CHƯƠNG 5. DẪN XUẤT HALOGEN – ALCOHOL - PHENOL

BÀI 22: ÔN TẬP CHƯƠNG 5

(17 câu)

1. NHẬN BIẾT (6 câu)

Câu 1: Tính chất vật lý của dẫn xuất halogen?

Trả lời:

- Ở điều kiện thường, một số dẫn xuất có phân tử khối nhỏ ở thể khí, các chất có phân tử khối lớn ở thể rắn hoặc lỏng.

- Nhiệt độ sôi tăng theo chiều tăng của khối lượng phân tử.

- Không tan trong nước, tan trong dung môi hữu cơ.

Câu 2: Trình bày về đồng phân của dẫn xuất halogen?

Trả lời:

* Đồng phân của dẫn xuất halogen gồm:

- Đồng phân mạch carbon của dẫn xuất bromua metyl (CH₃Br):

+ Bromua metyl (CH₃Br): CH₃-Br

+ Đồng phân mạch carbon của bromua metyl (C₂H₅Br): CH₃-CH₂-Br

- Đồng phân vị trí liên kết đôi của dẫn xuất bromua ethen (C₂H₃Br):

+ Bromua ethen (C₂H₃Br): CH₂=CH-Br

+ Đồng phân vị trí liên kết đôi của bromua ethen (C₂H₄Br₂): CH₂Br-CH₂Br

- Đồng phân vị trí liên kết ba của dẫn xuất bromua propan (C₃H₇Br):

+ Bromua propan (C₃H₇Br): CH₃-CH₂-CH₂-Br

+ Đồng phân vị trí liên kết ba đầu tiên của bromua propan (C₃H₆Br₂):

CH₂=CH-CH₂-Br

+ Đồng phân vị trí liên kết ba thứ hai của bromua propan (C₃H₆Br₂):

CH₃-CHBr-CH=CH₂

Câu 3: Tính chất vật lý của alcohol?

Trả lời:

- Ở điều kiện thường, các alcohol tồn tại ở thể lỏng hoặc rắn.

- Có nhiệt độ sôi cao, nhiệt độ sôi tăng khi phân tử khối tăng.

- Polyalcohol có nhiệt độ sôi cao hơn alcohol đơn chức có phân tử khối tương đương.

- Tan tốt trong nước, độ tan giảm khi số nguyên tử carbon tăng.

Câu 4: Trình bày về phản ứng oxi hóa alcohol?

Trả lời:

* Phản ứng oxi hóa alcohol là phản ứng mà nhóm -OH trong cấu trúc của alcohol bị thay thế bởi nguyên tử oxi (O) hoặc ion oxi (O^2-) từ một chất oxi hóa. Khi xảy ra phản ứng oxi hóa, nguyên tử oxi lấy đi hai nguyên tử hydrogen (H) từ nhóm -OH, tạo thành một phân tử nước (H₂O), và một nguyên tử oxi (O) hoặc ion oxi (O^2-).

* Phản ứng oxi hóa hoàn toàn:

C2H5OH(l) + 3O2(g)   2CO2(g) + 3H2O(g)        

* Phản ứng oxi hóa không hoàn toàn:

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: Phản ứng thuỷ phân dẫn xuất halogen trong môi trường kiềm thuộc loại phản ứng gì?

R-X + OH⁻ → R-OH + X⁻

Trả lời:

Phản ứng thủy phân dẫn xuất halogen trong môi trường kiềm thuộc loại phản ứng thế: nguyên tử halogen X^- bị thế bởi nhóm OH^-.

2. THÔNG HIỂU (4 câu)

Câu 1: Cho các hợp chất: hexane, bromoethane, ethanol, phenol. Trong số các hợp chất này, hợp chất tan tốt nhất trong nước là? Giải thích.

Trả lời:

Hexane không tan tong nước, tan tốt trong các loại dung môi hữu cơ như ether, ethanol, acetone,..

Bromoethane (dẫn xuất halogen) là một chất lỏng không màu, không tan trong nước nhưng tan trong xăng, ether,...

Ethanol là alcohol tan vô hạn trong nước.

