www.TaiLieuLuyenThi.com Giáo khoa hóa hữu cơ Biên soạn: Võ Hồng Thái 85 VI. AREN (HIĐROCACBON TH M) VI.1. Định nghĩa Aren hay hiđrocacbon thơm là một loại hiđrocacbon mà trong phân tử có chứa ít nhất một nhân thơm (nhân benzen) VI.2. Công th c tổng quát (CnH2n + 2 - 8 - m) CnH2n - 6 - m CnH2n - 6 - 2k n≥6 m: nguyên dương chẵn, có thể bằng 0 m = 0; 2; 4; 6; 8; 10; ... (n ≥ 6; k = 0; 1; 2; 3; 4; ...) Hiđrocacbon thơm chứa một nhân thơm, ngoài nhân thơm là các gốc no mạch hở (Đồng đẳng benzen): CnH2n - 6 (n ≥ 6) Chú ý là có thể áp dụng công thức CnH2n - 6 - m để xác định công thức phân tử cho mọi loại hiđrocacbon thơm (một nhân thơm hay nhiều nhân thơm, gốc hiđrocacbon liên kết vào nhân thơm có thể là gốc no hay không no, mạch h hay vòng); Còn công thức CnH2n - 6 chỉ áp dụng đúng cho loại hiđrocacbon thơm đồng đẳng benzen (chỉ có một nhân thơm duy nhất, gốc hiđrocacbon liên kết vào nhân thơm, nếu có, là các gốc no, mạch h ). Hoặc bắt đầu với công thức của ankan (alcan) với n nguyên tử C thì số nguyên tử H tối đa tương ứng là (2n + 2), để tạo một nhân benzen thì trừ 8 nguyên tử H (gồm 1 vòng, 3 nối đôi), nếu ngoài nhân thơm có thêm một liên kết đôi nữa thì chúng ta trừ tiếp 2 nguyên tử H để tạo liên kết đôi C=C nằm bên ngoài nhân thơm, hoặc nếu có liên kết ba C≡C thì trừ 4 nguyên tử H, một vòng thì trừ tiếp 2 nguyên tử H;… Bài tập 43 Xác định CTPT của các chất sau đây: CH3 CH=CH2 CH2 CH=CH2 C CH www.TaiLieuLuyenThi.com Giáo khoa hóa hữu cơ Biên soạn: Võ Hồng Thái 86 Bài tập 43’ Xác định phân tử lượng của các chất sau đây: CH3 CH CH3 CH3 CH2 HC C CH CH2 (C = 12; H = 1) VI.3. Cách đ c tên • • Coi các gốc hiđrocacbon gắn vào nhân thơm như là các nhóm thế gắn vào benzen. Hai nhóm thế gắn vào vị trí 1,2 còn gọi là vị trí orto (o - ); Hai nhóm thế gắn vào vị trí 1,3 còn gọi là vị trí meta (m - ); Hai nhóm thế gắn vào vị trí 1,4 còn gọi là vị trí para (p - ). Thư ng hiđrocacbon thơm có tên thông thư ng, nên thuộc lòng, như toluen, xilen, stiren, naptalen, antraxen, cumen, mesitilen,... CH3 CH3 CH3 CH CH2 CH3 CH Benzen ( CnH2n - 6 ) C6H6 CH3 1, 3 Vinylbenzen Stiren ( CnH2n - 6 - m ) Isopropylbenzen Cumen ( Cn H2n - 6 ) C9H12 CH3 Dimetylbenzen Xilen m C8H10 C8H8 Dimetylben zen o Xilen ( CnH2n - 6 ) C8H10 CH3 CH3 Dimetylbenzen p Xilen C H 8 10 1, 4 1, 2 Naptalen ( CnH2n - 6 - m ) C10H8 www.TaiLieuLuyenThi.com Giáo khoa hóa hữu cơ CH3 CH3 H3C 1,3,5-Trimetylbenzen Mesitilen C9H12 Biên soạn: Võ Hồng Thái 87 CH2=CH CH2 Antraxen (CnH2n - 6 - n ) C14H10 C CH Phenantren C14H10 1-Etinyl-2-phenyl-4-alylbenzen C17H14 Bài tập 44 Xác định CTPT và tính khối lượng phân tử của các chất sau đây: a. Mesitilen (1,3,5-Trimetylbenzen) b. p-Xilen (1,4-Đimetylbenzen) c. Stiren (Vinylbenzen) d. Naptalen e. Biphenyl (Phenylbenzen) f. Phenylaxetilen (Etinylbenzen) g. Axit picric (2,4,6-Trinitrophenol) h. p-Toluiđin (1-Amino-4-metylbenzen) i. o-Clorotoluen (1-Clo-2-metylbenzen) j. Benzoyl clorua (C6H5COCl) k. Axit salixilic (Axit o-hidroxibenzoic) l. Rượu benzylic (Phenylmetanol) (C = 12; H = 1; O = 16; N = 14; Cl = 35,5) Bài tập 44’ Hãy xác định CTPT và