Giải thích tại sao khí cho HCl tác dụng với propylene sinh ra sản phẩm chính là 2 clopropan

PHẦN MỞ ĐẦU

Hóa học hydrocacbon là phần mở đầu của chương trình hóa học hữu cơ phổ thơng.Tất cả những khái niệm cơ bản, những lý thuyết chủ đạo của chương trình hóa học hữu cơphổ thơng đều được trình bày trong phần hydrocacbon. Nếu các em học sinh hiểu rõ phầnnày thì việc học hóa học ở phổ thơng sẽ thuận lợi hơn.

Nhưng làm sao để các em có thể hiểu, nhớ và vận dụng bài một cách tốt nhất được ?Kiến thức về hydrocacbon ở phổ thơng rất nhiều trong khi đó số giờ học ở trên lớp lạikhơng đủ để giáo viên có thể trình bày hết kiến thức phần này, các em học sinh cũng cảmthấy lúng túng, đôi khi là không hiểu kịp bài, không làm được bài tập.

Thực tiễn chứng minh cách tốt nhất để có thể hiểu và vận dụng kiến thức đã học làgiải bài tập. Nhưng vấn đề đặt ra là bài tập nhiều làm sao giải hết được. Thực tế cho thấy,thường các em học sinh chỉ làm được những bài tập quen thuộc và lúng túng khi gặp bài tậpmới mặc dù khơng khó do các em khơng nhìn ra được dạng tốn, chưa biết vận dụng cácphương pháp để giải tốn hoặc do các em khơng học bài.

Nếu có thể hệ thống hóa lý thuyết và đưa ra phương pháp giải bài tập thì học sinh sẽdễ dàng tiếp thu bài hơn, hiểu rõ bài hơn, thêm u thích mơn học hơn và giáo viên cũng tựtin hơn trước học sinh.

Với suy nghĩ đó tơi quyết định chọn đề tài : “Phân loại và phương pháp giải một sốbài tập về hydrocacbon trong chương trình THPT”.

II. Mục đích của đề tài

- Nhằm giúp cho học sinh, sinh viên có cái nhìn hệ thống về lý thuyết và bài tập hóahữu cơ THPT đặc biệt là phần hydrocacbon chương trình học kì 2 lớp 11, từ đó tạo điềukiện thuận lợi cho quá trình tiếp thu bài giảng và các kiến thức hóa học, góp phần nâng caohiệu quả giảng dạy ở trường phổ thông.

III. Nhiệm vụ của đề tài

- Nghiên cứu cơ sở lý luận về bài tập hóa học

- Tóm tắt lý thuyết, phân loại, hệ thống và đề xuất phương pháp giải các dạng bài tậpvề hydrocacbon.

- Tìm hiểu thực trạng dạy và làm bài tập ở trường THPT.IV. Khách thể và đối tượng nghiên cứu

- Khách thể nghiên cứu: q trình dạy và học mơn hóa ở trường THPT. - Đối tượng nghiên cứu: bài tập về hydrocacbon.

V. Giả thuyết khoa học

VI. Phạm vi nghiên cứu

- Chương trình hóa học THPT : chương trình hóa hữu cơ 11

VII. Phương tiện và phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu, tham khảo các tài liệu có liên quan - Tổng hợp, phân tích, đề xuất phương pháp giải

I.1 – CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ BÀI TẬP

HÓA HỌC

I.1.1 KHÁI NIỆM BÀI TẬP HÓA HỌC :

CHƯƠNG I :

Bài tập hóa học là một dạng bài làm gồm những bài toán, những câu hỏi hay đồngthời cả bài toán và câu hỏi thuộc về hóa học mà trong khi hoàn thành chúng, học sinh nắmđược một tri thức hay kĩ năng nhất định.

Câu hỏi là những bài làm mà trong q trình hồn thành chúng, học sinh phải tiếnhành một hoạt động tái hiện. Trong các câu hỏi, giáo viên thường yêu cầu học sinh phảinhớ lại nội dung của các định luật, quy tắc, khái niệm, trình bày lại một mục trong sáchgiáo khoa,…cịn bài tốn là những bài làm mà khi hoàn thành chúng, học sinh phải tiếnhành một hoạt động sáng tạo gồm nhiều thao tác và nhiều bước.

Ví dụ : Thế nào là phản ứng thế? Những loại hydrocacbon nào đã học tham gia đượcphản ứng thế? Mỗi loại cho một ví dụ?

Để làm được bài này, học sinh phải nhớ lại được định nghĩa phản ứng thế tức tái tạolại kiến thức. Ngoài ra các em cịn hệ thống hóa lại được CTTQ, định nghĩa cáchydrocacbon, tính chất hóa học đặc trưng của mỗi hydrocacbon đó.

Như vậy, chính các bài tập Hóa học gồm bài tốn hay câu hỏi, là phương tiện cực kỳquan trọng để phát triển tư duy học sinh. Người ta thường lựa chọn những bài toán và câuhỏi đưa vào một bài tập là có tính tốn đến một mục đích dạy học nhất định, là nắm hayhoàn thiện một dạng tri thức hay kỹ năng nào đó. Việc hồn thành và phát triển kỹ nănggiải các bài tốn Hóa học cho phép thực hiện những mối liên hệ qua lại mới giữa các trithức thuộc cùng một trình độ của cùng một năm học và thuộc những trình độ khác nhau củanhững năm học khác nhau cũng như giữa tri thức và kỹ năng.

I.1.2 TẦM QUAN TRỌNG CỦA BÀI TẬP HÓA HỌC :

Bài tập Hóa học giữ vai trị rất quan trọng trong việc thực hiện mục tiêu đào tạo chungvà mục tiêu riêng của mơn Hóa học.

Bài tập Hóa học vừa là mục đích, vừa là nội dung, lại vừa là phương pháp dạy họchiệu nghiệm. Lý luận dạy học coi bài tập là một phương pháp dạy học cụ thể, đưuợc ápdụng phổ biến và thường xuyên ở các cấp học và các loại trường khác nhau, được sử dụngở tất cả các khâu của quá trình dạy học : nghiên cứu tài liệu mới, củng cố, vận dụng, kháiquát hóa – hệ thống hóa và kiểm tra, đánh giá kiến thức, kỹ năng, kỹ xảo của học sinh. Nócung cấp cho học sinh cả kiến thức, cả con đường dành lấy kiến thức, mà còn mang lạiniềm vui sướng của sự phát hiện, của việc tìm ra đáp số.

