- Ancol là sản phẩm thu được khi thay thế nguyên tử H liên kết với C sp3 trong hiđrocacbon bằng nhóm -OH.
- Công thức tổng quát của ancol:
+ CxHyOz (x, y, z thuộc N*; y chẵn; 4 ≤ y ≤ 2x + 2; z ≤ x): thường dùng khi viết phản ứng cháy.
+ CxHy(OH)z hay R(OH)z: thường dùng khi viết phản ứng xảy ra ở nhóm OH.
+ CnH2n+2-2k-z(OH)z (k = số liên kết p + số vòng; n, z là các số tự nhiên; z ≤ n): thường dùng khi viết phản ứng cộng H2, cộng Br2, khi biết rõ số chức, no hay không no…
- Độ ancol là % thể tích của C2H5OH nguyên chất trong dung dịch C2H5OH
- Lần ancol là số nhóm OH có trong phân tử ancol.
- Bậc ancol là bậc của nguyên tử C liên kết với nhóm OH.
II. DANH PHÁP
1. Tên thay thế
Tên thay thế = Tên hiđrocacbon tương ứng + số chỉ vị trí nhóm OH + ol
2. Tên thường
Tên thường = ancol (rượu) + Tên gốc hiđrocacbon + ic
Chú ý: Một số ancol có tên riêng cần nhớ:
CH2OH-CH2OH Etilenglicol
CH2OH-CHOH-CH2OH Glixerin (Glixerol)
CH3-CH(CH3)-CH2-CH2OH Ancol isoamylic
III. TÍNH CHẤT VẬT LÍ
1. Trạng thái
Từ C1 đến C12 là chất lỏng, từ C13 trở lên là chất rắn.
2. Nhiệt độ sôi
- So với các chất có M tương đương thì nhiệt độ sôi của: Muối > Axit > Ancol > Anđehit > Hiđrocacbon, ete và este...
- Giải thích: nhiệt độ sôi của một chất thường phụ thuộc vào các yếu tố:
+ M: M càng lớn thì nhiệt độ sôi càng cao.
+ Độ phân cực của liên kết: liên kết ion > liên kết cộng hóa trị có cực > liên kết cộng hóa trị không cực.
+ Số liên kết hiđro: càng nhiều liên kết H thì nhiệt độ sôi càng cao.
+ Độ bền của liên kết hiđro: liên kết H càng bền thì nhiệt độ sôi càng cao.
3. Độ tan
- Ancol có 1, 2, 3 nguyên tử C trong phân tử tan vô hạn trong nước.
- Ancol có càng nhiều C, độ tan trong nước càng giảm vì tính kị nước của gốc hiđrocacbon tăng.
IV. TÍNH CHẤT HOÁ HỌC
1. Phản ứng với kim loại kiềm
R(OH)z + zNa → R(ONa)z + z/2H2
R(ONa)z: Natri ancolat rất dễ bị thủy phân trong nước:
R(ONa)z + zH2O → R(OH)z + zNaOH
Chú ý:
- Trong phản ứng của ancol với Na:
mbình Na tăng = mAncol - mH2 = nAncol.(MR + 16z).
mbình Ancol tăng = mNa - mH2 = nAncol.22z.
- Nếu cho dung dịch ancol phản ứng với Na thì ngoài phản ứng của ancol còn có phản ứng của H2O với Na.
- Số nhóm chức Ancol = 2.nH2/ nAncol.
2. Phản ứng với axit
a. Với axit vô cơ HX
CnH2n+2-2k-z(OH)z + (z + k) HX → CnH2n + 2 - zXz + k
→ số nguyên tử X bằng tổng số nhóm OH và số liên kết pi.
b. Với axit hữu cơ (phản ứng este hóa)
ROH + R’COOH ↔ R’COOR + H2O
yR(OH)x + xR’(COOH)y ↔ R’x(COO)xyRy + xyH2O
Chú ý:
- Phản ứng được thực hiện trong môi trường axit và đun nóng.
- Phản ứng có tính thuận nghịch nên chú ý đến chuyển dịch cân bằng.