khối lượng phân tử của các chất sau đây: a. Toluen (Metylbenzen) b. o-Xilen c. p-Ximen (p-Metylisopropylbenzen) d. Cumen (Isopropylbenzen) e. Antraxen f. Phenantren g. Duren (1,2,4,5-Tetrametylbenzen) h. 1-Vinyl-3-etinyl-5-alylbenzen i. p-Phenylxiclohexylbenzen j. Benzanđehit (Phenylmetanal) k. Axit tereptalic (Axit 1,4-benzenđicacboxilic) l. Axit benzoic (Axit benzencacboxilic) (C = 12; H = 1; O = 16) www.TaiLieuLuyenThi.com Giáo khoa hóa hữu cơ Biên soạn: Võ Hồng Thái 88 VI.4. Tính ch t hóa h c S dĩ gọi loại hiđrocacbon này là hiđrocacbon thơm vì hầu hết chúng có mùi “thơm” đặc trưng. Về phương diện cấu tạo, phân tử loại này có chứa ít nhất một nhân thơm (nhân benzen). Về tính chất hóa học, ngư i ta nói aren có tính thơm về phương diện hóa học. Đây là tính chất nhân thơm cho được phản ứng cộng, nhưng khó cộng hơn so với hiđrocacbon không no thông thư ng; nhân thơm cho được phản ứng thế (phản ứng thế ái điện tử hay thân điện tử) và tương đối dễ thế; nhân thơm bền với tác nhân oxi hóa. Có thể tóm gọn tính thơm về phương diện hóa học như sau: “khó cộng, dễ thế và bền với tác nhân oxi hóa”. Nguyên nhân của tính chất hóa học này là do sự linh động c a điện tử π trong nhân th m, các điện tử π lan truyền trên khắp 6 nguyên tử cacbon của nhân thơm, khiến cho liên kết giữa C với C trong nhân thơm không hẳn là một liên kết đôi, cũng không hẳn là một liên kết đơn, mà có tính chất trung gian giữa một liên kết đôi và một liên kết đơn [dC-C = 1,54 Α ; dC=C = 1,34 Α ; d(C-C)benzen = 1,40 Α ]. Điện tử π hiện diện nhiều trong nhân thơm nên các tác nhân ái điện tử (thân điện tử) dễ thế vào nhân thơm. Điện tử π lan truyền trên khắp nhân thơm (chứ không tập trung tại một vị trí xác định, hiệu ứng cộng hư ng) nên nhân thơm tương đối bền với tác nhân oxi hóa (như dung dịch KMnO4 không oxi hóa được nhân thơm, không phá hủy được nhân benzen). 0 0 0 Chú ý là phản ứng thế vào nhân thơm là phản ứng thế ái điện tử (thân điện tử), còn phản ứng thế vào vào ankan là phản ứng thế dây chuyền theo cơ chế gốc tự do. VI.4.1. Phản ng cháy CnH2n - 6 - m + ( 3n 3 m − − )O2 2 2 4 Aren CnH2n - 6 + Aren đồng đẳng benzen ( 3n − 3 )O2 2 t0 t0 VI.4.2. Phản ng cộng hiđro Thí dụ: C6 H 6 Benzen + 3H2 Hiđro Ni (Pt), t0 C6H12 Xiclohexan nCO2 + (n-3 - m )H2O 2 nCO2 + (n - 3)H2O www.TaiLieuLuyenThi.com Giáo khoa hóa hữu cơ Biên soạn: Võ Hồng Thái 89 Ni, t0 3H2 + Bezen ( C6H6 ) Hidro CH3 Xiclohexan ( C6H12 ) Ni, t0 3H2 + CH3 Toluen ( C7H8 ) Metyl xiclohexan ( C7H14) CH CH2 Ni, t0 H2 + CH2 Stiren ( C8H8 ) CH2 CH3 Etyl benzen ( C8H10 ) CH3 Ni, t0 3H2 + CH2 Etyl benzen ( C8H10 ) CH3 Etyl xiclohexan ( C8H16 ) Qua phản cộng hiđro vào stiren trên ta thấy hiđro cộng vào liên kết đôi C=C ngoài nhân thơm trước, sau đó hiđro mới cộng vào nhân thơm. Điều này chứng tỏ cộng vào liên kết đôi thông thư ng dễ hơn là cộng vào nhân thơm. VI.4.3. Phản ng cộng halogen X2 Để halogen X2 cộng được vào nhân thơm thì cần dùng halogen X2 nguyên chất và cần chiếu sáng hay đun nóng. Thí dụ: Cl + 3Cl2 Clo Benzen ( C6H6 ) 3Br2 Cl ( t0 ) Cl Cl Cl 1,2,3,4,5,6 - Hexaclo xiclohexan (C6H6Cl6) Hexacloran (Thuoác tröøsaâu 666) Br Br Benzen ( C6H6 ) + Cl aùnh saùng as ( t0 ) Br Br Brom nguyeân chaát Br Br 1,2,3,4,5,6- Hexabrom xiclohexan ( C6H6Br6 ) www.TaiLieuLuyenThi.com Giáo khoa hóa hữu cơ Biên soạn: Võ Hồng Thái 90 VI.4.4. Phản ng thế bởi halogen X2 (Cl2, Br2) Để nguyên tử H của nhân thơm được thế b i nguyên tử X (của X2) thì cũng cần dùng X2 nguyên chất và dùng chất xúc tác là bột sắt (Fe) hay muối sắt (III) halogenua (FeX3). Thí duï: Cl + (C6H6) Fe Cl 2 + (FeCl 3) Hiñro clorua (C6H5Cl) Clo Benzen HCl Clo benzen; Phenlyl clorua + Fe Br2 Brom (nguyeân chaát) Br + Br2 + Br (FeBr3) Brom benzen Phenyl bromua Fe Br Br Br Brom (nguyeân chaát) Brom benzen HBr Hiñro bromua + HBr Hrñro bromua Br p - Ñibrom benzen o - Ñibrom benzen CH3 Cl + CH3 Hiñro clorua o - Clo toluen + Toluen Metyl benzen Cl2 Fe HCl CH3 1:1 + Clo HCl Cl p - Clo toluen Lưu ý L.1. Benzen không làm mất màu đỏ nâu của nước brom dù có sự hiện diện của chất xúc tác hay ánh sáng. L.2. Benzen chỉ làm mất màu đỏ nâu của brom lỏng nguyên chất với sự hiện diện của ánh sáng (do có phản ứng cộng) hay bột sắt (do có phản ứng thế). www.TaiLieuLuyenThi.com Giáo khoa hóa hữu cơ C6H6 + Benzen C6H6 + Biên soạn: Võ Hồng Thái 91 Br2 (dd) Nước brom as , Fe 3Br2 (nguyên chất) as Benzen C6H6 (Phản ứng cộng) C6H6Br6 1,2,3,4,5,6-Hexabrom xiclohexan + Br2 (nguyên chất) Benzen Fe (FeCl3) C6H5Br + HBr Brom benzen (Pư thế) Hiđro bromua L.3. Khi cho toluen (C6H5-CH3) tác dụng với clo (Cl2) hay brom (Br2) nếu có bột sắt (Fe) làm xúc tác thì có phản ứng thế H của nhân thơm (thế ái điện tử); nếu hiện diện ánh sáng hay đun nóng thì có phản ứng thế H của nhóm metyl (−CH3) ngoài nhân thơm (thế theo cơ chế gốc tự do). CH3 + Cl2 Fe CH3 Clo Toluen HCl + Cl o-Clotoluen Hay Cl CH3 p-Clotoluen CH3 Toluen + Cl2 Clo as CH2Cl t0 Benzyl clorua + HCl Hidro clorua L.4. Qui tắc thế vào nhân benzen đã có mang sẵn nhóm thế Khi nhân benzen đã có mang sẵn một nhóm thế đẩy điện tử [thư ng là các nhóm chỉ chứa liên kết đơn, như CH3− ( trong toluen C6H5-CH3 ), −OH ( trong phenol C6H5-OH ), −NH2 (trong anilin C6H5-NH2), −Cl (trong clobenzen C6H5-Cl), −Br (trong brombenzen C6H5-Br),...] thì nhóm thế thứ nhì sẽ thế vào một, hai hay cả ba vị trí được đánh số 2, 4, 6 đối với nhóm đẩy điện tử (vị trí orto, para); Còn khi nhân benzen đã mang sẵn một nhóm thế rút điện tử [thư ng các các nhóm có chứa liên kết đôi, như −NO2 (trong nitrobenzen C6H5-NO2), −COOH (trong axit benzoic C6H5-COOH), −SO3H (trong axit benzensunfonic C6H5-SO3H,...] thì nhóm thế thứ nhì sẽ thế vào một hay cả hai vị trí được đánh số 3, 5 đối với nhóm rút điện tử (vị trí meta). www.TaiLieuLuyenThi.com Giáo khoa hóa hữu cơ Biên soạn: Võ Hồng Thái 92 Thí duï: CH3 Br o-Bromtoluen Toluen Fe Br2 + Brom (nguyeân chaát) + Br Br 1 6 HBr p-Bromtoluen OH 2 Br 3HBr + 3Br2 3 5 Nöôùc brom Hiñrobromua CH3 OH + HBr + CH3 Axit bromhiñric 4 Phenol Br 2,4,6-Tribrom phenol NO2 + HNO3(ñ) NO2 H2SO4 (ñ) + Axit nitric ñaäm ñaëc H2O NO2 Nitrobenzen m-Ñinitrobenzen VI.4.5. Phản ng nitro hóa (phản ng thế −H c a nhân th m bởi nhóm nitro −NO2 c a axit nitric đậm đặc HNO3) Thí