Bài tập về điều chế các dẫn xuất hiđrocacbon A. Lý thuyết cần nắm vững
1. Điều chế ancol.
- Trong công nghiệp, người ta tổng hợp etanol từ etilen:
o
2 4
H SO ,t
2 4 2 2 5
C H H OC H OH
- Ngoài ra có thể tổng hợp etanol bằng phương pháp lên men tinh bột, đường.
Tổng quát: (C6H5OH)n 2
,
o
H O
t xt C6H12O6
enzim
C2H5OH
- Glixerol (C3H5(OH)3) được tổng hợp từ propilen hoặc thủy phân chất béo.
2. Điều chế phenol.
- Cách 1: Oxi hóa cumen theo sơ đồ:
2 3
CH CH CH H
2
2 4
1) 2)
O ddH SO
+ - Cách 2: Đi từ benzen theo sơ đồ:
,2o
Br Fe t
o
NaOH t
HCl 3. Điều chế anđehit.
- Từ ancol: oxi hoá ancol bậc I → anđehit R – CH2OH + CuO to R – CHO + H2O + Cu - Từ hiđrocacbon:
+ Oxi hoá metan: CH4 + O2
o, t xt
HCHO + H2O + Oxi hoá hoàn toàn etilen: 2CH2 = CH2 + O2
o, t xt
2CH3CHO + Từ C2H2 : CH ≡ CH + H2O HgSO80oC4 CH3CHO
4. Điều chế xeton.
- Từ ancol: ancol bậc II o
CuO
t Xeton
CH3–CH(OH)–CH3 + CuOto CH3–CH–CH3 + Cu + H2O TQ: R – CH(OH) – R’ + CuOto R – CO – R’ + Cu + H2O - Từ hiđrocacbon:
2
2 2 4
1) 2) ,
O H O H SO
+ CH3 – CO – CH3
5. Điều chế axit cacboxylic.
- Phương pháp lên men giấm: C2H5OH + O2
mengiam
CH3COOH + H2O - Oxi hoá anđehit axetic: CH3CHO + O2 xt t,o 2CH3COOH
- Oxi hoá ankan – butan:
2CH3CH2CH2CH3 + 5O2
180 ,50
o
xt
C atm 4CH3COOH + 2H2O - Từ metanol: CH3OH + CO xt t,o CH3COOH
6. Điều chế dẫn xuất halogen.
Khi thay thế nguyên tử hiđro của phân tử hiđrocacbon bằng nguyên tử halogen ta được dẫn xuất halogen của hiđrocacbon.
Ví dụ: CH4 + Cl2
asCH3Cl + HCl.
C2H5OH+ HBr C2H5Br + H2O
7. Một số phương pháp giải bài toán điều chế:
Phối hợp triệt để các phương pháp:
- Định luật bảo toàn khối lượng.
- Phương pháp tăng giảm khối lượng.
- Phương pháp bảo toàn nguyên tố.
B. Ví dụ minh họa:
Ví dụ 1: Dãy gồm các chất đều điều chế trực tiếp (bằng một phản ứng) tạo ra anđehit axetic là
A. CH3COOH, C2H2, C2H4. B. C2H5OH, C2H4, C2H2.
C. C2H5OH, C2H2, CH3COOC2H5. D. HCOOC2H3, C2H2, CH3COOH.
Hướng dẫn giải:
CH3– CH2OH + CuO to CH3 – CHO + H2O + Cu 2CH2 = CH2 + O2
o, t xt
2CH3CHO CH ≡ CH + H2O HgSO80oC4 CH3CHO Đáp án B
Ví dụ 2: Quá trình nào sau đây không tạo ra anđehit axetic?
A. CH2=CH2 + H2O (to, xúc tác HgSO4) B. CH2=CH2 + O2 (to, xúc tác)
C. CH3-CH2OH +CuO (to).
D. CH3-COOCH=CH2 + dung dịch NaOH (to).
Hướng dẫn giải:
2CH2 = CH2 + O2
o, t xt
2CH3CHO
CH3– CH2OH + CuO to CH3 – CHO + H2O + Cu
CH3-COOCH=CH2 + NaOH to CH3COONa + CH3CHO.
Đáp án A
Ví dụ 3: Trong công nghiệp, axeton được điều chế từ A. xiclopropan.
B. propan – 1 – ol.
C. propan – 2 – ol.
D. cumen
Hướng dẫn giải:
Trong công nghiệp, axeton được điều chế bằng cách oxi hóa không hoàn toàn cumen.
2
2 2 4
1) 2) ,
O H O H SO
+ CH3 – CO – CH3
Đáp án D C. Luyện tập
Câu 1: Khối lượng axit axetic thu được khi lên men 1 lít ancol etylic 8o là bao nhiêu? Biết d = 0,8 g/ml và hiệu suất phản ứng đạt 92%.