3. Phản ứng tách nước (đề hiđrat hóa)
a. Tách nước từ 1 phân tử ancol tạo anken của ancol no, đơn chức, mạch hở.
CnH2n+1OH → CnH2n + H2O (H2SO4 đặc, >1700C)
Điều kiện của ancol tham gia phản ứng: ancol có Hα.
Chú ý:
- Nếu ancol no, đơn chức mạch hở không tách nước tạo anken thì Ancol đó không có Hα (là CH3OH hoặc ancol mà nguyên tử C liên kết với OH chỉ liên kết với C bậc 3 khác).
- Nếu một ancol tách nước tạo ra hỗn hợp nhiều anken thì đó là ancol bậc cao (bậc II, bậc III) và mạch C không đối xứng qua C liên kết với OH.
- Nhiều ancol tách nước tạo ra một anken thì xảy ra các khả năng sau:
+ Có ancol không tách nước.
+ Các ancol là đồng phân của nhau.
- Sản phẩm chính trong quá trình tách nước theo quy tắc Zaixep.
- Khi giải bài tập có liên quan đến phản ứng tách nước cần nhớ:
mAncol = manken + mH2O + mAncol dư
nancol phản ứng = nanken = nnước
- Các phản ứng tách nước đặc biệt:
CH2OH-CH2OH → CH3CHO + H2O
CH2OH-CHOH-CH2OH → CH2=CH-CHO + 2H2O
b. Tách nước từ 2 phân tử ancol tạo ete
ROH + ROH → ROR + H2O (H2SO4 đặc; 1400C)
ROH + R’OH → ROR’ + H2O (H2SO4 đặc; 1400C)
Chú ý:
- Từ n ancol khác nhau khi tách nước ta thu được n.(n + 1)/2 ete trong đó có n ete đối xứng.
- Nếu tách nước thu được các ete có số mol bằng nhau thì các ancol tham gia phản ứng cũng có số mol bằng nhau và nAncol = 2.nete = 2.nH2O và nAncol = mete + nH2O + mAncol dư.
4. Phản ứng oxi hóa
a. Oxi hóa hoàn toàn
CxHyOz + (x + y/4 - z/2)O2 → xCO2 + y/2H2O
Chú ý:
- Phản ứng đốt cháy của ancol có đặc điểm tương tự phản ứng đốt cháy hiđrocacbon tương ứng.
+ Nếu đốt cháy ancol cho nH2O > nCO2 → ancol đem đốt cháy là ancol no và nAncol = nH2O - nCO2.
+ Nếu đốt cháy ancol cho nH2O > 1,5.nCO2 → ancol là CH3OH. Chỉ có CH4 và CH3OH có tính chất này (không kể amin).
- Khi đốt cháy 1 hợp chất hữu cơ X thấy nH2O > nCO2 → chất đó là ankan, ancol no mạch hở hoặc ete no mạch hở (cùng có công thức CnH2n+2Ox).
b. Oxi hóa không hoàn toàn (phản ứng với CuO hoặc O2 có xúc tác là Cu)
- Ancol bậc I + CuO tạo anđehit:
RCH2OH + CuO → RCHO + Cu + H2O
- Ancol bậc II + CuO tạo xeton:
RCHOHR’ + CuO → RCOR’ + Cu + H2O
- Ancol bậc III không bị oxi hóa bằng CuO.
Chú ý:
mchất rắn giảm = mCuO phản ứng - mCu tạo thành = 16.nAncol đơn chức.
