BàI tập hoá sơ cấp

1 đại học huế trung tâmđào tạo từ xa BàI tập hoá sơ cấp 2 PHầN 1. TóM TắT Lý THUYếT HOá HọC A. HOá HọC VÔ CƠ I. KIM LOạI Các nguyên tố kim loại thường có bán kính nguyên tử lớn hơn so với nguyên tử phi kim cùng chu kỳ. Mặt khác nguyên tử của hầu hết các nguyên tố kim loại đều có 1, 2 hoặc 3 electron ở lớp ngoài cùng. Vì vậy tính chất hoá học cơ bản của các nguyên tố kim loại là dễ mất electron hoá trị, thể hiện tính khử: M - ne-  Mn+ 1. Tác dụng với phi kim Đa số các kim loại đều tác dụng với phi kim, phản ứng xảy ra với mức độ khác nhau. - Kim loại hoạt động càng mạnh( kiềm, kiềm thổ, Al, Zn....) và phi kim hoạt động càng mạnh( F2, Cl2, Br2, O2) thì phản ứng xảy ra càng mãnh liệt. 2Mg + O2  2MgO 2Na + Cl2  2NaCl - Những phi hoạt động mạnh như F2, Cl2, Br2, O2 khi tác dụng với kim loại, thường tạo ra các hợp chất kim loại có hoá trị dương cao. 2Fe + 3Cl2  2FeCl Sn + 2Cl2  SnCl4 3 2. Tác dụng với H2O Những kim loại hoạt động mạnh như Li, Na, K, Rb, Cs, Ca, Sr, Ba- có hydroxit tan trong nước với phản ứng được với nước ở điều kiện thường để tạo thành dung dịch bazơ mạnh đồng thời giải phóng H2: Ví dụ: 2Na + 2H2O  2NaOH + H2 Ca + 2H2O  Ca(OH)2 + H2 3. Tác dụng với axit 3.1. Với dung dịch axit HCl, H2SO4 loãng - Các kim loại đứng trước hidro trong dãy điện thế của kim loại tác dụng với dung dịch HCl, H2SO4 loãng tạo ra muối kim loại và khí H2. Ví dụ: Zn + 2H+ = Zn2+ + H2 Fe + 2H+ = Fe2+ + H2 - Kim loại đứng sau hidro trong dãy điện thế của kim loại không tác dụng với dung dịch HCl, H2SO4 loãng. Ví dụ: Cu + 2H+  không xảy ra 3.2. Với dung dịch H2SO4 đậm đặc, HNO3 - Dung dịch H2SO4 đậm đặc, đun nóng tác dụng với hầu hết các kim loại (trừ Au, Pt) tạo ra muối kim loại và thường tạo khí SO2. 2Fe + 6H2SO4(đặc, nóng) Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O Cu + 2H2SO4(đặc, nóng) CuSO4 + SO2 + 2H2O - Dung dịch axit HNO3 tác dụng hầu hết các kim loại (trừ Au, Pt) tạo thành muối kim loại và thường giải phóng khí NO2 nếu HNO3 đậm đặc khí NO nếu HNO3 loãng. Cu + 4HNO3(đặc)  Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O 4 Fe + 6HNO3(đặc)  Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O Fe + 4HNO3(loãng)  Fe(NO3)3 + NO + H2O 3Cu + 8HNO3(loãng)  3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O - Axit HNO3, H2SO4 đậm đặc, nguội không tác dụng với kim loại Fe, Al, Cr. Hiện tượng này gọi là sự thụ động hoá kim loại. 4. Tác dụng với dung dịch bazơ - Các kim loại tan trong H2O (Li, Na, K, Rb, Cs, Ca, Ba) khi cho vào dung dịch bazơ thì thực tế chúng tác dụng với nước. Ví dụ: Khi cho Na vào dung dịch Ba(OH)2 thì Na sẽ tác dụng với nước: Na + H2O  NaOH + H2 - Chỉ các kim loại có hidroxit lưỡng tính như Be, Zn, Al mới tác dụng được với dung dịch bazơ: Zn + 2NaOH  Na2ZnO2 + H2 2Al + 2H2O + 2NaOH  2NaAlO2 + 3H2 5. Tác dụng với dung dịch muối 5.1. Kim loại tan trong nước (Li, Na, K, Rb, Cs, Ca, Sr, Ba) Kim loại tan trong nước khi tác dụng với dung dịch muối thì nó không đẩy kim loại đứng sau ra khỏi muối, và phản ứng xảy ra như sau:  Đầu tiên kim loại tác dụng với H2O tạo ra bazơ và H2 bay lên.  Sau đó bazơ tác dụng với muối theo điều kiện phản ứng trao đổi Ví dụ 1: Viết phương trình phản ứng khi cho Na tác dụng với dung dịch CuSO4. Ba + 2H2O  2NaOH + H2 5 2NaOH + CuSO4  Cu(OH)2 + Na2SO4 Ví dụ 2: Viết phương trình phản ứng khi cho Ba tác dụng với dung dịch AlCl3. Ba + 2H2O  Ba(OH)2 + H2 2AlCl3 + 3Ba(OH)2  2Al(OH)3 + 2BaCl2 Nếu Ba(OH)2 dư: Ba(OH)2 + 2Al(OH)3  Ba(AlO2)2 + 4H2O 5.2. Kim loại không tan trong nước Kim loại không tan trong nước đẩy kim loại đứng sau nó ra khỏi muối. Ví dụ: Zn + CuSO4  Cu + ZnSO4 Cu + 2AgNO3  Cu(NO3)2 + Ag Lưu ý: * Nhiều kim loại tác dụng cùng dung dịch một muối thì kim loại hoạt động mạnh phản ứng hết trước rồi mới đến kim loại yếu hơn. Ví dụ: Cho Zn, Fe, Cu vào dung dịch AgNO3 phản ứng xảy ra theo thứ tự sau: Zn + 2AgNO3  Zn(NO3)2 + 2Ag Fe + 2AgNO3  ZnSO4 + 2Ag Cu + 2AgNO3  Cu(NO3)2 + 2Ag * Cho một kim loại vào dung dịch chứa nhiều muối thì muối ở kim loại hoạt động kém phản ứng hết trước. Ví dụ : Zn tác dụng với dung dịch hổn hợp Ag2SO4, CuSO4, FeSO4 Zn + Ag2SO4  ZnSO4 + 2Ag 6 Zn + CuSO4  ZnSO4 + Cu Zn + FeSO4  ZnSO4 + Fe * Do ion Fe3+ có tính oxy hoá mạnh hơn Cu2+ nên: Cu + 2Fe3+ = 2Fe2+ + Cu2+ Fe + 2Fe3+ = 3Fe2+ Đây là phản ứng của kim loại đứng sau tác dụng với muối của kim loại đứng trước. 