BÀI 15: DẪN XUẤT HALOGEN

(19 câu)

1. NHẬN BIẾT (3 câu)

Câu 1. Dẫn xuất halogen là gì?

Trả lời:

Dẫn xuất halogen là các hợp chất hữu cơ có chứa ít nhất một nguyên tử halogen (F, Cl, Br, I) được liên kết với một phân tử carbon trong cấu trúc phân tử.

Câu 2. 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 3. Ứng dụng của dẫn xuất halogen?

Trả lời:

Làm dung môi hữu cơ, sản xuất thuốc bảo vệ thực vật, tăng trưởng thực vật, chất dẻo, sử dụng trong công nghiệp nhiệt lạnh,…

2. THÔNG HIỂU (6 câu)

Câu 1. 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 2. Trình bày về danh pháp của halogen?

Trả lời:

* Tên theo danh pháp thay thế:

Số chỉ vị trí nhóm thế - Tên nhóm thế halogeno + Tên hydrocarbon

* VD: 

Câu 3. Trình bày về phản ứng thế nguyên tử halogen bằng nhóm OH?

Trả lời:

* Phản ứng thế nguyên tử halogen bằng nhóm OH là một loại phản ứng hóa học trong đó một nguyên tử halogen trong phân tử của nó bị thay thế bởi một nhóm hydroxyl được cung cấp bởi một chất khác, thường là một rượu (alcohol). 

* PTHH tổng quát:

X2 + ROH → RX + HOX + H2O

Trong đó:

• X là một nguyên tử halogen (F, Cl, Br, I)

• ROH là một rượu

• RX là một hợp chất halogenua (F-, Cl-, Br-, I-)

• HOX là một acid halogenic (HF, HCl, HBr, HI)

* PTHH  minh họa:

CH3CH2-Br + NaOH t°→ CH3CH2-OH + NaBr

Câu 4. Trình bày về phản ứng tách hydrogen halide?

Trả lời:

• Các dẫn xuất halogenoalkane có thể bị tách hydrogen halide để tạo thành alkene. Trường hợp có nhiều alkene được tạo thành thì sản phẩm chính được xác định theo quy tắc Zaitsev.
• Quy tắc Zaitsev: Trong phản ứng tách hydrogen halide (HX) ra khỏi dẫn xuất halogen, nguyên tử halogen (X) ưu tiên tách ra cùng với nguyên tử hydrogen (H) ở nguyên tử carbon bên cạnh có bậc cao hơn, tạo ra sản phẩm chính.

PTHH:

H-CH2-CH2-C     +KOH,   ethanol,   t°,  -HCl→   CH2=CH2

CH3-CH(H)-CH(Br)-CH2(H)  +KOH,   ethanol,   t°,  -HCl→   CH3-CH=CH-CH3  (81%)      CH3-CH2-CH=CH2  (19%)

Câu 5. Viết 6 phương trình hóa học của dẫn xuất của halogen?

Trả lời:

1. C6H5-Cl + H2O → C6H5-OH + HCl

(Phản ứng giữa clo benzen và nước để tạo ra phenol và axit clohidric)

2. C6H5-Br + NH3 → C6H5-NH2 + HBr

(Phản ứng giữa bro benzen và ammonia để tạo ra anilin và muối brohidric)

3. C6H5-I + NaHSO3 → C6H5-SO3Na + HI

(Phản ứng giữa iod benzen và natri hydrosulfit để tạo ra benzen sulfonat và axit iodhidric)

4. C6H5-F + NaCN → C6H5-CN + NaF

(Phản ứng giữa flo benzen và natri cyanua để tạo ra benzen cyanua)

5. C6H5-Br + Mg → C6H5-MgBr

(Phản ứng giữa bro benzen và kim loại magie để tạo ra phenylmagnesium bromua)

6. C6H5-Cl + AgNO3 → C6H5-ONO2 + AgCl

(Phản ứng giữa clo benzen và nitrat bạc để tạo ra nitro benzen và muối clohidric)

Câu 6. Trình bày một số cách để tạo ra dẫn xuất của halogen?

Trả lời

1. Phản ứng trực tiếp giữa hydrocacbon và halogen: Trong phản ứng này, halogen được thêm vào hydrocacbon để tạo ra dẫn xuất halogen. 

Ví dụ: Phản ứng giữa etan và clo để tạo ra dẫn xuất 1,2-dicloetan.

C2H6 + 2Cl2 => C2H4Cl2 + 2HCl

2. Phản ứng thế của halogen trên vòng benzen: Halogen có thể thay thế nhóm H trên vòng benzen để tạo ra dẫn xuất của halogen. 

Ví dụ: Phản ứng giữa benzen và clo để tạo ra chlorobenzen.

C6H6 + Cl2 => C6H5Cl + HCl

3. Phản ứng halogen hóa của nhóm chức: Trong phản ứng này, một nhóm chức được thay thế bằng halogen để tạo ra dẫn xuất của halogen. 

