Lý thuyết Hóa hữu cơ (THCS)

Nội dung text: Lý thuyết Hóa hữu cơ (THCS)

1. BD.HSG.TP 17-18 -1- LÝ THUYẾT HÓA HỮU CƠ (THCS) HỢP CHẤT HỮU CƠ  A. MỞ ĐẦU I. KHÁI NIỆM: Hợp chất hữu cơ là hợp chất của cacbon (trừ CO, CO2, H2CO3, muối cacbonat, xianua –CN, cacbua ) II. PHÂN LOẠI: Có hai loại: 1. Hiđrocacbon: là những hợp chất hữu cơ chỉ chứa 2 nguyên tố C và H. Ví dụ: CH4, C2H4, C2H2, C6H6 2. Dẫn xuất của hiđrocacbon: là những hợp chất hữu cơ ngoài 2 nguyên tố C và H còn có các nguyên tố khác như O, N, S, halogen (F, Cl, Br, I) Ví dụ: C2H6O, C2H4O2, CH3Cl, C2H4Br2 Dẫn xuất của hiđrocacbon gồm: - Dẫn xuất Halogen R-X (trong đó R là gốc hiđrocacbon, X là halogen). Ví dụ: C2H4Br2; C2H5Cl; - Hợp chất hữu cơ có nhóm chức: R-OH; R-COOH; Ví dụ: C2H5-OH; CH3-COOH;  Nhóm chức là nguyên tử hay nhóm nguyên tử xuất hiện trong các hợp chất hữu cơ, quyết định tính chất hóa học đặc trưng của hợp chất hữu cơ đó. Ví dụ: -OH (hiđroxyl, nhóm chức rượu); -COOH (cacboxyl, nhóm chức axit); -CHO (cacbanđêhit, nhóm chức anđêhit); R-COO-R': nhóm chức este; R-O-R: nhóm chức ete; III. ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO HỢP CHẤT HỮU CƠ: 1. Hóa trị và liên kết giữa các nguyên tử: - Trong các hợp chất hữu cơ, C luôn có hóa trị IV; H hóa trị I; O hóa trị II; Cl, Br hóa trị I - Các nguyên tử liên kết nhau theo đúng hóa trị của chúng. Mỗi liên kết được biểu diễn bằng một nét gạch nối (–) giữa hai nguyên tử. H | Ví dụ: Mêtan CH4: H – C – H | H 2. Mạch cacbon: - Trong phân tử hợp chất hữu cơ, các nguyên tử C có thể liên kết trực tiếp với nhau tạo thành mạch cacbon. - Có 3 loại mạch cacbon: mạch thẳng (không phân nhánh); mạch nhánh, và mạch vòng. Mạch thẳng và mạch nhánh gọi chung là mạch hở. Mạch vòng còn gọi là mạch kín. Ví dụ: H H H H H H H H H H C C C C H H C C C H H C C H H H H H H H H C C H H C H H H H Mạch thẳng (C4H10: butan) Mạch nhánh (C4H10: isobutan) Mạch vòng (C4H8: xiclobutan) 3. Trật tự liên kết giữa các nguyên tử trong phân tử: - Mỗi hợp chất hữu cơ có một trật tự liên kết xác định giữa các nguyên tử trong phân tử. Ví dụ: cùng CTPT là C2H6O nhưng lại có hai chất khác nhau là rượu etylic (chất lỏng) và đimêtyl ete (chất khí) là do trật tự liên kết giữa các nguyên tử của chúng khác nhau. H H H H H C C O H (rượu etylic) H C O C H (đimetyl ête) H H H H  THUYẾT CẤU TẠO HÓA HỌC (của Butletrop-1861): 1. Trong phân tử hợp chất hữu cơ, các nguyên tử liên kết với nhau theo đúng hóa trị và theo một trật tự nhất đinh. Thứ tự liên kết đó được gọi là cấu tạo hóa học. Sự thay đổi thứ tự liên kết đó, tức là thay đổi cấu tạo hóa học, sẽ tạo ra hợpchất khác. 2. Trong phân tử hợpchất hữu cơ, cacbon có hóa tị IV. Nguyên tử cacbon không những có thể liên kết với nguyên tử các nguyên tố khác, mà còn có thể liên kết với nhau tạo thành mạch cacbon. 3. Tính chất của các chất phụ thuộc vào thành phần phân tử (bản chất, số lượng nguyên tử) và cấu tạo hóa học (thứ tự liên kết các nguyên tử). 4. Công thức phân tử và công thức cấu tạo: a) Công thức phân tử và công thức đơn giản nhất: - Công thức phân tử: cho biết thành phần định tính (chất gồm những nguyên tố nào) và thành phần định lượng (số lượng nguyên tử của mỗi nguyên tố trong 1 phân tử của chất). Ví dụ: C6H12O6 là CTPT của glucozơ - Công thức đơn giản nhất: cho biết tỉ lệ số nguyên tử của các nguyên tố có trong phân tử (biểu diễn bằng tỉ lệ tối giản các số nguyên). Ví dụ: CH2O - Công thức tổng quát: Ví dụ CxHyOz (CTTQ có thể trùng hoặc là bội số của công thức đơn giản nhất CaHbOc). CxHyOz = (CaHbOc)n. n có thể là 1, 2, 3
2. BD.HSG.TP 17-18 -2- LÝ THUYẾT HÓA HỮU CƠ (THCS) Trong đó: CxHyOz là CT tổng quát; CaHbOc là CT đơn giản nhất; (CaHbOc)n là CT nguyên hay CT thực nghiệm Ví dụ: CxHy = (CH2)n = 28 n = 2; CTPT là C2H4 CH2 = CH2   CT tổng quát CT nguyên (CH2: CT đơn giản nhất). CT phân tử CT cấu tạo CTCT thu gọn b) Công thức cấu tạo: biểu diễn thứ tự và cách thức liên kết của các nguyên tử trong phân tử. 5. Hiện tượng đồng đẳng và đồng phân: a) Đồng đẳng: là hiện tượng các hợp chất hữu cơ có cấu tạo và tính chất tương tự nhau, nhưng thành phần phân tử khác nhau một hay nhiều nhóm metylen –CH2 – , những chất đó gọi là những chất đồng đẳng, chúng hợp thành dãy đồng đẳng. Ví dụ: CH4, C2H6, C3H8 là những chất đồng đẳng với nhau. b) Đồng phân: là hiện tượng các hợp chất hữu cơ có cùng CTPT nhưng có cấu tạo khác nhau, do đó tính chất của chúng khác nhau, những chất đó được gọi là những chất đồng phân. Ví dụ: C4H10 có hai đồng phân là CH3-CH2-CH2-CH3 và CH3-CH-CH3 | 6. Các loại liên kết trong phân tử hợp chất hữu cơ: CH3 - Liên kết đơn (–) : được biểu diễn bởi 1 gạch nối giữa hai nguyên tử. Liên kết đơn thuộc loại liên kết sigma (xích-ma)  , là loại liên kết bền. - Liên kết đôi ( = ): được biểu diễn bởi 2 gạch nối giữa hai nguyên tử. Liên kết đôi gồm 1 liên kết sigma  (bền ) và 1 liên kết pi (kém bền). - Liên kết ba (  ): được biểu diễn bằng 3 gạch nối giữa hai nguyên tử. Liên kết ba gồm 1 liên kết sigma  (bền) và hai liên kết pi (kém bền). - Liên kết bội: Liên kết đôi và liên kết ba gọi chung là liên kết bội. 7. Phân loại phản ứng hữu cơ: a) Phản ứng thế: là pư trong đó một nguyên tử hoặc hoặc một nhóm nguyên tử trong phân tử hợp chất hữu cơ được thay thế bởi một nguyên tử hoặc một nhóm nguyên tử khác. Ví dụ: CH4 + Cl2 CH3Cl + HCl (1 nguyên tử H trong phân tử CH4 được thay thế bởi 1 nguyên tử Cl) b) Phản ứng cộng: là pư trong đó phân tử hợp chất hữu cơ kết hợp thêm với các nguyên tử hoặc phân tử khác. Ví dụ: C2H4 + Br2 C2H4Br2 c) Phản ứng tách: là pư trong đó một vài nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử bị tách ra khỏi nguyên tử. Ví dụ: C2H5OH C2H4 + H2O d) Phản ứng trùng hợp: Trùng hợp là quá trình cộng hợp liên tiếp nhiều phân tử nhỏ giống nhau hay tương tự nhau tạo thành phân tử lớn hay cao phân tử (polime). Mỗi phân tử nhỏ gọi là monome hay một mắc xích. truønghôïp Ví dụ: nCH2 = CH2  (– CH2 – CH2 – )n (PoliEtilen: chất dẻo PE.). n gọi là hệ số trùng hợp. e) Phản ứng cracking: Crăcking (cracking) là quá trình bẻ gãy phân tử hiđrocacbon mạch dài thành các phân tử hiđrocacbon mạch ngắn hơn nhờ tác dụng của nhiệt (crackinh nhiệt) hoặc của xúc tác và nhiệt (crackinh xúc tác). IV. PHÂN TÍCH NGUYÊN TỐ: 1. Phân tích định tính nguyên tố: a) Xác định Cacbon và hiđro: O2 Ca(OH)2 - Nhận C: đốt cháy hợp chất hữu cơ: C  CO2  CaCO3 (làm đục nước vôi trong) CuSO khan(traéng) O2 4 - Nhận H: đốt cháy hợp chất hữu cơ: 2H  H2O  CuSO4.5H2O (xanh lam) Hoặc có thể dùng chất hút nước mạnh như: H2SO4 đặc; CaCl2 khan; P2O5. b) Xác định Nitơ và oxi: - Nhận N: + Đốt cháy hợp chất hữu cơ, nếu có mùi khét thì hợp chất hữu cơ có chứa nitơ. NaOHñaëc + Đun hợp chất hữu cơ với H2SO4 đặc  NH3 (khai) chứa Nitơ - Nhận O: khó phân tích trực tiếp, thường xác định được nhờ định lượng. c) Xác định halogen (chủ yếu là clo): Khi đốt, hợp chất hữu cơ bị phân hủy, clo tách ra dưới dạng HCl và được nhận biết bằng AgNO3. 2. Phân tích định lượng nguyên tố: a) Định lượng C và H: đốt cháy hoàn toàn hợp chất hữu cơ: - Định lượng C: C CO 2 , dẫn CO2 qua bình chứa oxit bazơ hoặc dd. kiềm NaOH, Ca(OH)2, Ba(OH)2 để hấp thụ khí CO2. Độ tăng khối lượng của bình hay khối lượng kết tủa CaCO 3 giúp ta tính được khối lượng cacbon (mC): CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O ; m C = (m : 44 ) 12 CO 2 - Định lượng H: 2H H 2O, dẫn hơi nước qua chất hút nước như H 2SO4 đặc; CaCl2; P2O5 Độ tăng khối lượng của bình là khối lượng nước: m H = (m : 18 ) 2 H2O b) Định lượng O: định lượng gián tiếp và sau cùng: m O = mhchc - m các nguyên tố khác  Chú ý: Khi đốt cháy hợp chất hữu cơ bằng CuO thì khối lượng CuO giảm chính là khối lượng oxi đã phản ứng. o0o
