CHƯƠNG 6. HỢP CHẤT CARBONYL – CARBOXYLIC ACID

BÀI 25: ÔN TẬP CHƯƠNG 6

(18 câu)

1. NHẬN BIẾT (6 câu)

Câu 1 Hãy viết các phương trình hoá học để chứng minh các aldehyde vừa có tính oxi hoá, vừa có tính khử.

Trả lời:

Tính oxi hóa:

CH₃CHO + 2[H] → CH₃CH₂OH

Tính khử:

CH₃CHO + Br₂ + H₂O → CH₃COOH + 2HBr

Câu 2: Cấu trúc của nhóm chức carbonyl như thế nào?

Trả lời:

Trong nhóm carbonyl, nguyên tử carbon liên kết với nguyên tử oxygen bằng 1 liên kết σ bền và 1 liên kết π kém bền. Liên kết đôi C=O và 2 liên kết đơn nằm trên 1 mặt phẳng, góc liên kết khoảng 120^o. Liên kết đôi C=O phân cực về phía nguyên tử oxygen.

Câu 3: Hợp chất carbonyl có những tính chất hóa học nào?

Trả lời:

- Phản ứng khử aldehyde, ketone:

   Với chất khử là LiAlH₄ hoặc NaBH₄ thì:

+ Aldehyde bị khử tạo thành alcohol bậc I.

+ Ketone bị khử tạo thành alcohol bậc II.

- Phản ứng oxi hóa aldehyde:

+ Khi tác dụng với nước bromine, aldehyde bị oxi hóa tạo thành acid.

+ Phản ứng với thuốc thử Tollens (phản ứng tráng bạc) và Cu(OH)₂/OH^— là phản ứng đặc trưng của aldehyde, thường dùng để nhận biết các aldehyde.

+ Ketone không tham gia các phản ứng trên.

- Phản ứng cộng và phản ứng tạo iodeform:

+ Aldehyde, ketone có phản ứng cộng với HCN tạo thành sản phẩm cyanohydrin.

+ Các aldehyde và ketone có nhóm metyl cạnh nhóm carbonyl (CH₃CO-) tham gia được phản ứng tạo iodoform.

Câu 4: Danh pháp của carboxylic acid?

Trả lời:

- Tên theo danh pháp thay thế của carboxylic acid đơn chức, mạch hở:

Số chỉ vị trí nhánh + Tên nhánh Tên hydrocarbon tương ứng với mạch chính (bỏ kí tự e ở cuối) oic acid

Mạch chính là mạch carbon dài nhất chứa nhóm –COOH.

Đánh số nguyên tử carbon của nhóm –COOH là 1.

Câu 5: Carboxylic acid có tham gia những tính chất hóa học nào?

Trả lời:

- Tính acid.

- Phản ứng ester hóa.

Câu 6: Trình bày một số ứng dụng của aldehyde và ketone?

Trả lời:

2. THÔNG HIỂU (6 câu)

Câu 1: Cho bốn hợp chất sau: ethanol, propanal, acetone, acetic acid.

1. a) Chất nào trong các chất trên có nhiệt độ sôi cao nhất?
2. b) Trình bày cách phân biệt các chất trên bằng phương pháp hoá học.

Trả lời:

1. a) acetic acid có nhiệt độ sôi cao nhất. 

• Phân tử carboxylic acid chứa nhóm carboxyl phân cực. Các phân tử carboxylic acid liên kết hydrogen với nhau tạo thành dạng dimer hoặc dạng liên phân tử.
• Do vậy, carboxylic acid có nhiệt độ sôi cao hơn so với hydrocarbon, alcohol, hợp chất carbonyl có phân tử khối tương đương.