5. Phản ứng riêng của một số loại ancol
- Ancol etylic CH3CH2OH:
C2H5OH + O2 → CH3COOH + H2O (men giấm)
2C2H5OH → CH2=CH-CH=CH2 + 2H2O + H2 (Al2O3, ZnO, 4500C)
- Ancol không no có phản ứng như hidrocacbon tương ứng ví dụ: alylic CH2 = CH - CH2OH
CH2=CH-CH2OH + H2 → CH3-CH2-CH2OH (Ni, t0)
CH2=CH-CH2OH + Br2 → CH2Br-CHBr-CH2OH
3CH2=CH-CH2OH + 2KMnO4 + 4H2O → 3C3H5(OH)3 + 2KOH + 2MnO2
- Ancol đa chức có các nhóm OH liền kề: tạo dung dịch màu xanh lam với Cu(OH)2 ở nhiệt độ thường:
2R(OH)2 + Cu(OH)2 → [R(OH)O]2Cu + 2H2O
- Một số trường hợp ancol không bền:
+ Ancol có nhóm OH liên kết với C nối đôi chuyển vị thành anđehit hoặc xeton:
CH2=CH-OH → CH3CHO
CH2=COH-CH3 → CH3-CO-CH3
+ Ancol có 2 nhóm OH cùng gắn vào 1 nguyên tử C bị tách nước tạo anđehit hoặc xeton:
RCH(OH)2 → RCHO + H¬2O
HO-CO-OH → H2O + CO2
RC(OH)2R’ → RCOR’ + H2O
+ Ancol có 3 nhóm OH cùng gắn vào 1 nguyên tử C bị tách nước tạo thành axit:
RC(OH)3 → RCOOH + H2O
V. ĐIỀU CHẾ
1. Thủy phân dẫn xuất halogen
CnH2n+2-2k-xXx + xMOH → CnH2n+2-2k-x(OH)x + xMX
2. Cộng nước vào anken tạo ancol no, đơn chức, mạch hở
CnH2n + H2O → CnH2n+1OH (H+)
Phản ứng tuân theo quy tắc cộng Maccopnhicop nên nếu anken đối xứng thì phản ứng chỉ tạo thành 1 ancol.
3. Thủy phân este trong môi trường kiềm
RCOOR’ + NaOH → RCOONa + R’OH
4. Cộng H2 vào anđehit hoặc xeton
RCHO + H2 → RCH2OH (Ni, t0)
RCOR’ + H2 → RCHOHR’ (Ni, t0)
5. Oxi hóa hợp chất có nối đôi bằng dung dịch KMnO4
3CH2=CH¬2 + 2KMnO4 + 4H2O → 3CH2OH-CH2OH + 2KOH + 2MnO2
6. Phương pháp riêng điều chế CH3OH
CH4 + H2O → CO + 3H2
CO + 2H2 → CH3OH (ZnO, CrO3, 4000C, 200atm)
2CH4 + O2 → 2 CH3OH (Cu, 2000C, 100 atm)
7. Phương pháp điều chế C2H5OH
- Lên men tinh bột:
(C6H10O5)n → C6H12O6 → C2H5OH
Các phản ứng cụ thể:
(C6H10O5)n + nH2O → nC6H12O6
C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2 (men rượu)
- Hidrat hóa etilen, xúc tác axit:
C2H4 + H2O → C2H5OH
Đây là các phương pháp điều chế ancol etylic trong công nghiệp.
VI. NHẬN BIẾT
- Tạo khí không màu với kim loại kiềm (chú ý mọi dung dịch đều có phản ứng này).
- Làm CuO đun nóng từ màu đen chuyển thành Cu màu đỏ.
- Ancol đa chức có các nhóm OH liền kề hòa tan Cu(OH)2 tạo dung dịch màu xanh.
- Ancol không no có phản ứng làm mất màu dung dịch Brom.
PHENOL
I. ĐỊNH NGHĨA
- Phenol là những hợp chất hữu cơ trong phân tử có nhóm OH liên kết trực tiếp với nguyên tử C của vòng benzen.
Chú ý: Phân biệt giữa phenol và ancol thơm (có vòng benzen nhưng nhóm OH liên kết với C của nhánh).
- Thường chỉ xét phenol đơn giản nhất là C6H5OH. Ngoài ra còn có crezol CH3–C6H4–OH, HO-C6H4-OH (o-catechol, m-rezoxinol, p-hidroquinol).
Công thức cấu tạo và công thức phân tử của phenol
II. TÍNH CHẤT VẬT LÍ
- Phenol ít tan trong nước lạnh, tan nhiều trong nước nóng nên dùng để tách bằng phương pháp chiết.