Bài tập Hóa học có nhiều ứng dụng trong dạy học với tư cách là một phương phápdạy học phổ biến, quan trọng và hiệu nghiệm. Như vậy, bài tập Hóa học có cơng dụng rộngrãi, có hiệu quả sâu sắc trong việc thực hiện mục tiêu đào tạo, trong việc hình thành phươngpháp chung của việc tự học hợp lý, trong việc rèn luyện kỹ năng tự lực, sáng tạo.

Bài tập Hóa học là phương tiện cơ bản để dạy học sinh tập vận dụng các kiến thức đãhọc vào thực tế đời sống, sản xuất và tập nghiên cứu khoa học. Kiến thức học sinh tiếp thuđược chỉ có ích khi sử dụng nó. Phương pháp luyện tập thơng qua việc sử dụng bài tập làmột trong các phương pháp quan trọng nhất để nâng cao chất lượng dạy học bộ môn. Đốivới học sinh, việc giải bài tập là một phương pháp dạy học tích cực.

I.1.3 TÁC DỤNG CỦA BÀI TẬP HÓA HỌC :

1] Bài tập Hóa học có tác dụng làm cho học sinh hiểu sâu hơn và làm chính xáchóa các khái niệm đã học.

thành kiến thức của chính mình. Khi vận dụng được một kiến thức nào đó, kiến thức đó sẽđược nhớ lâu.

Ví dụ : Các hợp chất sau, chất nào là rượu?

CH3 – CH2 – OH, C6H5 – OH, NaOH, C6H5 – CH2 – OH, HO – CH2 – CH2 – OH

Khi làm được bài tập này, học sinh đã nhớ được định nghĩa rượu, CTPT của rượu vàcách phân biệt các hợp chất có chứa nhóm -OH tức các em đã chính xác hóa các khái niệmvà không bị lẫn lộn giữa các chất gần giống nhau về hình thức.

2] Bài tập Hóa học đào sâu mở rộng sự hiểu biết một cách sinh động phong phúkhông làm nặng nề khối lượng kiến thức của học sinh

Ví dụ : Trong tinh dầu chanh có chất limonen.

a]Hãy viết phương trình phản ứng khi hidro hóa limonen được metan và CTCTmetan.

b]Limonen thuộc dãy đồng đẳng nào trong chương trình hóa học đã học biếtlimonen:

CH3

CH3CH2

Khi cho học sinh làm bài này, các em rất thích thú vì biết được một chất trongchanh. Việc viết phương trình phản ứng khơng phải là khó đối với các em. Tuy nhiên, quaví dụ này học sinh biết ankadien có nhiều loại mạch khác nhau. Nhờ vậy mà kiến thức hoáhọc gắn liền với thực tế cuộc sống có thể đi vào trí nhớ của các em một cách dễ dàng, .

Hoặc một ví dụ khác là các phần bài tập về độ rượu, các bài tập tính hiệu suất, điềuchế… cũng rất gần gũi với cuộc sống. Những bài tập này cũng góp phần đáng kể trong việcgắn kiến thức hóa học với cuộc sống làm cho các em thêm u thích mơn hóa, khơng làmnặng nề kiến thức của học sinh, từ đó các em cảm thấy hóa học khơng phải là những kháiniệm khó nhớ, khó hiểu mà rất thiết thực, gần gũi đối với các em

3] Bài tập Hóa học củng cố kiến thức cũ một cách thường xuyên và hệ thống hóacác kiến thức đã học :

Kiến thức cũ nếu chỉ đơn thuần là nhắc lại sẽ làm cho học sinh chán vì khơng có gìmới và hấp dẫn. Bài tập Hóa học sẽ ơn tập, củng cố và hệ thống hóa kiến thức một cáchthuận lợi nhất. Một số đáng kể bài tập đòi hỏi học sinh phải vận dụng tổng hợp kiến thứccủa nhiều nội dung, nhiều chương, nhiều bài khác nhau. Qua việc giải các bài tập Hóa họcnày, học sinh sẽ tìm ra mối liên hệ giữa các nội dung của nhiều bài, chương khác nhau từđó sẽ hệ thống hóa kiến thức đã học.

Ví dụ : Chất A có CTPT là C5H12, khi tác dụng với Cl2 [có chiếu sáng] thì tạo ra một sản

phẩm duy nhất tìm CTCT của A? A có mấy đồng phân? Đọc tên các đồng phân?

Chỉ với một ví dụ nhỏ như thế, học sinh đã được ôn về thuyết cấu tạo hóa học, cáchviết các đồng phân, phản ứng thế và cách xác định chất thỏa đề bài, được ôn về danh pháp.Như vậy các em đã được cũng cố kiến thức cụ, hệ thống hóa các kiến thức đã học. Cácdạng bài tập về phân biệt, tách chất, điều chế hoặc bài tốn hóa học cũng có ý nghĩa lớn đốivới tác dụng này.

Các kĩ năng, kĩ xảo về hóa học như kĩ năng sử dụng ngơn ngữ hóa học, lập cơng thức,cân bằng phương trình hóa học; các tính tốn đại số: qui tắc tam suất, giải phương trình vàhệ phương trình; kĩ năng nhận biết các hóa chất, …

Ví dụ : Một hỗn hợp gồm 2 chất đồng đẳng ankan kế tiếp có khối lượng 24,8g. Thểtích tương ứng là 11,2lít.

a] Hãy xác định CTPT của ankanb] Tính % thể tích của 2 ankan.

Để làm bài tập này học sinh phải hiểu các khái niệm đồng đẳng, ankan, ankan kế tiếp,CTTQ, viết được hệ phương trình về khối lượng và số mol, biết quy đổi thể tích ra số mol.Biết cơng thức tính % theo thể tích 2 chất đó.

Qua việc thường xun giải các bài tập hỗn hợp, lâu dần học sinh sẽ thuộc các kí hiệuhóa học, nhớ hóa trị, số oxi hóa của các nguyên tố, …

5] Bài tập hóa học tạo điều kiện để tư duy học sinh phát triển:

Bài tập hóa học phát triển năng lực nhận thức, rèn luyện trí thơng minh cho học sinh.Khi giải một bài tập, học sinh được rèn luyện các thao tác tư duy như phân tích, tổng hợp,so sánh, diễn dịch, qui nạp. Một bài tốn có thể có nhiều cách giải khác nhau: có cách giảithơng thường, theo các bước quen thuộc, nhưng cũng có cách giải ngắn gọn mà lại chínhxác. Qua việc giải nhiều cách khác nhau, học sinh sẽ tìm ra được cách giải ngắn mà hay,điều đó sẽ rèn luyện được trí thơng minh cho các em.

