PHẦN B. HOÁ HỮU CƠ

CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢI TOÁN HOÁ HỌC CƠ BẢN.

1/ Phương pháp áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố.

      Trong mọi quá trình biến đổi vật chất thì các nguyên tố (ngoại trừ các phản ứng biến đổi hạt nhân nguyên tử), tổng số khối lượng và điện tích của các thành phần tham gia biến đổi luôn luôn được bảo toàn.

2/ Phương pháp áp dụng định luật về thành phần không đổi

      Với mỗi hợp chất cho trước thì:

-         Tỉ lệ khối lượng của mỗi nguyên tố đối với khối lượng hợp chất là một số không đổi.

-         Tỉ lệ khối lượng giữa các nguyên tố là một số không đổi.

3/ Phương pháp áp dụng các định luật vật lí về chất khí.

-         Định luật Avôgađrô: ở cùng một điều kiện về nhiệt độ và áp suất, bất kỳ chất khí nào nếu có cùng số phân tử bằng nhau thì chiếm thể tích như nhau.

-         Hệ quả: 1 mol phân tử chất khí nào cũng có một số phân tử là N = 6,02.10²³ phân tử. Do đó 1 mol phân tử khí nào cũng chiếm một thể tích như nhau khi xét cùng điều kiện về nhiệt độ và áp suất.

-         Phương trình Mendeleev – Clapeyron:

PV = nRT

Trong đó:

+ n: số mol

+ p: áp suất (atm) = p/760 (mmHg)

V: thể tích (lit)

T = t⁰c + 273 (nhiệt độ tuyệt đối: K)

R = 22,4/273 atm.lit/mol.K (hằng số Rydberg)

4/ Phương pháp chuyển bài toán hỗn hợp thành bài toán một chất tương đương

(phương pháp trung bình)

      Khi hỗn hợp gồm nhiều chất cùng tác dụng với một chất khác mà phản ứng xảy ra cùng một loại (oxi hoá - khử, trung hoà, axit – bazơ,...) và hiệu suất các phản ứng bằng nhau thì ta có thể thay thế cả hỗn hợp bằng một chất gọi là chất tương đương có số mol, khối lượng, hay thể tích bằng số mol, khối lượng hay thể tích của cả hỗn hợp mà các kết quả phản ứng của chất tương đương y hệt như kết quả các phản ứng của toàn hỗn hợp.

     Công thức của chất tương đương gọi là công thức tương đương hay công thức trung bình.

     Khối lượng mol phân tử, khối lượng mol nguyên tử, số nguyên tử của các nguyên tố của chất tương đương là các giá trị trung bình , , , , ,...

Gọi a₁, a₂, a₃, ...< 1 lần lượt là thành phần % theo số mol của các chất 1, 2, 3, ...trong hỗn hợp. Ta có:

=  =   = a₁M₁ + a₂M₂ + a₃M₃ + ....

Với m_hh = n₁M₁ + n₂M₂ + n₃M₃ + ...

      Trong đó: n₁, n₂, n₃, ...lần lượt là số mol phân tử của chất 1, 2, 3,...

= a₁A₁ + a₂A₂ + a₃A₃ + ...

= a₁x₁ + a₂x₂ + a₃x₃ + ...

= a₁y₁ + a₂y₂ + a₃y₃ + ...

= a₁z₁ + a₂z₂ + a₃z₃ + ...

Giá trị nhỏ nhất < giá trị trung bình < giá trị lớn nhất.

Suy ra:

-         Hai chất đồng đẳng liên tiếp thì:

x <   < x + 1 ; 2p <   < 2(p + 1)

- Hỗn hợp anken và ankyn thì: 1 <  < 2

- Hai số có giá trị trung bình là trung bình cộng khi và chỉ khi hai số đó có hệ số bằng nhau; n₁ = n₂ ---> a₁ = a₂

   Trung bình của hai số nguyên liên tiếp là một số không nguyên và ở trong khoảng hai số nguyên đó.

Thí dụ: cho n và n + 1 có  = 3,2

---> n = 3 và n + 1 = 4.

5/ Bản chất phản ứng sục khí CO₂ hay SO₂ vào dung dịch kiềm.

       Dung dịch kiềm có thể là dung dịch NaOH, KOH, Ca(OH)₂, Ba(OH)₂. Khi cho CO₂ hay SO₂ là những oxit axit vào trong dung dịch thì CO₂ hay SO₂ sẽ kết hợp với nước của dung dịch kiềm sẽ tạo ra axit.

       Bản chất của phản ứng giữa CO₂ hay SO₂ và dung dịch kiềm là phản ứng trung hoà axit và bazơ.