6. Các phương pháp điều chế kim loại Để điều chế một kim loại người ta dung dòng điện hay chất khử để khử ion kim loại về kim loại. Phương trình phản ứng để điều chế một kim loại như sau: Mn+ + ne-  Mo 6.1. Điều chế kim loại đứng trước Al kể cả Al Để điều chế các kim loại này chỉ có một phương pháp thường dùng để điện phân hợp chất nóng chảy: 2NaCl  dpnc 2Na + Cl2 Al2O3  dpnc 2Al + 2 2 3 O 6.2. Điều chế các kim loại sau Al Để điều chế các kim loại đứng sau Al ta có thể dùng các phương pháp sau: a. Điện phân dung dịch muối CuSO4 + H2O  dpnc Cu + 1/2 O2 + H2SO4 2AgNO3 + H2O  dpnc 2Ag + 1/2O2 + 2HNO3 Cryolit 7 b. Dùng C, H2, CO khử oxy kim loại ở nhiệt độ cao CuO + H2  Cu + H2O CuO + C  Cu + CO CuO + CO  Cu + CO2 Khi dung CO khử oxit sắt Fe2O3 phản ứng xảy ra như sau: 3Fe2O3 + CO  2Fe3O4 + CO2 Fe3O4 + CO  3FeO + CO2 FeO + CO  Fe + CO2 c. Dùng Al, Mg khử oxit kim loại ở nhiệt độ cao Phương pháp này gọi là phương pháp nhiệt nhôm hay phương pháp nhiệt magie. Người ta dùng phương pháp này để điều chế một số kim loại khó bị khử và nó khó chảy như Cr, Mn.... 8Al + 3Fe3O4  4Al2O4 + 9Fe 2Al + Cr2O3  Al2O3 + 2Cr d. Dùng kim loại đứng không tan đứng trước đẩy kim loại đừng sau ra khỏi muối Cu + 2AgNO3  2Ag + Cu(NO3)2 Fe + CuSO4  FeSO4 + Cu II. PHI KIM Các nguyên tố phi kim thường có bán kính nguyên tử bé hơn so với nguyên tử kim loại cùng chu kỳ. Nguyên tử của hầu hết các nguyên tố phi kim đều có 5, 6 hoặc 7 electron ở lớp ngoài cùng. Vì vậy tính chất hoá học cơ bản của nguyên tố phi kim là dễ nhận electron hoá trị để đạt cấu hình electron bền vững của khí hiếm, chúng thể hiện tính oxy hoá: X + ne-  Xn- 8 1. Tác dụng với đơn chất 1.1. Tác dụng với hydro Hầu hết các phi kim đều tác dụng với hydro tạo ra các hợp chất khí: Ví dụ: Cl2 + H2  2HCl S + H2  H2S O2 + 2H2  2H2O N2 + 3H2  2NH3 C + 2H2  CH4 1.2. Tác dụng với oxy Trừ halogen không tác dụng trực tiếp với oxy, các phi kim còn lại tác dụng với oxy tạo thành oxit. Ví dụ : C + O2  CO2 S + O2  SO2 4P + 5 O2  2P2O5 N2 + O2  2NO 1.3. Tác dụng với kim loại Hầu hết các phi kim đều tác dụng được với kim loại( ngoại trừ Au và Pt). Các phản ứng xảy ra với mức độ khác nhau. - Các phi kim hoạt động mạnh như halogen, O2 .... tác dụng với kim loại hoạt động mạnh như kim loại kiềm, kiềm thổ, Al, Zn.... thì phản ứng xảy ra mãnh liệt. Ví dụ: Na + Cl2  2NaCl 2Mg + O2  2MgO 9 - Các phi kim hoạt động mạnh như halogen X2 (Cl2, Br2, I2), O2 khi tác dụng với kim loại có nhiều hoá trị thì thường tạo thành hợp chất có hoá trị cao. Ví dụ: 2Fe + 3Cl2  2FeCl3 Sn + 2Cl2  SnCl4 - Các phi kim kém hoạt động như H2, N2, C chỉ tác dụng với kim loại hoạt động ở nhiệt độ cao. Ví dụ: 4Al + 3C  Al4C3 Ca + 2C  CaC2 2Na + H2  2NaH 2. Tác dụng với hợp chất 2.1. Tác dụng với axit Đối với các phi kim ở trạng thái rắn như C, S, P.... có thể tác dụng được với các axit có tính oxy hoá mạnh như HNO3, H2SO4 đậm đặc, nóng. Ví dụ: C + HNO3(đặc, nóng) = CO2 + NO2 + H2O S + HNO3(đặc, nóng) = H2SO4+ NO2 + H2O C + H2SO4(đặc, nóng) = CO2 + SO2 + H2O S + H2SO4(đặc, nóng) = SO2 + H2O P + HNO3(đặc, nóng) = H3PO4 + NO2 + H2O 2.2. Tác dụng với bazơ Halogen và một số kim loại khác có thể tác dụng được với dung dịch bazơ. Ví dụ: Cl2 + 2NaOH = NaCl + NaClO + H2O 2Cl + 2Ca(OH)2 = Ca(OCl)2 + CaCl2 + 2H2O 10 Cl2 + KOH(đặc, nóng) = KCl + KCl3 + H2O 2.3. Tác dụng với dung dịch muối Halogen đứng trước(trừ F2) đẩy được halogen đứng sau ra khỏi muối. Ví dụ: Cl2 + 2NaBr = 2NaCl + Br2 Br2 + 2Nal = 2NaBr + I2 Các phi kim hoạt động mạnh như Cl2, Br2 tác dụng được với dung dịch muối của phi kim hoá trị thấp tạo thành muối kim loại hoá trị cao. Ví dụ: Cl2 + 2FeCl2 = 2FeCl3 III. PHảN ứNG OXY HOá KHử 1. Định nghĩa Phản ứng oxy hoá khử là phản ứng xảy ra trong đó có sự thay đổi số oxy hoá của các nguyên tố. Nguyên nhân của sự thay đổi số oxy hoá là do có sự chuyển dời electron từ nguyên tố này sang nguyên tố khác. Zno +Cu2+  Zn2+ + Cuo 2. Một số khái niệm 2.1. Chất oxy hoá Chất oxy hoá là chất mà trong thành phần phân tử có chứa nguyên tố nhận electron, có số oxy hoá giảm sau phản ứng. Các chất oxy hoá thường là các hợp chất trong đó kim loại hay á kim có mức oxy hoá cao: KMnO4, K2Cr2O7, HNO3- 2.2. Chất khử Chất khử mà chất trong thành phần phân tử có chứa nguyên tố electron, có số oxy hoá tăng sau phản ứng. 11 Các kim loại luôn đóng vai trò là chất khử trong mọi phản ứng. 2.3. Quá trình oxy hoá Quá trình mất electron của một nguyên tố gọi là phá trình oxy hoá một nguyên tố là sự tăng số oxy hoá của nguyên tố đó. Ví dụ: Zn - 2e-  Zn2+ Quá trình oxy hoá 2.4. Quá trình khử Quá trình nhận electron của một nguyên tố gọi là quá trình khử. Quá trình của một nguyên tố là quá trình làm giảm số oxy hoá của nguyên tố đó. Ví dụ: Cu2+ + 2e-  Cuo Quá trình khử 2.5. Số oxy hoá Số oxy hoá là diện tích của nguyên tử trong phân tử nếu giả định rằng các cặp electron chung chuyển hẳn về nguyên tử có độ âm điện lớn hơn. 3. Cách cân bằng phản ứng oxy hoá-khử Trong phản ứng oxy hoá khử, electron sẽ chuyển từ chất khử sang chất oxy hoá. Tổng số electron mà chất khử mất đi bằng tổng số electron mà chất oxy hoá thu vào. Trình tự chung để thành lập phương trình phản ứng oxy hoá khử là:  Viết phương trình phản ứng ở dạng phân tử  Khảo sát sự thay đổi oxy hoá của các nguyên tố trước và sau phản ứng, xác định chất oxy hoá, chất khử.  