dụ: C6H6 + HNO3(đ) H2SO4(đ), t0 Benzen C6H5-CH3 + 3HNO3(đ) H2SO4 (đ), t0 Toluen C6H5 - NO2 Nitrobenzen C6H5-NO2 + H 2O Nitrobenzen C6H2(NO2)3CH3 + 3H2O 2,4,6 - Trinitrotoluen Thuốc nổ TNT + HNO3(đ) H2SO4(đ), t0 C6H4(NO2)2 + H2O 1,3 – Đi nitroenzen m - Đinitrobenzen www.TaiLieuLuyenThi.com Giáo khoa hóa hữu cơ Biên soạn: Võ Hồng Thái 93 NO2 + H2SO4(ñ) HNO3(ñ) + t0 Axit nitric ñaäm ñaëc (C6H6) H2O (C6H5-NO2) Benzen Nöôùc Nitrobenzen NO2 NO2 + H2SO4(ñ) HNO3(ñ) + t0 H2O NO2 Nitrobenzen m- Ñinitrobenzen 1,3- Ñinitrobenzen CH3 CH3 + H2SO4(ñ) 3HNO3(ñ) NO2 O2N + t0 3H2O Toluen NO2 2,4,6- Trinitrotoluen Thuoác noåTNT VI.4.6. Phản ng bị oxi hóa bởi dung dịch KMnO4 Nhân thơm bền với tác nhân oxi hóa KMnO4, nhưng các gốc hiđrocacbon gắn vào nhân thơm dễ bị oxi hóa bởi tác nhân oxi hóa KMnO4 trong môi trường axit (thư ng là H2SO4). Các gốc hiđrocacbon này bị oxi hóa tạo thành nhóm chức axit hữu cơ −COOH (còn trong môi trư ng trung tính thì nhóm chức axit hữu cơ hiện diện dạng muối (do có KOH tạo ra, nên nhóm chức axit hữu cơ hiện diện dạng muối −COOK). Trong môi trư ng axit (H+), KMnO4 bị khử tạo muối mangan (II) (Mn2+); còn trong môi trư ng trung tính, KMnO4 bị khử tạo MnO2 (mangan đioxit), một chất rắn không tan trong nước có màu đen. C6H6 + Benzen 5C6H5-CH3 KMnO4 + H2SO4 Kali pemanganat + 6KMnO4 + Toluen 9H2SO4  → 5C6H5-COOH + C6H5-CH3 + 2KMnO4  → Toluen C6H5COOK Kali benzoat + 6MnSO4 Axit benzoic 3K2SO4 + 2MnO2 + Mangan đioxit + 14H2O KOH + H2O www.TaiLieuLuyenThi.com Giáo khoa hóa hữu cơ C6H5-CH=CH2 Biên soạn: Võ Hồng Thái 94 + 2KMnO4  → + 3H2SO4 Stiren C6H5-COOH + CO2 + Axit benzoic 2MnSO4 + K2SO4 + 4H2O KMnO4 + CH3 5 + H2SO4 Axit sunfuric Kali pemanganat Benzen COOH + 6KMnO4 + 9H2SO4 + 6MnSO4 + 3K 2SO4 5 Toluen + 14H2SO4 Axit benzoic CH3 + 2 KMnO4 COOK + 2MnO2 + KOH Toluen Mangan ñioxit Kali benzoat COOH + CO2 CH=CH2 + 2KMnO4 + 3H2SO4 Axit benzoic Stiren + 2MnSO4 + 4H2O CH2-CH3 + 22KMnO4 + 33H2SO4 5CH3-CH2-CH2 p-Etyln-propylbenzen 5CH3-COOH + 5HOOC COOH + 5CO2 + 22MnSO4 + 48H2O Axit axetic Khí cacbonic Axit tereptalic VI.5. ng dụng VI.5.1.Từ benzen điều chế được thuốc trừ sâu 666; anilin; phenol; nhựa phenolfomanđehit; stiren; nhựa PS; cao su buna-S; ... C6H6 + 3Cl2 Benzen C6H6 + C6H5NO2 C6H6Cl6 as Clo 1,2,3,4,5,6-Hexacloxiclohexan, Hexacloran, Thuốc trừ sâu 666 HNO3 (đ) H2SO4 (đ) Nitrobenzen + 6[ H ] Fe/HCl Hiđro nguyên tử mới sinh (đang sinh) C6H6 + Benzen Clo Cl2 Fe C6H5Cl Clobenzen C6H5NO2 + H2O C6H5-NH2 Anilin + HCl Hiđro clorua + 2H2O www.TaiLieuLuyenThi.com Giáo khoa hóa hữu cơ C6H5Cl + t0, xt NaOH (đ) Dung dịch xút đậm đặc Clobenzen C6H5OH + Phenol OH CH2 TN + (n + 1) H-CHO NaCl Natri clorua OH OH (n+2) Biên soạn: Võ Hồng Thái 95 OH CH2 0 (t , xt) Fomanñehit Phenol n Nhöïa phenolfomanñehit + + AlCl 3 CH3-CH2-Cl CH2-CH3 + HCl Friedel-Crafts Cloetan Benzen Hiñro clorua Etylbenzen t0, xt CH2-CH3 (n+1)H2O CH=CH2 + H2 (Cr2O3, Al 2O3, 6000C) Hiñro Stiren n CH=CH2 TH CH CH2 (t0, xt) Stiren n Polistiren, Nhöïa PS Hay: + CH2=CH2 AlCl 3 CH2-CH3 Etilen Etylbenzen n CH2=CH-CH=CH2 + n CH=CH2 1,3-Butañien ÑTH Na CH2-CH=CH-CH2-CH-CH2 