H⁺ + OH^- ----> H₂O

- Nếu số mol OH^-  số mol H⁺ ---> môi trường trung hoà hay có tính kiềm. Do đó bài toán cho kiềm dư (nước vôi trong dư, xút dư,...) thì phản ứng chỉ tạo ra muối trung tính khi kiềm dùng vừa đủ hoặc dư.

- Nếu số mol H⁺ > số mol OH^- ---> môi trường có tính axit.

số mol H⁺(dư) = số mol H⁺(bđ) – số mol OH^- .

-         Nếu số mol H⁺(dư)  số mol CO₃^2- ---> Phản ứng chỉ tạo muối axit.

-         Nếu số mol H⁺(dư) < số mol CO₃^2- ----> Phản ứng chỉ biến đổi một phần muối trung tính ra muối axit, nghĩa là tạo ra hai muối.

6/ Phương pháp biện luận:

     Khi ta sử dụng hết giả thiết mà vẫn chưa tìm được kết quả hoặc cho nhiều kết quả không hợp lý thì bài toán phải được giải hoặc chọn nghiệm hợp lý bằng phương pháp biện luận.

     Nói chung, trong toán Hoá, ta hay dựa vào quy luật của số tự nhiên, quy luật kết hợp của các nguyên tố, thuyết cấu tạo hoá học, dãy điện hoá, bảng phân loại tuần hoàn để biện luận.

CHUYÊN ĐỀ 17: VIẾT CTCT, VIẾT PTHH THEO CHUỖI PHẢN ỨNG - ĐIỀU CHẾ, NHẬN BIẾT – PHÂN BIỆT – TÁCH CÁC CHẤT HỮU CƠ.

Bài 1: Viết các công thức cấu tạo có thể có ứng với công thức phân tử C₅H₁₀:   

CH₂ = CH - CH₂ - CH₂ - CH₃                      CH₂ = C - CH₂ - CH₃

CH₃ - CH = CH- CH₂ - CH₃                        CH₃ - C= CH - CH₃

CH₂ = CH - CH - CH₃

Bài 2:

1.     A, B, D, F, G, H, I là các chất hữu cơ thoả mãn các sơ đồ phản ứng sau:

A  B + C     ;     B + C D      ;     D + E F     ;      

F + O₂ G + E    ;    F + G  H  +  E      ;       H + NaOH  I + F            G + L  I + C

Xác định A, B, D, F, G, H, I, L. Viết phương trình hoá học biểu diễn sơ đồ phản ứng trên.

     2. Viết công thức cấu tạo các đồng phân của A ứng với công thức phân tử C₅H₁₂. Xác định công thức cấu tạo đúng của A biết rằng khi A tác dụng với clo( askt ) theo tỷ lệ 1 : 1 về số mol tạo ra một sản phẩm duy nhất.

     3. Từ nguyên liệu chính là đá vôi, than đá, các chất vô cơ và điều kiện cần thiết. Viết sơ đồ phản ứng điều chế các rượu CH₃OH; C₂H₅OH; CH₃ – CH₂ – CH₂OH và các axit tương ứng.

Bài 3:

1/   Viết công thức cấu tạo có thể có ứng với công thức phân tử : C₅H₁₂ , C₃H₆O₂ , C₃H₇O

2/    Có các chất đựng riêng biệt trong các lọ mất nhãn gồm: Rượu etylic, axit axêtic, benzen, dung dịch NaOH, dung dịch H₂SO₄, dung dịch Ba(OH)₂. Bằng phương pháp hoá học hãy phân biệt các chất đựng trong mỗi lọ trên.

Bài 4: Hoàn thành sơ đồ biến hoá sau (ghi rõ điều kiện nếu có)

                                        B  C  Cao su buna

                            ^{( 2 )}

CaC₂    ^{( 1 )}      A

                           _{( 5 )}

                                      D   Rượu etylic   E   F   G

 CH₃Cl

       Biết F là: CH₃COONa

Bài 5:

1/  a -  Viết công thức cấu tại có thể có của C₄H₈, C₂H₄O₂, C₃H₈O.

     b -  Có các chất khí sau C₂H₆, C₂H₂, C₂H₄, CO₂, N₂, O₂. Bằng phương pháp hoá học hãy phân biệt các chất trên.

2/ Viết PTPƯ theo sơ đồ biến hoá sau (Ghi rõ điều kiện nếu có):

                                                    CH₃COOH

                                        ²                                                 

C₂H₂  CH₃CHO                                                 ₄       CH₃COOC₂H₅  

                                     ₃                                                                                      C₂H₅OH

                                                C₂H₅OH

3/ Từ than đá, đá vôi, các chất vô cơ và các điều kiện cần thiết. Viết các PTPƯ

       (Ghi rõ điều kiện) điều chế Vinyl clorua, Poly etilen, Cao su buna.