Vd : Đề bài ví dụ trên:

Một hỗn hợp gồm 2 chất đồng đẳng ankan kế tiếp có khối lượng 24,8g. Thể tích tươngứng là 11,2lít.

a] Hãy xác định CTPT của ankanb] Tính % thể tích của 2 ankan.Với bài này có 2 cách giải:

- Cách 1: Dựa vào khối lượng và thể tích đề bài cho đưa về phương trình 2 ẩn số [giữa số C của một ankan [lớn hoặc bé] với số mol của hỗn hợp] và biện luận.

- Cách 2: dùng phương pháp trung bình tìm được số C trung bình[ n ] ta sẽ suy được2 giá trị [n, m] ứng với 2 ankan đồng đẳng kế tiếp.

Ở cách 2 giải nhanh, chính xác hơn cách 1vì ít tính tốn hơn cách 1.

Cách giải 2 : Đặt CTPT trung bình của 2 ankan : CnH2n+2 , đặt phương trình tínhkhối lượng của hỗn hợp [[14 n +2].11,2/22,4=24,8]  n =3,4 2 ankan là C3H8 vàC4H10

Từ nhiều cách giải như vậy học sinh sẽ chọn ra cho mình một phương pháp giảithích hợp nhất nhờ vậy mà tư duy các em phát triển.

6]Tác dụng giáo dục tư tưởng:

Tác dụng này được thể hiện rõ trong tất cả các bài tập hóa học. Bài tốn hóa học gồmnhiều bước để đi đến đáp số cuối cùng. Nếu các em sai ở bất kì một khâu nào sẽ làm cho hệthống bài tốn bị sai.

Vd: C4H10O có bao nhiêu đồng phân ?

Đây là một bài tập rất đơn giản, dễ đối với học sinh nhưng không phải học sinh nàocũng làm đúng hồn tồn vì các em khơng cẩn thận, chủ quan khi làm bài.

Tuy nhiên, tác dụng giáo dục tư tưởng của bài tập có được phát huy hay khơng, điềunày còn phụ thuộc vào cách dạy của giáo viên.

Bài tập hóa học có nội dung thực nghiệm cịn có tác dụng rèn luyện tính cẩn thận,tuân thủ triệt để qui định khoa học, chống tác phong luộm thuộm dựa vào kinh nghiệm lặtvặt chưa khái quát vi phạm những ngun tắc của khoa học.

Vd : Trong phịng thí nghiệm hóa học nào đều có nội qui phịng thí nghiệm, các chailọ đều có nhãn và để ở những vị trí cố định…

7] Giáo dục kĩ thuật tổng hợp :

Bộ mơn hóa học có nhiệm vụ giáo dục kĩ thuật tổng hợp cho học sinh, bài tập hóa họctạo điều kiện tốt cho giáo viên làm nhiệm vụ này.

Những vấn đề của kĩ thuật của nền sản xuất yêu cầu được biến thành nội dung của cácbài tập hóa học, lôi cuốn học sinh suy nghĩ về các vấn đề của kĩ thuật.

Bài tập hóa học cịn cung cấp cho học sinh những số liệu lý thú của kĩ thuật, những sốliệu mới về phát minh, về năng suất lao động, về sản lượng ngành sản xuất hỗn hợp đạtđược giúp học sinh hòa nhịp với sự phát triển của khoa học, kĩ thuật thời đại mình đangsống.

Vd1: Tính lượng Crơm có thể điều chế được từ 1 tạ crơmit cổ định [FeCr2O4] Thanh

Hóa.

Vd2: Cho biết thành phần chính của khí thiên nhiên, khí cracking, khí than đá và khílị cao [khí miệng lị]. Muốn điều chế mỗi chất ở dưới đây ta có thể đi từ loại khí nào nóitrên: CCl4, C2H5OH, CH3NH2?

I.1.4 PHÂN LOẠI BÀI TẬP HÓA HỌC:

Hiện nay có nhiều cách phân loại bài tập khác nhau trong các tài liệu giáo khoa. Vìvậy, cần có cách nhìn tổng quát về các dạng bài tập dựa vào việc nắm chắc các cơ sở phânloại.

1. Phân loại dựa vào nội dung toán học của bài tập: Bài tập định tính [khơng có tính tốn] Bài tập định lượng [có tính tốn]

2. Phân loại dựa vào hoạt động của học sinh khi giải bài tập: Bài tập lý thuyết [khơng có tiến hành thí nghiệm] Bài tập thực nghiệm [có tiến hành thí nghiệm]3. Phân loại dựa vào nội dung hóa học của bài tập:

 Bài tập hóa đại cương- Bài tập về chất khí- Bài tập về dung dịch- Bài tập về điện phân … Bài tập hóa vơ cơ

- Bài tập về các kim loại- Bài tập về các phi kim

 Bài tập hóa hữu cơ- Bài tập về hydrocacbon- Bài tập về rượu, phenol, amin

- Bài tập về andehyt, axit cacboxylic, este, …4. Dựa vào nhiệm vụ và yêu cầu của bài tập:

 Bài tập cân bằng phương trình phản ứng Bài tập viết chuỗi phản ứng

 Bài tập điều chế Bài tập nhận biết

 Bài tập tách các chất ra khỏi hỗn hợp Bài tập xác định thành phần hỗn hợp Bài tập lập CTPT.

 Bài tập tìm nguyên tố chưa biết

5. Dựa vào khối lượng kiến thức, mức độ đơn giản hay phức tạp của bài tập: Bài tập dạng cơ bản

 Bài tập tổng hợp

6. Dựa vào cách thức tiến hành kiểm tra: Bài tập trắc nghiệm

 Bài tập tự luận

7. Dựa vào phương pháp giải bài tập:

 Bài tập tính theo cơng thức và phương trình. Bài tập biện luận

 Bài tập dùng các giá trị trung bình…8. Dựa vào mục đích sử dụng:

 Bài tập dùng kiểm tra đầu giờ Bài tập dùng củng cố kiến thức

 Bài tập dùng ôn tập, ôn luyện, tổng kết Bài tập dùng bồi dưỡng học sinh giỏi Bài tập dùng phụ đạo học sinh yếu,…

Mỗi cách phân loại có những ưu và nhược điểm riêng của nó, tùy mỗi trường hợp cụthể mà giáo viên sử dụng hệ thống phân loại này hay hệ thống phân loại khác hay kết hợpcác cách phân loại nhằm phát huy hết ưu điểm của nó.

Thường giáo viên sử dụng bài tập theo hướng phân loại sau:Bài tập giáo khoa:

Thường dưới dạng câu hỏi và khơng tính tốn nhằm làm chính xác khái niệm; củngcố, hệ thống hóa kiến thức; vận dụng kiến thức vào thực tiễn.