1. b) Phân biệt các chất trên bằng phương pháp hoá học:

Lấy mỗi chất một ít ra các ống nghiệm tương ứng có đánh số từ 1 đến 4:

1 - Cho quỳ tím vào 4 lọ mẫu thử đã đánh số => Lọ chứa acetic acid sẽ đổi màu quỳ tím thành đỏ 

2 - Tiếp tục cho 3 lọ còn lại phản ứng hóa học với dung dịch AgNO₃/NH₃, có xúc tác t⁰ => Lọ chứa Propanal sẽ có kết tủa màu trắng bạc

CH₃-CH₂CHO + 2AgNO₃ + 3NH₃ + H₂O → CH₃-CH₂COONH₄ + 2Ag↓ + 2NH₄NO₃

3 - Cho vào 2 lọ còn lại I₂/NaOH => Lọ chứa acetone sẽ xuất hiện kết tủa màu vàng

CH₃-CO-CH₃ + 3I₂ + 4NaOH → CH₃-COONa + CHI₃↓ + 3NaI + 3H₂O

4 - Lọ còn lại là Ethanol 

Câu 2. Viết công thức cấu tạo và gọi tên theo danh pháp thay thế của các aldehyde, ketone có công thức phân tử C₄H₈O và carboxylic acid có công thức phân tử C₄H₈O₂.

Trả lời:

Aldehyde C₄H₈O

Ketone C₄H₈O

Cacboxylic acid C₄H₈O₂

Câu 3:  Viết công thức cấu tạo của các hợp chất có tên gọi dưới đây:

1. a) 3-methylbutanal;
2. b) pentan-2-one;
3. c) pentanoic acid;
4. d) 2-methylbutanoic acid.

Trả lời:

1. a) CH₃-CH(CH₃)-CH₂-CHO
2. b) CH₃-CH₂-CH₂-CO-CH₃
3. c) CH₃-CH₂-CH₂-CH₂-COOH
4. d) CH₃-CH₂-CH(CH₃)-COOH

Câu 4: Xác định sản phẩm của các phản ứng sau:

1. a) propanal + 2[H] →
2. b) ethanal + AgNO₃+ NH₃+ H₂O →
3. c) butanone + HCN →
4. d) propanone + I₂+ NaOH →

Trả lời:

1. a) CH3CH2CHO + 2[H] → CH3CH2CH2OH
2. b) CH₃CHO + 2AgNO₃+ 3NH₃+ H₂O → CH₃COONH₄ + 2Ag + 2NH₄NO₃ 
3. c) 
4. d) CH₃COCH₃+ 3I₂+ 4NaOH → CH₃COONa + CHI₃ + 3NaI + 3H₂O

Câu 5: Viết phương trình phản ứng giữa propanoic acid với các chất sau:

1. a) Zn;
2. b) MgO;
3. c) CaCO₃;
4. d) CH₃OH/H₂SO₄đặc.

Trả lời:

1. a) 2CH₃CH₂COOH + Zn → (CH₃CH₂COO)₂Zn + H₂
2. b) 2CH₃CH₂COOH + MgO → Mg(CH₃CH₂COO)₂+ H2O
3. c) 15CH₃CH₂COOH + 14CaCO₃→ 14CH₃CH₂COOCa + 10H₂O + 17CO₂
4. d) CH₃CH₂COOH + CH₃OH → CH₃CH₂COOCH₃+ H₂O

Câu 6 Ethyl benzoate là hợp chất chính tạo mùi thơm của quả anh đào (cherry). Hãy viết phương trình hoá học của phản ứng tổng hợp ethyl benzoate từ carboxylic acid và alcohol tương ứng.

Trả lời:

3. VẬN DỤNG (4 câu)

Câu 1: Cho 12 g acetic acid phản ứng với 12 g ethanol (có H₂SO₄ đặc làm xúc tác) thu được 8 g ester. Tính hiệu suất phản ứng ester hoá.

Trả lời:

Ta có: n_CH3COOH = 12:60 = 0,20 mol

n_C2H5OH = 12:46 ≈ 0,26 mol

n_CH3COOC2H5 = 8:88 ≈ 0,09 mol

PTHH: CH₃COOH + C₂H₅OH ⇌ CH₃COOC₂H₅ + H₂O

0,2 mol CH₃COOH < 0,261 mol C₂H₅OH

=> Hiệu suất phản ứng tính theo CH₃COOH

H = 0,09 : 0,20 = 45%.

Vậy hiệu suất phản ứng ester hóa là 45%

Câu 2:  Trong thành phần của bột vệ sinh lồng máy giặt thường có mặt citric acid (acid chanh). Hãy giải thích vai trò của citric acid trong trường hợp này.

Trả lời:

Acid citric đóng vai trò là thành phần hoạt hoá, giúp các dung dịch tẩy rửa mang lại hiệu quả tốt hơn, tạo bọt tốt hơn. 