Bài 6:

          a. Xác định các chất A , B , C , D , E , F và viết các PTHH minh hoạ.

C₂H₆  A  B  C  D  EF

          b. Viết tất cả các đồng phân có thể có ứng với công thức phân tử : C₃H₆O₂

Bài 7:

1.     Có các chất: H₂O, rượu etylic, axit axêtic và axit cacbonic. Sắp xếp theo thứ tự giảm dần về tính axit, từ đó dẫn ra các phương trình phản ứng để minh hoạ cho trật tự sắp xếp đó.

2.     Từ khí thiên nhiên, các chất vô cơ và điều kiện cần thiết viết các phương trình phản ứng điều chế axêtilen, rượu etylic, axit axêtic, poli vinyl clorua (PVC), cao su buna.

Bài 8: Hãy nhận biết các lọ mất nhãn đựng các chất lỏng: CH₃COOH, HCl, C₂H₅OH, NaOH và C₆H₆  bằng phương pháp hoá học.

Bài 9: Xác định công thức cấu tạo của A, B, C, D, E, F, G và hoàn thành các phương trình hoá học thể hiện theo sơ đồ biến hoá sau(ghi rõ các điều kiện nếu có).                                                      

                                                 C       + Y                          C    ( TH:t⁰,p,xt)     G   

                                   + X,   (t⁰,xt)     (xt)               (t⁰,xt)

           AB                                      E

                                   +Y,    (t⁰,xt)        + X             (t⁰,xt)

                                                    D     ( t⁰,xt )                      F   ^{( T; HSOđặc )}      

CH₃ – COOC₂H₅

Biết A là thành phần chính của khí bùn ao, D chỉ có 1 nhóm chức là: – CHO, G là PE

Bài 10: Viết các phương trình hoá học thể hiện theo sơ đồ chuyển hoá sau.

CaCO₃ CaO CaC₂ C₂H₂ C₂H₄ C₂H₅OH CH₃COOH CH₃COONaCH₄ CO₂ Ba(HCO₃)₂.

Bài 11:

      1/ Hoàn thành các phương trình hoá học theo dãy biến hoá sau .

a/ CaC₂  CH = CH CH₂ = CH₂CH₃ – CH₂– OH  

CH₃ – COOH  CH₃ – COONa  CH₄  CH₃Cl

b/  CH₃ – COOH  CH₃ – COOC₂H₅  CH₃ – CH₂ – OH  

CH₃ – CH₂ – ONa

      2/ Viết phương trình hoá học của axêtilen với H₂, HCl, dung dịch Brôm và với Ag₂O trong môi trường NH₃ (hoặc AgNO₃ trong môi trường NH₃).

Bài 12:

1/ Viết các công thức cấu tạo thu gọn của các đồng phân có cùng công thức phân tử của các hợp chất hữu cơ sau : C₄H₈ , C₄H₁₀O , C₃H₆O₂ .

2/ Hỗn hợp X gồm một ankan và một ankin có tỷ lệ phân tử khối tương ứng là

22 : 13. Đốt cháy hoàn toàn 0,2 mol hỗn hợp X, thu được 22g CO₂ và 9g H₂O. Xác định công thức phân tử của ankan và ankin trên.

3/ Hoàn thành các phương trình phản ứng theo sơ đồ biến hoá sau(ghi rõ điều kiện nếu có)

                                                                  DE

                                          _{men giấm                                                                         Xt : CaO, T}

                                                        +O₂

CO₂ AB                                                              CH₄

              ^{+ HO                   XT}                                                                                                

                                                 ^{XT, T                                                                                Crăcking,T}

                                                              C₄H₆ C₄H₁₀         

CH₄F

Xác định các chất A,B,D,E,F trong mỗi phương trình.

Bài 13:

1/ Có 3 hợp chất hữu cơ có công thức phân tử như sau: CH₂O₂, C₂H₄O₂, C₃H₆O₂. Hãy viết công thức cấu tạo có thể có ứng với 3 công thức phân tử ở trên.

2/ Hoàn thành sơ đồ biến hoá sau (ghi rõ điều kiện nếu có)

                                        B  C  Cao su buna

                            ^{( 2 )}

CaC₂    ^{( 1 )}      A

                           _{( 5 )}

                                      D   Rượu etylic   E   F   G

Biết G (thành phần chính của khí bùn ao)

3/ Bằng phương pháp hoá học hãy phân biệt các dung dịch đựng trong các lọ mất nhãn chứa riêng biệt các dung dịch: CH₃COOH, HCOOH, C₂H₅OH, C₆H₆.