- Là chất rắn, độc, khi để lâu trong không khí bị chảy rữa do hút ẩm và chuyển thành màu hồng.
III. TÍNH CHẤT HOÁ HỌC
1. Cấu tạo của phân tử phenol
- Gốc C6H5 hút e làm cho liên kết O-H trong phân tử phenol phân cực hơn liên kết O-H của ancol vì vậy H trong nhóm OH của phenol linh động hơn H trong nhóm OH của ancol và biểu hiện được tính axit yếu (phenol có tên gọi khác là axit phenic).
- Do có hiệu ứng liên hợp nên cặp e chưa sử dụng của nguyên tử O bị hút về phía vòng benzen làm cho mật độ e của vòng benzen đặc biệt là các vị trí o-, p- tăng lên nên phản ứng thế vào vòng benzen của phenol dễ hơn và ưu tiên vào vị trí o-, p- .
Vì vậy nhóm OH và gốc phenyl trong phân tử phenol ảnh hưởng lẫn nhau.
2. Tính chất hóa học
a. Tính chất của nhóm OH
- Tác dụng với kim loại kiềm:
C6H5OH + Na → C6H5ONa + 1/2H2
→ Phản ứng này dùng để phân biệt phenol với anilin.
- Tác dụng với dung dịch kiềm:
C6H5OH + NaOH → C6H5ONa + H2O
Ancol không có phản ứng này chứng tỏ H của phenol linh động hơn H của Ancol và chứng minh ảnh hưởng của gốc phenyl đến nhóm OH.
→ Phản ứng này dùng để tách phenol khỏi hỗn hợp anilin và phenol sau đó thu hồi lại phenol nhờ phản ứng với các axit mạnh hơn:
C6H5ONa + CO2 + H2O → C6H5OH + NaHCO3
C6H5ONa + HCl → C6H5OH + NaCl
Phenol bị CO2 đẩy ra khỏi muối → phenol có tính axit yếu hơn axit cacbonic → phenol không làm đổi màu quỳ tím. (dùng axit mạnh đẩy axit yếu ra khỏi muối để chứng minh trật tự tính axit của các chất). Phản ứng này cũng chứng minh được ion C6H5O- có tính bazơ.
b. Phản ứng thế vào vòng benzen
- Thế Brom: phenol tác dụng với dung dịch brom tạo 2,4,6 - tribromphenol kết tủa trắng:
→ Phản ứng này dùng để nhận biết phenol khi không có mặt của anilin và chứng minh ảnh hưởng của nhóm OH đến khả năng phản ứng của vòng benzen.
- Thế Nitro: phenol tác dụng với HNO3 đặc có xúc tác H2SO4 đặc, đun nóng tạo 2,4,6 - trinitrophenol (axit picric):
C6H5OH + 3HNO3 → C6H2(NO2)3OH + 3H2O
Chú ý: Ngoài phenol, tất cả những chất thuộc loại phenol mà còn nguyên tử H ở vị trí o, p so với nhóm OH đều có thể tham gia vào 2 phản ứng thế brom và thế nitro.
c. Phản ứng tạo nhựa phenolfomanđehit
IV. ĐIỀU CHẾ
1. Từ benzen
C6H6 → C6H5Cl → C6H5ONa → C6H5OH
C6H6 → C6H5CH(CH3)2 → C6H5OH
2. Chưng cất nhựa than đá
- Nhựa than đá + NaOH dư.
- Chiết để lấy lớp nước có C6H5ONa.
- C6H5ONa + H+ → C6H5OH.

 

[Lindlar Catalyst]

CHƯƠNG 9:ANĐEHIT-XETON-AXIT CACBOXYLIC
ANĐEHIT
I. Định nghĩa
- Các định nghĩa có thể dùng với anđehit:
+ Anđehit là HCHC mà phân tử có nhóm - CHO liên kết với gốc hiđrocacbon, với H hoặc với nhau.