Thành lập phương trình cho, nhận điện tử và cân bằng hệ số dựa vào nguyên tắc tổng số electron mà chất khử mất đi bằng tổng số electron mà chất oxy hoá thu vào. 12  Dùng phương trình electron để cân bằng phương trình phân tử. Ví dụ: KMnO4 + FeSO4 + H2SO4  MnSO4 + Fe2(SO4)3 + K2SO4 + H2O 2 x Mn+7 + 5e-  Mn+2 10 x Fe+2 - 1e-  Fe+3 2Mn+7 + 10Fe+2 = 2Mn+2 + 10Fe+3 2KMnO4 + 10FeSO4 + 8H2SO4 = 2MnSO4 + 5Fe2(SO4)3 + K2SO4+8H2O 4. Các dạng phản ứng oxy hoá khử đặc biệt 4.1. Phản ứng tự oxy hoá - tự khử Phản ứng oxy hoá khử trong đó nột chất vừa đóng vai trò chất oxy hoá vừa đóng chất khử gọi là phản ứng tự oxy hoá tự khử. Ví dụ: Cl2 + KOH  KClO3 + KCl + H2O 1 x Clo - 5e = Cl+5 5 x Clo + e = Cl-1 6Clo = Cl+5 + 5Cl-1 3Clo + 6KOH = KClO3 + 5KCl + 3H2O 4.2. Phản ứng oxy hoá- khử trong đó 1 phân tử có 2 nguyên tố đóng vai trò chất khử Ví dụ: FeS + HNO3  Fe2(SO4)3 + Fe(NO3)3 + NO2 + H2O 3 x FeS - 9e- = Fe+3 + S+6 27 x N+5 + le- = N+4 3FeS + 27N+5 = 3Fe3+ 3S+6 + 27N+4 3FeS + 30HNO3 = Fe2(SO4)3 + Fe(NO3)3 + 27NO2 + 15H2O 13 4.3. Phản ứng oxy hoá- khử với nguyên tố có số oxy hoá không xác định Ví dụ: FexOy + HNO3  Fe(NO3)3 + NO + H2O 3 x xFe+2y/x -(3x-2y)e- = xFe+3 (3x - 2y) x N+5 + 3e- = N+2 3xFe+2y/x +(3x-2y) N+5 = 3xFe+3 +(3x-2y)N+2 3FxOy + (12x-2y)HNO3= 3xFe(NO3)3 + (3x-2y)NO + (6x-y)H2O 4.4. Phản ứng oxy hoá - khử trong hoá hữu cơ Để cân bằng phản ứng oxy hoá khử trong hữu cơ người ta có thể dựa vào hai phương pháp: - Dùng công thức phân tử Tương tự như cân bằng phản ứng oxy hoá- khử trong hoá vô cơ. ở đây ta sử dụng số oxy hoá trung bình. Ví dụ: C7H8 + KMnO4  C7H5O2K + MnO2 + KOH + H2O 7 x C-8/7 - e6 7 6 = C-2/7 2 x Mn+7 + 3e- = Mn+4 7C-8/7 + 2Mn+7 + 7C-2/7 + 2Mn+4 C6H5CH3 + 2KMnO4  C6H5COOK + 2MnO2 +KOH + H2O - Dùng công thức cấu tạo: Cách cân bằng này chỉ chú ý vào cacbon thây đổi số oxy hoá: C6H5-CH3 + 2KMnO4  C6H5-COOK+ 2MnO2 + KOH + H2O 1 x C-3 - 6e- = C+3 2 x Mn+7 + 3e- = Mn+4 C+3 + 2Mn+4 = C+3 + 2Mn+4 C6H5-CH3 + 2KMnO4  C6H5-COOK + 2MnO2 +KOH + H2O 14 IV. PHảN ứNG TRAO ĐổI 1. Khái niệm Phản ứng trao đổi là phản ứng mà không trao đổi số oxy hoá của các nguyên tố trước và sau phản ứng. Ví dụ: NaCl + AgNO3 = AgCl + NaNO3 2NaOH + MgCl2 = Mg(OH)2 + 2NaCl Điều kiện để một phản ứng trao đổi xảy ra khi trộn hai dung dịch điện ly lại với nhau là: phải tạo thành chất kết tủa, chất bay hơi hoặc chất điện ly yếu. Ví dụ: Na2CO3 + CaCl2 = CaCO3 + 2NaCl Na2SO3 + 2HCl = NaCl + SO2 + H2O HNO3 + NaOH + NaOH = NaNO3 + H2O 3. Giới thiệu một số loại phản ứng trao đổi 3.1. Axit tác dụng với bazơ Phản ứng luôn luôn xảy ra vì H2O là chất điện ly yếu HCl + NaOH = NaCl + H2O H2SO4 + Ba(OH)2 = BaSO4 + 2H2O Đối với axit yếu loại đa nấc ví dụ H3PO4 khi tác dụng với bazơ mạnh ví dụ NaOH, tuỳ thuộc vào tỷ lệ số mol H3PO4 và NaOH mà ta thu được một muối hay nhiều muối, muối axit hay trung tính. H3PO4 + NaOH = NaH2PO4 + H2O H3PO4 + 2NaOH = Na2HPO4 + H2O H3PO4 + 3NaOH = Na3PO4 + H2O 3.2. Axit tác dụng với muối Axit tác dụng với dung dịch muối tạo thành muối mới và axit mới với điều kiện: 15 * Axit mạnh đẩy axit yếu ra khỏi muối Ví dụ: CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2 FeS + 2HCl = FeCl2 + H2S * Nếu axit tạo ra mạnh bằng axit ban đầu thì muối mới phải là muối kết tủa. BaCl2 + H2SO4 = BaSO4 + 2HCl Lưu ý: Một số muối sunfua như CuS, PbS, Ag2S, HgS không tan trong axit thông thường (HCl, H2SO4 loãng) nên axit yếu H2S đẩy được các muối này ra khỏi muối của axit mạnh. H2S + CuCl2 = CuS + 2HCl H2S + Pb(NO3)2 = PbS + 2HNO3 3.3. Axit tác dụng với oxit bazơ Axit tác dụng với oxit bazơ tạo ra muối và H2O. CaO + 2HCl = CaCl2 + H2O H2S + 3H2SO4 = Fe2(SO4)3 + 3H2O Lưu ý: Fe3O4 khi tác dụng với axit HCl, H2SO4 loãng tạo thành 2 muối: Fe3O4 + 8HCl = FeCl2 + 2FeCl3 + 4H2O Fe3O4 + 4H2SO4 = FeSO4 + Fe2(SO4)3 + 4H2O 3.4. Bazơ tác dụng với muối Dung dịch bazơ tác dụng với dung dịch muối với điều kiện bazơ mới và muối mới có một chất kết tủa hay bay hơi. 2NaOH + CuCl2 = Cu(OH)2 + 2NaCl Ba(OH)2 + Na2SO4 = BaSO4 + 2NaOH NH4Cl + NaOH = NaCl + NH3+ H2O 16 Lưu ý: Trường hợp kết tủa hidroxit tạo ra là hidroxit lưỡng tính (Zn(OH)2, Al(OH)3-) thì nó sẽ tan trở lại trong kiềm dư. Ví dụ 1: AlCl3 + 3NaOH = Al(OH)3 + 3NaCl Nếu dư NaOH: Al(OH)3 + NaOH = NaAlO2 + 2H2O Ví dụ 2: ZnSO4 + 2NaOH = Zn(OH)2 + Na2SO4 Nếu dư NaOH: Zn(OH)2 + 2NaOH = Na2ZnO2 + 2H2O 3.5. Bazơ tác dụng với oxit axit Dung dịch bazơ tácdụng với oxit axit tạo thành muối và nước Ví dụ: 2NaOH + SO3 = Na2SO4 + H2O Lưu ý: * Oxit axit CO2, SO2 khi tác dụng với dung dịch bazơ đầu tiên tạo ra muối trung hoà và nước. Sau đó nếu còn dư CO2 (hay SO2) thì nó tác dụng với muối trung hoà và nước tạo ra muối axit. Ví dụ: CO2 tác dụng với dung dịch NaOH 2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O (1) Nếu dư CO2: NaOH + H2O + CO2 = 2NaHCO3 (2)  Oxit NO2 khi tác dụng với dung dịch bazơ thì phản ứng tạo thành 2 muối: 2NO2 + 2NaOH = NaNO3 + NaNO3 NaNO2 + H2O 4NO2 + 2Ba(OH)2 = Ba(NO3)2 + Ba(NO2)2 + 2H2O Nếu có mặt của O2: 4NO2 + O2 + 4NaOH = 4NaNO3 + 2H2O 17 3.6. Muối tác dụng với muối Hai dung dịch muối tác dụng với nhau tạo thành 2 muối mới với điều kiện trong 2 muối mới có một khối kết tủa. Ví dụ: NaCl + AgNO3 = AgCl + NaNO3 