3. BD.HSG.TP 17-18 -3- LÝ THUYẾT HÓA HỮU CƠ (THCS) B. HIĐROCACBON  I. METAN (CH4 = 16) Dãy đồng đẳng Ankan CnH2n+2 (n 1) (Parafin: ít ái lực hóa học) (Hiđrocacbon no) 1. TÍNH CHẤT VẬT LÝ: Mêtan là chất khí không màu, không mùi, tan rất ít trong nước. H 2. CÔNG THỨC CẤU TẠO: H C H 3. TÍNH CHẤT HÓA HỌC: H a) Phản ứng oxi hóa: - Phản ứng cháy: (oxi hóa hoàn toàn, oxi hóa vô hạn): Khí mêtan cháy trong oxi hoặc trong không khí với ngọn lửa màu xanh, tạo thành khí CO 2 và hơi nước, phản ứng tỏa nhiều nhiệt. to CH4 + 2O2  CO2 + 2H2O. Hỗn hợp gồm 1 thể tích CH4 và 2 thể tích oxi là hỗn hợp nổ mạnh. 3n 1 to * Phản ứng cháy của ankan: C nH2n+2 + ()O2  nCO2 + (n+1)H2O 2 ankan n mol (n+1) mol - Phản ứng oxi hóa hữu hạn: (oxi hóa không hoàn toàn): o xt,t 0 o CH4 + O2  HCH=O + 2H2O (HCH=O hay CH2O: anđehit fomic)(xt có thể: [CuO, 600 C); (Cu, t ,200atm) ] b) Phản ứng thế (phản ứng đặc trưng cho liên kết đơn): Mêtan tác dụng với clo: Thí nghiệm: Đưa bình đựng hỗn hợp khí mêtan và clo ra ngoài ánh sáng khuếch tán. Sau một thời gian, cho một ít nước vào bình, lắc nhẹ rồi cho vào một mẩu giấy quì tím. Hiện tượng: Màu vàng lục của khí clo biến mất, giấy quì tím chuyển sang màu đỏ, chứng tỏ có pư xảy ra. askt askt CH4 + Cl2  CH3Cl + HCl CH3Cl + Cl2  CH2Cl2 + HCl Metyl clorua (clometan) Metylen clorua (đilcometan) askt askt CH2Cl2 + Cl2  CHCl3 + HCl CHCl3 + Cl2  CCl4 + HCl Clorofom (triclometan) Cacbon tetraclorua (tetraclometan) * Phản ứng thế của ankan: askt askt CnH2n+2 + Cl2  CnH2n+1Cl + HCl; CnH2n+1Cl + Cl2  CnH2nCl2 + HCl askt askt CnH2nCl2 + Cl2  CnH2n-1Cl3 + HCl CnH2n-1Cl3 + Cl2  CnH2n-2Cl4 + HCl askt Tổng quát:C nH2n+2 + xCl2  CnH2n+2-xClx + xHCl (a 2n+2)  Chú ý: + Nếu chiếu sáng mạnh, hoặc để hỗn hợp trực tiếp dưới ánh sáng mặt trời, sẽ xảy ra phản ứng phân hủy: to CH4 + 2Cl2  C + 4HCl + Các chất đồng đẳng của metan cũng có phản ứng thế với clo hoặc brom. + Phản ứng thế là pư đặc trưng cho hiđrocacbon no (là hiđrocacbon chỉ có liên kết đơn trong phân tử). c) Phản ứng phân hủy: o 1000 C 1000o C * Phân hủy bởi nhiệt: CH4  C + 2H2 T.quát: C nH2n+2  nC + (n+1)H2 500o C, Ni chaân khoâng toC toC * Phân hủy bởi clo: CH4 + 2Cl2 C + 4HCl T.quát: C nH2n+2 + 2(n+1) Cl2 nC + tiacöïctím tiacöïctím (n+1)HCl 1500o C d) Phản ứng tách H2 (đề hiđro hóa): 2CH4 laøm laïnhnhanh C2H2 + 3H2 (điều chế C2H2 từ metan) 500o C,xt Tổng quát:C nH2n+2  CnH2n + H2 e) Phản ứng crackinh: (CH4 không có pư này. Chỉ từ C2H6 trở lên các ankan mới có pư crackinh): to , xt to , xt to , xt C2H6  C2H4 + H2; C3H8  CH4 + C2H4; C4H10  CH4 + C3H6 cracking Tổng quát:C nH2n+2  CnH2a+2 + CbH2b (n = a +b; a 0 và b 2) cracking Hoặc: C nH2n+2  CmH2m + C(n-m)H2(n-m)+2 (m 2, n > m)  Phản ứng crackinh là phản ứng bẻ gãy một ankan mạch dài thành một ankan mạch ngắn hơn và một anken. to , xt f) Phản ứng với H2O (điều chế H2 trong CN): CH4 + 2H2O  CO2 + 4H2 4. DÃY ĐỒNG ĐẲNG CỦA METAN:
4. BD.HSG.TP 17-18 -4- LÝ THUYẾT HÓA HỮU CƠ (THCS) Dãy đồng đẳng của metan có tên là Ankan (hoặc parafin) có công thức chung là CnH2n+2 (với n 1) CH4 : Metan (khí)C 2H6 : Etan (khí)C 3H8 : Propan (khí) C4H10 : Butan (khí-gaz)C 5H12 : Pentan (xăng lỏng)C 6H14 : Hexan (xăng lỏng) C7H16 : Heptan C8H18 : Octan C9H20 : Nonan C10H22: Decan  Cách nhớ: Mẹ Em Phải Bón Phân Hóa Học Ở Ngoài Đồng hoặc: Mê Em Phải Bao Phen Hồi Hộp Ôi Người Đẹp  Cách gọi tên gốc hiđrocacbon: thay -an thành -yl CH4 : Metan – CH3: Metyl; C2H6: Etan – C2H5: Etyl ; C3H8: Propan – C3H7: Propyl Chú ý: Ở điều kiện thường, các ankan từ: C 1 C4: ở trạng thái khí; C 5 C17: lỏng; C18 trở lên: rắn. Metan và những đồng đẳng của metan là những hiđro cacbon no. Ankan không tan trong nước và đều là những chất không màu. Các ankan từ C1 C4 là những chất không mùi; từ C5 C10 có mùi xăng; từ C10 C16 có mùi dầu hỏa. Các ankan rắn hầu như không màu. 5. ĐỒNG PHÂN: Từ Butan C4H10 trở đi mới có hiện tượng đồng phân về mạch cacbon. Ví dụ: Butan C4H10 có 2 đồng phân: CH3-CH2-CH2-CH3 và CH3-CH-CH3; Pentan C5H12 có 3 đồng phân | CH3 6. ỨNG DỤNG: to , xt - Làm nhiên liệu - Làm nguyên liệu điều chế H2 theo sơ đồ: CH4 + 2H2O  CO2 + 4H2 - Điều chế bột than, điều chế CH 3Cl (chất lỏng không màu, dùng làm chất làm lạnh, CH 2Cl2 (chất lỏng không màu, làm dung môi), CHCl3 (chất lỏng không màu, thuốc gây mê), CCl4 (chất lỏng không màu, làm dung môi hữu cơ) 7. ĐIỀU CHẾ KHÍ METAN CH4 VÀ CÁC SẢN PHẨM CỦA METAN: a) Trong công nghiệp: khí metan (CH4) được lấy từ: - Khí thiên nhiên (95% metan; phần còn lại là C2H6, C3H8, C4H10 - Khí mỏ dầu (khí đồng hành); Khí cracking dầu mỏ; Khí lò cốc, Khí sinh vật (Biogas) b) Trong phòng thí nghiệm: Phương pháp Đuma: Cho Natri axêtat tác dụng với vôi tôi xút: ( hỗn hợp NaOH + CaO, tỉ lệ 2:3 về khối lượng) CaO, to CaO, to CH3COONa + NaOH  Na2CO3 + CH4 ; CH2(COONa)2 + 2NaOH  2Na2CO3 + CH4  Phản ứng thủy phân: Cho Cacbua nhôm tác dụng với nước hoặc với d. dịch HCl: Al4C3 + 12H2O 3CH4 + 4Al(OH)3 Al4C3 + 12HCl 3CH4 + 4AlCl3 Al4C3 + 6H2SO4 3CH4 + 2Al2(SO4)3 cracking Phương pháp cracking: C nH2n+2  CmH2m + C(n-m)H2(n-m)+2 (m 2, n >m) cracking cracking C3H8  CH4 + C2H4; C4H10  CH4 + C3H6 (CN) 500o C to Tổng hợp từ C (hoặc CO) và hiđro: C + 2H2 Ni CH4; CO + 3H2  CH4 + H2O Ni, to Ni, to Hiđro hóa anken, ankin, ankađien tương ứng: CnH2n + H2  CnH2n+2; CnH2n-2 + 2H2  CnH2n+2 Ni, to Ni, to Ni, to Ni, to C2H4 + H2  C2H6; C2H2 + 2H2  C2H6; C3H6 + H2  C3H8; C4H6 + 2H2  C4H10 ete, khan Phương pháp tổng hợp (Vuyêc): 2CnH2n+1X + Na  (CnH2n+2)2 + 2NaX (hay: 2RX + 2Na > RR + 2NaX) ete, khan ete, khan 2CH3Cl + Na  C2H6 + 2NaCl; 2C2H5Cl + Na  C4H10 + 2NaCl 200o C Đi từ ancol no, đơn chức: CnH2n+1OH + 2HI  CnH2n+2 + H2O + I2 200o C 200o C CH3OH + 2HI  CH4 + H2O + I2 C2H5OH + 2HI  C2H6 + H2O + I2 7.1. Điều chế các sản phẩm của Metan: aùskt aùskt  CH 4 + Cl2  CH3Cl + HCl  CH 3Cl + Cl2  CH2Cl2 + HCl Metyl clorua hay clometan Metylen clorua hay điclo metan aùskt aùskt  CH 2Cl2 + Cl2  CHCl3 + HCl CHCl 3 + Cl2  CCl4 + HCl clorofom hay triclo metan Cacbon tetraclorua 7.2. Điều chế cao su Buna (Poli Butađien) (C4H6)n Có thể điều chế cao su Buna từ CH4 theo sơ đồ: CH4 C2H2 C4H4 C4H6 (C4H6)n 1500o C to 2CH4 laøm laïnhnhanh C2H2 + 3H2 2C2H2 xt C4H4 (vinyl axetilen)
