Bài 36: Luyện tập Hiđrocacbon thơm

a. Hệ thống

Số chỉ vị trí của nhóm ankyl + tên ankyl + benzen.

Tổng số chỉ vị trí: nhỏ nhất.

Tên ankyl: gọi theo bảng chữ cái.

b. Thay thế

1,2 thay bằng ortho

1,3 thay bằng meta

1,4 thay bằng para

Với R: nhóm ankyl

c. Thông thường

toluen, các xilen

a. Phản ứng thế

(thế nguyên tử hiđro)

Nhánh (ankyl): nhiệt độ. Vd: Brom khan.

Vòng: bột sắt.

Vd: halogen, axitric.

Quy tắc thế: Các ankyl benzen dễ tham gia phản ứng thế nguyên tử hiđro của vòng benzen hơn benzen và sự thế ưu tiên ở vị trí ortho và para so với nhóm ankyl.

b. Phản ứng cộng

Nhánh (có liên kết đôi, ba): dung dịch Br₂, HBr, H₂O.

Vòng: tạo vòng no: Hiđro.

c. Phản ứng oxi hóa

Hoàn toàn: phản ứng cháy.

Không hoàn toàn: ( phản ứng với dung dịch KMnO₄ )

Vòng: không tác dụng. Bền với tác nhân oxi hóa là dung dịch KMnO₄.

Nhánh:

No (ankyl): nhiệt độ cao.

Không no: nhiệt độ thường.

Bài 1:

Nhận biết các chất lỏng riêng biệt: ancol etylic, clorofom, benzen bằng 1 thuốc thử nào sau đây?

Hưỡng dẫn:

Dùng H2O ⇒ benzen phân lớp còn 2 chất còn lại tan.

Sau đó cho 2 chất còn lại vào benzen. Vì benzen tan rất kém trong nước và rượu nên sẽ phân lớp nếu có ancol etylic và tan tốt trong dung môi hữu cơ là clorofom.

Bài 2:

Cho sơ đồ phản ứng sau:

\(Toluen \xrightarrow[1:1]{+Cl_2\ (as)} X \xrightarrow[]{+NaOH,t^0} Y \xrightarrow[]{+CuO,t^0} Z \xrightarrow[]{dd\ AgNO_3/NH_3} T\)

Biết rằng X, Y, Z, T là những sản phẩm chính. Công thức cấu tạo của chất T là:

Hướng dẫn:

\({C_6}{H_5}C{H_3} \to {C_6}{H_5}C{H_2}Cl \to {C_6}{H_5}C{H_2}OH{C_6}{H_5}C{H_2}OH{C_6}{H_5}CHO \to {C_6}{H_5}COON{H_4}\)

Bài 3:

Cho 27,6 gam hợp chất thơm X có công thức C₇H₆O₃ tác dụng với 800 ml dung dịch NaOH 1M thu được dung dịch Y. Để trung hòa toàn bộ Y cần 100 ml dung dịch H₂SO₄ 1M thu được dung dịch Z. Khối lượng chất rắn khan thu được khi cô cạn dung dịch Z là:

Hướng dẫn:

Có n_NaOH = 0,8 mol; n\(\tiny H_2SO_4\) trung hòa = 0,1 mol

⇒ n_NaOH phản ứng với X = 0,8 – 0,1 × 2 = 0,6 mol = 3nX

⇒ X phải có CT là HCOO-C₆H₄-OH

⇒ Chất rắn sau cô cạn có: 0,1 mol Na₂SO₄; 0,2 mol HCOONa; 0,2 mol C₆H₄(ONa)₂

⇒ m = 58,6 g

Bài 4:

Hỗn hợp chất X gồm các thành phần C, O, H chứa vòng benzen. Cho 6,9 gam X vào 360 ml dung dịch NaOH 0,5M (dư 20% so với lượng cần phản ứng) đến phản ứng hoàn toàn, thu được dung dịch Y. Cô cạn Y thu được m gam chất rắn. Mặt khác, đốt cháy hoàn toàn 6,9 g X cần vừa đủ 7,84 lít O₂ (đktc) thu được 15,4 gam CO₂. Biết X có công thức phân tử trùng với công thức đơn giản nhất. Giá trị của m là:

Hướng dẫn:

Khi đốt X: \(n_{O_2}= 0,35\) mol

⇒ theo ĐLBTKL: \(m_{H_2O} = m_X + m_{O_2} - m_{CO_2}\)

⇒ \(n_{H_2O} = 0,15\) mol và \(n_{CO_2} = 0,35\) mol

Trong X: \(n_C= 0,35\) mol;

\(n_H= 0,3\) mol; ⇒ \(n_C:n_H:n_O= 7:6:3\)

\(n_O=2n_{CO_2} +n_{H_2O} - 2n_{O_2}=0,15\) mol

Do X có CTPT trùng với CTDG nhất ⇒ X là C₇H₆O₃

Có n_NaOH = 0,18 mol ⇒ n_NaOH phản ứng = 0,15 mol = 3nX

⇒ X có công thức cấu tạo là HCOO-C₆H₄-OH

HCOO-C₆H₄-OH + 3NaOH → HCOONa + C₆H₄(ONa)₂ + 3H₂O

⇒ m _rắn = m _{NaOH dư} + m _HCOONa + m_C6H4(ONa)2 = 12,3 g 

a. Hệ thống

Số chỉ vị trí của nhóm ankyl + tên ankyl + benzen.

