CHƯƠNG 5. DẪN XUẤT HALOGEN – ALCOHOL - PHENOL

BÀI 21: PHENOL

(17 câu)

1. NHẬN BIẾT (6 câu)

Câu 1: Cho biết khái niệm và công thức của  phenol?

Trả lời:

Phenol là những hợp chất hữu cơ trong phân tử có nhóm –OH liên kết trực tiếp với nguyên tử carbon của vòng benzene.

Hợp chất phenol đơn giản nhất có công thức là C₆H₅OH cũng có tên gọi riêng là phenol.

Câu 2: Nêu cách điều chế phenol?

Trả lời:

Phenol được tổng hợp từ cumene(isopropylbenzene) bằng phản ứng oxi hóa bởi oxygen rồi thủy phân trong môi trường acid thu được hai sản phẩm là phenol và acetone:

Hiện nay, phần lớn phenol và acetone đều được sản xuất trong công nghiệp theo phương pháp này.

Ngoài ra, phenol còn được điều chế từ nhựa than đá.

Câu 3: Cho biết đặc điểm cấu tạo của phenol?

Trả lời:

Trong phân tử phenol, do ảnh hưởng của vòng benzene nên liên kết O – H của phenol phân cực mạnh hơn so với alcohol, vì vậy phenol thể hiện tính acid yếu.

Ngoài ra, do có vòng benzene nên phenol có thể tham gia phản ứng thế nguyên tử hydrogen của vòng benzene.

Câu 4: Tính chất vật lí của alcohol là?

Trả lời:

Ở điều kiện thưởng, phenol là chất rắn không màu, nóng chảy ở 43^oC, sôi ở 181,8^oC. Phenol ít tan trong nước ở điều kiện thường (độ tan trong nước ở 25^oC: 8,42 g/100g nước), tan nhiều khi đun nóng (tan vô hạn ở 66^oC), tan tốt trong các dung môi hữu cơ như ethaol, ether và acetone. Phenol độc và có thể gây bỏng khi tiếp xúc với da nên phải cẩn thận khi sử dụng.

Câu 5: Phenol có tham gia những loại phản ứng hóa học nào?

Trả lời:

- Phản ứng thế nguyên tử H của nhóm -OH.

- Phản ứng thế ở vòng thơm.

Câu 6: Cho biết một số ứng dụng tiêu biểu của phenol?

Trả lời:

2. THÔNG HIỂU (4 câu)

Câu 1: So sánh điều kiện phản ứng bromine hoá vào vòng benzene của phenol và benzene. Từ đó, rút ra nhận xét khả năng thế nguyên tử hydrogen ở vòng benzene của phenol so với benzene.

Trả lời:

Benzene phản ứng với Br₂ ở điều kiện nhiệt độ cao và có xúc tác muối iron(III) halide.

Phenol dễ dàng phản ứng với Br₂ ở điều kiện thường.

=> Khả năng thế nguyên tử hydrogen ở vòng benzene của phenol xảy ra dễ dàng hơn với benzene.

Câu 2. Hãy giải thích tại sao phenol có thể phản ứng được với dung dịch NaOH còn alcohol thì không phản ứng với dung dịch NaOH.

Trả lời:

Vòng benzen hút electron làm mật độ electron trên nguyên tử O giảm 

Liên kết –OH phân cực mạnh → Phenol có tính axit tuy yếu.

Trong khi đó nhóm gốc hydrocarbon của alcohol đẩy electron làm mật độ electron trên nguyên tử O tăng → Liên kết –OH ít phân cực hơn.

Câu 3: Viết 6 phản ứng hóa học của phenol với những hợp chất hóa học khác?