+ Anđehit là sản phẩm thu được khi thay nguyên tử H trong hiđrocacbon hoặc H2 bằng nhóm -CHO.
+ Andehit là HCHC mà phân tử có nhóm -CHO liên kết trực tiếp với C hoặc H
- Công thức tổng quát của anđehit:
+ CxHyOz (x, y, z là các số nguyên dương; y chẵn; 2 ≤ y ≤ 2x + 2 - 2z; z ≤ x): thường dùng khi viết phản ứng cháy.
+ CxHy(CHO)z hay R(CHO)z: thường dùng khi viết phản ứng xảy ra ở nhóm CHO.
+ CnH2n+2-2k-z(CHO)z (k = số liên kết p + số vòng): thường dùng khi viết phản ứng cộng H2, cộng Br2…
II. Danh pháp
1. Tên thay thế
Tên thay thế = Tên hiđrocacbon tương ứng + al
2. Tên thường
Tên thường = Anđehit + Tên axit tương ứng
Tên axit (thay hậu tố ‘ic’ bằng ‘anđehit’)
Chú ý: Dung dịch HCHO 37% → 40% gọi là: Fomalin hay fomon.
III. Tính chất vật lí
- Chỉ có HCHO, CH3CHO là chất khí. Các anđehit còn lại đều là chất lỏng.
- Anđehit có nhiệt độ sôi thấp hơn Ancol có khối lượng phân tử tương đương nhưng cao hơn so với hidrocacbon có cùng số nguyên tử C trong phân tử.
IV. Tính chất hóa học
1. Phản ứng với hiđro
R(CHO)x + xH2 → R(CH2OH)x (xúc tác Ni, t0)
Chú ý:
- Trong phản ứng của anđehit với H2: Nếu gốc R có các liên kết pi thì H2 cộng vào cả các liên kết pi đó.
- Phản ứng với H2 chứng tỏ anđehit có tính oxi hóa.
2. Phản ứng với AgNO3/NH3 (phản ứng tráng bạc)
R(CHO)x + 2xAgNO3 + 3xNH3 + xH2O → R(COONH4)x + xNH4NO3 + 2xAg
- Phản ứng chứng minh anđehit có tính khử và được dùng để nhận biết anđehit.
- Riêng HCHO có phản ứng:
HCHO + 4AgNO3 + 6NH3 + 2H2O → (NH4)2CO3 + 4NH4NO3 + 4Ag
Chú ý:
- Phản ứng tổng quát ở trên áp dụng với anđehit không có nối ba nằm đầu mạch. Nếu có nối ba nằm ở đầu mạch thì H của C nối ba cũng bị thay thế bằng Ag.
- Các đặc điểm của phản ứng tráng gương của anđehit:
+ Nếu nAg = 2nanđehit → anđehit thuộc loại đơn chức và không phải HCHO.
+ Nếu nAg = 4nanđehit → anđehit đó thuộc loại 2 chức hoặc HCHO.
+ Nếu nAg > 2nhỗn hợp các anđehit đơn chức thì hỗn hợp đó có HCHO.
+ Số nhóm CHO = nAg/2nanđehit (nếu trong hỗn hợp không có HCHO).
- Một số loại chất khác cũng có khả năng tham gia phản ứng tráng gương gồm:
+ HCOOH và muối hoặc este của nó: HCOONa, HCOONH4, (HCOO)nR. Các chất HCHO, HCOOH, HCOONH4 khi phản ứng chỉ tạo ra các chất vô cơ.
+ Các tạp chức có chứa nhóm chức CHO: glucozơ, fructozơ, mantozơ…
3. Phản ứng oxi hóa
a. Oxi hóa hoàn toàn
CxHyOz + (x + y/4 - z/2)O2 → xCO2 + y/2H2O
Nếu đốt cháy anđehit mà nCO2 = nH2O thì anđehit thuộc loại no, đơn chức, mạch hở.
CnH2n+1CHO → (n + 1)CO2 + (n + 1)H2O
b. Phản ứng oxi hóa không hoàn toàn
R(CHO)x + x/2O2 → R(COOH)x (xúc tác Mn2+, t0)
Đối với bài toán oxi hóa anđehit thành axit cần chú ý định luật bảo toàn khối lượng trong quá trình giải.