5. BD.HSG.TP 17-18 -5- LÝ THUYẾT HÓA HỮU CƠ (THCS) Pd Na,to ,p C H + H  C H (đivinyl, butađien) nCH =CH–CH=CH  (–CH –CH=CH–CH –) 4 4 2 to 4 6 2 2 2 2 n (Butađien) (Cao su buna) o0o II. ETILEN (C2H4 = 28) Dãy đồng đẳng Anken (Olefin): CnH2n (n 2) (Hiđrocacbon không no) 1. TÍNH CHẤT VẬT LÝ: Etilen là chất khí không màu, không mùi, ít tan trong nước. 2. CÔNG THỨC CẤU TẠO: H H C = C hay viết gọn: CH2 = CH2 H H Giữa hai nguyên tử C có một liên kết đôi C = C gồm một liên kết bền (liên kết sigma ) và một liên kết kém bền (liên kết pi ) dễ bị đứt ra trong các phản ứng hóa học để tạo ra liên kết đơn. 3. TÍNH CHẤT HÓA HỌC: a) Phản ứng oxi hóa: Phản ứng cháy (oxi hóa hoàn toàn; oxi hóa vô hạn): tương tự như metan, nhưng tỏa nhiều nhiệt hơn metan vì to hàm lượng C trong etilen nhiều hơn: C2H4 + 3O2  2CO2 + 2H2O 3n to TQ:C nH2n + O2  nCO2 + nH2O 2 Phản ứng oxi hóa hữu hạn (oxi hóa không hoàn toàn): xt,to CH2=CH2 + ½ O2  CH3CHO (anđehit axetic)  Các anken làm mất màu dung dịch thuốc tím ở nhiệt độ thường (nhận biết nối đôi của aken). 3C2H4 + 2KMnO4 + 4H2O 3C2H4(OH)2 + 2MnO2 + 2KOH (Etilen glycol) Hay: 3CH = CH + 2KMnO + 4H O 3CH – CH + 2MnO + 2KOH 2 2 4 2 2 2 2 | | OH OH TQ: CnH2n + 2KMnO4 + 4H2O 3CnH2n(OH)2 + 2MnO2 + 2KOH (rượu đa chức) b) Phản ứng cộng (pư đặc trưng cho liên kết đôi): Cộng hiđro (phản ứng hiđro hóa): khi có mặt chất xúc tác Ni, Pt, Pd, nung nóng, etilen và đồng đẳng của eitlen dễ cộng hiđro vào liên kết đôi tạo thành etan. Phản ứng đặc trưng nhất của anken là phản ứng cộng vào liên kết đôi. Ni,to Ni,to C2H4 + H2  C2H6 (etan) hay: CH2 = CH2 + H2  CH3 – CH3 Ni,to TQ: C nH2n + H2  CnH2n+2 Cộng Halogen (F, Cl, Br, I)(phản ứng halogen hóa): Khí etilen và đồng đẳng của etilen làm mất màu dung dịch nước brom (hoặc dung dịch iot), đây là pư dùng để nhận biết anken hoặc các hợp chất có liên kết đôi. CCl4 + Cộng Brom (Iot): CH2=CH2 + Br2  BrCH2–CH2Br hay: C2H4 + Br2(dd)  C2H4Br2 (đibrometan) CCl4 CH2=CH2 + I2  ICH2–CH2I hay: C2H4 + I2(dd)  C2H4I2 (điiotetan) xt,to xt,to + Cộng Clo: CH2=CH2 + Cl2  CH2Cl–CH2Cl (điclo etan) hay: C2H4 + Cl2  C2H4Cl2 CCl4 TQ:C nH2n + X2(dd)  CnH2n X2 Cộng axit HX (HCl, HBr ): askt askt C2H4 + HCl  C2H5Cl (etyl clorua) hay: CH2=CH2 + HCl  CH3-CH2-Cl o H SO (l) o 2 4 , t H ,t Cộng H2O: C2H4 + H2O  C2H5OH hay CH2=CH2 + HOH  CH3CH2OH (đ/c rượu etylic trong CN) o H2SO4(l) ,t TQ:C nH2n + H2O o  CnH2n+1OH [H3PO4 ,t ,p] c) Phản ứng thế X2 (Cl2, Br2 ): Clo cũng tham gia pư thế với anken khi ở nhiệt độ cao. o o 500 600 C 500o C C2H4 + Cl2  C2H3Cl + HCl C3H6 + Cl2  C3H5Cl + HCl
6. BD.HSG.TP 17-18 -6- LÝ THUYẾT HÓA HỮU CƠ (THCS) to cao TQ:C nH2n + X2  CnH2n-1X + HX d) Phản ứng trùng hợp: Phản ứng trùng hợp là quá trình liên kết nhiều phân tử nhỏ giống nhau hoặc tương tự nhau tạo thành phân tử rất lớn gọi là polime (cao phân tử). Mỗi phân tử nhỏ gọi là monome hay một mắc xích. Số lượng mắc xích (monome) trong một phân tử polime gọi là hệ số trùng hợp (kí hiệu n). to ,xt,p nCH2 = CH2  (– CH2 – CH2 – )n (PoliEtilen: chất dẻo PE.). n gọi là hệ số trùng hợp. e) Phản ứng cracking: (không có) 4. DÃY ĐỒNG ĐẲNG CỦA ÊTILEN: - Dãy đồng đẳng của etylen có tên là Anken (hoặc Olefin), công thức chung là CnH2n (n 2) C2H4 (CH2=CH2): Etilen (Eten); C3H6 (CH2=CH-CH3): Propilen (Propen); C4H8 (CH2=CH-CH2CH3): Butilen (Buten) - Nhóm CH2=CH- được gọi là vinyl; CH2=CH- CH2- được gọi là alyl . - Anken là những hiđrocacbon mạch hở, có 1 liên kết đôi trong phân tử. Chúng là những hiđrocacbon không no. 5. ĐỒNG PHÂN: Từ Butilen (Buten) C4H8 trở đi mới xuất hiện hiện tượng đồng phân về vị trí của liên kết đôi và đồng phân về mạch cacbon. Ví dụ: Butilen C4H8 có 5 đồng phân, gồm 3 đồng phân mạch hở và 2 đồng phân mạch vòng: - 3 đồng phân mạch hở: CH2= CH-CH2-CH3 CH3-CH= CH-CH3 CH2= C-CH3 : Đồng phân về mạch cacbon | CH3 - 2 đồng phân mạch vòng: H2C – CH2 CH2 | | H2C – CH2 H2C – CH – CH3 6. ỨNG DỤNG: - Kích thích quả mau chín do etilen có tác dụng kích thích sự hoạt động các men làm trái cây mau chín. - Tổng hợp các hợp chất polime (cao phân tử) như: nhựa PE (Poli Etilen), PVC (PoliVinyl Clorua), PP (Poli Propilen) - Tổng hợp các hợp chất hữu cơ như: rượu etylic, axit axetic, đicloetan (C2H4Cl2) 7. ĐIỀU CHẾ KHÍ ÊTYLEN C2H4 VÀ CÁC SẢN PHẨM CỦA ETYLEN:  ĐIỀU CHẾ ETYLEN: H2SO4ñaëc a) Tách nước khỏi rượu (đehiđrat hóa): C nH2n+1OH  CnH2n+ H2O (PTN) 180o C H2SO4ñaëc H2SO4ñaëc C2H5OH  C2H4 + H2O ; C3H7OH  C3H6 + H2O 180o C 180o C (eilen) (propilen) Pd, to b) Hiđro hóa ankin (cộng H2): C nH2n-1 + H2  CnH2n (CN) Pd, to Pd, to CH  CH + H2  CH2= CH2 ; CH 3-C CH + H2  C3H6 (H2 vừa đủ, không dùng Ni, Pt làm xt) (axetilen) (propin) o c) Tách hiđro khỏi ankan (đề hiđro hóa) : C nH2n+2 CnH2n + H2 (Fe, t ) (ankan) (anken) xt,to xt,to C2H6  C2H4 + H2 ; C3H8  C3H6 + H2 cracking d) Cracking ankan: C nH2n+2  CmH2m + C(n-m)H2(n-m)+2 (m 2, n >m) xt,to xt,to C3H8  C2H4 + CH4; C4H10  C2H4 + C2H6 e) Tách X2 khỏi dẫn xuất:C 2H4Br2 + Zn C2H4+ ZnBr2 (TQ: CnH2nBr2 + Zn CnH2n + ZnBr2) Br2 ,CCl4 (Thường dùng để tái tạo C2H4 hoặc tách C2H4 ra khỏi hỗn hợp chất hữu cơ : C2H4  C2H4Br2)  Zn  röôïu, to f) Tách HX khỏi dẫn xuất:C 2H5Cl + KOH  C2H4 + KCl + H2O (Clometan, Etyl clorua) * TỔNG QUÁT (ĐIỀU CHẾ ANKEN): xt,to ,p + Đề hiđro ankan tương ứng: C nH2n+2  CnH2n + H2
7. BD.HSG.TP 17-18 -7- LÝ THUYẾT HÓA HỮU CƠ (THCS) xt,to xt,to C2H6  C2H4 + H2; C3H8  C3H6 + H2 o o H2SO4(đ) , t 170 C + Tách nước ra khỏi ancol tương ứng: C nH2n+1OH  CnH2n + H2O H SO H SO C H OH 2 4(đ) C H + H O; C H OH 2 4(đ) C H + H O 2 5 180o C 2 4 2 3 7 180o C 3 6 2 Pd, to + Cộng hiđro vào ankin hoặc ankađien tương ứng: CnH2n-2+ H2  CnH2n Pd, to Pd, to C2H2 + H2  C2H4;C3H4 + H2  C3H6 cracking + Cracking ankan: C nH2n+2  CmH2m + Cn-mH2(n-m)+2 xt,to cracking C3H8  C2H4 + CH4; C4H10  CH4 + C3H6 + Loại HX ra khỏi dẫn xuất monohalogen của ankan tương ứng: KOH/ancol, to CnH2n+1X  CnH2n + KX + H2O röôïu,to röôïu,to C 2H5Cl + KOH  C2H4 + KCl + H2O; C3H7Cl + KOH  C3H6 + KCl + H2O dungmoâi (dd.NaOH/ancol) Hoặc: C2H5Cl  C2H4 + HCl + Loại X2 ra khỏi dẫn xuất: C nH2nX2 + Zn CnH2n + ZnX2 C2H4Br2 + Zn C2H4+ ZnBr2; C3H6Br2 + Zn C3H6 + ZnBr2  ĐIỀU CHẾ CÁC SẢN PHẨM CỦA ETYLEN: a) Điều chế rượu êtylic C 2H5OH, anđehit axetic CH 3CHO, axit axetic CH3-COOH, etyl axetat CH3COOC2H5, đietyl ete C2H5-O-C2H5: o o H2SO4 (loaõng), t H , t C2H4 + H2O  C2H5OH hoặc C2H4 + H2O  C2H5OH to Mn2 CH3-CH2-OH + CuO  CH3CHO + Cu + H2O;CH 3CHO + ½ O2 CH 3-COOH; H2SO4 (ñaëc) CH3-COOH + CH3-CH2-OH ‡A AAAAAAAA†A CH3COOC2H5 + H2O to H2SO4ñaëc 2C2H5OH C 2H5-O-C2H5 + H2O. 140o C b) Điều chế etilen glycol C2H4(OH)2 (rượu no nhị chức mạch hở) C2H4 + Br2 C2H4Br2; C2H4Br2 + 2NaOH C2H4(OH)2 + 2NaBr hoặc: 3C2H4 + 2KMnO4 + 4H2O 3C2H4(OH)2 + 2MnO2 + 2KOH c) Điều chế etan C2H6 , đibrom etan C2H4Br2 hoặc điclo etan C2H4Cl2: Ni, to Ni, to C2H4 + H2  C2H6 (etan) hoặc: C2H2+ H2  C2H6 (etan) CCl4 C2H4 + Br2(dd)  C2H4Br2 (đibrom etan) CCl4 C2H4 + Cl2  C2H4Cl2 (điclo etan) d) Điều chế chất dẻo PE (Poly Etylen); Chất dẻo PVC (Poli Vinyl Clorua): to ,xt,p Điều chế PE: nCH2 = CH2  (- CH2 – CH2 -)n (Chất dẻo PE.) Điều chế PVC: theo các sơ đồ: o o o t xt , t t ,p,xt * C2H4  C2H4Cl2  C2H3Cl  PVC (phương pháp hiện nay). to to C2H4 + Cl2  C2H4Cl2 (hay: CH2 = CH2 + Cl2  CH2 – CH2 ) Cl Cl xt,to xt,to C2H4Cl2  C2H3Cl + HCl (hay: CH2 – CH2  CH2 = CH + HCl) Cl Cl Cl to ,p,xt to ,p,xt nCH2=CHCl  (-CH2-CHCl-)n (PVC) (hay: nCH2 = CH  (-CH2 – CH-)n Cl Cl o o o xt,to t ,p,xt 500 600 C * C2H4  C2H3Cl  PVC (C2H4 + Cl2  C2H3Cl + HCl) e) Điều chế cao su Buna: có thể điều chế cao su Buna từ C2H4 theo sơ đồ: C2H4 C2H5OH C4H6 (C4H6)n (cao su Buna)