MgSO4 + BaCl2 = BaSO4 + MgCl2 Lưu ý: Muối axit mạnh được xem như một axit. Ví dụ: 2NaHSO4 + Na2CO3 = 2Na2SO4 + CO2 + H2O 3.7. Oxit axit tác dụng với oxit bazơ Oxit axit tác dụng với muối oxit bazơ tạo thành muối, với điều kiện là một trong hai oxit phải có một oxit mạnh( thuộc oxit bazơ mạnh hay oxit axit mạnh tương ứng). CaO + CO2 = CaCO3 3.8. Oxit axit tác dụng với dung dịch muối Oxit axit tác dụng với dung dịch muối thì đầu tiên oxit tác dụng với nước tạo ra axit tương ứng, sau đó axit tác dụng với muối theo điều kiện phản ứng trao đổi. Ví dụ 1: khi sục SO2 vào dung dịch Na2CO3: SO2 + H2O = H2SO3 Na2CO3 + H2SO3 = Na2SO3 + H2O + CO2 Ví dụ 2: khi sục SO3 vào dung dịch BaCl2: SO3 + H2O = H2SO4 H2SO4 + BaCl2 = BaSO4 + 2HCl 3.9. Oxit bazơ tác dụng với dung dịch muối Đầu tiên oxit tác dụng với H2O tạo thành bazơ tương ứng. Sau đó bazơ tác dụng với muối theo điều kiện phản ứng trao đổi. 18 Ví dụ 1: Viết phương trình phản ứng xảy ra khi cho Na2O tácdụng với dung dịch CuSO4. Na2O + H2O = 2NaOH 2NaOH + CuSO4 = Cu(OH)2 + Na2SO4 Ví dụ 2: Viết phương trình phản ứng xảy ra khi cho K2O tác dụng với dung dịch Al2(SO4)3. K2O + H2O = 2KOH 6KOH + Al2(SO4)3 = 2Al(OH)3 + 3K2SO4 Nếu dư KOH: KOH + Al(OH)3 = KAlO2 + 2H2O B. HOá HọC HữU CƠ I. ANKAN Ankan là những hidrocacbon no, mạch hở. Dãy đồng đẳng của ankan bắt đầu từ CH4, chúng có công thức phân tử tổng quát là CnH2n+2(n1). 1. Danh pháp Tên gọi của các ankan trong dãy đồng đẳng đều tận cùng bằng an Công thức Tên gọi Công thức Tên gọi CH4 Metan C6H14 Hexan C2H6 Etan C7H16 Heptan C3H8 Propan C8H18 Octan C4H10 Butan C9H20 Nonan C5H12 Pentan C10H22 Decan 19 - Đối với ankan không có mạch nhánh: Ví dụ: CH3-CH2-CH2-CH3 (n-Butan) CH3-CH2-CH2-CH2-CH3(n-Pentan) - Đối với ankan có mạch nhánh: Chọn mạch cacbon dài nhất làm mạch chính, đánh số thứ tự trên mạch chính bắt đầu từ cacbon gần mạch nhánh nhất. Đọc chữ số vị trí mạch nhánh + tên mạch nhánh+ tên mạch chính. Ví dụ: CH3-CH2-CH(CH3)- CH2-CH(C2H5)-CH2-CH2-CH3 (5-etyl-3-metyl octan) 2. Đồng phân Đồng phân là những hợp chất hữu cơ có dùng công thức phân tử nhưng khác nhau công thức cấu tạo. Ví dụ: C4H10 có các đồng phân: CH3-CH2-CH2-CH3 CH3-CH(CH3)-CH3 (n-butan) (2-metyl propan) 3. Tính chất hoá học 3.1. Phản ứng thế Dưới tác dụng của askt, Cl2(Br2) có thể thay thế lần lượt các nguyên tử hidro trong ankan: CnH2n+2 + kCl2  askt CnH2n+1-kClk + kHCl (k  2n+2) Ví dụ: CH4 + Cl2  askt CH3Cl + HCl 3.2. Phản ứng nhiệt phân Tuỳ theo điều kiện phản ứng(nhiệt độ, xúc tác) mà các ankan có thể bị nhiệt phân theo các phản ứng sau: 20 - Đề hidro hoá: CnH2n+2  Ni,t o CnH2n + H2 Ví dụ: C4H10  Ni,t o C4H8 + H2 - Cracking: CnH2n+2  ot CmH2m + CpH2p+2 Ví dụ: C4H10  ot C2H4 + C2H6 3.3. Phản ứng đốt cháy Phản ứng tổng quát: CnH2n+2 + 2 2 13 O )n(   nCO2 + (n+1)H2O Ví dụ: CH4 + 2O2  CO2 + 2H2O Nhận xét: Khi đốt cháy hoàn toàn ankan thì thu được số mol CO2 < số mol H2O. 4. Điều chế 4.1. Điều chế metan - Al4C3 + 12H2O  3CH4 + 4Al(OH)3 CaO - CH3COONa + NaOH  CH4 + Na2CO3 t0 - C4H10   Cracking CH4 + C3H6 4.2. Điều chế các đồng đẳng của metan a. Phương pháp giữ nguyên mạch C - Từ ankan CnH2n + H2  CnH2n+2 Ví dụ: C4H8 + H2  C4H10 - Từ ankin: CnH2n-2 + 2H2  CnH2n+2 Ni t0 Ni t0 Ni t0 21 Ví dụ: C3H4 + 2H2  C3H8 b. Phương pháp tăng mạch C Đây là phương pháp quan trọng nhất để điều chế những ankan có cấu tạo phức tạp. R-X + 2Na + R’-X  R-R’ + 2NaX Ví dụ: CH3-CH2-Cl + 2Na + CH3- Cl  CH3-CH2-CH3 + 2NaCl d. Phương pháp giảm mạch C - Phương pháp Duma R-COONa + NaOH  RH + Na2CO3 Ví dụ: C2H5- COONa + NaOH  C2H6 + Na2CO3 - Cracking: CnH2n+2  Cn’H2n’+2 + CmH2m (với n = n’+m) Ví dụ: C4H10  C2H4 + C2H6 II. ANKEN Anken là những hidrocacbon không no, mạch hở, trong phân tử có chứa 1 nối đôi C=C. Dãy đồng đẳng anken bắt đầu từ C2H4, chúng có công thức phân tử tổng quát là CnH2n(n  2). 1. Danh pháp Xuất phát từ tên gọi ankan tương ứng nhưng thay đuôi an bằng ilen (danh pháp thông thường) hoặc en (danh pháp quốc tế) Ví dụ: Anken Thông thường Quốc tế C2H4 Etilen Eten Ni t0 CaO t0 CaO t0 CaO t0 CaO t0 22 C3H6 Propilen Propen C4H8 Butilen Buten - Đọc tên anken mạch thẳng Đánh số thứ tự cacbon bắt đầu từ phía đầu mạch gần nối đôi. Đọc tên: anken+ chữ số vị trí nối đôi. Ví dụ: CH3-CH2-CH=CH2 CH3-CH=CH-CH3 (buten-1) (buten-2) - Đọc tên anken mạch nhánh: Chọn mạch C dài nhất mạch chính, bắt đầu đánh STT cacbon từ phía cacbon gần nối đôi hơn. Đọc tên: chữ số vị trí mạch nhánh + tên mạch nhánh + tên mạch chính + chữ số chỉ vị trí nối đôi. Ví dụ: CH3-CH(CH3)- CH2-CH=CH-CH3 (5-metyl hexen-2) 2. Đồng phân 2.1. Đồng phân cấu tạo: gồm đồng phân về mạch cacbon và đồng phân vị trí nối đôi. Ví dụ: C4H8 có các đồng phân anken sau: CH2=CH-CH2-CH3 CH3-CH=CH-CH3 CH3=C(CH3)-CH3 (buten-1) (buten-2) (2-metyl propen) 2.2. Đồng phân hình học Sự có mặt nối đôi trong anken làm xuất hiện một loại đồng phân lập thể, đó là đồng phân hình học (gọi là đồng phân cis trans). Khi 2 nhóm thế cùng phía với mặt phẳng  của liên kết đôi ta có đồng phân cis, 2 nhóm thế khác phía cho ta đồng phân dạng trans. 