4. Phản ứng với Cu(OH)2 ở nhiệt độ cao
R(CHO)x + 2xCu(OH)2↓ → R(COOH)x + xCu2O↓ + 2xH2O
xanh đỏ gạch
→ Phản ứng này được dùng để nhận biết anđehit.
Chú ý: Phản ứng với Cu(OH)2 thường được thực hiện trong môi trường kiềm nên có thể viết phản ứng dưới dạng:
R(CHO)x + 2xCu(OH)2 + xNaOH → R(COONa)x + xCu2O + 3xH2O
HCOOH, HCOOR, HCOOM, glucozơ, fructozơ, mantozơ cũng có phản ứng này.
5. Phản ứng với dung dịch Br2
R(CHO)x + xBr2 + xH2O → R(COOH)x + 2xHBr
Nếu anđehit còn có liên kết pi ở gốc hiđrocacbon thì xảy ra đồng thời phản ứng cộng Br2 vào liên kết pi đó.
V. Điều chế
1. Oxi hóa ancol bậc I
R(CH2OH)x + xCuO → R(CHO)x + xCu + xH2¬O (t0)
2. Điều chế qua ancol không bền
- Cộng H2O vào C2H2:
C2H2 + H2O → CH¬3CHO (H2SO4, HgSO4, 800C)
- Thủy phân este của ancol không bền thích hợp:
CH3COOCH=CH2 + NaOH → CH3COONa + CH3¬CHO
- Thủy phân dẫn xuất 1,1-đihalogen:
CH3-CHCl2 + 2NaOH → CH3CHO + 2NaCl + H2O
3. Một số phản ứng đặc biệt
2CH3OH + O2 → 2HCHO + 2H2O (Ag, 6000C)
CH4 + O2 → HCHO + H2O (xúc tác, t0)
2CH2=CH2 + O2 → 2 CH3CHO (PdCl2, CuCl2)
VI. Nhận biết anđehit
- Tạo kết tủa sáng bóng với AgNO3/NH3.
- Tạo kết tủa đỏ gạch với Cu(OH)2 ở nhiệt độ cao.
- Làm mất màu dung dịch nước Brom.
(Riêng HCHO phản ứng với dung dịch Brom có khí CO2 thoát ra).
VII. Ứng dụng
- Fomandehit được dùng chủ yếu để sản xuất poliphenolfomandehit (làm chất dẻo), dùng trong tổng hợp phẩm nhuộm, dược phẩm.
- Dung dịch 37 - 40% của fomandehit trong nước gọi là fomon hay fomalin dùng để ngâm xác động vật, thuộc da, tẩy uế, diệt trùng...
- Axetandehit được dùng chủ yếu để sản xuất axit axetic.
B. XETON
I. Định nghĩa
- Xeton là HCHC mà phân tử có nhóm chức -C(=O)- liên kết trực tiếp với 2 nguyên tử C.
- CTTQ của xeton đơn chức có dạng: R - CO - R’
II. Danh pháp
1. Tên thay thê
Tên thay thế = Tên hidrocacbon + số chỉ vị trí C trong nhóm CO + on
2. Tên gốc - chức
Tên gốc chức = Tên gốc R, R’ + xeton
III. Tính chất hóa học
- Phản ứng với H2/Ni, t0 tạo ancol bậc II:
R-CO-R’ + H2 → R-CHOH-R’
- Xeton không có phản ứng tráng gương, không phản ứng với Cu(OH)2 ở nhiệt độ cao, không làm mất màu dung dịch Brom như anđehit.
- Phản ứng thế ở gốc hidrocacbon vị trí bên cạnh nhóm CO:
CH3COCH3 + Br2 → CH3COCH2Br + HBr (có CH3COOH)
IV. Điều chế
- Cho ancol bậc II + CuO đun nóng:
RCHOHR’ + CuO → RCOR’ + Cu + H2O
- Điều chế gián tiếp qua ancol không bền:
CH3COOC(CH3) = CH2 + NaOH → CH3COONa + CH3COCH3
- Oxi hóa cumen (C6H5CH(CH3)2) để sản xuất axeton.