Ví dụ: Phản ứng giữa ethanol và HCl để tạo ra dẫn xuất cloetanol.

C2H5OH + HCl  => C2H5Cl + H2O

3. VẬN DỤNG (7 câu)

Câu 1. Viết các đồng phân của C4H9Cl và gọi tên?

Trả lời:

CH3-CH2-CH2-CH2-Cl (1-clo butan);

CH3-CH2-CH(Cl)-CH3 (2-clobutan);

CH3-CH(CH3)-CH2-Cl (1-clo-2-metylpropan);

CH3-CH2-CH(CH3)-Cl (1-clo-1-metyl propan);

CH3-C(CH3)(Cl)-CH3 (2-clo-2-metyl propan)

Câu 2.  Viết công thức cấu tạo của các chất sau:

(1) 1,3-dichlo-2-methylbutane;

(2) benzyl chlorua;

(3) isopropyl chlorua;

(4) 1,1-dibrometane;

(5) anlyl chlorua.

Trả lời:

(1) CH3-CH(Cl)-CH(CH3)-CH2Cl;

(2) C6H5CH2Cl;

(3) CH3-CH(CH3)Cl;

(4) CH2(Cl)2;

(5) CH2=CH-CH2-Cl

Câu 3.  Cho các chất sau: C6H5CH2Cl ; CH3CHClCH3 ; Br2CHCH3 ; CH2=CHCH2Cl. Tên gọi của các chất trên lần lượt là?

Trả lời:

Benzyl chlorua ; isopropyl chlorua ; 1,1-dibrom ethane ; anlyl chlorua.

Câu 4. Đun nóng 27,40 gam CH3CHBrCH2CH3 với KOH dư trong C2H5OH, sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được hỗn hợp khí X gồm hai olefin trong đó sản phẩm chính chiếm 80%, sản phẩm phụ chiếm 20%. Đốt cháy hoàn toàn X thu được bao nhiêu lít CO2 (đktc)? Biết các phản ứng xảy ra với hiệu suất phản ứng là 100%.

Trả lời:

* Khi đun nóng CH3CHBrCH2CH3 với KOH dư trong C2H5OH thì thu được hai sản phẩm hữu cơ là but-1-en và but-2-en.

* Phương trình phản ứng :

CHCHBrCH2CH3 C2H5OH / KOH, t°→  CH2=CH-CH2-CH3  (sp chính)        CH3-CH=CH-CH3   (sp phụ) 

C4H8 + 6O2 to→ 4CO2 + 4H2O

Theo các phương trình phản ứng và giả thiết ta thấy :

Vậy V = 0,8.22,4 = 17,92 lít.

Câu 5. Đun nóng 1,91 gam hỗn hợp X gồm C3H7Cl và C6H5Cl với dung dịch NaOH loãng vừa đủ, sau đó thêm tiếp dung dịch AgNO3 đến dư vào hỗn hợp sau phản ứng, thu được 1,435 gam kết tủa. Khối lượng C6H5Cl trong hỗn hợp đầu là?

Trả lời:

C3H7Cl + NaOH → C3H7OH + NaCl

Lưu ý: C6H5Cl không tác dụng với dung dịch NaOH ở điều kiện đun nóng

nC3H7Cl = nNaCl = nAgCl = 1,435:143,5 = 0,01 mol

⇒ mC6H5Cl = 1,91 - 0,01×78,5 = 1,125g

Câu 6. Cho 54,5 g một ankyne chlorua X tác dụng với dung dịch KOH trong C2H5OH đun nóng nhẹ, thu được V lít khí Y và 7,45 g muối Z. Xác định ankyne chlorua?

Trả lời:

PTHH: CnH2n+1Cl + KOH  => CnH2n + KCl + H2O

Số mol muối thu được: nKCl = 7,45/74,5 = 0,1 mol ⇒ nankyne chlorua = 0,1 mol

Mankyne chlorua = 5,45/0,1 = 54,5 

⇒ Công thức của X là C2H5Cl

Câu 7. Đun sôi 15,7 gam C3H7Cl với hỗn hợp KOH/C2H5OH dư, sau khi loại tạp chất và dẫn khí sinh ra qua dung dịch brom dư thấy có x gam Br2 tham gia phản ứng. Tính x nếu hiệu suất phản ứng ban đầu là 80%?

Trả lời:

nC3H7Cl = 0,2 mol;

Phương trình phản ứng :

C3H7Cl      →      C3H6 + HCl (1)

0,2×80%              0,16                    (mol) (H=80%)

C3H6 + Br2   →   C3H6Br2 (2)

0,16     0,16                                     (mol)

=> Theo các phản ứng và giả thiết ta có: x = 0,16×160 = 25,6 gam.