A. 58,88 gam.
B. 73,6 gam.
C. 76,8 gam.
D. 90,8 gam.
Hướng dẫn giải:
2 5
C H OH
m 1000. 8 .0,8 64g
100
2 5 2 3 2
C H OH O CH COOH H O 46g 60g
64g x g
CH COOH3
64.60 92
m . 76,8g
46 100
Đáp án C
Câu 2: Khi oxi hóa hoàn toàn 2,2 gam một anđehit đơn chức thu được 3 gam axit tương ứng. Công thức của anđehit là
A. HCHO.
B. CH3CHO.
C. C2H3CHO.
D. C2H5CHO.
Hướng dẫn giải:
Phương trình phản ứng:
RCHO + O2
to
RCOOH 2, 2
R29 3 R45
Theo phương trình hóa học ta có:
nRCHO = nRCOOH Suy ra: 2, 2
R 29= 3
R 45 R 15(CH )3 Anđehit là CH3CHO.
Đáp án B
Câu 3: Axeton được điều chế bằng cách oxi hóa cumen nhờ oxi, sau đó thủy phân trong dung dịch H2SO4 loãng. Để thu được 145 gam axeton thì lượng cumen cần dùng là bao nhiêu? Biết hiệu suất của phản ứng là 75%.
A. 300 gam.
B. 400 gam.
C. 500 gam.
D. 600 gam.
Hướng dẫn giải:
naxeton = 145 : 58 = 2,5 mol
2
2 2 4
1) 2) ,
O H O H SO
+ CH3 – CO – CH3
2,5 2,5 mol Suy ra khối lượng của cumen là 2,5. 120 = 300 g
Do hiệu suất của phản ứng là 75% nên khối lượng của cumen cần dùng là:
300 : 0,75= 400 g Đáp án B
Câu 4: Lên men 1 lít ancol etylic 46o thu được giấm ăn. Biết hiệu suất của phản ứng lên men là 100% và khối lượng riêng của ancol etylic là 0,8 g/ml. Khối lượng axit axetic trong giấm là bao nhiêu?
A. 240 g.
B. 280g.
C. 400g.
D. 480g.
Hướng dẫn giải:
Vancol nguyên chất = 1000.0,46 = 460 ml
ancol
m 460.0,8 368g
2 5 2 3 2
C H OH O CH COOH H O 46g → 60g 368g m=?
CH COOH3
368.60
m 480g
46 Đáp án D
Câu 5: Cho 360 gam glucozơ lên men thành rượu etylic. Cho tất cả khí CO2 sinh ra hấp thụ hoàn toàn vào 2 lít dung dịch NaOH 1M thì thu được 137 gam muối. Hiệu suất của phản ứng lên men rượu là
A. 37,5%.
B. 50%.
C. 75%.
D. 80%
Hướng dẫn giải:
nglucozơ = 360:180= 2 mol; nNaOH = 2 mol
6 12 6 2 5 2
C H O 2C H OH2CO 2 4 mol
CO2 tác dụng với dung dịch kiềm tạo 2 muối là NaHCO3 a (mol) và Na2CO3 b (mol)
Ta có hệ phương trình:
a 2b 2 a 1
84a 106b 137 b 0,5
Bảo toàn nguyên tố C ta có:
CO2
n a b 1,5mol Hiệu suất phản ứng là:
H 1,5.100% 37,5%
4 Đáp án A
Câu 6: Khi lên men 180 gam glucozơ với hiệu suất 100%. Khối lượng ancol etylic thu được là
A. 92 g.
B. 123 g.
C. 145 g.
D. 110 g.
Hướng dẫn giải:
Ta có:
6 12 6
C H O
n 180 1mol
180 Phương trình phản ứng:
6 12 6 2 5 2
C H O 2C H OH2CO 1 2 mol
2 5
C H OH
m 2.46 92g
Đáp án A
Câu 7: Cho m gam một ancol (rượu) no, đơn chức, mạch hở X qua bình đựng CuO (dư), nung nóng. Sau khi phản ứng hoàn toàn, khối lượng chất rắn trong bình giảm 0,32 gam. Hỗn hợp hơi thu được có tỉ khối với hiđro là 15,5. Giá trị của m là
A. 0,32.
B. 0,46.
C. 0,64.
D. 0,92.
Hướng dẫn giải:
Phản ứng của X với CuO:
CnH2n+1OH +CuO CnH2nO + Cu + H2O
Sau phản ứng với CuO, chất rắn ban đầu là CuO chuyển thành Cu nên lượng chất rắn giảm là lượng oxi có trong CuO: mgiảm = moxi = 0,32 gam.