C6H5 Cao su Buna-S Stiren C6H5 n VI.5.2. Từ toluen điều chế được axit benzoic, rượu benzylic, thuốc nổ TNT 5C6H5-CH3 + 6KMnO4 + 9H2SO4  → 5C6H5-COOH + 6MnSO4 + 3K2SO4 +14H2O Toluen C6H5-CH3 Toluen Kali pemanganat + Cl2 Clo Axit benzoic as C6H5-CH2-Cl Benzyl clorua Mangan (II) sunfat + HCl Hiđro clorua www.TaiLieuLuyenThi.com Giáo khoa hóa hữu cơ C6H5-CH2-Cl Biên soạn: Võ Hồng Thái 96 + t0 NaOH (dd) Benzyl clorua C6H5-CH2-OH Dung dịch xút + Rượu benzylic CH3 NaCl Natri clorua CH3 + H2SO4(ñ) 3HNO3 (ñ) O2N 6 NO2 2 + t0 3 5 Axit nitric ñaäm ñaëc Toluen 1 3H2O Nöôùc 4 NO2 2,4,6-Trinitrotoluen Thuoác noåTNT VI.5.3. Từ p-xilen điều chế được t sợi polieste CH3 + H3C 12KMnO4 + 18H2SO4 p- Xilen COOH + 12MnSO4 + 6K 2SO4 28H2O 5HOOC Axit tereptalic n HO-C C-OH + n HO-CH2-CH2-OH Etylenglicol O O Axit tereptalic C C O CH2-CH2 O O ÑTN (t0, xt) O n Tô polieste VI.5.3. Điều chế V.6.1. Axetilen  → 3C2H2 Benzen C 6000C C6H6 Axetilen VI.6.2. Propin  → Benzen Mesitilen CH3 3CH3 C CH Propin Tam hôïp 1,3,5 - Trimetylbenzen Mesitilen 0 (t , xt) H3C + 2nH2O CH3 www.TaiLieuLuyenThi.com Giáo khoa hóa hữu cơ Biên soạn: Võ Hồng Thái 97  → VI.6.3. n - Hexan Benzen t0, xt CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3 C6H6 n- Hexan + Benzen VI.6.4. Xiclohexan + xt 3H2 Hiñro Benzen Xiclohexan Toluen VI.6.5. M etylxiclohexan t0 CH3 CH3 xt VI.6.6. n-Heptan 3H2 Hiñro Toluen t0 CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3 CH3 + xt n-Heptan VI.6.7. Axetilen  → Axetilen Benzen H2/Pd , t0 + Toluen Metylxiclohexan Axetilen Hiđro Benzen t0 C , 6000C 4H2 Etilen; Hiñro Toluen Stiren Etilen , AlCl3 (H3PO4) Axetilen Etylbenzen HCl / t0, xt Cr2O3 , Al2O3 ,6000C Vinyl clorua H2 / Ni , t0 Stiren Etyl clorua Etyl benzen Benzen , AlCl3 (Pứ Friedel - Crafts) VI.6.8. Than đá  → 4H2 Nhựa than đá  → Các loại hiđrocacbon th m Khí lò cốc (Khí thắp): H2, CH4, NH3,... Than đá Dung dịch amoniac: NH3 hòa tan trong nước Chưng cất trong lò cốc Nhựa than đá: Chứa các loại HC thơm, phenol Than cốc: C www.TaiLieuLuyenThi.com Giáo khoa hóa hữu cơ 98 Biên soạn: Võ Hồng Thái Từ nhựa than đá đem chưng cất phân đoạn có thể thu được các hiđrocacbon thơm như: Benzen, Toluen, o-Xilen, m- Xilen, p-Xilen,... Bài tập 45 a. Từ metan, viết các phương trình phản ứng điều chế o- clo nitrobenzen và mclo nitrobenzen. b. Từ canxi và cacbon, viết phương trình phản ứng điều chế p- aminophenol và m- aminophenol. Bài tập 45’ a. Từ quặng bauxite (boxit, chứa chủ yếu Al2O3), viết các phương trình phản ứng điều chế p- brom anilin và m- brom anilin. b. Từ đá vôi và than, viết phương trình phản ứng điều chế p- amino phenol và mamino brom benzen. Bài tập 46 (Đề 48 bộ đề TSĐH) Một hỗn hợp gồm ba chất thuộc dãy đồng đẳng aren là A (CnH2n - 6); B (Cn’H2n’ - 6) và C (CmH2m - 6) với n < n’ < m , trong đó A và C có số mol bằng nhau và cách nhau k chất trong dãy đồng đẳng. Khi đốt cháy x gam hỗn hợp cần dùng y gam O2. 