23 Ví dụ: H3C CH3 H3C H C=C C=C H H H CH3 Cis-buten-2 trans-buten-2 3. Tính chất hoá học 3.1. Phản ứng cộng hợp - Với H2 CH2=CH-CH3+H2 ot Ni CH3-CH2-CH3 - Với Cl2, Br2 CH2=CH-CH3+Br2  CH2Br-CHBr-CH3 - Với HX: (HCl, HBr) CH3-CH=CH-CH3 + HBr  CH3-CH2-CHBr-CH3 - Với HX:( HCl, HBr) CH3-CH=CH-CH3 + HBr  CH3-CH2 - CHBr-CH3 Đối với phản ứng cộng hợp bất đối xứng thì sẽ tạo ra 2 sản phẩm: chính và phụ. Để xác định sản phẩm chính, ta dung quy tắc Maconicop: “ trong phản ứng cộng hợp bất đối xứng, phần dương của tác nhân sẽ lien kết với C dương hơn”. Ví dụ: CH3-CHBr-CH3(SPC) CH3-CH=CH2+HBr CH3-CH2-CH2Br(SPP) 3.2. Phản ứng trùng hợp 24 n CH2=CH2 ot xt (-CH2-CH2-)n (poli etylen) n CH2=CH-CH3  C xt o500 (-CH2-CH(CH3)-)n(poli propylene) 3.3. Phản ứng oxy hoá- khử a. Phản ứng đốt cháy Tổng quát: CnH2n + 2 2 3 O n  nCO2 + nH2O Ví dụ: C2H4 + 3 O2  2 CO2 + 2H2O Nhận xét: Khi đốt cháy hoàn toà anken thì số mol CO2= số mol H2O. b. Tác dụng với dung dịch KMnO4 Các anken có thể mất màu của thuốc tím tạo thành rượu đa chức. Ví dụ: 3CH3- CH=CH2+2KMnO4+ 4H2O 2MnO2 + 2KOH + CH3- CH(OH)-CH2(OH) 4. Điều chế 4.1. Cracking ankan CnH2n+2  ot xt CnH2n’+2 + CmH2m ( với n=n’+m) Ví dụ: C4H10  C xt o600 CH4 + C3H6 4.2. Đề hydro hoá ankan CnH2n+2  ot xt CnH2n + H2 25 Ví dụ: CH3-CH2-CH3 ot xt CH3-CH=CH2+H2 4.3. Đề hydrat hoá rượu no đơn chức Ví dụ: CH3-CH=CH-CH3+H2O CH3-CH2-CH(OH)-CH3 C SOH o180 42 CH3-CH2-CH=CH2+H2O (SPP) III. ANKAĐIEN Ankađien là những hidrocacbon mạch hở, trong phân tử có chứa 2 liên kết C=C. Chúng có công thức phân tử tổng quát là CnH2n+2. Hai ankađien quan trọng nhất là: CH2 = CH-CH=CH2 butađien1, 3 CH2=C(CH3)-CH=CH2 2-metyl butađien-1, 3(iso pren) 1. Hoá tính 1.1. Phản ứng cộng Butađien 1, 3 có thể cộng hộp H2, Cl2, HCl....theo kiểu 1, 2hoặc 1, 4. Ví dụ: CH2Br-CH=CH-CH2Br CH2=CH-CH=CH2+Br2 CH2Br-CHBr-CH=CH2 Nếu lượng Br2 dư thì thu được dẫn xuất tetrabrom duy nhất. Đối với trường hợp H2 và HCl cũng tương tự: Ví dụ: CH3-CH=CH-CH2Cl CH2=CH-CH=CH2+ HCl 26 CH3-CHCl-CH2=CH2 1.2. Phản ứng trùng hợp n CH2=CH-CH=CH2  xtt Na o , ( -CH2-CH=CH-CH2-)n cao su buna Isopren cũng trùng hợp hoàn toàn tương tự. 1.3. Phản ứng oxy hoá-khử a. Phản ứng cháy CnH2n-2 + 2 2 13( O n  n CO2 + (n-1)H2O Ví dụ: C4H6 + 2 2 11 O  4CO2 + 3H2O b. Tác dụng với dung dịch KMnO4 3CH2=CH-CH=CH2+4KMnO4 + 8H2O 4MnO2 + 4KOH + 3CH2(OH)-CH(OH)-CH(OH)-CH2(OH) 2. Điều chế 2.1. Đề hidro hoá ankan CH3-CH2-CH2-CH3  33 ,/, 600 OCrOAl Co CH2=CH-CH=CH2+2H2 Tương tự từ isopentan ta có ispren 2.2. Từ rượu etylic 2 CH3-CH2-OH  ZnOOAl Co / 400 32 CH2=CH-CH=CH2 + H2 + 2H2O 2.3. Từ axetilen 27 2CH  CH  ClNHCuCl t o 4/ CH2=CH-C CH   otPb H , 2 C4H6 IV. ANKIN Ankin là những hidrocacbon không no, mạch hở, trong phân tử của chúng có một liên kết ba C C. Dãy đồng đăng ankin bắt đầu từ C2H2, chúng có công thức phân tử tổng quát là CnH2n-2(n 2) 1. Danh pháp - Thông thường: gọi tên cac gốc ankyl 2 bên nối ba sau đó them axetilen - Quốc tế: xuất phát từ ankan tương ứng, thay đuôi an bằng in Ví dụ: Công thức Quốc tế Thông thường CH  CH Atin Axetilen CH3-C CH Protin Metylaxetilen CH3-CH2- C CH Butin 1 Etylaxetilen CH3-C C-CH3 Butin 2 Đimetylaxetilen - Gọi tên ankin mạch nhánh hoàn toàn tương tự như anken, đánh số mạch chính bắt đầu từ nguyên tử C đầu mạch gần lien kết ba. 2. Tính chất hoá học 3.1. Phản ứng cộng hợp Tương tự anken, anken là cacbon hydrocacbon không no nên dễ dàng tham gia phản ứng cộng. Quy tắc Maconicop vẫn áp dụng đúng cho phản ứng cộng bất đối xứng. - Cộng Br2: 28 CH CH   otNi H , 2 CH2=CH2   otNi H , 2 CH3-CH3 - Cộng Br2: CH CH   2Br CHBr=CHBr   2Br CHBr2- CHBr2 - Cộng hợp nứơc: CH CH+H2O  C HgSO o70 4 CH3-CO-CH3 Lưu ý: chỉ có axetilen tác dụng với nước(có mặt xúc tác HgSO4) cho andehit còn các anken khác cho xeton Ví dụ: CH3-C CH+H2O  C HgSO o70 4 CH3-CO-CH3 - Cộng hợp với HX CH  CH+CH3COOH CH2=CH-OOCCH3(vinyl axetat) CH CH + HCl  CH2=CHCl(vinyl clorua) Các chất vinyl clorua, vinyl axetat là những monomer quan trọng. 3.2. Phản ứng trùng hợp Ankin, đặc biệt là axetilen có thể trùng hợp theo nhiều kiểu khác nhau tuỳ thuộc vào điều kiện phản ứng: Ví dụ: 3CH CH  C C o600 C6H6 ( benzene) 2CH CH  ot ClNHCuCl 4/ CH2=CH-C CH(vinyl axetilen) 3.3. Phản ứng trao đổi 29 Các nguyên tử hidro ở liên kết ba đầu mạch kiêu R- C CH rất linh động, nó có thể tham gia phản ứng trao đổi với các ion kim loại. Ví dụ: Khi cho C2H2 đi qua dung dịch AgNO3/NH3 thì thu đựơc kết tủa vàng: CH CH+2[Ag(NH3)2 ]OH   33 / NHAgNO C2Ag2 + 4NH3+2H2O ( Bạc axetilua) Ag2C2 là chất rắn, dễ nổ, khi tác dụng với axit vô cơ lại cho C2H2: Ag2C2 + 2HCl 2AgCl + C2H2 Vì thế, các phản ứng trên dung để nhận biết và điều chế ankin đầu mạch tinh khiết. 3.4. Phản ứng oxy hoá- khử a. Phản ứng cháy CnH2n-2+ 2 2 13( O n  nCO2+(n-1)H2O Ví dụ: C2H2 + 2 2 5 O  2CO2 + H2O Lưu ý: Khi đốt cháy hoàn toàn ankin thì số molCO2>số molH2O. b. Tác dụng với dung dịch KMnO4 Khi oxit hoá chậm C2H2 bằng dung dịch thuốc tím, ta thu được muối của axit H2C2O4: 8KMnO4 + 3C2H2 8MnO2 + 3K2C2O4 + 2KOH + 2H2O. 4. 