V. Ứng dụng
- Axeton được dùng làm dung môi trong sản xuất nhiều hóa chất.
- Axeton còn là chất đầu để tổng hợp nhiều chất hữu cơ quan trọng khác.
ĐỊNH NGHĨA
- Các định nghĩa về axit cacboxylic:
+ Axit cacboxylic là hợp chất hữu cơ mà phân tử có nhóm - COOH liên kết với gốc hiđrocacbon, với H hoặc với nhau.
+ Axit cacboxylic là sản phẩm thu được khi thay nguyên tử H trong hiđrocacbon hoặc H2 bằng nhóm - COOH.
- Công thức tổng quát của axit:
+ CxHyOz (x, y, z là các số nguyên dương; y chẵn; z chẵn; 2 ≤ y ≤ 2x + 2 - 2z: thường dùng khi viết phản ứng cháy.
+ CxHy(COOH)z hay R(COOH)z: thường dùng khi viết phản ứng xảy ra ở nhóm COOH.
+ CnH2n+2-2k-z(COOH)z (k = số liên kết p + số vòng): thường dùng khi viết phản ứng cộng H2, cộng Br2…
- Một số loại axit hữu cơ thường gặp:
+ Axit no đơn chức: CnH2n+1COOH (n ≥ 0) hoặc CmH2mO2 (m ≥ 1).
+ Axit hữu cơ không no, mạch hở, đơn chức trong gốc hiđrocacbon có 1 liên kết đôi: CnH2n-1COOH (n ≥ 2) hoặc CmH2m-2O2 (m ≥ 3).
+ Axit hữu cơ no, 2 chức, mạch hở: CnH2n(COOH)2 (n ≥ 0).
II. DANH PHÁP
1. Tên thay thế
Tên thay thế = Tên hiđrocacbon tương ứng + oic
2. Tên thường của một số axit thường gặp
HCOOH Axit fomic
CH3COOH Axit axetic
CH3CH2COOH Axit propionic
CH3CH2CH2COOH Axit butiric
CH2=CH-COOH Axit acrylic
CH2=C(CH3)-COOH Axit metacrylic
(COOH)2¬ Axit oxalic
C6H5COOH Axit benzoic
HOOC(CH¬2)4COOH Axit ađipic
C15H31COOH Axit pamitic
C17H35COOH Axit stearic
C17H33COOH Axit oleic
C17H31COOH Axit linoleic
III. TÍNH CHẤT VẬT LÍ
1. Nhiệt độ sôi
Axit có nhiệt độ sôi cao hơn Ancol có khối lượng phân tử tương đương vì phân tử axit tạo được 2 liên kết H và liên kết H giữa các phân tử axit bền hơn liên kết H giữa các phân tử Ancol.
2. Tính tan
- Từ C1 đến C3 tan vô hạn trong nước do có khả năng tạo liên kết H liên phân tử với nước.
- C4 đến C5 ít tan trong nước; từ C6 trở lên không tan do gốc R cồng kềnh và có tính kị nước.
IV. TÍNH CHẤT HOÁ HỌC
1. Tính axit
a. So sánh tính axit giữa các phân tử axit
- Phân tử axit có nhóm cacbonyl C = O là nhóm hút e mạnh nên làm giảm mật độ e tự do trên nguyên tử O làm cho liên kết O - H bị phân cực hơn → dễ bị phân li thành H+ thể hiện tính axit.
RCOOH ↔ RCOO- + H+
(RCOOH + H2O ↔ RCOO- + H3O+)
- Độ mạnh của axit phụ thuộc vào độ linh động của nguyên tử H và độ tan của axit trong dung môi nước.
- Nếu nhóm COOH gắn với nhóm đẩy e (gốc hiđrocacbon no) thì tính axit yếu hơn so với HCOOH. Gốc ankyl càng có nhiều nguyên tử H thì đẩy e càng mạnh làm cho tính axit càng giảm.