1. Hãy chứng minh rằng: 24 x − 3 y 48 x − 10 y <m< +k 24 x − 7 y 24 x − 7 y 2. Cho x = 48,8g; y = 153,6g; k = 2 a. Tìm công thức của A, B, C, biết rằng B không có đồng phân là hợp chất thơm. b. Hãy tính % khối lượng mỗi chất A, B, C trong hỗn hợp. (H = 1; C = 12; O = 16) ĐS: 31,97% C6H6; 18,85% C7H8; 49,18% C9H12 Bài tập 46’ 12,28 gam hỗn hợp A gồm hai chất X, Y kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng stiren. Đốt cháy hoàn toàn lượng hỗn hợp A trên rồi cho tất cả sản phẩm cháy hấp thụ vào bình đựng 2 lít dung dịch Ba(OH)2 0,25M. Trong bình có tạo 11,82 gam kết tủa. Nếu đun nóng dung dịch trong bình sau khi hấp thụ sản phẩm cháy thì thu được thêm kết tủa nữa. a. Xác định CTPT của X, Y. b. Tính % khối lượng mỗi chất trong hỗn hợp A. c. Xác định CTCT của X, Y. Đọc tên X, Y. Biết rằng nếu đem oxi hóa hỗn hợp A bằng dung dịch KMnO4 trong môi trư ng axit H2SO4 thì thu được hỗn hợp hai axit hữu cơ, trong đó có axit tetreptalic và có khí CO2 thoát ra. Viết các phương trình phản ứng xảy ra. Các phản ứng xảy ra hoàn toàn. (C = 12; H = 1; O = 16; Ba = 137) ĐS: a) C8H8 ; C9H10; b) 42,35% C8H8 ; 57,65% C9H10 c) C6H5-CH=CH2 p-CH3-C6H4-CH=CH2 www.TaiLieuLuyenThi.com Giáo khoa hóa hữu cơ 99 Biên soạn: Võ Hồng Thái Bài tập 47 Nhận biết: n-hexan; benzen; toluen; stiren; 1-hexin (hexin-1) và 1-hexen (hexen-1) đựng trong các bình không nhãn. Bài tập 47’ Phân biệt: metan; etilen; axetilen; vinyl axetilen; benzen và stiren bằng một dung dịch hóa chất duy nhất. Bài tập 48 1500C, hỗn hợp hơi một aren Y thuộc dãy đồng đẳng benzen và oxi (lấy dư), trong đó Y chiếm 5% thể tích, được nạp vào một khí nhiên kế, tạo áp suất 1atm. Sau khi bật tia lửa điện để đốt cháy hoàn toàn Y rồi đưa về nhiệt độ ban đầu, áp suất trong bình là 1,05atm. a. Xác định CTPT, viết CTCT có thể có của X, Y, Z và gọi tên chúng (X, Z lần lượt là đồng đẳng liền trước và liền sau của Y). b. Trộn riêng rẽ X, Y với clo trong hai bình thủy tinh A, B rồi đưa ra ánh sáng và đun sôi. Dự đoán phản ứng xảy ra. c. Cho Z tác dụng với hỗn hợp sunfocromic (K2Cr2O7/H2SO4) thì có CO2 thoát ra. Xác định CTCT đúng của Z và viết phương trình phản ứng. d. Nếu đehiđro hóa Z, với cấu tạo câu c, rồi cho sản phẩm tác dụng với HCl thì thu được sản phẩm gì? Gọi tên. Nếu đem trùng hợp sản phẩm thì thu được chất gì? Viết phản ứng. ĐS: a. X: C6H6; Y: C7H8; Z: C8H10 c. Z: Etylbenzen d. Stiren Bài tập 48’ Hỗn hợp A gồm hơi một aren X (đồng đẳng benzen) và oxi, trong đó thể tích oxi chiếm gấp 14 lần thể tích hơi X. Cho hỗn hợp A vào một bình kín 1600C, tạo áp suất p1. Bật tia lửa điện để đốt cháy hết X trong hỗn hợp A. Sau phản ứng cháy, giữ nhiệt độ bình 1600C, áp suất trong bình tăng 10% so với p1. a. Xác định CTPT của aren X. Cho biết thể tích bình không thay đổi. b. X tác dụng dung dịch KMnO4 trong môi trư ng axit H2SO4 có tạo khí CO2. Xác định CTCT X. Đọc tên X. Viết CTCT các đồng phân thơm của X. Đọc tên các đồng phân này. c. Có thể gắn gốc hiđrocacbon vào nhân thơm theo phản ứng Friedel-Crafts như sau: Ar-H + R-Cl AlCl3 Ar-R + HCl Viết phương trình phản ứng điều chế X từ metan. Các chất vô cơ, xúc tác coi như có sẵn. d. Từ X, thực hiện phản ứng đehiđro hóa thu được chất Y. Trùng hợp Y thu được một polime. Xác định hệ số trùng hợp của polime này nếu khối lượng phân tử của polime này là 416 000đvC. (C = 12; H = 1) ĐS: X: C8H10 , Etylbenzen Y: Stiren n = 4 000 www.TaiLieuLuyenThi.com Giáo khoa hóa hữu cơ Biên soạn: Võ Hồng Thái 100 CÂU H I ÔN PH N VI 1. Aren là gì? Lấy hai thí dụ để minh họa. 2. Viết công thức tổng quát của: đồng đẳng benzen; của hiđrocacbon thơm; của stiren. 