Các dạng hay gặp: viết phương trình phản ứng, hoàn thành chuỗi phản ứng, nhậnbiết, điều chế, tách chất, giải thích hiện tượng, bài tập về tính chất hóa học các chất, …

Có thể phân thành 2 loại :

+ Bài tập lý thuyết [củng cố lý thuyết đã học]

+ Bài tập thực nghiệm : vừa củng cố lý thuyết vừa rèn luyện các kĩ năng, kĩ xảo thựchành, có ý nghĩa lớn trong việc gắn liền lý thuyết với thực hành.

Bài tập tốn:

Tính chất hóa học: dùng ngơn ngữ hóa học & kiến thức hóa học mới giải được [như
vừa đủ, hoàn toàn, khan, hidrocacbon no, khơng no, …] và các phương trình phản ứng xảyra.

Tính chất tốn học: dùng phép tính đại số , qui tắc tam suất, giải hệ phương trình, …Hóa học là một môn khoa học tự nhiên, tất yếu không tránh khỏi việc liên mơi vớitốn, lý, đặc điểm này cũng góp phần phát triển tư duy logic cho học sinh. Hiện nay, hầuhết các bài tập tóa hóa đánh nhấn việc rèn luyện tư duy hóa học cho học sinh, giảm dầnthuật toán.

I.1.5 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP:1- Tính theo cơng thức và phương trình phản ứng2- Phương pháp bảo toàn khối lượng

3- Phương pháp tăng giảm khối lượng4- Phương pháp bảo toàn electron

5- Phương pháp dùng các giá trị trung bình Khối lượng mol trung bình

 Hóa trị trung bình

 Số ngun tử C, H, … trung bình Số liên kết  trung bình

 Gố hydrocacbon trung bình Số nhóm chức trung bình, …6- Phương pháp ghép ẩn số

7- Phương pháp tự chọn lượng chất8- Phương pháp biện luận …

I.1.6 ĐIỀU KIỆN ĐỂ HOC SINH GIẢI BÀI TẬP ĐƯỢC TỐT:

1. Nắm chắc lý thuyết: các định luật, qui tắc, các q trình hóa học, tính chất lý hóa họccủa các chất.

2. Nắm được các dạng bài tập cơ bản, nhanh chóng xác định bài tập cần giải thuộcdạng bài tập nào.

3. Nắm được một số phương pháp giải thích hợp với từng dạng bài tập

4. Nắm được các bước giải một bài toán hỗn hợp nói chung và với từng dạng bài nóiriêng

5. Biết được một số thủ thuật và phép biến đổi toán học, cách giải phương trình và hệphương trình bậc 1,2, …

I.1.7 CÁC BƯỚC GIẢI BÀI TẬP TRÊN LỚP:

Tóm tắt đầu bài một cách ngắn gọn trên bảng. Bài tập về các q trình hóa học có thểdùng sơ đồ.

Xử lý các số liệu dạng thô thành dạng căn bản [có thể bước này trước khi tóm tắt đầubài]

Viết các phương trình phản ứng xảy ra [nếu có]Gợi ý và hướng dẫn học sinh suy nghĩ tìm lời giải:

- Phân tích dữ kiện của đề bài xem từ đó cho ta biết được những gì- Liên hệ với các dạng bài tập cơ bản đã giải

- Suy luận ngược từ u cầu của bài tốnTrình bày lời giải

I.1.8 CƠ SỞ THỰC TIỄN:

Thực tế nhiều trường phổ thơng, số tiết hóa trong tuần ít, phần lớn dùng vào việcgiảng bài mới và củng cố các bài tập cơ bản trong sách giáo khoa. Bài tập giáo khoa mởrộng và các bài tập toán chỉ được đề cập ở mức thấp. Khi đọc đề bài tập hóa nhiều học sinhbị lúng túng không định hướng được cách giải, nghĩa là chưa hiểu rõ bài hay chưa xác địnhđược mối liên hệ giữa giả thiết và cái cần tìm.

Các nguyên nhân làm học sinh lúng túng và sai lầm khi giải bài tập hóa học:

Chưa hiểu một cách chính xác các khái niệm, ngơn ngữ hóa học [ví dụ như : nồng độmol, dd loãng, đặc, vừa đủ, … ]

Chưa thuộc hay hiểu để có thể viết đúng các phương trình phản ứng, chưa nắm đượccác định luật cơ bản của hóa học

Chưa thành thạo những kĩ năng cơ bản về hóa học, toán học [cân bằng phản ứng, đổisố mol, V, nồng độ, lập tỉ lệ, …]

Khơng nhìn ra được mối tương quan giữa các giả thiết, giả thiết với kết luận để cóthể lựa chọn và sử dụng phương pháp thích hợp đối với từng bài cụ thể.

I.2 – CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHUYÊN

NGÀNH

I.2.1 THUYẾT CẤU TẠO HÓA HỌC :

Nội dung :

1. Trong phân tử chất hữu cơ, các nguyên tử liên kết với nhau theo đúng hóa trị và theo mộtthứ tự nhất định. Thứ tự liên kết đó gọi là cấu tạo hóa học. Sự thay đổi thứ tự sẽ đó tạo nênchất mới.

2. Trong phân tử hợp chất hữu cơ, cacbon có hóa trị IV. Những ngun tử cacbon có thểkết hợp khơng những với những nguyên tử của các nguyên tố khác mà còn kết hợp trực tiếpvới nhau thành những mạch cacbon khác nhau [mạch khơng nhánh, có nhánh, mạch vịng].3. Tính chất của các hợp chất phụ thuộc vào thành phần phân tử [bản chất và số lượng cácnguyên tử] và cấu tạo hóa học [thứ tự liên kết các nguyên tử]

I.2.2 ĐỒNG ĐẲNG – ĐỒNG PHÂN :

- Đồng đẳng là hiện tượng các chất có cấu tạo và tính chất tương tự nhau, nhưng về thànhphần phân tử khác nhau một hay nhiều nhóm CH2. Những chất đó được gọi là những chấtđồng đẳng với nhau, chúng hợp thành một dãy đồng đẳng.

2. Đồng phân :

- Đồng phân là hiện tượng các chất có cùng CTPT, nhưng có cấu tạo khác nhau nên có tínhchất hóa học khác nhau. Các chất đó được gọi là những chất đồng phân.

I.2.3 CÁC LOẠI CÔNG THỨC HÓA HỮU CƠ

Việc nắm vững ý nghĩa của mỗi loại công thức hóa hữu cơ có vai trị rất quan trọng.Điều này cho phép nhanh chóng định hướng phương pháp giải bài toán lập CTPT, dạngtoán cơ bản và phổ biến nhất của bài tập hữu cơ. Các bài toán lập CTPT chất hữu cơ nhìnchung chỉ có 2 dạng :

- Dạng 1 : Lập CTPT của một chất - Dạng 2 : Lập CTPT của nhiều chất.