8. BD.HSG.TP 17-18 -8- LÝ THUYẾT HÓA HỮU CƠ (THCS) axit loaõng Al O C H + H O  C H OH; 2C H OH 2 3 C H + H O + H  2 4 2 pcao 2 5 2 5 450o C 4 6 2 2 Na,to ,p nCH2=CH–CH=CH2  (–CH2–CH=CH–CH2–) n (cao su Buna) o0o
9. BD.HSG.TP 17-18 -9- LÝ THUYẾT HÓA HỮU CƠ (THCS) III. AXETILEN (C2H2 = 26) Dãy đồng đẳng Akin CnH2n-2 ( n 2 ) (Hiđrocacbon không no) 1. TÍNH CHẤT VẬT LÝ: Axetilen là chất khí (khí đất đèn),không màu. Khí axetilen khi điều chế từ CaC2 thường có mùi khó ngửi vì có lẫn một số khí khác như H2S, NH3, PH3 2. CÔNG THỨC CẤU TẠO: H – C  C – H hoặc thu gọn: CH  CH Trong phân tử axetilen, giữa hai nguyên tử C có 1 liên kết ba C  C, trong đó có 1 liên kết bền (liên kết sigma ) và 2 liên kết kém bền (liên kết pi ) dễ bị đứt ra trong phản ứng hóa học để tạo ra liên kết đôi hoặc liên kết đơn. 3. TÍNH CHẤT HÓA HỌC: a) Phản ứng oxi hóa: Phản ứng cháy (oxi hóa hoàn toàn; oxi hóa vô hạn): Axetilen cháy với ngọn lửa sáng hơn metan và etilen vì tỉ o 5 t lệ C: H trong phân tử cao hơn:C 2H2 + /2O2  2CO2 + 2H2O 3n 1 to TQ: C nH2n-2 + ()O2  nCO2 + (n-1)H2O 2 Phản ứng oxi hóa hữu hạn (oxi hóa không hoàn toàn): Tương tự etilen, axetilen cũng làm mất màu dung dịch thuốc tím KMnO4 do phản ứng oxi hóa không hoàn toàn: 3C2H2 + 8KMnO4 + 4H2O 3C2H2O4 + 8MnO2 + 8KOH [C2H2O4 có thể viết dưới dạng (COOH)2] (axit oxalic) (nâu đen) Hay: 3C2H2 + 8KMnO4 + 4H2O 3H – O – C – C – OH + 8MnO2 + 8KOH || || O O b) Phản ứng cộng: (Phản ứng đặc trưng) Cộng Halogen (cộng Brom, Clo hay cộng X 2): Phản ứng cộng xảy qua 2 giai đoạn (2 nấc). Muốn dừng lại ở X2 X2 nấc 1 thì cần thực hiện ở nhiệt độ thấp. C nH2n-2  CnH2n-2X2  CnH2n-2X4 - Cộng với dung dịch nước brom: (làm mất màu dung dịch nước brom) Tương tự etilen, axetilen pư với dung dịch Clo và dung dịch nước brom. Axetilen cũng làm mất màu dung dịch nước brom hoặc dung dịch iot. C2H2 + Br2(dd) C2H2Br2 (đibrom etilen) hoặc: CH  CH + Br2 BrCH = CHBr (nấc 1) C2H2Br2 + Br2(dd) C2H2Br4 (tetrabrom etan) hoặc: BrCH=CHBr + Br2 Br2CH – CHBr2 (nấc 2) TQ: CnH2n-2 + 2Br2 CnH2n-2Br4  Các ankin đều làm mất màu dung dịch brom (nhận biết)  Phản ứng cộng của axetilen với dung dịch nước brom chậm hơn etilen tới 5 lần và thường dừng lại ở nấc 1. - Cộng với dung dịch Clo: C2H2 + Cl2 C2H2Cl2 (điclo etilen) và C2H2Cl2 + Cl2 C2H2Cl4 (têtraclo etan) Cộng với H2: - Khi có mặt chất xúc tác Ni, ankin tác dụng với H2 sinh ra anken, sau đó tạo ra ankan: Ni,to Ni,to C2H2 + H2  C2H4 (etilen) và : C2H4 + H2  C2H6 (etan) Ni,to Ni,to Hoặc: CH  CH + H2  CH2 = CH2 và : CH2 = CH2 + H2  CH3 – CH3  Nếu dùng chất xúc tác là Palađi (Pd) hoặc hỗn hợp (Pd/PbCO3) thay cho Niken (Ni) thì pư cộng dừng lại ở giai đoạn tạo thành anken: Pd,to Pd,to C2H2 + H2  C2H4 hay CH  CH + H2  CH2= CH2 (điều chế êtilen từ axetilen). Đặc tính này được dùng để điều chế anken từ ankin: Pd,to Ni,to + Xúc tác Pb: C nH2n-2 + H2  CnH2n + Xúc tác Ni: C nH2n-2 + H2  CnH2n+2  Chú ý: Phản ứng cộng của hiđrocacbon không no với dung dịch brom: CCl4 CnH2n+2-2k + kBr2  CnH2n+2-2kBr2k (với k là số liên kết ) * Đặc điểm phản ứng cộng với Br2: - Chỉ hiđrocacbon không no mới tham gia phản ứng cộng với Br 2, do đó khối lượng tăng lên của bình đựng dung dịch brom chính là khối lượng của hiđrocacbon không no phản ứng. - Dựa vào tỉ lệ mol nBr2: nH-C không no = k mà suy ra H-C không no thuộc dãy đồng đẳng nào, Ví dụ: k = 1 anken ; k = 2 ankin hay ankađien (H-C có 2 liên kết đôi).
10. BD.HSG.TP 17-18 -10- LÝ THUYẾT HÓA HỮU CƠ (THCS) Cộng HX (X là OH, Cl,Br, CH3COO ): Hg2 , to Hg2 , to CH CH + HCl CH 2=CH-Cl hay: C2H2 + HCl C 2H3Cl (vinyl clorua) Hg2 , to CH CH + CH3-COOH CH 2=CH(OCOCH3) (vinyl axetat) Axetilen(Ankin) tác dụng với HX qua 2 giai đoạn liên tiếp: 2 o CH CH + HClHgCl2  CH =CHCl hay: C H + HCl Hg,t C H Cl (vinyl clorua) 150 200o C 2 2 2 2 3 Hg2 , to Hg2 , to CH 2=CHCl + HCl CH3-CHCl2 hay: C2H3Cl C2H4Cl2 (đicloetan) Cộng H2O (hiđrat hóa): + Axetilen + HOH andehit axetic: o H2SO4 ,80 C CH CH + H-OH  [CH2=CH-OH] (không bền) CH3CHO (anđehit axetic) [HgSO4 ] + Các ankin khác + HOH Xeton (là HCHC có CTTQ: R-CO-R’)  Nếu một hiđrocacbon tác dụng với nước tạo ra anđehit axetic thì H-C đó là axetilen. c) Phản ứng thế bởi kim loại : Ankin còn tham gia pư thế nguyên tử H ở liên kết ba bằng nguyên tử kim loại: 150o C Phản ứng thế bởi kim loại kiềm, kiềm thổ:C 2H2 + Na  C2HNa + ½ H2 150o C HCCH + Na  HCNa + ½ H2 Phản ứng thế bởi kim loại hóa trị I (Ag+, Cu+): Chỉ có axetilen và các ankin có liên kết ba đầu mạch) mới tác dụng được với dung dịch AgNO 3/NH3 cho kết tủa vàng, tác dụng với dung dịch CuCl/NH3 cho kết tủa màu đỏ. - Khi cho ankin sục vào AgNO3/NH3 (hoặc Ag2O/NH3) (dung dịch AgNO3 hoặc Ag2O trong amoniac, sẽ tạo ra kết NH3 NH3 tủa vàng Ag2C2): C2H2 + Ag2O Ag2C2(vàng)+ H2O hay:HCCH + Ag 2O AgCCAg(bạc axetilua) + H2O NH3 hoặc:HCCH + 2AgNO 3 + 2NH3  AgCCAg + 2NH4NO3 - Tương tự, khi cho khí C2H2 sục vào dung dịch CuCl2 trong amoniac sẽ tạo kết tủa Cu2C2 màu đỏ gạch. NH3 NH3 C2H2 + Cu2O Cu2C2(đỏ gạch) + H2O hay HCCH + Cu2O  CuCCCu(đồng axetilua) + H2O NH3 hoặc:HCCH + 2CuCl + 2NH 3  CuCCCu + 2NH4Cl d) Phản ứng trùng hợp: o o CuCl, NH4Cl, t t - Nhị hợp(đime): 2CH CH CHCH-CH=CH2 hay: 2C2H2 xt C4H4 (vinyl axetilen) - Tam hợp (trime): 3C H Cacbon C H (benzen) 2 2 6000 C 6 6 4. DÃY ĐỒNG ĐẲNG CỦA AXETILEN: - Dãy đồng đẳng của axetilen có tên là Ankin. Ankin là những hiđrocacbon mạch hở có một liên kết ba C  C trong phân tử. Chúng là những hiđrocacbon không no. CT chung của ankin là C2H2n-2 ( n 2, với 1 liên kết ba ). - Một số hiđrocacbon trong dãy đồng đẳng của axetilen: C2H2 (HCCH): axetilen (Etin); C 3H4 (CH3-CCH): Propin; C4H6 (CHC-CH2-CH3): Butin; C 5H8: Pentin 5. ĐỒNG PHÂN: - Axetilen C2H2; Propin C3H4: không có đồng phân - Từ Butin C4H6 trở đi mới xuất hiện hiện tượng đồng phân về vị trí của liên kết ba và đồng phân về mạch cacbon. Ví dụ: Butin C4H6 có 2 đồng phân về vị trí của liên kết ba trong mạch: CH  C – CH2 – CH3 ; CH3 – C  C – CH3 Pentin C5H8 có 3 đồng phân: (2 đồng phân về mạch cacbon + 1 đồng phân về nhóm chức) CH  C – CH2 – CH2 – CH3; CH3 – C  C – CH2 – CH3; CH  C – CH – CH3 | CH3 6. ỨNG DỤNG: - Làm nhiên liệu cho đèn xì oxi – axetilen (dùng hàn hoặc cắt kim loại), thắp sáng. - Tổng hợp các chất hữu cơ: chất dẻo PVC, axit axetic 7. ĐIỀU CHẾ KHÍ AXETILEN VÀ CÁC SẢN PHẨM CỦA AXETILEN:  Điều chế Axetilen: 1500o C a) Từ metan: 2CH4 laøm laïnhnhanh C2H2 + 3H2 (pp.hiện đại đ/c axetilen hiện nay) b) Từ canxicacbua CaC2: CaC2 + 2H2O C2H2 + Ca(OH)2 (PTN)