3. Viết CTCT của các hiđrocacbon thơm sau đây: Benzen; Toluen; o-Xilen; m-Xilen; pXilen; Cumen; Mesitilen; Naptalen; Antraxen; Stiren; p-Ximen; Phenantren; Biphenyl. 4. Công thức CnH2n-6 có phải là công thức tổng quát đúng cho mọi hiđrocacbon thơm hay không? Công thức đặt như trên đúng trong trư ng hợp nào? 5. Hãy cho biết hiđrocacbon thơm nào không có chất đồng phân là hợp chất thơm? 6. Viết CTCT các đồng phân thơm các chất có CTPT C9H12. Đọc tên các đồng phân này. 7. Tại sao gọi các hợp chất có chứa nhân benzen là các hợp chất thơm? 8. VieátCTPT vaøñoïc teân caùc hôïp chaátsau ñaây: CH2 CH3 CH CH2 CH3 CH 3 CH H3C CH3 CH3 CH3 C CH CH 2 CH 2 CH CH2 CH CH2 CH2 CH3 CH3 9. Viết phương trình phản ứng giữa benzen với các chất sau đây: a. H2 (có Ni làm xúc tác, đun nóng) b. Cl2 (có sự hiện diện của ánh sáng) c. Cl2 (có bột sắt làm xúc tác, tỉ lệ mol nC6H6 : nCl2 = 1:1) d. HNO3(đ) (có H2SO4(đ) làm xúc tác) e. Oxi (benzen bị oxi hóa hoàn toàn) f. Brom nguyên chất theo tỉ lệ mol 1 : 2 (có bột Fe làm xúc tác) g. Metyl clorua (coù AlCl3 laøm xuùc taùc, phaûn öùng Friedel - Crafts, gaén goác hiñrocacbon vaøo nhaân thôm) www.TaiLieuLuyenThi.com Giáo khoa hóa hữu cơ 101 Biên soạn: Võ Hồng Thái 10. Viết phương trình phản ứng của toluen với từng tác chất sau: a. Cl2 (tỉ lệ mol 1 : 1, có Fe làm xúc tác) b. Cl2 (tỉ lệ mol 1 : 1, có sự hiện diện của ánh sáng hay đun nóng) c. Dung dịch kali pemanganat trong môi trư ng axit H2SO4 d. Dung dịch KMnO4 e. Axit nitric đậm đặc (tỉ lệ mol 1 : 3, có H2SO4(đ) làm xúc tác) f. Oxi (phản ứng cháy) g. Hiđro khử toluen (có bạch kim làm xúc tác, đun nóng) h. Brom lỏng (tỉ lệ mol 1 : 3, có FeBr3 làm xúc tác) i. Etyl clorua (có AlCl3 xúc tác, lấy sản phẩm para) 11. Viết các phương trình phản ứng theo sơ đồ sau (mỗi mũi tên là một phản ứng): Benzen  → Clobenzen  → Natri phenolat  → Phenol  → Xiclohexen 1,2-Đibromxiclohexan Xiclohexanol  →  →  → Xiclohexanđiol -1,2 12. Tương tự như câu (11) với: Toluen  → Benzyl clorua  → Benzanđehit Axit benzoic   → → Rượu benzylic  → Benzyl benzoat 13. Từ khí thiên nhiên, ngư i ta lấy được khí metan. Và từ metan có thể điều chế được nhựa phenolfomanđehit. Viết các phương trình phản ứng xảy ra. 14. Từ dầu mỏ, ngư i ta lấy n-heptan, từ đó điều chế được toluen. Viết các phương trình phản ứng điều chế thuốc nổ TNT, axit m-clobenzoic từ dầu mỏ. 15. Viết CTCT các đồng phân thơm và đọc tên các đồng phân này ứng với CTPT C9H12. 