1. Axetilen a. Tù đá vôi và than đá 30 CaCO3    Co900 CaO+CO2 CaO + 3C  dienlo Co _ 2000 CaC2 + CO CaC2 + 2H2O  C2H2 + Ca(OH)2 b. Từ metan 2CH4  nhanhlanhlam Co __ 1500 C2H2+3H2 4.2. Đồng đẳng của axetilen CH  CH+NaCH C-Na CH C-Na+R-X R-C CH+NaX V. AREN Aren( hydrocacbon thơm) là hidrocacbon mà trong phân tử chứa một hay nhiều nhân benzene. Dãy đồng đẳng của aren bắt đầu từ C6H6, chúng có công thức phân tử tổng quát là CnH2n-6(n 6) 1. Danh pháp Tên của các chất đồng đẳng của benzene gồm tên của gốc ankyl + benzene Ví dụ: C6H5-CH3 (Metyl benzene hay toluene) C6H5-C2H5 (etyl benzene) 2. Đồng phân Khi nhân benzene có 2 nhóm thế sẽ có đồng phân về vị trí tương đối của các nhóm thế đó. Ví dụ: CH3-CH3 CH3-CH3 CH3-CH3 31 (ortho xilen) ( meta xilen) ( para xilen) 2. Hoá tính 2.1. Phản ứng thế - Tác dụng với brom C6H6 + Br2 ot bot_Fe C6H5-Br+HBr Khi chiếu sáng toluene tham gia phản ứng thế nguyên tử H ở nhóm CH3 dễ dàng hơn C6H6-CH3 + Br2  askt C6H5-CH2Br+HBr - Phản ứng nitro hoá C6H6 + HO-NO2 ot dSOH 42 C6H5-NO2+H2O (nitro benzene) 2.2. Phản ứng cộng - Cộng H2: C6H6 + 3H2 ot Ni C6H12(xiclo hexan) - Cộng Cl2: C6H6+3Cl2  askt C6H6Cl6(hexaclo xiclo hexan) 2.3. Phản ứng oxy hoá a. Phản ứng cháy CnH2n-6 + 2 2 )33( O n   nCO2 +(n-3)H2O 32 Ví dụ: C6H6 + 2 2 15 O 6CO2 + 3H2O b. Tác dụng với dung dịch KMnO4 + Benzen không tác dụng với dung dịch KMnO4 + Toluen bị oxy hoá gốc CH3 khi tác dụng với dung dịch KMnO4 có đun nóng. C6H5-CH3+2KMnO4C6H5-COOK+2MnO2 + KOH + H2O 3. Điều chế 3.1. Phương pháp đề hidro hoá đóng vòng ankan C6H14  33 ,/, 500,30 OAlOCr Catm o C6H6 + 4H2 3.2. Phương pháp trùng hợp axetilen 3C2H2  C Co600 C6H6 3.3. Phương pháp tổng hợp - Phương pháp Wurtz C6H5-Br + 2Na+CH3-Br  C6H5-CH3 + 2NaBr - Phương pháp Friden-Crap Khi cho hidrocacbon thơm tác dụng với dẫn xuất halogen mạch thẳng có mặt xúc tác AlCl3 thu đựơc đồng đẳng của banzen. Ví dụ: C6H6 + C2H5-Cl ot AlCl3 C6H5-C2H5+HCl VI. RƯợU NO ĐƠN CHứC Rượu là hữu chất hữu cơ có một hay nhiều nhóm hydroxyl(- OH) lien kết với những nguyên tử cacbon của gốc hidrocacbon. 33 Rượu no, đơn chức có công thức phân tử tổng quát là CnH2n+1OH. 1. Danh pháp - Danh pháp quốc tế: ankan + ol - Danh pháp thông dụng: rượu+ tên gốc ankyl+ic Ví dụ: Công thức Quốc tế Tên gọi thường CH3OH Methanol Metylic C2H5OH Etanol Etylic C3H7OH Propanol Propylic C4H9OH Butanol Butylic C5H11OH Pentanol Amylic 2. Đồng phân Rượu từ C3H7OH trở đi bắt đầu có đồng phân: đồng phân về mạch cacbon và đồng phân về vị trí nhóm chứcOH Ví dụ: Rượu C3H7OH có các đồng phân CH3-CH2-CH2-OH CH3-CH(OH)-CH3 Tên gọi đồng phân rượu: Chọn mạch cacbon dài nhất làm mạch chính, đánh số thứ tự cacbon trong mạch chính kể từ cacbon đầu mạch gần nhóm-OH nhất, với mạch chính+chữ số vị trí nhóm OH. Ví dụ: CH3-CH(CH3)-CH(CH3)-CH(OH)-CH3(3, 4 đi metyl pentanol 2) 34 3. Tính chất hoá học 3.1. Phản ứng thế nguyên tử H trong nhóm chức OH bằng kim loại kiềm CnH2n+1-OH+NaCnH2n+1 Ona + 2 2 1 H Ví dụ: 2C2H5-OH+2Na  2C2H5ONa + H2 Phản ứng này chứng minh độlinh động của nguyên tử H trong nhóm-OH của rượu. 3.2. Phản ứng tách nước Khi đun nóng với H2SO4 đậm đặc, tuỳ theo nhiệt độ phản ứng mà sản phẩm của phản ứng tách nước của rượu sẽ khác nhau: a. Tách nước từ 1 phân tử rượu tạo anken Khi đun nóng rượu với H2SO4 đậm đặc ở nhiệt độ lớn hơn 170 oC, thì một phân tử rượu tách ra một phân tử H2O tạo ra olefin. Ví dụ: CH3-CH2-OH  C SOH o180 42 CH2=CH2+H2O Khi tách rượu bậc II, bậc III thường cho ta hỗn hợp anken đồng phân của nhau. Để xác định sản phẩm chính, ta áp dụng quy tắc Zaixep: “ Trong phản ứng nước từ phân tử rượu, nhóm OH bị tách ưu tiên cùng với nguyên tử H ở cacbon bậc cao hơn”. Ví dụ: CH3-CH=CH-CH3+H2O(SPC) CH3-CH2-CH(OH)-CH3 C dSOH o180 42 CH3-CH2-CH=CH2+H2O(SPP) b. Tách nước từ 2 phân tử rượu tạo thành ete Khi đun nước rượu với H2SO4 đậm đặc ở nhiệt độ 140 oC, thì 2 phân tử rượu tách một phân tử nước tạo ete. 35 Ví dụ: 2C2H5OH  C SOH o140 42 C2H5-O-C2H + H2O(đietyl ete) 3.3. Phản ứng este hoá Khi cho rượu tác dụng với axit ta thu được este và nước: a. Tác dụng với HBr, HCl R-OH+HCl   R-Cl+H2O Ví dụ: C2H5OH + CHl   C2H5Cl + H2O Phản ứng này gọi là phản ứng tạo dẫn xuất halogen b. Tác dụng với axit hữu cơ Khi cho rượu tác dụng với axit hữu cơ có mặt axit H2SO4 đậm đặc xúc tác ta thu được este và nước. Đây là phản ứng thuận nghịch: R-OH+R’-COOH   R’ COOR+H2O Ví dụ: C2H5OH + CH3-COOH   CH3COOC2H5+H2O 3.4. Phản ứng oxi hoá - khử Khi đun nóng rượu với CuO hay với O2 có bột Cu làm xúc tác thì rượu bị oxi hoá, tuỳ theo bậc của rượu mà sản phẩm tạo ra khác nhau. a. Rượu bậc I Rượu bậc I bị oxi hoá tạo ra andehit R-CH2OH+CuO R-CHO+H2O + Cu 36 b. Rượu bậc II Rượu bậc II bị oxi hoá tạo ra xeton R-CO-R’ R-CH(OH)-R’+CuOR-CO-R’+H2O+Cu 3.5. Phản ứng đặc biệt của rượu etylic Với xúc tác thích hợp với hai phân tử rượu etylic loại