Với kiểu 1, có nhiều phương pháp khác nhau để giải như : tìm qua CTĐG, tìm trựctiếp CTPT…Kiểu 2 chủ yếu dùng phương pháp trị số trung bình [xem phần trị số trungbình]. Nhưng dù dùng phương pháp nào chăng nữa thì cơng việc đầu tiên là đặt cơng thứctổng qt của chất đó, hoặc cơng thức tương đương cho hỗn hợp một cách thích hợp nhất,việc đặt công thức đúng đã chiếm 50% yếu tố thành công.

1. Công thức thực nghiệm : cho biết thành phần định tính, tỉ lệ về số lượng các nguyên tửtrong phân tử.

Ví dụ : [CH2O]n [n  1, nguyên dương nhưng chưa xác định ]

2. Công thức đơn giản : có ý nghĩa như cơng thức thực nghiệm nhưng giá trị n = 1

3. Công thức phân tử : cho biết số lượng nguyên tử của mỗi nguyên tố trong phân tử, tức làcho biết giá trị n

4. Cơng thức cấu tạo : ngồi việc cho biết số lượng nguyên tử của mỗi nguyên tố trongphân tử còn cho biết trật tự liên kết giữa các nguyên tử trong phân tử.

 Có nhiều loại CTCT khác nhau, chẳng hạn CTCT đầy đủ, CTCT vắn tắt, CTCT bánkhai triển…Nguyên tắc chung để viết CTCT bán khai triển là có thể bớt các liên kết đơngiữa các nguyên tử các nguyên tố, các liên kết bội trong nhóm chức [nếu thấy khơng cầnthiết] nhưng nhất thiết khơng được bỏ liên kết bội giữa các C-C.

 Các loại công thức CTTN, CTĐG, CTPT trùng hau khi giá trị n = 1.

 Công thức tổng quát : cho biết thành phần định tính chất được cấu tạo nên từ nhữngnguyên tố nào, đối với CTTQ của một dãy đồng đẳng cụ thể thì cịn cho biết thêm tỉ lệngun tử tối giản hoặc mối liên hệ giữa các thành phần cấu tạo đó.

Ví dụ : CTTQ của hydrocacbon là CxHy hoặc CnH2n+2-2k nhưng với hydrocacbon cụ thể làankan thì CTTQ là : CnH2n+2, anken là : CnH2n ,…

I.2.4 TÓM TẮT HĨA TÍNH CÁC HYDROCACBON

 ANKAN :

- Hydrocacbon no, mạch hở, trong phân tử chỉ có liên kết đơn giữa C-C và C-H- CTTQ : CnH2n +2 , n≥1, ngun

a] Tính chất hố học :1. Phản ứng oxihóa :

+ Phản ứng oxy hóa hồn tồn :

CnH2n +2 + [3n +1]/2 O2 ⃗toC n CO2 + [n+1]H2ONếu thiếu oxi :

+ Phản ứng oxy hóa khơng hồn tồn : nếu có xúc tác thì ankan sẽ bị oxi hóa tạo nhiều sảnphẩm : andehyt, axit

CH4 + O2 ⃗V2O5,300oC HCHO + H2O [andehyt fomic]

n-C4H10 + 5/2 O2 ❑⃗ 2CH3COOH + H2O2. Phản ứng phân hủy

+ Bởi nhiệt :

CnH2n +2 ⃗1000oC n C + [n+1]H2↑+ Bởi Clo :

CnH2n +2 + [n +1]Cl2 ⃗to,ás'cuctim n C + 2[n+1]HCl3. Phản ứng thế với các halogen :

CnH2n +2 + mX2 ⃗to,ás'kt CnH2n+2-m Xm + mHX↑

4. Phản ứng đềhidro hóa [tách hydro] : tạo sản phẩm có thể có một hay nhiều nối đơi hoặckhép vòng.

CnH2n +2 ⃗Fe,Ni,600oC CnH2n + H2 [n  2]Ví dụ :

CH3─CH3 ⃗xt, toC CH2═CH2 + H2n-hexan ⃗xt, toC xiclohexan + H

2[C6H14] [C6H12]

5. Phản ứng cracking [bẽ gãy mạch cacbon]CnH2n +2 ⃗cracking CmH2m + CxH2x+2

Điều kiện : n  3, m  2, nguyên x  1

n=m+x
Tổng quát :

Ankan [≥3C] ⃗xt,to Ankan + anken

C3H8 ⃗xt,to CH4 + C2H4

 XICLOANKAN

- Là hydrocacbon no, mạch vòng, trong phân tử chỉ tồn tại liên kết đơn.- CTTQ : CnH2n , n≥3 ngun

Xicloankan có đầy đủ tính chất của một hydrocacbon no [vòng C5 trở lên ], ngồi ra cịn cótính chất của vịng:các vịng nhỏ có sức căng lơn, kém bền, dễ tham gia phản ứng cộng mởvòng [vòng C3, C4 ] :

CH2CH2CH2Br Br+ Br2

 ANKEN :

- Là những hydrocacbon mạch hở có một nối đôi trong phân tử- CTTQ : CnH2n ,n ≥2, nguyên

1. Phản ứng cộng

CnH2n + H2 ⃗xt,to CnH2n+2CnH2n + Br2 ⃗xt,to CnH2nBr2CnH2n + HA ⃗xt,to CnH2n+1A

- Phản ứng cộng của anken tuân thủ quy tắc Maccopnhicop : nguyên tử H [hay phần mangđiện tích dương] cộng vào nguyên tử Cacbon có nhiều H hơn, cịn phần âm của tác nhân[ngun tử X]gắn vào C của nối đôi mang điện dương [C ít H hơn].