Phenol ít tan trong nước ở điều kiện thường, tan nhiều khi đun nóng, tan tốt trong các dung môi ether, ethanol, acetone.

Câu 2. Cho các phát biểu sau về phenol:

1. a) Phenol có nhiệt độ sôi cao hơn ethanol.
2. b) Phenol tác dụng được với dung dịch NaOH.
3. c) Phenol phản ứng được với dung dịch Na₂CO₃.
4. d) Phản ứng thế vào vòng thơm của phenol dễ hơn thế vào vòng benzene.

Trong số các phát biểu trên, các phát biểu nào đúng?

Trả lời:

Nhiệt độ sôi của ethanol là 78,3 oC; phenol là 181,8 oC => a đúng

Phenol tác dụng được với dung dịch NaOH => b đúng

C₆H₅OH + NaOH → C₆H₅ONa + H₂O

Phenol tác dụng được với dung dịch Na₂CO₃ => c đúng

C₆H₅OH + Na₂CO₃ ⇌ C₆H₅ONa + NaHCO₃

Phản ứng thế vào vòng thơm của phenol dễ hơn thế vào vòng benzene do ảnh hưởng của nhóm -OH => d đúng

Câu 3: Đốt cháy hoàn toàn 3,2 gam một chất hữu cơ A (C, H, O) dẫn toàn bộ sản phẩm lần lượt qua bình 1 chứa dung dịch H₂SO₄ đặc rồi qua bình 2 chứa dung dịch nước vôi trong dư. Bình 1 tăng 3,6 gam và bình 2 tạo ra 10 gam kết tủa. Xác định công thức cấu tạo của A?

Trả lời:

Gọi CTPT của A là: C_xH_yO_z

Khối lượng bình 1 tăng là khối lượng của H₂O: n_H2O = 3,6/18 = 0,2 mol

Bình 2 hấp thụ CO₂: n_CO2 = n_{kết tủa} = 0,1 mol

Khối lượng nguyên tử O trong A: m_O = 3,2 – 0,2.2 – 0,1.12 = 1,6 g ⇒ n_O = 0,1 mol

Ta có: x:y:z = 0,1 : 0,4 : 0,1 = 1:4:1 ⇒ CTCT của A là: CH₃OH

Câu 4: Cho a gam phenol tác dụng với Na (dư) thu được 11,2 lít H₂ (đktc). Mặt khác, cho a gam phenol tác dụng với dung dịch brom (dư) thu được b gam kết tủa. Giá trị của b là?

Trả lời:

n_H2 = 0,5 mol à n_C6H5OH = 1 mol = n_{kết tủa}

m_{kết tủa} = b = 1 x 331 = 331g

3. VẬN DỤNG (5 câu)

Câu 1: Xylitol là một hợp chất hữu cơ được sử dụng như một chất tạo ngọt tự nhiên, có vị ngọt như đường nhưng có hàm lượng calo thấp nên được đưa thêm vào các sản phẩm chăm sóc răng miệng như kẹo cao su, kẹo bạc hà, thực phẩm ăn kiêng cho người bị bệnh tiểu đường. Xylitol có công thức cấu tạo như sau:

1. a) Xylitol thuộc loại hợp chất alcohol đơn chức hay đa chức?
2. b) Dự đoán xylitol có tan tốt trong nước không? Giải thích.

Trả lời:

1. a) Xylitol thuộc loại hợp chất alcohol đa chức.
2. b) Dự đoán xylitol không tan tốt trong nước. Vì xylitol là polyalcohol có tính chất sánh, nặng hơn nước và ngoài ra gốc hydrocarbon C5 làm tính kị nước tăng lên.

Câu 2:  Hợp chất X hiện nay được sử dụng thế CFC do X không gây hại đến tầng ozone. Biết thành phần của X chứa 23,08% C, 3,84% H và 73,08% F về khối lượng và có phân tử khối là 52. Hãy xác định công thức cấu tạo của X.

Trả lời:

Gọi công thức phân tử của X là CxHyFz.

Ta có: x:y:z =   = p:q:r = 1:2:2

Công thức đơn giản nhất: CH2F2

Phân tử khối của X là 52.