11. BD.HSG.TP 17-18 -11- LÝ THUYẾT HÓA HỮU CƠ (THCS) hay CaC 2 + 2HCl C2H2  + CaCl2 ; CaC2+ H2SO4 C2H2  + CaSO4 o * Điều chế CaC2 (Canxi cacbua, đất đèn) : Nung vôi sống với than đá trong lò điện ở nhiệt độ trên 2000 C: t 2000o C to CaO + 3C  CaC2 + CO (CN); hoặc cho Ca tác dụng với C: Ca + 2C  CaC2 H2O * Từ than đá, đá vôi CaC2 (đất đèn) C 2H2 500o C 1000o C Than đá  than cốc (C); CaCO3  CaO + CO2; 2000o C CaO + 3C  CaC2 + CO; CaC2 + 2H2O C2H2 + Ca(OH)2 c) Từ dẫn xuất halogen: C 2H2Br4 + 2Zn C2H2 + 2ZnBr2 röôïu C2H4Br2 + 2KOH  C2H2 + 2KBr + 2H2O AgNO3 / NH3 d) Từ bạc axetilua: Ag2C2 + 2HCl C2H2 + 2AgCl (tái tạo C2H2: C2H2  Ag2C2 ) HCl Hoặc từ đồng axêtilua Cu2C2 + 2HCl C2H2 + 2CuCl 3000o C e) Tổng hợp trực tiếp: 2C + H2 [hoàquangñieän] C2H2 xt, to , p  Điều chế đồng đẳng axetilen: Đề hiđro hóa ankan tương ứng: CnH2n+2  CnH2n-2 + 2H2 xt, to , p xt, to , p C2H6  C2H2 + 2H2; C3H8  C3H4 + 2H2  Điều chế các sản phẩm của Axetilen: a) Điều chế các sản phẩm từ phản ứng cộng của axetilen:  C2H2 + Br2(dd)  C2H2Br2 (đibrom etilen);  C 2H2Br2 + Br2(dd)  C2H2Br4 (tetrabrom etan) c) Điều chế Vinyl Clorua CH2 = CHCl (hay C2H3Cl): o o HgCl2 , t HgCl2 , t - Từ C2H2: C2H2 + HCl  C2H3Cl (hay: CH  CH + HCl CH2= CH-Cl) to to - Từ C2H4 : C2H4 + Cl2  C2H4Cl2 (hay: CH2 = CH2 + Cl2  CH2 – CH2 ) Cl Cl to to C2H4Cl2 xt C2H3Cl + HCl (hay: CH2 – CH2 xt CH2 = CH + HCl) Cl Cl 500o 600o C Hoặc: C2H4 + Cl2  C2H3Cl + HCl d) Điều chế chất dẻo PVC ( Poli Vinyl Clorua ): - Từ C H theo sơ đồ: C H  HCl C H Clxt,to ,p P.V.C 2 2 2 2 to ,xt 2 3  o o HgCl2 , t HgCl2 , t C2H2 + HCl  C2H3Cl (Vinyl Clorua) (hay: CH  CH + HCl CH2= CHCl) xt,to ,p xt,to ,p nCH2=CHCl  (-CH2-CHCl-)n (PVC) (hay: nCH2 = CH  (-CH2 – CH-)n (PVC) Cl Cl to to , xt, p e) Điều chế chất dẻo PVA ( Poli Vinyl Axetat) theo sơ đồ: C2H2 xt CH=CH(OCO-CH3) PVA CH3COOH + C2H2 CH3COOCH=CH2 hay: to to CH  CH + CH3COOH xt CH=CH(OCO-CH3) hay: CH  CH + CH3COOH xt CH=CH | OCO-CH3 to , xt, p nCH=CH (–CH–CH – ) n (PVA) OCO-CH3 OCO-CH3 f) Điều chế cao su Buna (PoliButađien) theo sơ đồ: to Pd,to Na,to C H  C H (vinyl axetilen)C H (điviny; butađien)  (C H ) (Cao su Buna) 2 2 xt 4 4 4 6 aùpsuaát 4 6 n to 2C2H2 xt C4H4 (vinyl axetilen); Pd,to Pd,to C4H4 + H2  C4H6 (hay CH2=CH–CCH + H2  CH2 = CH – CH = CH2) Na,to nCH2 = CH – CH = CH2 aùpsuaát (– CH2 – CH = CH – CH2 –)n : cao su Buna to g) Điều chế Vinyl axetilen: 2C2H2 xt C4H4 (nhị hợp hay đime)
12. BD.HSG.TP 17-18 -12- LÝ THUYẾT HÓA HỮU CƠ (THCS) 600o C h) Điều chế Benzen C6H6: 3C2H2 Choaït tính C6H6 (tam hợp hay trime) o0o
13. BD.HSG.TP 17-18 -13- LÝ THUYẾT HÓA HỮU CƠ (THCS) IV. BENZEN (C6H6 = 78) Dãy đồng đẳng Aren CnH2n-6 ( n 6 ) 1. TÍNH CHẤT VẬT LÝ: Benzen là chất lỏng linh động, không màu, có mùi thơm, không tan trong nước, nhẹ hơn nước, hòa tan được nhiều chất như: dầu ăn, nến, cao su, iot, lưu huỳnh Benzen sôi ở 80oC, đông đặc ở 5,5oC. Benzen độc. 2. CÔNG THỨC CẤU TẠO: H CH H C H C C HC CH hoặc hoặc hoặc C C H HC CH H C CH 3. TÍNH CHẤT HÓA HỌC: H a) Tác dụng với oxi: Benzen cháy trong không khí sinh ra khí CO2, H2O và muội than vì hàm lượng C trong to bezen cao (92,3%). Nếu cung cấp đủ oxi, benzen cháy hoàn toàn: 2C6H6 + 15O2  12CO2 + 6H2O 3n 3 to * Phản ứng cháy của Aren: C nH2n-6 + ()O2  nCO2 + (n+3)H2O 2 b) Phản ứng thế: benzen dễ tham gia pư thế: - Với brom lỏng: Benzen không tham gia pư cộng với dung dịch brom như etilen và axetilen, mà chỉ tham gia boät Fe,to pư thế với brom lỏng (brom nguyên chất):C 6H6 + Br2  C6H5Br + HBr (C6H5Br: brombenzen) boät Fe,to - Với khí Clo: C 6H6 + Cl2  C6H5Cl + HCl (C6H5Cl: Clobenzen) c) Phản ứng cộng: benzen khó tham gia pư cộng: Ni,180o C - Cộng với H2:C 6H6 + H2  C6H12 (Xiclo hexan) a's' - Cộng với Cl : C H + Cl  C H Cl (Hexaclo Xiclo hexan: thuốc trừ sâu 666) 2 6 6 2 Ni, to 6 6 6 d) Phản ứng nitro hóa (với axit nitric): Khi lắc bezen với hỗn hợp 2 axit đậm đặc HNO3 và H2SO4, một tử H H2SO4 ñaëc của bezen sẽ bị thay thế bởi nhóm Nitro – NO2: C6H6 + HNO3  C6H5-NO2 + H2O 4. ĐIỀU CHẾ BENZEN VÀ CÁC SẢN PHẨM CỦA BENZEN:  Điều chế Bezen: a) Chưng cất than đá. 600o C b) Trùng hợp axetilen: 3C2H2 C  C6H6 (tam hợp axetilen hay trime) Pd,to c) Đề hiđro hóa xiclohexan (tách hiđrô):C 6H12  C6H6 + 3H2 to d) Từ n-Hexan:C 6H14 xt C6H6 + 4H2 to e) Từ Natri benzoat:C 6H5-COONa + 2NaOH CaO C6H6 + Na2CO3 Điều chế các sản phẩm của benzen: a) Điều chế thuốc trừ sâu 666 (C H Cl ): C H + 3Cl a's' C H Cl ( Hexaclo Xiclohexan ) 6 6 6 6 6 2 Ni,to 6 6 6 b) Điều chế Xiclohexan C H : C H + 3H Ni C H (Xiclohexan) 6 12 6 6 2 180o C 6 12 boät Fe c) Điều chế brombenzen C6H5Br :C 6H6 + Br2(lỏng)  C6H5Br + HBr to H2SO4ñaëc d) Điều chế Nitrobenzen C6H5-NO2:C 6H6 + HNO3  C6H5-NO2 + H2O CH3 e) Điều chế thuốc nổ TNT: AlCl3 C6H6 + CH3Cl  + HCl hay C6H5CH3 + HCl (Toluen) CH3 CH3 NO2 NO2 H2SO4 ñaëc + 3HNO3  + 3H2O (TNT: TriNitro Toluen) 5. DÃY ĐỒNG ĐẲNG CỦA BENZEN: NO2 Dãy đồng đẳng của benzen có tên là Aren, CT chung là CnH2n-6 ( n 6 ) Ví dụ: C6H5-CH3 (metyl benzen hay Toluen); C 6H5-CH2-CH3 (etyl benzen) 6. ĐỒNG PHÂN: Từ hiđrocacbon thơm C8H10 (n 8) trở đi mới xuất hiện hiện tượng đồng phân về vị trí các nhóm – CH3 ở vòng benzen. 7. ỨNG DỤNG: - Làm dung môi cho nhiều hợp chất vô cơ và hữu cơ - Làm nguyên liệu dùng sản xuất phẩm nhuộm, dược phẩm, chất dẻo, thuốc trừ sâu 666
14. BD.HSG.TP 17-18 -14- LÝ THUYẾT HÓA HỮU CƠ (THCS) C. DẪN XUẤT CỦA HIĐROCACBON  I. RƯỢU ETILIC (C2H6O = 46) 1. TÍNH CHẤT VẬT LÝ: - Rượu etylic (etanol, ancol, ancol etylic) là chất lỏng không màu, sôi ở 78,3oC, nhẹ hơn nước (d = 0,8g/ml), tan vô hạn trong nước, hòa tan được nhiều chất vô cơ và hữu cơ như iot, benzen - Độ rượu: là số ml rượu etylic nguyên chất có trong 100ml hỗn hợp rượu với nước. Ví dụ: Nói rượu 45o có nghĩa là trong 100ml rượu 45o có 45ml rượu etylic nguyên chất, còn lại là nước. Chú ý: Khi hòa tan rượu và nước thì tổng thể tích sẽ giảm. Ví dụ: Hòa tan 50ml rượu etylic nguyên chất vào 50ml nước, thể tích dung dịch rượu thu được sẽ <100 ml. 2. CẤU TẠO PHÂN TỬ: H H | | H – C – C – O – H hay viết gọn: CH3-CH2-OH hay C2H5-OH | | H H Trong phân tử rượu có nhóm chức – OH (hiđroxyl) làm cho rượu có tính chất đặc trưng. 