4/ Hãy xác định công thức cấu tạo có thể có của các hợp chất hữu cơ ứng với công thức tổng

quát: C_XH_YO_Z khi x  2. Biết rằng các hợp chất đó đều tác dụng được với kali và không phải là

hợp chất đa chức.

5/ Cho một hiđrô cacbon A, để đốt cháy hoàn toàn 1 mol A cần 6 mol oxi. Xác định công thức phân tử, viết công thức cấu tạo và gọi tên A. Biết A ở thể khí.

Bài 14:

1/Xác định các chất A, B, C, D, E, F, G, H và hoàn thành sơ đồ biến hoá sau (ghi rõ điều kiện nếu có)

                                                   C        (3)               D

                                  (2)                                                        (4)

                                       Lên men giấm

         Lên men                                                                                       + Cl₂ , askt

     A     (1)         B                                                                            G        (8)       

                                                                                                                              H

                                 (5)                                                           (7)

                                                       + H₂ , xt Ni, t⁰

                                                   E         (6)               F

Biết: E là nguyên liệu chính để sản xuất cao su buna.

        G là thành phần chính của khí bùn ao.

2/ Cho một rượu no X, để đốt cháy hoàn toàn một mol X cần 3 mol oxi. Xác định công thức phân tử, viết công thức cấu tạo và gọi tên X.

3/ Bằng phương pháp hoá học hãy tách riêng CO₂ và C₂H₆ ra khỏi hỗn hợp khí CO₂, C₂H₂, C₂H₄ và C₂H₆.

4/ Có 4 lọ mất nhãn chứa riêng biệt các khí CO₂ ,CH₄ ,C₂H₄ và C₂H₂.Bằng phương pháp hoá học hãy nhận biết các nằm trong mỗi lọ. Viết phương trình hoá học minh hoạ (nếu có).

Bài 15:

1/ Viết công thức cấu tạo các đồng phân ứng với công thức phân tử: C₃H₆O₂, C₃H₈O, C₃H₆, C₅H₁₀

2/ Chất A có công thức phân tử C₂H₆ .Xác định công thức cấu tạo của các chất B, C, D, E, F và hoàn thành các phương trình hoá học theo sơ đồ phản ứng sau:

C₂H₆ BC D E F

CH₄

3/ Đốt cháy 1 lít hỗn hợp gồm 2 Hiđrô cacbon ở thể khí thu được 1,6 lít khí CO₂ và 1,4 lít hơi nước. Các thể tích đo ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất. Xác định 2 chất và thành phần % về số mol của mỗi chất trong hỗn hợp.

4/ Bằng phương pháp hoá học hãy nêu cách phân biệt 4 chất khí sau: CH₄, C₂H₂, SO₂và CO₂.

Bài 16: Cho sơ đồ biểu diễn biến hoá hoá học sau:

R₁              R₂                   R₃                     R₄            

                                                                    R₆

                                   R₅            R₃

- Xác định công thức các chất R₁, R₂, R₃, R₄, R₅, R₆ (thuộc hợp chất hữu cơ) và viết các phương trình hoá học biểu diễn các biến hoá trên (mỗi mũi tên chỉ viết một PTHH).

- Trong các biên hoá trên có khi nào phản ứng xảy ra theo chiều ngược lại không? (Viết các PTHH, nêu điều kiện xảy ra các phản ứng)

Vì R₁ tác dụng với I₂ tạo ra mau xanh nên R₁ là tinh bột(C₆H₁₀O₅)_n ta có:

R₁->R₂:  (C₆H₁₀O₅ )_n + nH₂O                          nC₆H₁₂O₆    (1)   

R₂->R₃ : C₆H₁₂O₆        men zima      2C₂H₅OH + 2CO₂     (2)

R₃->R₄  : C₂H₅OH + O₂        XT               CH₃COOH + H₂O   (3)

R₃->R₅ : C₂H₅OH          H₂SO₄              C₂H₄ + H₂O   (4)

R₅->R₃ : C₂H₄ + H₂O             AX             C₂H₅OH   (5)

R₃->R₆ : C₂H₅OH   + CH₃COOH              H₂SO₄         CH₃COOC₂H₅  + H₂O  (6)

R₄->R₆ : CH₃COOH  +C₂H₅OH                                  CH₃COOC₂H₅  + H₂O  (7)

Những phản ứng xảy ra theo chiều ngược lại được là :(4), (5)

C₂H₄   +  H₂O       XT,P            C₂H₅OH

C₂H₅OH          H₂SO₄              C₂H₄ + H₂O