Acid citric cũng được sử dụng như một hoá chất loại bỏ cặn xà phòng triệt để, bên cạnh đó, nó còn đánh bay những vết ố do vôi hoặc rỉ sét. 

Câu 3: Cho hỗn hợp khí X gồm HCHO và H₂ đi qua ống sứ đựng bột Ni nung nóng. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được hỗn hợp khí Y gồm hai chất hữu cơ. Đốt cháy hết Y thì thu được 11,7 gam H₂O và 7,84 lít khí CO₂ (ở đktc). Phần trăm theo thể tích của H₂ trong X là

Trả lời:

n_HCHO = n_CO2 = 0,35 mol

Đốt HCHO tạo n_CO2 = n_H2O => n_H2 = n_H2O - n_CO2 = 0,3 mol

=> % V_H2 =   = 46,15%

Câu 4: Cho 16,6 gam hỗn hợp gồm HCOOH, CH₃COOH tác dụng hết với Mg thu được 3,36 lít H₂ (đktc). Khối lượng CH₃COOH là

Trả lời:

2HCOOH + Mg → (HCOO)₂Mg + H₂

2CH₃COOH + Mg → (CH₃COO)₂Mg + H₂

n_H2 = = 0,15 mol

Hỗn hợp: HCOOH (a mol), CH₃COOH (b mol)

46a + 60b = 16,6

0,5a + 0,5b = 0,15

⇒a = 0,1; b =  0,2

m_CH3COOH = 0,2×60 = 12g

4. VẬN DỤNG CAO (2 câu)

Câu 1. 17,7 gam hỗn hợp X gồm 2 aldehyde đơn chức phản ứng hoàn toàn với dung dịch AgNO₃ trong NH₃ (dùng dư) được 1,95 mol Ag và dung dịch Y. Toàn bộ Y tác dụng với dung dịch HCl dư được 0,45 mol CO₂. Các chất trong hỗn hợp X là

Trả lời

Vì Y tác dụng với HCl thu được CO₂ nên Y chứa (NH₄)₂CO₃

(NH₄)₂CO₃ + 2HCl → 2NH₄Cl + H₂O + CO₂

→ n_(NH4)2CO3 = n_CO2 = 0,45 mol

→ aldehyde chứa HCHO

2 aldehyde là HCHO và RCHO

HCHO + AgNO₃/NH₃  →  4Ag 

0,45 mol       ←             1,8 mol

RCHO + 2AgNO₃/NH₃ → 2Ag

0,075 mol ←                1,95-1,8 = 0,15 mol  

m_RCHO = 17,7 -0,45.30 = 4,2 g

→ M_RCHO  = 56

→RCHO là C₂H₃CHO

Câu 2. Hợp chất X được dùng nhiều để tổng hợp polymer. Kết quả phân tích nguyên tố cho thấy X có %C = 50%, %H = 5,56% (về khối lượng), còn lại là O. Trên phổ đồ MS của X thấy xuất hiện peak của ion phân tử [M⁺] có giá trị m/z = 72. Trên phổ IR của X thấy xuất hiện một tín hiệu đặc trưng trong vùng 2 500 – 3 200 cm⁻¹, một tín hiệu đặc trưng ở 1 707 cm⁻¹. Lập luận và dự đoán công thức cấu tạo của X.

Trả lời:

Phần trăm khối lượng O là: 

100% - 50% - 5,56% = 44,44%

Gọi công thức đơn giản nhất của X là C_xH_yO_z.

Ta có: x:y:z =   = 3:4:2

Công thức đơn giản nhất của X là: C₃H₄O₂

Phân tử khối của X là 72 vì giá trị m/z của peak [M+] bằng 72.

=> (12.3 + 1.4 + 16.2).n = 72.n = 72 => n = 1.

Công thức phân tử của X là: C₃H₄O₂.

Trên phổ IR của X thấy xuất hiện một tín hiệu đặc trưng trong vùng 2 500 – 3 200 cm−1 (OH), một tín hiệu đặc trưng ở 1 707 cm−1 (C=O) => X có liên kết -COOH trong phân tử.

Vậy công thức cấu tạo của X là CH₂=CH-COOH.