3. TÍNH CHẤT HÓA HỌC: a) Phản ứng cháy: Rượu etylic cháy với ngọn lửa màu xanh, tỏa nhiều nhiệt: to C2H6O + 3O2  2CO2 + 3H2O 3n to * PƯ cháy của rượu no đơn chức:C nH2n+1OH + O2  nCO2 + (n+1)H2O 2 b) Phản ứng với kim loại kiềm (K, Na), kiềm thổ (Ba, Ca): giải phóng khí H2 do nhóm –OH có nguyên tử H có tính linh động. C H OH + Na C H ONa + H (C H ONa: natri etylat) 2 5 2 5 2 2 5 c) Phản ứng với axit: - Với HBr: C 2H5OH + HBr C2H5Br + H2O H SO ñaëc,to 2 4  - Với axit axetic (pư este hóa): CH3COOH + C2H5OH  CH3COOC2H5 (etyl axetat) + H2O d) Phản ứng tách nước: H2SO4 ñaëc - Tách nước từ 1 phân tử rượu (pư tạo anken): C2H5OH C2H4 + H2O 180o C - Tách nước từ 2 phân tử rượu (pư tạo ete): Khi đun nóng rượu (có dư) với dung dịch H 2SO4 đặc ở nhiệt độ không cao, ta được ete. Ví dụ: khi đun nóng rượu etylic (có dư) với dung dịch H 2SO4 ở nhiệt độ không cao hơn 140oC, ta được đietyl ete, vì 2 phân tử rượu bị mất 1 phân tử nước. H2SO4 ñaëc C2H5-OH + HO-C2H5  C2H5–O–C2H5 + H2O (C 2H5OC2H5 : điêtyl ete) 140o C Tương tự với rượu mêtylic CH3-OH: H2SO4 ñaëc CH3-OH + HO-CH3  CH3–O–CH3 + H2O (CH 3OCH3 : đimêtyl ete) 140o C 4. ĐỒNG ĐẲNG: Dãy đồng đẳng của rượu etylic có tên là dãy đồng đẳng rượu no đơn chức, có công thức chung là C nH2n+1OH (n 1) Một số rượu trong dãy đồng đẳng của rượu etylic là: CH3-OH : rượu metylic C2H5-OH : rượu etylic C3H7-OH : rượu propylic C4H9-OH : rượu butylic 5. ĐỒNG PHÂN: Từ rượu propylic C 3H7-OH trở đi mới xuất hiện đồng phân về mạch cacbon và về vị trí nhóm – OH trong mạch cacbon. Ví dụ: - Rượu propylic C3H7-OH có 2 đồng phân về vị trí nhóm –OH trong mạch cacbon. CH3 – CH2 –CH2 – OH và CH3 – CH –CH3 | OH - Rượu butylic C4H9-OH có 4 đồng phân: 2 đồng phân về mạch cacbon và 2 đồng phân về nhóm chức. 6. ỨNG DỤNG: - Làm nhiên liệu cho động cơ tên lửa - Làm dung môi pha vecni, dược phẩm, nước hoa - Làm nguyên liệu cho công nghiệp hóa học, cao su, axit axetic, ete 7. ĐIỀU CHẾ RƯỢU ETYLIC C2H5OH VÀ CÁC SẢN PHẨM TỪ RƯỢU ETYLIC:  Điều chế rượu etylic: a) Phản ứng lên men rượu: (phương pháp sinh hóa)
15. BD.HSG.TP 17-18 -15- LÝ THUYẾT HÓA HỮU CƠ (THCS) - Từ glucozơ: C H O menröôïu 2C H OH + 2CO  6 12 6 30 32o C 2 5 2 - Từ tinh bột theo sơ đồ: (C H O ) axit loaõng C H O menröôïu C H OH 6 10 5 n to 6 12 6 30 32o C 2 5 (C H O ) + nH Omen nC H O ; C H O menröôïu 2C H OH + 2CO  6 10 5 n 2 6 12 6 6 12 6 30 32o C 2 5 2 tinh bột glucozơ rượu etylic o H2SO4 (loaõng) ,t b) Tổng hợp từ Etylen:C 2H4 + H2O  C2H5OH (CN) c) Phản ứng thủy phân Este: CH COOC H + H O axit CH COOH + C H OH 3 2 5 2 to 3 2 5 to hoặc CH3COOC2H5 + NaOH CH3COONa + C2H5OH to d) Tái tạo rượu: C 2H5ONa + H2O  C2H5OH + NaOH Ni, to e) Khử anđêhit bằng H2 mới sinh:CH 3CHO + H2  C2H5OH f) Thủy phân dẫn xuất Halogen trong môi trường kiềm: to to C2H5Cl + NaOHC 2H5OH + NaCl; C2H5Br + NaOHC 2H5OH + NaBr  Điều chế các sản phẩm của rượu Etylic: o a) Điều chế cao su Buna theo sơ đồ: C H OHAl2O3 C H (đivinyl) Na,t,p (C H ) (Buna) 2 5 450o C 4 6 4 6 n Al O Al O 2C H OHC2 3 H + 2H O + H  (hay: 2CH CH OH2 3 CH =CH–CH=CH + 2H O + H ) 2 5 450o C 4 6 2 2 3 2 450o C 2 2 2 2 Na,to ,p nCH2 = CH – CH = CH2  (– CH2 – CH = CH – CH2 – )n cao su Buna b) Điều chế axit axetic: C H OH + O mengiaám CH COOH + H O (pư lên men giấm) 2 5 2 25o 30o C 3 2 c) Điều chế Etilen và ete: H SO ñaëc Điều chế Etilen: C H OH 2 4  C H  + H O 2 5 180o C 2 4 2 H SO Điều chế ete: CH CH OH 2 4ñaëc CH CH –O– CH CH (điêtyl ete) + H O 3 2 140o C 3 2 2 3 2 o0o II. AXIT AXETIC (C2H4O2 = 60) 1. TÍNH CHẤT VẬT LÝ: Axit axetic còn gọi là etanoic là chất lỏng không màu, vị chua, mùi giấm, tan vô hạn trong nước. 2. CẤU TẠO PHÂN TỬ: H O | - CTCT: H – C – C hay viết gọn: CH3 – COOH hoặc CH3COOH | H O – H - Trong phân tử axit axetic có nhóm chức axit (nhóm cacboxyl -COOH ) làm cho axit có tính chất đặc trưng. 3. TÍNH CHẤT HÓA HỌC: to a) Phản ứng cháy: Hơi axit axetic cháy sinh ra CO2 và hơi H2O: C2H4O2 + 2O2  2CO2 + 2H2O 3n 1 to * PƯ tổng quát: C nH2n+1COOH + O2  (n+1)CO2 + (n+1)H2O 2 b) Tính axit: Dung dịch axit axetic làm quì tím hóa đỏ, tác dụng được với kim loại hoạt động, với bazơ, oxit bazơ và muối cacbonat (tạo thành muối axetat -CH3COO) 2CH3COOH + Mg (CH3COO)2Mg + H2 CH3COOH + NaOH CH3COONa + H2O 2CH3COOH + CaO (CH3COO)2Ca + H2O 2CH3COOH + Na2CO3 2CH3COONa + H2O + CO2 H SO ñaëc,to 2 4  c) Tác dụng với rượu: (phản ứng este hóa): CH3COOH + C2H5OH  CH3COO-C2H5 + H2O 4. ĐỒNG ĐẲNG: - Đồng đẳng của axit axetic có công thức chung là CnH2n+1 –COOH (n 0) (axit no đơn chức mạch hở) - Một số axit hữu cơ trong dãy đồng đẳng của axit axetic: H–COOH : axit fomic CH3-COOH : axit axetic C2H5–COOH : axit propionic C3H7 -COOH: axit butiric 5. ĐỒNG PHÂN: - Từ axit butiric C3H7-COOH trở đi mới xuất hiện hiện tượng đồng phân về mạch cacbon là axit: Ví dụ: Axit butiric C3H7-COOH có 2 đồng phân là: CH3-CH2-CH2-COOH và CH3-CH(CH3)-COOH
16. BD.HSG.TP 17-18 -16- LÝ THUYẾT HÓA HỮU CƠ (THCS) - C2H4O2 có 3 đồng phân: CH3-COOH (axit axetic) ; H-COO-CH3 (fomiat metyl); CH2(OH)-CHO (anđehit hiđroxit axetic) 6. ỨNG DỤNG: - Chế tạo phẩm nhuộm, thuốc diệt cỏ, phẩm nhuộm, tơ nhân tạo, chất dẻo - Giấm ăn là dung dịch axit axetic có nồng độ 2– 6%. 7. ĐIỀU CHẾ AXIT AXETIC CH3COOH VÀ CÁC SẢN PHẨM TỪ AXIT AXETIC:  Điều chế axit axetic: to a) Cho Natri axetat tác dụng với H2SO4 đặc (PTN) 2CH3COONa + H2SO4đặc  2CH3COOH + Na2SO4 b) Phương pháp lên men giấm (độ rượu 10 o):C H OH + O mengiaám CH COOH + H O 2 5 2 25 30o C 3 2 c) Thủy phân este: CH COOC H + H O axit CH COOH + C H OH 3 2 5 2 to 3 2 5 d) Sản xuất từ Etylen và từ Butan : + Sản xuất từ Etylen theo sơ đồ C2H4 C2H4O CH3COOH to to 2C2H4 + O2 xt 2C2H4O (anđênhit axetic); 2C2H4O + O2 xt 2CH3COOH to + Từ n-Butan: 2C4H10 + 5O2 xt 4CH3COOH + 2H2O o xt , t e) Oxi hóa anđehit: CH3CHO + ½ O2  CH3COOH f) Thủy phân dẫn xuất tri halogen: CH 3CCl3 + 3KOH CH3COOH + 3KCl + H2O g) Cho metanol (rượu metylic) CH3OH tác dụng với CO: CH 3OH + CO CH 3COOH (pp.cacbonyl hóa metanol) Điều chế các sản phẩm của axit axetic: H SO ñaëc a) Điều chế Etyl Axetat CH3COOC2H5 : CH 3COOH + C2H5OHCH2 4  3COOC2H5 + H2O to b) Điều chế muối axetat như CH3COONa: CH 3COOH + Na CH3OONa + ½ H2 to 2CH3COOH + Na2O 2CH3OONa + H2O ; CH3COOH + NaOHCH 3OONa + H2O to to , xt, p c) Điều chế chất dẻo P.V.A. (Polivinyl axetat): CH3COOH xt CH=CH(OCO-CH3) PVA o0o III. CHẤT BÉO: 1. Định nghĩa: * Chất béo là hỗn hợp nhiều este của glixerol C3H5(OH)3 với các axit béo R–COOH, có công thức chung là (R-COO)3C3H5. - CT của glixerol là: CH2 – CH – CH2 hay: C3H5(OH)3 (rượu 3 lần rượu) | | | OH OH OH - Axit béo là các axit hữu cơ, có CT chung là R–COOH. - Một số axit béo thường gặp là: C 17H35-COOH (axit stêaric); C 17H33-COOH (axit olêic); C 15H31-COOH (axit panmitic). 2. Thành phần cấu tạo: Một số chất béo thường gặp là: (C17H35-COO)3C3H5 (tristêarin); (C17H33-COO)3C3H5 (triloêin); (C15H31-COO)3C3H5 (tripanmitin). 3. Tính chất hóa học của chất béo: a) Phản ứng thủy phân: Khi đun chất béo với nước, có axit vô cơ (HCl, H 2SO4 loãng) làm xúc tác, chất béo tác dụng với nước tạo ra glixerol C3H5(OH)3 và các axit béo R–COOH: to (R-COO)3C3H5 + 3H2O axit C3H5(OH)3 + 3R-COOH Chất béo Glixerol Axit béo to Ví dụ: (C17H35-COO)3C3H5 + 3H2O axit C3H5(OH)3 + 3C17H35-COOH TriStêarin Glixerol Axit Stêaric to CH3-COOC2H5 + 3H2O axit C2H5OH + CH3-COOH Etyl axetat Rượu etylic Axit axetic b) Phản ứng xà phòng hóa ( pư thủy phân trong môi trường kiềm): Khi đun chất béo với dung dịch kiềm, chất béo cũng bị thủy phân tạo ra glixerol và muối của các axit béo: to (R-COO)3C3H5 + 3NaOH  C3H5(OH)3 + 3R-COONa