Mà CxHyOz = (CpHqOr)n ⇒ 52 = 52.n ⇒ n = 1

Công thức phân tử của X là CH2F2.

Công thức cấu tạo của X là: 

Câu 3: Geraniol là một alcohol không no có trong tinh dầu hoa hồng, tinh dầu sả và nhiều loại tinh dầu thảo mộc khác.

Công thức cấu tạo của geraniol

1. a) Geraniol thuộc loại alcohol bậc mấy?
2. b) Geraniol được hoà tan vào ethanol cùng một số hương liệu khác để làm nước hoa. Hãy giải thích tại sao geraniol tan tốt trong ethanol.

Trả lời:

1. a) Geraniol thuộc loại alcohol bậc 1.
2. b) Ethanol phá vỡ các liên kết trong Geraniol.

Câu 4: Thực hiện phản ứng tách nước các alcohol có cùng công thức phân tử C₅H₁₁OH thu được sản phẩm chính là 2-methylbut-2-ene. Hãy xác định công thức cấu tạo của các alcohol này.

Trả lời:

Công thức cấu tạo của các alcohol là: CH₃-CH(CH₃)-CH(OH)-CH₃ và CH3-C(CH3)(OH)-CH₂-CH3 

Phản ứng tách nước của alcohol tạo alkene ưu tiên theo quy tắc Zaitsev (nhóm -OH bị tách ưu tiên với nguyên tử H ở carbon bên cạnh có bậc cao hơn).

CH3-CH(CH3)-CH(OH)-CH3 → CH3-C(CH3)=CH-CH3 + H2O.

CH3-C(CH3)(OH)-CH2-CH3 → CH3-C(CH3)=CH-CH3 + H2O.

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. Đun nóng ancohol A với hỗn hợp NaBr và H₂SO₄ đặc thu được chất hữu cơ B, 12,3 gam hơi chất B chiếm một thể tích bằng thể tích của 2,8 gam N₂ ở cùng nhiệt độ 560^oC, áp suất 1 atm. Oxi hoá A bằng CuO nung nóng thu được hợp chất hữu cơ có khả năng làm mất màu dung dịch nước brom. Công thức cấu tạo của A là?

Trả lời:

* Phương trình phản ứng :

NaBr + H₂SO₄ → NaHSO₄ + HBr (1)

ROH + HBr → RBr + H₂O (2)

(A)      (B)

* Theo các phản ứng và giả thiết ta có :

n_RBr = n_N2 = 2,8/28 = 0,1 mol

=> M_RBr = 12,3/0,1 = 123 gam/mol => R = 43

⇒ R là C₃H₇

=> Vậy ancohol A là C₃H₇OH.

Vì oxi hóa A bằng CuO thu được hợp chất hữu cơ có khả năng làm mất màu nước Br₂ nên công thức cấu tạo của A là CH₃CH₂CH₂OH.

CH₃CH₂CH₂OH + CuO → CH₃CH₂CHO (3)

CH₃CH₂CHO + Br₂ + H₂O → CH₃CH₂COOH + 2HBr (4)

Câu 2. Một hỗn hợp X gồm ancohol etylic và phenol tác dụng với Na dư cho ra hỗn hợp hai muối có tổng khối lượng là 25,2 gam. Cũng lượng hỗn hợp ấy tác dụng vừa đủ với 100 ml dung dịch NaOH 1M. Số mol của chất trong hỗn hợp X và thể tích H₂ bay ra (đkc) trong phản ứng giữa X và Na là?

Trả lời:

Khi tác dụng với Na:

C₂H₅OH + Na → C₂H₅ONa + 1/2 H₂

       x           y                             0,5y                (mol)

C₆H₅OH + Na → C₆H₅ONa + 1/2 H₂

      y            y                            0,5y                 (mol)

m_muối = m_C2H5ONa + m_C6H5ONa = 68x + 116y = 25,2g (1)

Khi tác dụng với NaOH, chỉ có phenol tác dụng:

C₆H₅OH + NaOH → C₆H₅ONa + H₂O

n_C6H5OH = n_NaOH = 0,1 mol = y

⇒ x = 0,2 mol; V_H2 = 22,4×0,5×(x+y) = 3,36 lít