2. Phản ứng oxihóa :+ oxihóa hoàn toàn :

CnH2n + 3n/2 O2  nCO2 + nH2O+ oxi hóa khơng hồn tồn bởi ddKMnO4 :

CnH2n + [O] + H2O ⃗ddKMnO4 CnH2n[OH]2

CH2═CH2 + [O] + H2O ⃗ddKMnO4 HO–CH2–CH2– OH3. Phản ứng trùng hợp

CH2═CH2 ⃗xt,to, P [─ CH2─CH2─]n [Poly etilen] [nhựa PE]

CH3 CH=CH2 xt,to,p

CH CH2

CH3

n

nPolypropylen[nhựa PP]

Tổng quát :

nRCH CHR' CH

R

CHR'xt,to,P

n

 ANKADIEN :

- Là hydrocacbon khơng no, mạch hở, trong phân tử có 2 nối đôi C=C.- CTTQ : CnH2n-2, n  2 nguyên

1. Phản ứng cộng :

CH2=CH CH=CH2 + Br2 1:1

coäng 1,2 CH2=CH CHBr CH2Br

coäng 1,4 CHBr 2 CH=CH CH2Br1CH2═CH─CH═CH2 + 2Br2 ❑⃗ BrCH2─CHBr─CHBr ─CH2Br

coäng 1,4

CH2=CH CHCl CH3

coäng 1,21:1

CH2=CH CH=CH2 + HCl CH2=CH CH2 CH2Cl

[spc][spp]

CH3 CH=CH CH2Cl [sp duy nhaát]2. Phản ứng trùng hợp :

nCH2═CH─CH═CH2 ⃗Na,toC , P [─CH2─CH═CH─CH2─]n nCH2═C─CH═CH2 ⃗trùng hop,to,P,xt [─CH2─C═CH─CH2─]n │ │

CH3 CH33. Phản ứng oxi hóa :

+ Oxi hóa hồn tồn :

CnH2n-2 +[3n-1]/2O2 ⃗toC nCO2 + [n-1]H2O+ Oxi hóa khơng hoàn toàn :

3CH2═CH─CH═CH2 + 4KMnO4 + 8H2O ❑⃗

 ANKIN

- Là những hydrocacbon khơng no, mạch hở có một nối ba trong phân tử - CTPTTQ : CnH2n-2, n  2 , nguyên

1. Phản ứng cộng :

CnH2n-2 + H2 ⃗Pd, tOC CnH2nCnH2n-2 + 2H2 ⃗Ni, tOC CnH2n+2

CnH2n-2 + X2 ❑⃗ CnH2nX2 ⃗+X2 CnH2nX4Với X : halogen

HC CH + X2 ❑⃗ XHC=CHX ⃗+X2 X2HC-CHX2CnH2n-2 + HA ⃗Xt, toC CnH2n-1A

Với HA : các axit như : HCl, HCN, H2SO4…HC CH + H2O ⃗HgSO4,80OC CH3CHO

Lưu ý : trong phản ứng cộng giữa ankin bất đối và tác nhân bất đối, sản phẩm chính đượcxác định theo quy tắc Maccopnhicop.

2. Phản ứng oxi hóa :

CnH2n-2 +[3n-1]/2O2 ⃗toC nCO2 + [n-1]H2O

3C2H2 + 8KMnO4 ⃗OH− 3K2C2O4 +8MnO2 + 2KOH + 2H2O

C2H2 + 2KMnO4 + 3H2SO4 ❑⃗ 2CO2 + 2MnSO4 + K2SO4 + 4 H2O

5CH3─C CH +8KMnO4 + 12H2SO4 ❑⃗ 5CH3COOH + 5CO2 + 8MnSO4 + 4K2SO4 +12H2O [Hiện tượng màu tím dung dịch nhạt dần hoặc mất hẳn]

3. Phản ứng trùng hợp

2HC CH ⃗CuCl/NH

4Cl,100

oC CH

2═CH─C CH [Trùng hợp] [Vinylaxetyl hay vinylaxetilen]

3HC CH ⃗C hoat tinh, 600oC C

6H6 [benzen] [Tam hợp]nHC CH ⃗Cu,280oC [─CH═CH─] [Cupren]

4. Phản ứng bởi kim loại của Ankin-1 :

H─C C─H + 2AgNO3 + 2NH3 ❑⃗ Ag─C C─Ag↓ + 2NH4NO3R─C C─H + AgNO3 + NH3 ❑⃗ R─C C─Ag↓ + NH4NO3Viết tắt :

H─C C─H + Ag2O ⃗ddAgNO3/NH3 Ag─C C─Ag↓ + H2O2R─C C─H + Ag2O ⃗ddAgNO3/NH3 2R─C C─Ag↓ + H2O

 Trong dãy đồng đẳng ankin, chỉ có axetilen có thể thế hai lần với ion kim loạiHC CH + 2Na ❑⃗ NaC CNa + H2↑

 HYDROCACBON TH Ơ M :

Aren hay hydrocacbon thơm là loại hydrocacbon được đặc trưng trong phân tử bởi sựcó mặt một hay nhiều vòng benzen

1. Phản ứng thếVới Halogen :

H

Br2

Br

+ Fe + HBr [Brombenzen]

H

HO NO2

H2SO4 NO2

+ d, t

oC

+ H2O

Nitrobenzen

NO2

HO NO2

H2SO4 NO2

NO2+ d, t

oC

+ H2O

du

[1,3-dinitrobenzen]Với axit H2SO4đ, bão hịa SO3 [phản ứng sunfo hóa]

H

HO SO3H

SO3HSO3

+ + H2O

axit benzensunfonic

Đồng đẳng của benzen cũng cho phản ứng thế ở C mạch nhánh với Halogen trongđiều kiện chiếu sáng :

CH3

Br2

CH2Br+ a's'kt + HBr

Brombenzyl2. Phản ứng cộng :

+ 3 H2 Ni,t

OC

xiclohexanCl

Cl ClCl

Cl

Cla's'

hexacloxiclohenxan+ 3 Cl2

[C6H6Cl6] [666]3. Phản ứng oxi hóa :

CnH2n-6 + [3n-3]/2O2 ❑⃗ nCO2 + [n-3]H2O

C6H5─CH3 + 2KMnO4 ⃗toC C6H5─COOK + 2MnO2↓ + KOH +H2O Toluen Kalibenzoat

* Benzen bền, khơng bị oxihóa bởi ddKMnO4, chỉ có mạch nhánh của vịng benzen mới bịoxihóa  phản ứng dùng để phân biệt benzen và các đồng đẳng của nó.