Trả lời:

1. Phản ứng tráng bạc:

C₆H₅OH + 2AgNO₃ + 3NH₄OH → C₆H₅OAg + 2NH₄NO₃ + 3H₂O + 2Ag

2. Phản ứng ester hóa:

C₆H₅OH + CH₃COOH → C₆H₅OCOCH₃ + H₂O

3. Phản ứng Brom hóa:

C₆H₅OH + 3Br₂ → 2,4,6-tribromophenol + 3HBr

4. Phản ứng oxit hóa:

C₆H₅OH + KMnO₄ + H₂SO₄ → C₆H₄O₂(OH)₂ + K₂SO₄ + MnSO₄ + H₂O

5. Phản ứng sulfonation:

C₆H₅OH + H₂SO₄ → C₆H₅SO₃H + H₂O

6. Phản ứng amin hóa:

C₆H₅OH + HNO₃ → C₆H₅NO₃ + H₂O

Câu 4: Thuốc thử có thể dùng để phân biệt 3 chất lỏng: Phenol, Styrene và rượu Benzylic là gì?

Trả lời:

* Thuốc thử để phân biệt 3 chất lỏng phenol, styren và rượu benzylic là dung dịch brom trong CS₂ (bromine trong các dung môi khác như nước hay etanol sẽ không phản ứng).

* Khi dung dịch brom trong CS₂ được thêm vào chất phenol, sẽ xảy ra phản ứng oxy hóa, tạo thành sắc tố đỏ-brown 2,4,6-tribromophenol:

C₆H₅OH + 3 Br₂ → C₆H₂Br₃OH + 3 HBr

* Khi dung dịch brom trong CS₂ được thêm vào chất styren, không xảy ra phản ứng vì không có liên kết benzylic để bị oxy hóa bởi brom.

* Khi dung dịch brom trong CS₂ được thêm vào rượu benzylic, cũng sẽ xảy ra phản ứng oxy hóa để tạo thành sắc tố vàng-brown 2,4,6-tribromobenzyl alcohol:

C₆H₅CH₂OH + 3 Br₂ → C₆H₅CHBr₂CH₂Br + 3 HBr

3. VẬN DỤNG (5 câu)

Câu 1: Phenol được sử dụng trong sản xuất thuốc kháng sinh như thế nào và có tác dụng gì trong thuốc?

Trả lời:

* Phenol là thành phần quan trọng trong quá trình sản xuất một số loại thuốc kháng sinh như Penicillin và Ampicillin. Nó được sử dụng để phân tách các loại vi khuẩn và tách chất kháng sinh từ hỗn hợp. Tác dụng của Phenol trong thuốc kháng sinh là giúp giết chết các loại vi khuẩn gây bệnh và ngăn chặn sự phát triển của chúng.

Câu 2:  Phản ứng của phenol với dung dịch NaOH và dung dịch Na₂CO₃

Thí nghiệm phenol tác dụng với dung dịch NaOH và với dung dịch Na₂CO₃ được tiến hành như sau:

- Cho vào hai ống nghiệm, mỗi ống nghiệm khoảng 1 mL dung dịch phenol bão hoà (có màu trắng đục).

- Cho khoảng 1 mL dung dịch NaOH 2 M vào ống nghiệm (1) và lắc đều.

- Cho khoảng 1 mL dung dịch Na₂CO₃ 2 M vào ống nghiệm (2) và lắc đều.

Cả hai ống nghiệm đều quan sát được dung dịch từ màu trắng đục chuyển sang trong suốt.

Hãy giải thích các hiện tượng xảy ra.

Trả lời:

Phenol tác dụng với NaOH/ Na₂CO₃ tạo dung dịch muối C₆H₅ONa trong suốt.

PTHH:

C₆H₅OH + NaOH → C₆H₅ONa + H₂O

C₆H₅OH + Na₂CO₃ ⇌ C₆H₅ONa + NaHCO₃

Câu 3: Phản ứng của phenol với nước bromine

Phản ứng của phenol với nước bromine được tiến hành như sau:

- Cho khoảng 1,0 mL dung dịch phenol 5% vào ống nghiệm.

- Nhỏ vài giọt nước bromine bão hoà vào ống nghiệm, lắc đều. Nước bromine mất màu và xuất hiện kết tủa trắng.

Hãy giải thích hiện tượng xảy ra và viết phương trình hoá học của phản ứng.

Trả lời:

Khi cho phenol vào dung dịch Bromine (Br₂), phản ứng xảy ra thấy dung dịch bromine bị nhạt màu dần, kết tủa trắng dần dần xuất hiện.