nước loại hidro tạo ra butađien-1, 3: 2CH3-CH2-OH  C OAlZnO o400 / 32 CH2=CH-CH=CH2+2H2O + H2 3.6. Phản ứng đốt cháy Phản ứng đốt cháy rượu no đơn chức tổng quát: CnH2n+1OH + 2 2 3 O n nCO2+(n+1)H2O Ví dụ: C2H5OH + 2 2 7 O 2CO2 + 3H2O Nhận xét: Đốt cháy rượu no đơn chức tạo ra số mol CO2< số mol H2O. 4. Điều chế 4.1. Từ anken CnH2n+H2O   xtPt o ,, CnH2n+1OH Ví dụ: CH2=CH2+H2O   xtPt o ,, CH3-CH2-OH 4.2. Từ dẫn xuất halogen CnH2n+1Cl + NaOHCnH2n+1OH+NaCl Ví dụ: C2H5Cl+NaOHC2H5OH+NaCl 37 4.3. Phản ứng lên men rượu Từ tinh bột, xenlulozơ(C6H10O5)n qua quá trình lên men, ta thu đựơc rượu. Quá trình lên men được tóm tắt như sau (C6H10O5)n C6H12O6 men rượu C2H5OH ( Tinh bột) (Gluco) VII. PHENOL 1. Định nghĩa Khi thay thế nguyên tử hydro trong vòng benzene của hydrocacbon thơm bằng nhóm hydroxyl(-OH) ta đựơc loại hợp chất gọi là phenol. OH-Phenol OH CH3- P-Crezol Nếu thay thế nguyên tử hydro ở mạch nhánh của hydrocacbon thơm bằng nhóm hydroxylta được rượu thơm. Ví dụ: CH2-OH- Rượu benzylic Vậy phenol là những hợp chất hữu cơ mà phân tử của chúng có nhóm hydroxyl lien kết trực tiếp với nguyên tử cacbon của vòng benzene. Chất tiêu biểu và quan trọng nhất của các hợp chất phenol là C6H5-OH và ta thường gọi là phenol. 2. Tính chất vật lý Phenol là chất rắn, tinh thể không màu, có mùi đặc trưng. Nó ít tan trong nước, tan tốt trong dung môi hữu cơ. 3. Tính chất hoá học 3.1. Phản ứng đối với kim loại kiềm Tương tự rượu, khi cho kim loại kiềm(K, Na....) tác dụng với phenol thì phản ứng xảy mãnh liệt và giải phóng khí H2: 38 C6H5-OH+NaC6H5-ONa 3.2. Phản ứng với bazơ Khác với rượu, phenol phản ứng dễ dàng với dung dịch bazơ tạo thành dung dịch trong suốt: C6H5-OH+NaOH  C6H5-ONa+H2O Nhận xét: Phenol phản ứng được với cả kim loại kiềm và dung dịch bazơ, chứng tỏ phenol có tính axit. Phenol còn đựơc gọi là axit phenic. Tuy vậy, tính axit của phenol rất yếu, yếu hơn cả cacbonnic, phenol không làm quỳ tím hoá đỏ. Ví dụ: C6H5-ONa+CO2+H2OC6H5-OH+NaHCO3 Tính axit của phenol mạnh hơn rượu(nó phản ứng được với dung dịch bazơ, trong khi rượu thì không phản ứng được). Đều này là do ảnh hưởng của gốc phenyl C6H5- hút điện tử, làm cho lien kết O-H bị phân cực mạnh về phía oxy làm cho nguyên tử H trở nên linh động hơn so với trong rượu: C6H5 O -8 H+8 3. Phản ứng với dung dịch nước brom Nhỏ nước brom vào dung dịch Phenol, kết tủa trắng xuất hiện tức thời: OH + Br2 BrOHBrBr+ HBr Kết tủa trắng Nhận xét: 39 Nguyên tử hydro trong gốc phenyl của phenol tham gia phản ứng thế dẫ dàng hơn các nguyên tử hydro trong benzene. Đó là do ảnh hưởng của nhóm-OH đến gốc phenyl. ảnh hưởng của gốc phenyl đến nhóm hydroxyl và ảnh hưởng của nhóm hydroxyl đến gốc phenyl được gọi là ảnh hưởng qua lạigiữa các nguyên tử trong phân tử. 4. Điều chế Từ benzene: C6H6 + Cl2  )(Fe t o C6H5Cl C6H5Cl + NaOH  caoP caot o _ C6H5OH + NaCl VIII. ANDEHIT Andehit là chất hữu cơ có chứa nhóm chức- CHO lien kết với gốc hidrocacbon hoặc H. Công thức phân tử tổng quát của andehit no, đơn chức có dạng CnH2n+1 CHO 1. Danh pháp - Danh pháp quốc tế : ankan+al - Danh pháp thường: ankan+ tên axit tương ứng Ví dụ: Công thức Tên gọi thường Quốc tế HCHO Andehit fomic Metanal CH3CHO Andehit axetic Etanal C2H5CHO Andehit propionic Propanal 40 C3H7CHO Andrhit butyric Butanal C4H9CHO Andehit valeric Pentanal 2. Đồng phân Ví dụ: Viết các đồng phân andehit có công thức phân tửC4H9CHO CH3-CH2-CH2-CHO (n-pentanal) CH3-CH(CH3)-CH2-CHO (3metyl butanal) CH3-CH2-CH(CH3)-CHO (2 metyl butanal) CH3-C(CH3)2-CHO (2, 2 di metyl propanal) 3. Tính chất hoá học 3.1. Phản ứng cộng với H2 Phản ứng có xúc tác Ni và được đun nóng tạo ra rượu bậc I R-CHO+H2 ot Ni R-CH2OH 3.2. Phản ứng oxi hoá- khử Andehit có thể bị oxi hoá bởi các chất oxi hoá khác nhau. a. Phản ứng với oxi Khi có xúc tác muối mangan Mn2+, phản ứng tạo ra axit tương ứng, phản ứng này dung để điều chế axit tương ứng: R-CHO + 2 2 1 O   23 O)( COCOMn R-COOH b. Tác dụng với dung dịch AgNO3/NH3 41 Khi đun nóng andehit với dung dịch AgNO3 trong NH3 dư ta thu đựơc bạc kim loại, phản ứng này còn đựơc gọi là phản ứng tráng bạc hay tráng gương: R-CHO+2[Ag(NH3)2 ]OH R-COONH4 + 2Ag+3NH3 + H2O Ví dụ: CH3CHO+2[Ag(NH3)2 ]OH CH3-COONH4+2Ag+3NH3+H2O Đặc biệt đối với HCHO: HCHO + 4[Ag(NH3)2 ]OH(NH4)2CO3 + 4Ag + 6NH3 + H2O c. Tác dụng với Cu(OH)2/NaOH Phản ứng xảy ra khi đun nóng, tạo ra kết tủa Cu2O màu đỏ gạch: R-CHO+2Cu(OH)2 + NaOH  R-COONa + Cu2O + 3H2O Ví dụ: CH3-CHO + 2Cu(OH)2+ NaOH CH3-COONa+Cu2O + 3H2O Đặc biệt đối với HCHO: H-CHO+4Cu(OH)2 + 2NaOH Na2CO3 + 2Cu2O + 6H2O 3.3. Phản ứng trùng ngưng với Phenol Khi đun nóng hỗn hợp fomandehit và Phenol có mặt axit hoặc kiềm làm xúc tác, một hợp chất polymer gọi là dựa phenol fomandehit được tạo thành: 3.4. Phản ứng đốt cháy Andehit đơn chức no cháy tạo ra khí CO2 và H2O với số mol bằng nhau. CnH2n+1 CHO+ 2 2 )23( O n  (n+1)CO2+(n+1)H2O 4. Điều chế 42 Phương pháp chung để điều chế andehit là oxi hoá rượu bậc I bằng CuO, bằng oxi