Tổng số chỉ vị trí: nhỏ nhất.

Tên ankyl: gọi theo bảng chữ cái.

b. Thay thế

1,2 thay bằng ortho

1,3 thay bằng meta

1,4 thay bằng para

Với R: nhóm ankyl

c. Thông thường

toluen, các xilen

a. Phản ứng thế

(thế nguyên tử hiđro)

Nhánh (ankyl): nhiệt độ. Vd: Brom khan.

Vòng: bột sắt.

Vd: halogen, axitric.

Quy tắc thế: Các ankyl benzen dễ tham gia phản ứng thế nguyên tử hiđro của vòng benzen hơn benzen và sự thế ưu tiên ở vị trí ortho và para so với nhóm ankyl.

b. Phản ứng cộng

Nhánh (có liên kết đôi, ba): dung dịch Br₂, HBr, H₂O.

Vòng: tạo vòng no: Hiđro.

c. Phản ứng oxi hóa

Hoàn toàn: phản ứng cháy.

Không hoàn toàn: ( phản ứng với dung dịch KMnO₄ )

Vòng: không tác dụng. Bền với tác nhân oxi hóa là dung dịch KMnO₄.

Nhánh:

No (ankyl): nhiệt độ cao.

Không no: nhiệt độ thường.

Bài 1:

Nhận biết các chất lỏng riêng biệt: ancol etylic, clorofom, benzen bằng 1 thuốc thử nào sau đây?

Hưỡng dẫn:

Dùng H2O ⇒ benzen phân lớp còn 2 chất còn lại tan.

Sau đó cho 2 chất còn lại vào benzen. Vì benzen tan rất kém trong nước và rượu nên sẽ phân lớp nếu có ancol etylic và tan tốt trong dung môi hữu cơ là clorofom.

Bài 2:

Cho sơ đồ phản ứng sau:

\(Toluen \xrightarrow[1:1]{+Cl_2\ (as)} X \xrightarrow[]{+NaOH,t^0} Y \xrightarrow[]{+CuO,t^0} Z \xrightarrow[]{dd\ AgNO_3/NH_3} T\)

Biết rằng X, Y, Z, T là những sản phẩm chính. Công thức cấu tạo của chất T là:

Hướng dẫn:

\({C_6}{H_5}C{H_3} \to {C_6}{H_5}C{H_2}Cl \to {C_6}{H_5}C{H_2}OH{C_6}{H_5}C{H_2}OH{C_6}{H_5}CHO \to {C_6}{H_5}COON{H_4}\)

Bài 3:

Cho 27,6 gam hợp chất thơm X có công thức C₇H₆O₃ tác dụng với 800 ml dung dịch NaOH 1M thu được dung dịch Y. Để trung hòa toàn bộ Y cần 100 ml dung dịch H₂SO₄ 1M thu được dung dịch Z. Khối lượng chất rắn khan thu được khi cô cạn dung dịch Z là:

Hướng dẫn:

Có n_NaOH = 0,8 mol; n\(\tiny H_2SO_4\) trung hòa = 0,1 mol

⇒ n_NaOH phản ứng với X = 0,8 – 0,1 × 2 = 0,6 mol = 3nX

⇒ X phải có CT là HCOO-C₆H₄-OH

⇒ Chất rắn sau cô cạn có: 0,1 mol Na₂SO₄; 0,2 mol HCOONa; 0,2 mol C₆H₄(ONa)₂

⇒ m = 58,6 g

Bài 4:

Hỗn hợp chất X gồm các thành phần C, O, H chứa vòng benzen. Cho 6,9 gam X vào 360 ml dung dịch NaOH 0,5M (dư 20% so với lượng cần phản ứng) đến phản ứng hoàn toàn, thu được dung dịch Y. Cô cạn Y thu được m gam chất rắn. Mặt khác, đốt cháy hoàn toàn 6,9 g X cần vừa đủ 7,84 lít O₂ (đktc) thu được 15,4 gam CO₂. Biết X có công thức phân tử trùng với công thức đơn giản nhất. Giá trị của m là:

Hướng dẫn:

Khi đốt X: \(n_{O_2}= 0,35\) mol

⇒ theo ĐLBTKL: \(m_{H_2O} = m_X + m_{O_2} - m_{CO_2}\)

⇒ \(n_{H_2O} = 0,15\) mol và \(n_{CO_2} = 0,35\) mol

Trong X: \(n_C= 0,35\) mol;

\(n_H= 0,3\) mol; ⇒ \(n_C:n_H:n_O= 7:6:3\)

\(n_O=2n_{CO_2} +n_{H_2O} - 2n_{O_2}=0,15\) mol

Do X có CTPT trùng với CTDG nhất ⇒ X là C₇H₆O₃

Có n_NaOH = 0,18 mol ⇒ n_NaOH phản ứng = 0,15 mol = 3nX

⇒ X có công thức cấu tạo là HCOO-C₆H₄-OH

HCOO-C₆H₄-OH + 3NaOH → HCOONa + C₆H₄(ONa)₂ + 3H₂O

⇒ m _rắn = m _{NaOH dư} + m _HCOONa + m_C6H4(ONa)2 = 12,3 g