PTHH: C₆H₅OH + 3Br₂ → C₆H₂Br₃OH + 3HBr

Câu 4: Viết phương trình hoá học của phản ứng xảy ra khi cho 4-methylphenol tác dụng với nước bromine.

Trả lời:

Câu 5. Phản ứng nitro hoá phenol – tổng hợp picric acid

Thí nghiệm nitro hoá phenol được tiến hành như sau:

- Cho 0,5 g phenol và khoảng 1,5 mL H₂SO₄ đặc vào ống nghiệm, đun nhẹ hỗn hợp trong khoảng 10 phút để thu được chất lỏng đồng nhất.

- Để nguội ống nghiệm rồi ngâm bình trong cốc nước đá.

- Nhỏ từ từ 3 mL dung dịch HNO₃ đặc vào hỗn hợp và lắc đều. Nút bằng bông tầm dung dịch NaOH.

- Đun cách thuỷ hỗn hợp trong nồi nước nóng 15 phút.

- Làm lạnh hỗn hợp rồi đem pha loãng hỗn hợp với khoảng 10 mL nước cất, picric acid kết tủa ở dạng tinh thể màu vàng.

Hãy giải thích hiện tượng xảy ra và viết phương trình hoá học của phản ứng.

Chú ý: Thí nghiệm thực hiện trong tủ hốt hoặc nơi thoáng khí. Cần thận trọng khi làm việc với dung dịch HNO₃ đặc và dung dịch H₂SO₄ đặc.

Trả lời:

Phenol tác dụng với HNO₃ đặc có xúc tác là H₂SO₄ đặc, nóng tạo 2,4,6 – trinitrophenol (picric acid). Picric acid là hợp chất hóa học có tính axit rất mạnh và tồn tại ở dạng tinh thể rắn màu vàng.

4. VẬN DỤNG CAO (2 câu)

Câu 1. Cho 15,5 gam hỗn hợp 2 phenol A và B liên tiếp nhau trong dãy đồng đẳng của phenol tác dụng vừa đủ với 0,5 lít dung dịch NaOH 0,3M. Công thức phân tử của 2 phenol và % khối lượng của hỗn hợp lần lượt là?

Trả lời:

* Gọi công thức trung bình của 2 phenol là:C_nH_2n-7OH (n ≥ 6) 

→ n_NaOH = 0,15 mol;

C_nH_2n-7OH + NaOH → C_nH_2n-7ONa + H₂O

     0,15   ←    0,15                                       (mol)

→ M_CnH2n-7OH =  = 103,3

→ n = 6,67

⇒ A: C₆H₅OH (x mol); B: C₇H₇OH (y mol)

* Ta có: x + y = 0,15 mol;

   94x + 108y= 15,5

⇒ x = 0,05 mol; y = 0,1 mol

%m_C6H5OH = 0,05×94 : 15,5×100% = 30,32%

Câu 2. Cho dung dịch chứa m gam hỗn hợp gồm phenol (C₆H₅OH) và axit axetic tác dụng vừa đủ với nước brom, thu được dung dịch X và 33,1 gam kết tủa 2,4,6-tribromphenol. Trung hòa hoàn toàn X cần vừa đủ 500 ml dung dịch NaOH 1M. Giá trị của m là?

Trả lời:

Các PTHH:

C₆H₅OH  +  3Br₂   C₆H₂OHBr₃  + 3HBr

CH₃COOH  +  Br₂ : không xảy ra

→ dung dịch X : CH₃COOH ; HBr

CH₃COOH + NaOH  CH₃COONa + H₂O

HBr  +  NaOH  NaBr + H₂O

Theo đề :  n_{kết tủa} = 0,1(mol) = n_phenol ; 

n_NaOH = 0,5×1 = 0,5(mol);

n_HBr = 3×0,1 = 0,3(mol);

n_{axit axetic} = 0,5 - 0,3 = 0,2

m_{hỗn hợp} = 94×0,1 + 60.0,2 = 21,4(gam)