có bột Cu làm xúc tác hay bằng K2Cr2O7(hoặc CrO3) R-CH2OH+1/2O2  2 _Cubot R-CHO+H2O Đặc biệt hai andehit fomic và andehit axetic còn có thể điều chế bằng các phản ứng sau đây: 4.1. Andehit fomic - Từ rượu metylic: CH3-OH+ 2 2 1 O H-CHO+H2O - Từ metan: CH4+O2  C NxOy o800 H-CHO+H2O 4.2. Andehit axetic - Từ rượu etylic: CH3-CH2OH+1/2O2 ot Cubot _ CH3-CHO+H2O - Từ axetilen: Khi cho axetilen tácdụng với H2O xúc tác HgSO4 hoặc tác dụng với dung dịch HgSO4 ta thu đựơc CH3CHO CH CH+HOH  C HgSO o80 4 CH3-CHO IX. AXIT CACBOXYLIC Axit cacboxylic là loại hợp chất hữu cơ có chứa nhóm chức COOH lien kết với gốc hidrocacbon hoặc H. 43 Công thức phân tử tổng quát của axit no, đơn chức có dạng CnH2n+1 COOH. 1. Danh pháp Danh pháp quốc tế: axit+ankan+oic Ví dụ: Công thức Tên thường gọi Quốc tế HCOOH Axit fomic Axit metanoic CH3COOH Axit axetic Axit etanoic C2H5COOH Axit propionic Axit propanoic C3H7COOH Axit butyric Axit butanoic C4H9COOH Axit valeric Axit pentanoic 2. Tính chất hoá học 2.1. Tính axit Do sự phân cực mạnh có lien kết O-H nên axit cacboxylic phân ly trong nước theo cân bằng: R-COOH+H2O   R-COO- + H3O + Chính vì vậy dung dịch axit cacboxylic có đầy đủ các tính chất của một axit, như làm đổi màu quì tím thành đỏ và tham gia các phản ứng sau: a. Tác dụng với dung dịch bazơ R-COOH+NaOHR-COONa+H2O b. Tác dụng với kim loại hoạt động R-COOH + Na R-COONa + 2 2 1 H 44 2CH3-COOH+Mg(CH3-COO)2Mg + H2 c. Tác dụng với muối ở axit yếu hơn 2CH3-COOH+Na2CO32CH3-COONa + CO2 + H2O 2.2. Phản ứng este hoáP: Khi cho axit tác dụng với rượu có H2SO4 đậm đặc làm xúc tác ta được este. Ví dụ: CH3-COOH+C2H5OH   CH3COOC2H5+H2O 2.3. Phản ứng đặc biệt của axit fomic Axit fomic có chứa nhóm-CHO nên nó có khả năng tham gia phản ứng với AgNO3/NH3 tạo ra bạc kim loại: HCOOH + 2[Ag(NH3)2 ]OH  3 3 NH AgNO (NH4)2CO3 + 2Ag + 3NH3 + H2O 2.3. Phản ứng đốt cháy Axit đơn chức no mạch hở bị đốt cháy tạo ra H2O và CO2 với số mol bằng nhau: CnH2n+1COOH + 2 2 13( O n  (n+1)CO2+(n+1)H2O 3. Điều chế Phản ứng chung điều chế axit là phản ứng oxi hoá andehit bằng oxi có xúc tác muối Mn2+. R-CHO + 2 2 1 O   23 O)( COCHMn R-COOH Ví dụ: 45 CH3-CHO + 2 2 1 O   23 O)( COCHMn CH3-COOH Đặc biệt rượu etylic 10% bị oxi hoá bởi oxi không khí thành axit axetic, nhờ tác dụng của men giấm CH3-CH2OH + O2   giamMen _ CH3-COOH+H2O X. ESTE Este là sản phẩm của phản ứng giữa rượu và axit. 1. Tính chất vật lý Este của các axit đơn chức no thường là các chất lỏng có mùi thơm hoa quả dễ chịu. Ví dụ: CH3-COOCH(CH3)-CH2-CH2CH3 có mùi chuối ( Izoamyl axetat) CH3CH2CH2COOCH2CH2CH2CH3 có mùi dứa (Butyl butyrate) Este có nhiệt độ sôi thấp, vì giữa các phân tử este không có lien kết hidro như trong rượu hoặc trong axit. Este thường không tan trong nước chỉ có các este đơn giản mới tan ít trong nước. 2. Tính chất hoá học 2.1. Phản ứng thuỷ phân Khi đun nóng este với nước có mặt một ít axit vô cơ mạnh làm xúc tác sẽ tạo thành axit và rượu. R-COO-R’+HOH   R-COOH+R’OH Ví dụ: CH3COOC2H5+HOH   CH3-COOH+C2H5OH 46 Đây là phản ứng thuận nghịch. 2.2. Tác dụng với kiềm a. Este đơn chức Este đơn chức tác dụng với kiềm tạo ra muối của axit đơn chức với rượu đơn chức: RCOOR’+NaOH RCOONa + R’OH CH3COOC2H5+HOH  CH3-COONa + C2H5OH b. Este đa chức - Este tạo bởi axit đa chức và rượu đơn chức Tác dụng với kiềm tạo ra muối của axit đa chức và rượu đơn chức: R(CỎ’)n+nNaR(COONa)n+nR’OH Ví dụ: COO-C2H5 COONa + 2NaOH  +CH3OH + C2H5OH COO-CH3 COONa - Este tạo bởi axit đơn chức và rượu đa chức Tác dụng với kiềm tạo ra muối của axit đơn chức và rượu đa chức: R’(OOCR)n+nNaOHR’(OH)n+nRCOONa Ví dụ: CH2-OOCC17H35 CH2-OH CH-OOCC17H35 + 3NaOH CH-OH + 3C17H35COONa 47 CH-OOCC17H35 CH-OH c. Este có chứa gốc vinyl Tác dụng với kiềm tạo muối và andehit axetic CH3-COO-CH=CH2 + NaOH CH3-COONa + CH3-CHO d. Este có chứa gốc phenyl Tác dụng với kiềm dư tạo ra hai muối và nước: CH3-COO-C6H5+2NaOH C6H5ONa+CH3COONa+H2O 2.3.Phản ứng đặc biệt este có gốc axit fomic Trong cấu tạo của este này có chứa nhóm-CHO, nên có khả năng tác dụng với AgNO3/NH3 tạo bạc kim loại: H-COOR+2[Ag(NH3)2 ]OH   33NHAgNO NH4O- COOR+2Ag+3NH3+H2O 2.4. Phản ứng của este chưa no Este chưa no có khả năng tác dụng với H2, nước brôm, phản ứng trùng hợp. Ví dụ: CH3-COO-CH=CH2+H2CH3-COO-CH2-CH3 CH3-COO-CH=CH2+Br2 CH3-COO-CHBr-CH2Br COO-NH3 COO-CH3 nCH2=C)  (-CH2-C-)n CH3 CH3 (Metyl meta acrylat) (Poly metyl meta acrylat) 48 2.5. Phản ứng đốt cháy - Este đơn chức no có công thức phân tử CnH2nO2 giống với công thức phân tử của axit đơn chức no nên khi đốt cháy tạo ra CO2 và H2O có số mol bằng nhau CnH2nO2 + 2 2 )23( O n   nCO2+nH2O Ví dụ: CH3COOC2H5+5O2  4CO2+4H2O - Các este còn lại đốt cháy đều tạo ra số mol CO2> số mol H2O. CH3-COO-CH=CH2 + 2 2 9 O 4CO2 + 3H2O C2H4(OOC-CH3)2+ 2 2 13 O 6CO2 + 5H2O. 3. Điều chế Phương pháp chung để điều chế este là cho axit tác dụng với rượu có mặt xúc tác axit H2SO4. Đây là loại phản ứng thuận nghịch. Ví dụ: CH3-COOH+C2H5OH   CH3-COO-C2H5 + H2O