II.5 ĐIỀU CHẾ CÁC HYDROCACBON

1. Điều chế ankan :

 Nguyên liệu lấy từ thiên thiên như khí than đá, khí dầu mỏ…

 Tổng hợp từ các dẫn xuất halogen hoặc các muối của các axit hữu cơR─X + 2Na + X─R’ ❑⃗ R─R’ + 2NaX

C2H5─Cl + 2Na + Cl─CH3 ❑⃗ C2H5─CH3 + 2NaClR1[COONa]m + mNaOH[r] ⃗CaO, tOC R1Hm + mNa2CO3Điều chế Metan :

CO + 3H2 ⃗ tOC CH4↑+ H2O

CH3COONa + NaOHr ⃗CaO, tOC CH4↑ + Na2CO3Al4C3 + 12 H2O ❑⃗ 4Al[OH]3↓ + 3CH4↑

2. Điều chế anken :

+ Phản ứng cracking và phản ứng đề hydro hóa : CH3─CH2─OH ⃗H2SO4đ ,180oC CH2═CH2 + H2O

R─CHX─CH2─R’ ⃗Dd KOH, ruou R─CH═CH─R’ + HXR─CHX─CHX─R’ + Zn ❑⃗ R─CH═CH─R’ + ZnX2

R─CHOH─CH2─R’ ⃗MgO,Al2O3,350OC R─CH═CH─R’ + H2OR─C C─R’ + H2 ⃗Pd, tOC R─CH═CH─R’

CnH2n+2 ⃗toC CmH2m + CxH2x+2CnH2n+2 ⃗toC CmH2m + [n + 1 - m]H23. Điều chế Ankin, Ankadien :

R─CHX─CHX─R’ ⃗2 KOH, ruou R─C C─R’ + 2HX

R─CHX2 ─CHX2─R’ +2Zn ❑⃗ R─C C─R’

R─C C─H + Na ❑⃗ R─C C─Na +1/2H2

R─C C─Na + X-R’ ❑⃗ R─C C─R’ [Phản ứng tăng mạch C]

CaC2 + 2H2O ❑⃗ Ca[OH]2 + C2H22CH4 ⃗1500oC,lln C2H2 + 3H22C + H2 ⃗3000OC C2H2

4. Điều chế ankadien

2CH3─CH2─OH ⃗Al2O3400−500oC CH2═CH─CH═CH2 + 2H2O

2H─C C─H ⃗CuCl/NH

4Cl,100

oC CH C─CH═CH

2 CH C─CH═CH2 + H2 ⃗Pd, tOC CH2═CH─CH═CH2

CH2─CHOH─CHOH─CH3 ⃗H2SO4đ ,180oC CH2═CH─CH═CH2 +2H2OCH2─CH─CH2─CH3 ⃗De hidrơhóa CH2═C─CH═CH2

│ │

CH3 CH3 [Isopren]CH C─CH═CH2 + HCl ❑⃗ CH2═C─CH═CH2 │

Cl [Cloropren]5. Điều chế hydrocacbon thơm và các hydrocacbon khác :3C2H2 ⃗600oC,C hoat tinh C6H6

C6H12[xicloankan] ⃗Pd, tOC C6H6 + 3H2C6H14 ⃗Pd, tOC C6H6 + 4H2

C6H5COOH + 2NaOH ⃗ tOC C6H6 + Na2CO3 + H2OC6H5 –X +2Na +X-CH3 ❑⃗ C6H5CH3 + 2NaXC6H6 + CH3X ⃗ AlCl3 C6H5CH3 + HX

Nhận xét :

 Hydrocacbon no [ankan], phản ứng đặc trưng là phản ứng thế, khơng có phản ứng cộngvà khó bị oxihóa bởi dd KMnO4

 Hydrocacbon khơng no [anken, ankadien, ankin] phản ứng đặc trưng là phản ứng cộng.

 Phản ứng cộng Hidro :

+ xt Ni/toC thì xicloankan [C

3, C4], anken và ankin, ankadien cộng H2 được ankan; arencộng H2 được xicloankan

+ xt Pd/toC thì ankin, ankadien cộng H

2 được anken

 Phản ứng cộng HX vào anken, ankadien, ankin phải chú ý sản phẩm chính phụ và sốlượng sản phẩm.

 Đốt cháy CxHy: đặt T=

So mol H2O

So mol CO2 thì :

T>1 => CxHy là ankan, CTTQ : CnH2n+2T = 2  CxHy là CH4

T=1 => CxHy là anken, xicloankan CTTQ : CnH2n

T CxHy là ankadien, ankin, CTTQ : CnH2n-2 hoặc là aren, CTTQ : CnH2n-6T = 0,5  CxHy là C2H2 hoặc C6H6.

I.1.1 BÀI TẬP VỀ CÔNG THỨC CẤU TẠO – ĐỒNG ĐẲNG –

ĐỒNG PHÂN – DANH PHÁP

I.1.1.1 Bài tập về đồng đẳng

 Phương pháp :

Có 2 cách xác định dãy đồng đẳng của các hydrocacbon :- Dựa vào định nghĩa đồng đẳng

- Dựa vào electron hóa trị để xác địnhLưu ý :

C ln có hóa trị IV tức là có 4e hóa trịnC sẽ có 4ne hóa trịH ln có hóa trị I tức là có 1e hóa trị

- Parafin chính là ankan, dãy đồng đẳng parafin chính là dãy đồng đẳng của CH4.- Olefin chính là anken, dãy đồng đẳng olefin chính là dãy đồng đẳng của C2H4- Ankadien còn được gọi là đivinyl

- Aren : dãy đồng đẳng của benzen.

- Hydrocacbon : CxHy : y chẵn, y  2x + 2

 Bài tập ví dụ :

Ví dụ 1: Viết CTPT một vài đồng đẳng của CH4. Chứng minh công thức chung của dãy đồng đẳng của CH4 là CnH2n+2.

GIẢI :

Dựa vào định nghĩa đồng đẳng, CTPT các đồng đẳng của CH4 là C2H6, C3H8, C4H10,…, C1+kH4+2k

Chứng minh CTTQ dãy đồng đẳng metan CH4 là CnH2n+2 :

Cách 1: Dựa vào định nghĩa đồng đẳng thì dãy đồng đẳng của metan phải là:CH4 + kCH2 = C1+kH4+2k

Tìm mối liên hệ giữa số nguyên tử C và số nguyên tử HĐặt nC = 1 + k = n

nH = 4 + 2k = 2[k + 1] + 2 = 2n + 2

Vậy dãy đồng đẳng farafin là CnH2n+2 [n  1]Cách 2: Dựa vào số electron hóa trị :

- Số e hóa trị của nC là 4n

- Số e hóa trị của 1C dùng để liên kết với các C khác là 2

 Số e hóa trị của nC dùng để liên kết với các C khác là [2[n-2]+2] = 2n–2 [vì trong phân tử chỉ tồn tại liên kết đơn]

[Sở dĩ “+2” vì 1C đầu mạch chỉ liên kết với 1C nên dùng 1e hóa trị, 2Cđầu mạch dùng 2e hóa trị.

- Số e hóa trị dùng để liên kết với H: 4n–2n-2 = 2n + 2

 Công thức chung của ankan là CnH2n+2 [n  1]

Cách 3: Metan có CTPT CH4 dạng CnH2n+2 dãy đồng đẳng của ankan là CnH2n+2

Ví dụ 2: CT đơn giản nhất của 1 ankan là [C2H5]n. Hãy biện luận để tìm CTPT của chất trên.