16. A là một hiđrocacbon. Đốt cháy hết m gam A, thu được 8,96 lít CO2 (đktc) và 4,5g H2O. a. Tính m b. Viết các CTCT có thể có của A và đọc tên các chất này. Biết rằng tỉ khối hơi của A nhỏ hơn 4 và A không làm mất màu nước brom. (C = 12; H = 1) ĐS: 5,3g; C8H10 ; 4 CTCT 17. A là một hỗn hợp gồm hai chất thuộc dãy đồng đẳng stiren, có khối lượng phân tử hơn kém nhau 14 đvC. Đốt cháy hoàn toàn m gam A bằng Oxi dư. Cho sản phẩm cháy hấp thụ vào 300ml dung dịch NaOH 2M. Khối lượng bình đựng dung dịch xút tăng 22,44 gam và thu được dung dịch D. Cho dung dịch BaCl2 dư và dung dịch D, thu được 35,46 gam kết tủa. a. Tính m. b. Xác định CTPT của hai hiđrocacbon. c. Tính % khối lượng mỗi chất trong hỗn hợp A. d. Viết CTCT hai hiđrocacbon trên. Biết rằng chúng có chất dạng cis. Các phản ứng xảy ra hoàn toàn. www.TaiLieuLuyenThi.com Giáo khoa hóa hữu cơ Biên soạn: Võ Hồng Thái 102 (C = 12; H = 1; O = 16; Ba = 137) ĐS: m = 5,48g; 56,93% C8H8 43,07% C9H10 18. Từ một công đoạn của sự chưng cất dầu mỏ, ngư i ta lấy được n-heptan với hiệu suất 20%. Tính khối lượng của công đoạn dầu mỏ cần dùng để từ đó có thể điều chế được nửa tấn thuốc nổ TNT theo sơ đồ và hiệu suất tương ứng như sau: n-Heptan HS 30% Toluen HS 50% TNT (C = 12; H = 1; N = 14; O = 16) ĐS: 7,342 tấn 19. Chất A có CTPT C6H6. Xác định CTCT của A nếu: a. A không tác dụng với nước brom. b. Một mol A tác dụng với lượng dư dung dịch bạc nitrat trong amoniac thu được 292 gam chất không tan có màu vàng. c. Một mol A tác dụng với lượng dư dung dịch AgNO3/NH3 thu được 185 gam kết tủa. A có cấu tạo mạch h . (C = 12 ; H = 1 ; Ag = 108) ĐS: a) 1 CTCT b) 2 CTCT c) 6 CTCT 20. Hỗn hợp B gồm C2H6, C2H4 và C3H4. Cho 12,24 gam hỗn hợp B vào dung dịch chứa AgNO3 có dư trong amoniac, sau khi phản ứng xong thu được 14,7 gam kết tủa. Mặt khác, 4,256 lít khí B (đktc) phản ứng vừa đủ với 140 ml dung dịch brom 1M. Tính khối lượng mỗi chất trong 12,24 gam B ban đầu. Cho biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. (C = 12 ; H = 1 ; Ag = 108) (Đề TSĐH Đại học Kiến Trúc tp HCM, măm 2001) 21. a. Viết các phương trình phản ứng hóa học, dưới dạng CTCT thu gọn, theo dãy chuyển hóa sau: Toluen Cl2, as B1 NaOH t0 B2 CuO t0 Ag O 2 B3 dd NH 3 B4 CH3OH H2SO4, t 0 B5 b. Viết phương trình phản ứng thủy phân của B5 trong dung dịch axit và dung dịch bazơ. Nêu đặc điểm của từng phản ứng. (Đề TSĐH khối B, năm 2005) 22. 1. Viết các phương trình phản ứng theo sơ đồ biến hóa sau (các chất hữu cơ viết dưới dạng công thức cấu tạo): 0 A1 Br2 , Fe dd NH3 ñaë c, dö , t cao, p cao 0 A4 dd NH3 ñaëc, dö , t cao, p cao Toluen Br2, askt A7 dd NaOH, t 0 A8 CuO, t A2 A5 0 A9 dd HCl dd HCl Ag2O/NH3 t0 A3 A6 A10 Bieá t A 1, A 4, A 7 laøcaù c chaá t ñoà ng phaâ n coùcoâ ng thöù c phaâ n töûC7H7Br www.TaiLieuLuyenThi.com Giáo khoa hóa hữu cơ 103 Biên soạn: Võ Hồng Thái 2. Chất hữu cơ B là đồng phân của A3 có chứa vòng benzen. B không phản ứng với kim loại kiềm. Xác định công thức cấu tạo của B. (Đề TSĐH khối A, năm 2004) 23. Tính thơm của hiđrocacbon thơm về phương diện hóa học là gì? 24. Tại sao có ngư i còn gọi các hợp chất thơm là hợp chất phương hương? Các mùi của các loại hợp chất này có thơm thực sự và tốt cho sức khỏe không? 25. Tại sao benzen không làm mất màu đỏ nâu của nước brom, cũng như không làm mất màu tím của dung dịch KMnO4, trong khi hexen-2 thì làm mất màu dễ dàng hai dung dịch trên? Cũng như toluen làm mất màu tím của dung dịch KMnO4?