- Nếu nhóm COOH gắn với nhóm hút e (gốc hiđrocacbon không no, gốc có chứa nhóm NO2, halogen, OH…) thì tính axit mạnh hơn so với HCOOH. Càng nhiều gốc hút e thì tính axit càng mạnh. Gốc hút e càng mạnh thì tính axit càng mạnh, nhóm hút e nằm càng gần nhóm COOH thì làm cho tính axit của axit càng mạnh.
b. Các phản ứng thể hiện tính axit
- Axit làm quỳ tím chuyển thành màu hồng.
- Tác dụng với bazơ → muối + H2O
R(COOH)x + xNaOH → R(COONa)x + xH2O
- Tác dụng với oxit bazơ → muối + H2O
2R(COOH)x + xNa2O → 2R(COONa)x + xH2O
- Tác dụng với kim loại đứng trước H → muối + H¬2
2R(COOH)x + xMg → [2R(COO)x]Mgx + xH2
→ Phản ứng này có thể dùng để nhận biết axit.
- Tác dụng với muối của axit yếu hơn (muối cacbonat, phenolat, ancolat) → muối mới + axit mới.
R(COOH)x + xNaHCO3 → R(COONa)x + xH2O + xCO2
→ Thường dùng muối cacbonat hoặc hiđrocacbonat để nhận biết các axit.
2. Phản ứng este hóa
R(COOH)x + R’(OH)t → Ry(COO)xyR’x + xyH2O (H2SO4, t0)
3. Phản ứng tách nước
2RCOOH → (RCO)2O + H2O (P2O5)
4. Phản ứng oxi hóa hoàn toàn
CxHyOz + (x + y/4 - z/2)O2 → xCO2 + y/2H2O
Nếu đốt cháy axit thu được nCO2 = nH2O thì axit thuộc loại no, đơn chức, mạch hở:
CnH2n+1COOH → (n + 1)CO2 + (n + 1)H2O
Chú ý:
- HCOOH có phản ứng tương tự như anđehit:
HCOOH + 2AgNO3 + 4NH3 + H2O → 2NH4NO3 + (NH4)2CO3 + 2Ag
- Các axit không no còn có các tính chất của hiđrocacbon tương ứng:
CH2=CH-COOH + Br2 dung dịch → CH2Br-CHBr-COOH
3CH2=CH-COOH + 2KMnO4 + 4H2O → 3CH2OH-CHOH-COOH + 2MnO2 + 2KOH
Sản phẩm cộng của CH2=CH - COOH với HX trái với Maccopnhicop
- Axit thơm có phản ứng thế vào vị trí meta.
- Axit no có phản ứng thế vào vị trí α.
V. ĐIỀU CHẾ
1. Oxi hóa anđehit
R(CHO)x + x/2O2 → R(COOH)x (xúc tác Mn2+, t0)
2. Thủy phân este trong môi trường axit
Ry(COO)xyR’x + xyH2O ↔ yR(COOH)x + xR’(OH)y
3. Thủy phân dẫn xuất 1,1,1 - trihalogen
RCCl3 + 3NaOH → RCOOH + 3NaCl + H2O (H2O)
4. Riêng CH3COOH
n-C4H10 + 5/2O2 → 2CH3COOH + H2O (xúc tác Mn2+, t0)
C2H5OH + O2 → CH3COOH + H2O (men giấm)
5. Một số phản ứng khác
C6H5-CH3 → C6H5COOK → C6H5COOH
R-X → R-CN → R-COOH
CH3OH + CO → CH3COOH
VI. NHẬN BIẾT
- Làm quỳ tím chuyển thành màu đỏ; tác dụng với kim loại giải phóng H2; tác dụng với muối cacbonat hoặc hiđrocacbonat giải phóng khí CO¬2¬.
- Axit không no làm mất màu dung dịch Br2, dung dịch thuốc tím.
- HCOOH có phản ứng tương tự andehit: tạo được kết tủa trắng với AgNO3/NH3…