17. BD.HSG.TP 17-18 -17- LÝ THUYẾT HÓA HỮU CƠ (THCS) Chất béo Glixerol muối của axit béo to Ví dụ: (C17H35-COO)3C3H5 + 3NaOH  C3H5(OH)3 + 3C17H35-COONa TriStêarin Glixerol Natri Stêarat to CH3-COOC2H5 + 3NaOH  C2H5OH + CH3-COONa Etyl axetat Rượu etylic Natri axetat o0o IV. GLUXIT: CTTQ: Cn(H2O)m hoặc CnH2mOm 1. GLUCOZƠ (C6H12O6 = 180) a) Các phản ứng của glucozơ: to - Phản ứng cháy: C6H12O6 + 6O2  6CO2 + 6H2O - Phản ứng lên men rượu: C H O menröôïu 2C H OH + 2CO  6 12 6 30 32o C 2 5 2 - Phản ứng oxi hóa (nhận biết glucozơ): + PƯ tráng gương: C H O + Ag O dd.NH3 C H O + 2Ag  6 12 6 2 to 6 12 7 (trắng bạc) to + PƯ với Cu(OH)2: C 6H12O6 + 2Cu(OH)2  C6H12O7 + 2H2O + Cu2O(đỏ gạch ) H2SO4 ñaëc - PƯ với H2SO4 đặc: C6H12O6  6C + 6H2O C + 2H2SO4 đặc CO2 + 2SO2 + 2H2O b) Điều chế glucozơ C H O : (C H O ) + nH O axit loaõng nC H O (xt: axit vô cơ) 6 12 6 6 10 5 n 2 to 6 12 6 (C6H10O5)n : Tinh bột, Xenlulozơ. clorophin 6CO2 + 6H2O aùnh saùng C6H12O6 + 6O2 (pư quang hợp) 2. SACCAROZƠ (C12H22O11 = 342) - PƯ thủy phân: C H O + H O axit C H O + C H O 12 22 11 2 to 6 12 6 6 12 6 Saccarozơ Glucozơ Fructozơ  Chú ý: Glucozơ, và Fructozơ có CTPT giống nhau, nhưng khác nhau về CTCT: - CTCT của Glucozơ: CH 2OH[CHOH]4CHO - CTCT của Fructozơ: CH 2OH[CHOH]3COCH2OH H2SO4 ñaëc - PƯ với H2SO4 đặc: C12H22O11  12C + 11H2O C + 2H2SO4 đặc CO2 + 2SO2 + 2H2O 3. TINH BỘT VÀ XENLULOZƠ (C6H10O5)n = 162n (số n của xenlulozơ > số n của tinh bột) clorofin - PƯ tạo tinh bột hoặc xenlulozơ: 6nCO2 + 5nH2Oaùnhsaùng (C6H10O5)n + 6nO2 (pư quang hợp) - PƯ thủy phân tinh bột hoặc xenlulozơ:(C H O ) + nH O axit loaõng nC H O (xt: axit vô cơ) 6 10 5 n 2 to 6 12 6 H2SO4 ñaëc - PƯ với H2SO4 đặc:(C 6H10O5)n  6nC + 5nH2O C + 2H2SO4 đặc CO2 + 2SO2 + 2H2O o0o
18. BD.HSG.TP 17-18 -18- LÝ THUYẾT HÓA HỮU CƠ (THCS) SƠ ĐỒ PHẢN ỨNG HỮU CƠ CẦN NHỚ (THCS)  (1) (6) (27b) (9) (29a) CACBON C2H6  C2H5Cl C 2H5OH (29b) (8) (10) (11) CH3COONa (2) (8) (5) (7) (12) (3) CH4  C2H2  C2H4  P.E (36) (12b) (13) Al4C3 C2H4(OH)2 (4) (16) (15) (14) C3H8 CH3CHO (38) (27) (37) (28) C6H12 (30) Ag2C2 C2H5ONa C 2H5OH  CH3COOH (29a) ( ) (*) (20)  CH3COONa (29b) C6H6Cl6(31) (17) CH3COOC2H5 (32) (21) C6H5Cl C6H6 C 2 H 4 Cl 2 CH2=CH–CH=CH2  Cao su Buna (33) C6H5NO2 (19) (18) TNT  C6H5CH3 C2H2 CH2=CH–CCH (35) (34) (25) (24) (22) (23) (26) CaCO3  CaO  CaC2 CH2=CH–Cl  P.V.C Ni,500o C CaO, to (1): C + 2H2  CH4 (2): CH 3COONa + NaOH  CH4 + Na2CO3 to , xt (3): Al4C3 + 12H2O 3CH4 + 4Al(OH)3 (4): C3H8  CH4 + C2H4 1500o C hay Al4C3 + 12HCl 3CH4 + 4AlCl3 (5): 2CH4 laøm laïnhnhanh C2H2 + 3H2 Ni,to Pd,to (6): C2H2 + 2H2  C2H6 (7): C2H2 + H2  C2H4 Ni,to askt (8): C2H4 + H2  C2H6 (9): C2H6 + Cl2  C2H5Cl + HCl to , xt askt (10): C2H6  C2H4 + H2 (11): C2H4 + HCl  C2H5Cl o to ,xt, p t , xt (12): nCH2 = CH2  ( - CH2 – CH2- )n (PE) (12b):C2H4 + ½ O2  CH3CHO H2SO4 ñaëc (13): 2C2H4 + 3KMnO4 + 4H2O 2MnO2 + 3C2H4(OH)2 + 2KOH (14): C2H5OH  C2H4 + H2O 180o C o H2SO4 (l), t NH3 (15): C2H4 + H2OC 2H5OH (16): C2H2 + Ag2O  Ag2C2 + H2O xt, to (17): Ag2C2 + 2HCl C2H2 + 2AgCl (18): 2C2H2  CH2 = CH – C  CH o Pd,t (C4H4: vinyl axetilen) (19): CH2 = CH – C  CH + H2  CH2=CH–CH=CH2 (C4H6: Butađien) (20): 2C H OH Al2O3 CH = CH –CH = CH + 2H O + H  2 5 450o C 2 2 2 2 Na,to , p (21): nCH2 = CH –CH = CH2  (–CH2–CH=CH–CH2–)n (cao su Buna) 1000o C 2000o C (22): CaCO3  CaO + CO2 (23): CaO + 3C  CaC2 + CO (24): CaC2 + H2O C2H2 + Ca(OH)2 hay: CaC2 + 2HCl C2H2 + CaCl2 o o HgCl2 ,t 600 C (25): C2H2 + HCl  CH2 = CHCl (Clorua Vinyl) (27): 3C2H2 Choaït tính C6H6 to ,xt, p mengiaám (26): n ) (PVC) (28): C H OH + O o  CH COOH + H O CH2 = CH  ( CH2 CH n 2 5 2 25 30 C 3 2 Cl Cl to to (29a): CH3COOH + NaOH CH3COONa + H2O (29b): 2CH3COONa + H2SO4dặc  2CH3COOH + Na2SO4 Ni,to askt (30): C6H6 + 3H2  C6H12 (Xiclohexan) (31): C6H6 + 3Cl2  C6H6Cl6 (Hexaclo Xiclohexan) o Ni,t H2SO4 ñaëc (32): C6H6 + Cl2  C6H5Cl + HCl (33): C6H6 + HNO3 đặc  C6H5NO2 + H2O CH3 (Nitro benzen) AlCl3 (34): C6H6 + CH3Cl  + HCl hay C6H5CH3 + HCl (Toluen) H2SO4 CH CH (36): C H + H O  CH CHO 3 3 2 2 2 80o C 3 NO2 NO2 NO2
19. BD.HSG.TP 17-18 -19- LÝ THUYẾT HÓA HỮU CƠ (THCS) o H2SO4 ñaëc Ni,t (35): + 3HNO3  + 3H2O (37): CH3CHO + H2  C2H5OH to , xt (TNT:TriNitro Toluen) (38): CH3CHO + ½ O2  CH3COOH (*) , ( ): Xem phản ứng tái tạo.
20. BD.HSG.TP 17-18 -20- LÝ THUYẾT HÓA HỮU CƠ (THCS) MỘT SỐ PHẢN ỨNG TÁI TẠO HỢP CHẤTHỮU CƠ  o 1. CH  C : CH xt,t C + 2H  ; C + H Ni, 500o C CH  4  4 2 2  4 CCl  4 2. C2H4  C2H4Br2 : C2H4 + Br2  C2H4Br2; C 2H4Br2 + Zn(dư) C2H4 + ZnBr2 o o xt,t  Pd,t C2H6  C2H4 + H2 (đêhiđro hóa) C2H4  C2H6 : C2H4 + H2  C2H6; H ,to H SO ñaëc  2 4 C2H4  C2H5OH : C2H4 + H2O  C2H5OH; C2H5OH o  C2H4 + H2O 180 C askt  C H + HCl  C H Cl; röôïu C2H4  C2H5Cl : 2 4 2 5 C2H5Cl + KOH C2H4 + KCl + H2O NH  3 3. C2H2  Ag2C2 : C2H2 + 2AgNO3  Ag2C2+ 2HNO3; Ag C + 2HCl C H  + 2AgCl 2 2 2 2 CCl  4 C2H2  C2H2Br2 : C2H2 + 2Br2  C2H2Br4; C2H2Br4 + 2Zn(dư) C2H2 + 2ZnBr2 o  Ni, 180 C Pd,to 4. C6H6  C6H12 : C6H6 + 3H2  C6H12 ; C6H12  C6H6 + 3H2 CaO, to 5. CH3COONa  Na2CO3 : CH3COONa + NaOH  Na2CO3 + 2CH3COOH CH4 + Na2CO3; 2CH3COONa + H2O + CO2 6. C2H5OH  C2H5ONa : C H OH + Na C H ONa + ½ H ; C H ONa + H O C H OH + NaOH  2 5 2 5 2 2 5 2 2 5 H SO ñaëc o  2 4 H SO , t C2H5OH  C2H4 : C 2H5OH  C2H4 + H2O; C H + H O 2 4(loaõng) C H OH 180o C 2 4 2  2 5 o H2SO4 ñaëc,t H , to C2H5OH  CH3COOC2H5: C2H5OH + CH3COOH  CH3COOC2H5 + H2O  C2H5OH + CH3COOH CH3COOC2H5 + H2O; to hoặc: CH3COOC2H5 + NaOH  C2H5OH + CH3COONa  C2H5OH  C2H5Cl : C 2H5OH + HCl C2H5Cl + H2O ; C2H5Cl + NaOH C2H5OH + NaCl o o  t Ni,t C2H5OH  C2H3CHO: C 2H5OH + CuO  CH3CHO + H2  C2H5OH CH3CHO + Cu + H2O; o to t 7. CH3COOH  CH3COONa: CH3COOH + NaOH  2CH3COONa + H2SO4  CH COONa + H O 2CH3COOH + Na2SO4 3 2 H SO ñaëc,to 2 4  H , to CH3COOH  CH3COOC2H5: CH3COOH + C2H5OH  CH3COOC2H5 + H2O  C2H5OH + CH3COOH CH3COOC2H5 + H2O ; MỘT SỐ NHÓM CHỨC HỮU CƠ THƯỜNG GẶP o0o Nhóm chức là nguyên tử hay nhóm nguyên tử xuất hiện trong các hợp chất hữu cơ, quyết định tính chất hóa học đặc trưng của hợp chất hữu cơ đó. Nhóm chức Công thức Ví dụ Rượu: − OH R−OH C2H5−OH : Rượu etilic Axit: − COOH hay − C(=O)OH R−COOH CH3 − COOH : Axit axetic C2H3− COOH : Axit acrylic C H − COOH : Axit propionic 2 5 Este: − COO hay − C(=O)O− R−COO−R′ hay R−C(=O)O−R′ CH3−COO−C2H5 : Etyl axetat CH3−COO−CH3 : Metyl axetat Ete: − O − R−O−R′ CH3−O−CH3 : Đimetyl Ete C2H5− O− C2H5 : Đietyl Ete Anđêhit: −CHO hay − C(=O)H R−CHO hay R−C(=O)H H−CHO : Anđehit fomic CH3−CHO : Anđehit axetic