4. VẬN DỤNG CAO (3 câu)

Câu 1. Cho phản ứng trùng hợp sau: 2 C2H5Cl + Br2 → C4H10 + 2 HBr + Cl2

Biết các thông số sau:

• Khối lượng ban đầu của C2H5Cl: 80 g
• Khối lượng Br2 cần dùng: 60 g
• Khối lượng C4H10 thu được: 50 g
• Thể tích của HBr sau phản ứng: 20 mL

Hãy tính khối lượng và thể tích trước và sau phản ứng của C2H5Cl, Cl2, và HBr.

Trả lời:

* Khối lượng C2H5Cl đã phản ứng = (Khối lượng ban đầu của C2H5Cl - Khối lượng C4H10 thu được) / 2 = (80 g - 50 g) / 2 = 15 g

* Khối lượng Cl2 đã phản ứng = Khối lượng C2H5Cl đã phản ứng = 15 g

* Khối lượng HBr đã tạo thành:

↔ (Thể tích của HBr sau phản ứng * khối lượng riêng của HBr) / 1000 

↔ (20 mL * 3.42 g/mL) / 1000 = 0.0684 g

* Thể tích Cl2 trước phản ứng

↔ (Khối lượng Cl2 cần dùng * 1000) / (Khối lượng riêng của Cl2)

↔ (60 g * 1000) / (3.21 g/L) = 18679 mL

* Thể tích Cl2 sau phản ứng

↔ Thể tích Cl2 trước phản ứng - Thể tích của HBr sau phản ứng

↔ 18679 mL - 20 mL = 18659 mL

Câu 2. Cho phản ứng thế sau: C6H5Cl + Br2 → C6H5Br + HBr

Biết các thông số sau:

• Khối lượng ban đầu của C6H5Cl: 100 g
• Khối lượng Br2 cần dùng: 50 g
• Khối lượng C6H5Br thu được: 60 g
• Thể tích của HBr sau phản ứng: 15 mL

Hãy tính khối lượng và thể tích trước và sau phản ứng của C6H5Cl, C6H5Br và HBr trong phản ứng thế trên?

Trả lời:

* Khối lượng C6H5Cl đã phản ứng = Khối lượng ban đầu của C6H5Cl - Khối lượng C6H5Br thu được = 100 g - 60 g = 40 g

* Khối lượng Br2 đã phản ứng = Khối lượng Br2 cần dùng - Khối lượng Br2 còn lại sau phản ứng = 50 g - 0 g = 50 g

* Khối lượng HBr đã tạo thành = (Thể tích của HBr sau phản ứng * khối lượng riêng của HBr) / 1000 = (15 mL * 3.42 g/mL) / 1000 = 0.0513 g

* Khối lượng C6H5Br trước phản ứng = Khối lượng C6H5Br thu được + Khối lượng HBr đã tạo thành = 60 g + 0.0513 g = 60.0513 g

* Thể tích C6H5Br trước phản ứng = (Khối lượng C6H5Br trước phản ứng * 1000) / (Khối lượng riêng của C6H5Br) = (60.0513 g * 1000) / (1.41 g/mL) = 42517 mL

* Thể tích C6H5Br sau phản ứng = Thể tích C6H5Br trước phản ứng - Thể tích của HBr sau phản ứng = 42517 mL - 15 mL = 42502 mL

Câu 3. Hỗn hợp X gồm 0,1 mol anlyl clorua ; 0,3 mol benzyl bromua; 0,1 mol hexyl clorua; 0,15 mol phenyl bromua. Đun sôi X với nước đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, chiết lấy phần nước lọc, rồi cho tác dụng với dung dịch AgNO3 dư thu được m gam kết tủa. Giá trị của m là?

Trả lời:

Anlyl clorua + AgNO3  => AgCl + Anlyl nitrat

Benzyl bromua + AgNO3  => AgBr + Benzyl nitrat

Hexyl clorua + AgNO3  => AgCl + Hexyl nitrat

Phenyl bromua + AgNO3  =>AgBr + Phenyl nitrat

Số mol của các chất trong hỗn hợp X như sau:

+ Anlyl clorua: 0,1 mol

+ Benzyl bromua: 0,3 mol

+ Hexyl clorua: 0,1 mol

+ Phenyl bromua: 0,15 mol

CÓ: n(AgNO3) = 0,1 mol (số mol Anlyl clorua) / 1 mol + 0,3 mol (số mol Benzyl bromua) / 1 mol + 0,1 mol (số mol Hexyl clorua) / 1 mol + 0,15 mol (số mol Phenyl bromua) / 1 mol = 0,65 mol

 số mol kết tủa AgCl hoặc AgBr tạo ra sau khi phản ứng với hỗn hợp X là 0,1 mol + 0,3 mol + 0,1 mol + 0,15 mol = 0,65 mol.

 Vì tất cả các chất sản phẩm tạo thành đều không tan trong nước, nên khối lượng kết tủa m thu được là:

m = 0,65 mol x (143,32 g/mol hoặc 187,77 g/mol) = 93,13 g hoặc 122,16 g

Vậy, giá trị của m là 93,13 g hoặc 122,16 g, tùy thuộc vào chất kết tủa được tạo ra là AgCl hay AgBr.