Từ phương trình phản ứng:
nancol = nCnH2nO = nnước = nCuO = nO = 0,32 : 16 = 0,02 mol Hỗn hợp hơi sau phản ứng gồm H2O, CnH2nO
nhh = nnước + nCnH2nO = 0,02 + 0,02 = 0,04 mol
Vì hỗn hợp có tỉ khối hơi so với H2 là 15,5 nên Mhh = 15,5 . 2 = 31 Suy ra mhh = 31. 0,04 = 1,24 gam
Áp dụng ĐLBTKL:
mancol + mCuO = mhh + mCu
Suy ra mancol = mhh - mgiảm = 1,24 – 0,32 = 0,92 gam Đáp án D
Câu 8: Cho m gam hỗn hợp X gồm hai rượu (ancol) no, đơn chức, kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng tác dụng với CuO (dư) nung nóng, thu được một hỗn hợp rắn Z và một hỗn hợp hơi Y (có tỉ khối hơi so với H2 là 13,75). Cho toàn bộ Y phản ứng với một lượng dư Ag2O (hoặc AgNO3) trong dung dịch NH3 đun nóng, sinh ra 64,8 gam Ag. Giá trị của m là
A. 7,4.
B. 7,8.
C. 8,8.
D. 9,2.
Hướng dẫn giải:
nAg = 64,8 : 108 = 0,6 mol
RCH2OH +CuO RCHO + Cu + H2O x x x mol Ta thấy: nRCHO =
H O2
n
RCHO H O2
Y
M M
M 13,75.2 27,5
2
R 27,5.2 18 29 8
R1 < R < R2 nên R1 = 1 và R2 = 15
2 anđehit là HCHO và CH3CHO và 2 ancol là CH3OH và C2H5OH.
HCHO HCHO CH CHO3
%n 15 8 50% n n a(mol)
15 1
nAg 4a 2a 6a 0,6 a 0,1mol
3 2 5
CH OH C H OH
n n 0,1mol
m 0,1.32 0,1.46 7,8g
Đáp án B
Câu 9: Oxi hóa 0,08 mol một ancol đơn chức, thu được hỗn hợp X gồm một axit cacboxylic, một anđehit, ancol dư và nước. Ngưng tụ toàn bộ X rồi chia thành hai phần bằng nhau. Phần một cho tác dụng hết với Na dư, thu được 0,504 lít khí H2
(đktc). Phần hai cho phản ứng tráng bạc hoàn toàn thu được 9,72 gam Ag. Phần trăm khối lượng ancol bị oxi hóa là
A. 31,25%.
B. 40%.
C. 50%.
D. 62,5%.
Hướng dẫn giải:
H2 Ag
0,504
n 0,0225mol;n 0,09mol
22, 4
Gọi công thức tổng quát của ancol là RCH2OH - TH1: R=H
Ta có:
[O]
3
3 du
CH OH HCHO(xmol) 4Ag;
HCOOH(ymol) 2Ag;
CH OH (zmol)
3 3 2
CH OH Na CH ONa 1H
2
z 0,5z mol
2 2
H O Na NaOH 1H
2
x+y 0,5(x+y) mol HCOOH + Na HCOONa +
2
1H 2
y 0,5y mol Ta có hệ phương trình:
x y z 0,04
x 2y z 0,045 x 0,02;z 0,015; y 0,005 4x 2y 0,09
0,04 0,015
%H .100% 62,5%
0,04
TH2 : R#H
[O]
2
3 du
RCH OH RCHO(xmol) 2Ag;
RCOOH(ymol);CH OH (zmol)
Ta có hệ phương trình:
x y z 0,04
x 2y z 0,045 x 0,045;z 0,01; y 0,005 2x 0,09
loại
Đáp án D
Câu 10: Lên men m gam glucozơ với hiệu suất 72%. Lượng CO2 sinh ra được hấp thu hoàn toàn vào 500 ml hỗn hợp gồm NaOH 0,1 M và Ba(OH)2 0,2 M, sinh ra 9,85 gam kết tủa. Giá trị của m là
A. 25 g.
B. 15 g.
C. 12,96 g.
D. 13 g.
Hướng dẫn giải:
nOH = 0,25 mol; nBa2+ = 0,1 mol; nkết tủa = 0,05 mol Gọi số mol glucozơ là x mol
Phương trình phản ứng:
6 12 6 2 5 2
C H O 2C H OH2CO
x 2x.0,72 mol + TH1: OH- dư
Ta có: nCO2 nBaCO3 0,05mol n 0,0347mol m 6,25g
+ TH2: Kết tủa tan 1 phần
3 2 2
BaCO OH CO CO
n n n n 0,2mol
n 0,1389 m 25g
Đáp án A