21. BD.HSG.TP 17-18 -21- LÝ THUYẾT HÓA HỮU CƠ (THCS) CÁC LOẠI PHẢN ỨNG HỮU CƠ THƯỜNG GẶP 1 y to y Hidrocacbon: CxHy + (x ) O2  xCO2 + H 2O 4 2 y z to y HCHC:C xHyOz + (x ) O2  xCO2 + H2O 4 2 2 3n 1 to + Ankan: C nH2n+2 + ()O2  nCO2 + (n+1)H2O 2 3n to + Anken: CnH2n + O 2  nCO2 + nH2O 2 3n 1 to + Ankin: CnH2n+2 + ()O2  nCO2 + (n-1)H2O 2 PƯ OXH hoàn Toàn 3n 3 to (PƯ cháy) + Aren: CnH2n-6 + ()O2  nCO2 + (n+1)H2O 2 + Rượu no đơn chức, mạch hở: 3n to CnH2n+1OH + O 2  nCO2 + (n+1)H2O 2 3n to hay: C nH2n+2O + O 2  nCO2 + (n+1)H2O 2 + Axit cacboxylic no, đơn chức, mạch hở: 3n 1 to CnH2n+1COOH + ( )O2  (n+1)CO2 + (n+1)H2O 2 3n 1 to hay: C n+1H2n+2O2 + ( ) O2  (n+1)CO2 + (n+1)H2O; 2 3n 2 to CnH2nO2 + O2  nCO2 + nH2O 2 xt,to CH4 + O2  HCH= O + 2H2O (H-CHO hay CH2O: anđehit fomic) xt,to C2H4 + O2  CH3-CHO (C2H4O: anđehit axetic) * Etilen hay Axetilen làm mất màu dd. thuốc tím: 3C2H4 + 2KMnO4 + 4H2O 3C2H4(OH)2 (etilen glycol) + 2MnO2 + 2KOH OXH không hoàn toàn Hay: 3CH2 = CH2 + 2KMnO4 + 4H2O 3CH2 – CH2 + 2MnO2 + 2KOH | | OH OH TQ: CnH2n + 2KMnO4 + 4H2O 3CnH2n(OH)2 + 2MnO2 + 2KOH 3C2H2 + 8KMnO4 + 4H2O 3C2H2O4 (axit oxalic ) + 8MnO2 + 8KOH hay: 3CHCH+ 8KMnO4 + 4H2O 3HCOO-COOH + 8MnO2 + 8KOH askt askt CH4 + Cl2  CH3Cl + HCl; ; C2H6 + Cl2  C2H5 Cl + HCl; to TQ: CnH2n+2 + xCl2  CnH2n+2-xClx + xHCl (x 2n+2) o o 500 600 C 500o C C2H4 + Cl2  C2H3Cl + HCl; C3H6 + Cl2  C3H5Cl + HCl to cao TQ: CnH2n + X2  CnH2n-1X + HX boät Fe, to boät Fe, to C6H6 + Br2  C6H5Br + HBr; C6H6 + Cl2  C6H5Cl + HCl CnH2n+1OH + Na CnH2n+1ONa + ½H2 hay CnH2n+2O + Na CnH2n+1ONa + ½H2 RCH OH + Na RCH ONa + ½ H 2 PƯ thế 2 2 2 C2H5OH + Na C2H5ONa + ½ H2; CnH2n+1COOH + Na CnH2n+1COONa + ½H2 hay: RCOOH + Na RCOONa + ½ H2 CH3COOH + Na CH3COONa+ ½ H2 150o C 150o C C2H2 + Na  C2HNa + ½ H2 hay: HCCH + Na  HCNa + ½ H2 NH3 NH3 C2H2 + Ag2O Ag2C2 + H2O hay: HCCH + Ag2O AgCCAg + H2O (bạc axetilua) NH3 hay: HCCH + 2AgNO3 + 2NH3  AgCCAg+ 2NH4NO3 NH3 NH3 C2H2 + Cu2O Cu2C2 + H2O hay: HCCH + Cu2O CuCCCu + H2O
22. BD.HSG.TP 17-18 -22- LÝ THUYẾT HÓA HỮU CƠ (THCS) (đồng axetilua) C2H4 + Br2(dd) C2H4Br2 (đibrom etan) TQ : CnH2n+ Br2(dd) CnH2n Br2 C2H2 + Br2(dd) C2H2Br2 (đibrom etilen) C2H2Br2 + Br2(dd) C2H2Br4 (tetrabrom etan) TQ : CnH2n+2-2k + kBr2(dd) CnH2n+2-2kBr2k (với k là số liên kết Ni, to Ni, to C2H4 + H2  C2H6 TQ : CnH2n+ H2  CnH2n+2 Ni, to Ni, to C2H2 + 2H2  C2H6 TQ : CnH2n-2 + 2H2  CnH2n+2 Pd C H + H  C H (đivinyl, butađien) 3 PƯ cộng, hóa hợp 4 4 (vinyl axetilen) 2 to 4 6 Ni,to CH3CHO + H2  C2H5OH Ni, 500o C C + 2H2  CH4; H ,to H ,to C2H4 + H2O  C2H5OH ; C3H6 + H2O  C3H7OH o H2SO4 ,80 C C2H2 + H2O CH3CHO (anđehit axetic) [HgSO4 ] askt C2H4 + HCl  C2H5Cl (clo etan hay etyl clorua) Ni, 500o C to C + 2H  CH ; CO + 3H  CH  + H O 4 PƯ tổng hợp 2 4 2 4 2 to , xt CH4 + 2H2O  CO2 + 4H2 (đ/c H2 trong CN) o 1000 C 1000o C CH4  C + 2H2 TQ : CnH2n+2  nC + (n+1)H2 o chaân khoâng 5 PƯ phân hủy 500 C,Ni toC toC CH4 + 2Cl2  C + 4HCl TQ: CnH2n+2 + 2(n+1)Cl 2  nC + (n+1)HCl tia cöïc tím tia cöïc tím o H2SO4 ñaëc,t CH3COOH + C2H5OH  CH3COOC2H5 + H2O to 6 PƯ este hóa HCl + C2H5OH  C2H5Cl + H2O o H2SO4 ñaëc,t TQ: R-COOH + R’-OH  R-COO- R’ + H2O PƯ tạo Ete: H2SO4ñaëc C2H5–OH + HO–C2H5  C2H5–O–C2H5 + H2O (điêtyl ete) 140o C H2SO4ñaëc hay: 2C2H5OH C2H5OC2H5 + H2O 140o C H2SO4ñaëc CH3–OH + HO–CH3  CH3–O–CH3 + H2O(đimêtyl ete) 140o C H2SO4ñaëc PƯ tách nước hay: 2CH3OHo  CH3OCH3 + H2O 7 140 C (đề hiđrat hóa) H2SO4ñaëc CH3–OH + HO–C2H5  CH3–O–C2H5 + H2O (metyl êtyl ete) 140o C H2SO4ñaëc TQ: R-OH + HO-R’ R-O-R’ + H2O 140o C PƯ tạo anken: H SO ñaëc H SO ñaëc C H OH 2 4  C H + H O; C H OH 2 4  C H  + H O 2 5 180o C 2 4 2 3 7 180o C 3 6 2 TQ: C H OH H2SO4ñaëc C H + H O n 2n+1 180o C n 2n 2 o o t , xt CuCl, NH4Cl, t 2C2H2  C4H4 (vinyl axetilen) hay: 2CH CH CHCH-CH=CH2 (nhị hợp) Cacbon 3C H  C H (tam hợp hay trime) 2 2 6000 C 6 6 to , xt, p nCH2 = CH2  (– CH2 – CH2–)n : PE (Poli Elilen) to , xt, p nCH =CH-CH [-CH -CH-] : PP (Poli Propilen) 2 3  2 | n CH 8 PƯ trùng hợp 3 to , xt, p hay: nCH3-CH=CH2  [-CH2-CH(CH3)-]n to ,p,xt nCH2 = CH  (-CH2 – CH-)n : PVC (Poli Vinyl Clorua) | | Cl Cl to , xt, p hay: nCH=CH(Cl)  [-CH-CH(Cl)-] n to , xt, p nCH=CH  (–CH–CH– )n : PVA (Poli Vinyl Axetat) | | OCO-CH3 OCO-CH3
23. BD.HSG.TP 17-18 -23- LÝ THUYẾT HÓA HỮU CƠ (THCS) Na,to , p nCH2=CH–CH=CH2  (–CH2–CH = CH–CH2 –)n : cao su Buna xt,to cracking C3H8  CH4 + C2H4 ; C 4H10  CH4 + C3H6 cracking 9 PƯ cracking TQ: CnH2n+2  CmH2m + C(n-m)H2(n-m)+2 (m 2, n >m) cracking hoặc: CnH2n+2  CnH2a+2 + CbH2b (n = a +b; a 0 và b 2) 1500o C xt,to PƯ tách hiđro 2CH4 laøm laïnhnhanh C2H2 + 3H2; C 2H6  C2H4 + H2 (đề hiđro hóa) xt,to TQ: CnH2n+2  CnH2n + H2; 10 H SO ñaëc H SO ñaëc C H OH 2 4  C H + H O; C H OH 2 4  C H  + H O PƯ tách nước 2 5 180o C 2 4 2 3 7 180o C 3 6 2 (đề hiđrat hóa) TQ: C H OH H2SO4ñaëc C H + H O n 2n+1 180o C n 2n 2 H ,to H ,to C2H4 + H2O  C2H5OH ; C3H6 + H2O  C3H7OH o H2SO4(l) ,t 11 PƯ hợp nước TQ: CnH2n + H2O o  CnH2n+1OH [H3PO4 ,t ,p] H ,to hay: CnH2n + H2O  CnH2n+ 1OH PƯ lên men rượu C H O menröôïu 2C H OH + 2CO  12 6 12 6 30 32o C 2 5 2 C H OH + O mengiaám CH COOH + H O 13 PƯ lên men giấm 2 5 2 25 30o C 3 2 14 PƯ thủy phân: H , to - Thủy phân chất béo: TQ: (R-COO)3C3H5 + 3H2O  C3H5(OH)3 + 3R-COOH H , to (C17H35-COO)3C3H5 + 3H2O  C3H5(OH)3 + 3C17H35-COOH TriStêarin Glixerol Axit Stêaric H , to CH3COOC2H5 + H2O  CH3COOH + C2H5OH H , to C2H5Cl + H2OC 2H5OH + HCl to C2H5ONa + H2O  C2H5OH + NaOH H , to - Thủy phân gluxit: C12H22O11(Saccarozơ) + H2O C  6H12O6 (Glucozơ) + C6H12O6 (Fructozơ) o H , t (C6H10O5)n (tinh bột, xenlulozơ) + nH2O  nC6H12O6 (Glucozơ) to (C17H35-COO)3C3H5 + 3NaOH  C3H5(OH)3 + 3C17H35-COONa TriStêarin Glixerol Natri Stêarat o CH -COOC H + 3NaOH t C H OH + CH -COONa 15 PƯ xà phòng hóa 3 2 5 2 5 3 to to CH3Cl + NaOH  CH3OH + NaCl; C2H5Cl + NaOH  C2H5OH + NaCl to TQ: (R-COO)3C3H5 + 3NaOH  C3H5(OH)3 + 3R-COONa PƯ tráng gương (Oxh) dd.NH3 C6H12O6 + Ag2O o C6H12O7(axit gluconic) + 2Ag (trắng bạc) 16 t to PƯ với Cu(OH)2: C6H12O6 + 2Cu(OH)2  C6H12O7 + 2H2O + Cu2O(đỏ gạch ) clorophin 6CO2 + 6H2O aùnh saùng C6H12O6 + 6O2 (tạo glucozơ) 17 PƯ quang hợp clorofin 6nCO2 + 5nH2Oaùnhsaùng (C6H10O5)n + 6nO2 (tạo tinh bột) o0o
24. BD.HSG.TP 17-18 -24- LÝ THUYẾT HÓA HỮU CƠ (THCS) CÔNG THỨC VÀ TÊN GỌI CÁC HỢP CHẤT HỮU CƠ THƯỜNG GẶP o0o CH4 (metan) CH3Cl: metyl clorua (clo metan); CH2Cl2: metylen clorua (điclo metan) CHCl3: Clorofom (triclo metan) ; CCl4: Cacbon tetraclorua (tetraclo metan) C2H6 (etan) C2H5Cl: etyl clorua (cloro etan) C3H8 (propan) C2H4 C2H4Cl2 (etylen clorua; đicloro etan); C2H4Br2 (đibrom etan; etyl bromua) (-CH2-CH2-)n: Poli Etilen (chất dẻo PE); C2H4(OH)2: etilen glycol C3H6 [-CH2-CH(CH3)-]n: Poli Propilen (chất dẻo PP) C4H8 C2H2 C2H2Br2: đibrom etilen; C2H2Br4: tetrabrom etan; C2H3Cl:Vinyl Clorua ; C2H2O4 hay (COOH)2 hay HO-C-C-OH: axit oxalic || || O O [-CH2-CH(Cl)-]n (PVC: Poli Vinyl Clorua) [-CH2-CH(OCO-CH3)-]n (PVA: Poli Vinyl Axetat) Ag2C2: bạc axetilua; Cu2C2: Đồng axetilua C3H4 C4H6 CH2=CH–CH=CH2 (Butađien) (–CH2–CH=CH–CH2–)n (Poli Butađien: cao su Buna) C6H6 C6H12 (Xiclohexan) ; C6H6Cl6(Hexaclo Xiclohexan) C6H5Br C6H5NO2 (Nitro benzen); C 6H5CH3 (Toluen) CH3-OH CH3-O-CH3: đimetyl ete C2H5-OH C2H5-O-C2H5: đietyl ete C3H7-OH CH3-O-C2H5: metyl etyl ete H-COOH H-COO-CH3: Metyl fomiat CH3-COOH CH3-COO-CH3: Metyl axetat C2H5-COOH CH3-COO-C2H5: Etyl axetat C2H5-COO-C2H5: Etyl propionate CH3-COONa; (CH3COO)2Ca (R-COO)3C3H5 : chất béo C17H35-COOH (axit stêaric); C3H5(OH)3 : Glixerol (glixerin) C17H33-COOH (axit olêic); C H -COOH (axit panmitic). C17H35-COOH: Axit Stêaric 15 31 (C17H35-COO)3C3H5 (tristêarin); (C17H35-COO)3C3H5: TriStêarin (C17H33-COO)3C3H5 (triloêin); C17H35-COONa:Natri Stêarat. (C15H31-COO)3C3H5 (tripanmitin). C6H12O6: glucozơ C6H12O7: axit gluconic C12H22O11: saccarozơ (C6H10O5)n: tinh bột (xenlulozơ)