GIẢI :

CT đơn giản của ankan là [C2H5]n. Biện luận để tìm CTPT ankan đó:Cách 1: Nhận xét: CT đơn giản trên là 1 gốc ankan hóa trị 1 tức có khả năng

kết hợp thêm với 1 gốc như vậy nữa  n = 2  CTPT ankan C4H10Cách 2:

Cách 3:

CTPT của ankan trên : [C2H5]n = CxH2x+2 2n = x và 5n = 2x + 2

 5n = 2.2n + 2  n = 2.  CTPT ankan : C4H10Ankan trên phải thỏa điều kiện số H  2.số C + 2 5n  2.2n + 2

n  2

n =1 thì số H lẽ  loại

n= 2  CTPT ankan là C4H10 [nhận]Vậy CTPT ankan là C4H10

Ví dụ 3 :

Phân biệt đồng phân với đồng đẳng. Trong số những CTCT thu gọn dưới đây, những chất nào là đồng đẳng của nhau? Những chất nào là đồng phân của nhau.?

CH3CH2CH3 CH3CH2CH2Cl CH3CH2CH2CH3

CH3CHClCH3 [CH3]2CHCH3 CH3CH2CH=CH2

CH3CH=CH2 CH2 CH2

CH2 CH2

CH3

C=CH2

CH3

[1] [2] [3]

[4] [5] [6]

[7]

[8] [9]

GIẢI :

 Phân biệt đồng phân với đồng đẳng : xem I.2.2/12

 Những chất là đồng đẳng của nhau là : 1 và 5 hoặc 1 và 3[ankan]; 6 và 7 hoặc 6 và 9 [anken].

 Những chất là đồng phân của nhau : 2 và 4; 3 và 5; 6 và 9 và 8. Bài tập tương tự :

2] Viết CTPT một vài đồng đẳng của C2H2 . Chứng minh CTTQ của dãy đồng đẳng của axetilen là CnH2n-2, n  2 nguyên

3] Viết CTPT một vài đồng đẳng của C6H6. Chứng minh CTTQ của các aren là CnH2n-6, n 6 nguyên

II.1.1.2 Bài tập về đồng phân – danh pháp :

 Phương pháp viết đồng phân :

Bước 1: - Từ CTPT suy ra chất thuộc loại hydrocacbon đã học nào. - Viết các khung cacbon

Bước 2 :- Ứng với mỗi khung cacbon, di chuyển vị trí liên kết bội [nếu có], di chuyển vị trí các nhóm thế [nếu có].

- Nếu có nối đơi hoặc vịng trong CTCT của chất thì xét xem có đồng phân hình học khơng.

Bước 3 : - Điền Hidro.

Lưu ý : làm xong phải kiểm tra lại xem các nguyên tố đã đúng hóa trị chưa. Bài tập ví dụ :

Ví dụ 1 :

a] Nêu điều kiện để một phân tử có đồng phân hình học?

b] Viết tất cả các CTCT các đồng phân của C5H10; Trong các đồng phân đó, đồng phân nào có đồng phân hình học? Đọc tên các đồng phân đó.

GIẢI :

a] Điều kiện để một phân tử có đồng phân hình học [đồng phân cis-trans] :Xét đồng phân :

C=C

a b

fd

Điều kiện : a  d và b  f

- Nếu a > d và b>f [về kích thước phân tử trong khơng gian hoặc về phân tử lượng M]* ta
có đồng phân cis.

- Nếu a > d và b nA = nB

mAM =

mBMB

=> MA = mAMB

mB

Bước 2 : Đặt CTPT chất A: CxHy

Xác định thành phần các nguyên tố trong hydrocacbon. Cách 1 :Dùng khi đề bài

-Tính được mC, mH từ mCO2, mH2O

 Tính khối lượng các nguyên tố có trong A và mA [g] chất A. - Xác định C:

mC [trong A]= mC [trong CO2]= 12.mCO2

44 =12 .nCO2=12 .

VCO2

22,4 - Xác định H

mH[trong A]= mH [trong H2O]=1. 2nH2O=2mH2O

18 =2 .nH2O - Xác định mA

 mA = mH + mA

* Xác định CTPT chất hữu cơ A: CxHy Dựa trên CTTQ chất hữu cơ A: CxHy 12mx

C= y

mH=MA

mA

=>x=MA.mC

12 .mA

; y=MA.mH

mA

Cách 2 : Khi đề bài cho biết thành phần % các nguyên tố trong hỗn hợp * Dùng công thức sau:

12x

% C=

y

%H=

MA

100% =>x=

MA.%C

12. 100 ; y=

MA.%H

100  CTPT A.

Cách 3 : * Tìm CTĐG nhất => CTN => CTPT A x:y=mC

12 :

mH

1 =α:β hoặc x:y=%C12 :

%H1 =α:β - CTĐG nhất : CH

=> CTTN : [CH]n

- Xác định n: biện luận từ CTTN để suy ra CTPT đúng của A : y  2x + 2; y chẵn, nguyên dương ; x  1, nguyên dương. Từ đó xác định được CTPT đúng của chất hữu cơ A.

Lưu ý: Khi bài tóan yêu cầu xác định CTĐG nhất của chất hữu cơ A [hay CTN của A] hoặc
khi đề không cho dữ kiện để tìm MA thì ta nên làm theo cách trên.

2] Các ví dụ :Ví dụ 1 :

Một hydrocacbon A có thành phần nguyên tố: % C = 84,21; %H = 15,79; Tỉ khối hơi đối với khơng khí bằng dA/KK = 3,93. Xác định CTPT của A

GIẢI

Bước 1: Tính MA:

Biết dA/KK => MA = MKK. dA/KK = 29.3,93 = 114Bước 2 : Đặt A : CxHy

12x%C=y%H=MA100  x=MA. %C

12. 100 =

114 .84,2112 .100 =8  y=MA.%H

1 .100 =

Ví dụ 2 :

Một hydrocacbon A ở thể khí có thể tích gấp 4 lần thể tích của lưu huỳnh đioxit có khối lượng tương đương trong cùng điều kiện. Sản phẩm cháy của A dẫn qua bình đựng nước vơi trong dư thì có 1g kết tủa đồng thời khối lượng bình tăng 0,8g. Tìm CTPT A.

GIẢI

* Tìm MA :

1VA = 4VSO2[ở cùng điều kiện ] nA = 4nSO2

 MmA

A

=4 mSO2MSO2⇒

1

MA=

4

MSO2 [A và SO2 có khối lượng tương đương nhau]  MA=MSO2

4 =64

4 =16

Cách 1 : giải theo phương pháp khối lượng hay % khối lượng : Đặt A : CxHy

Bình đựng Ca[OH]2 hấp thụ CO2 và H2O

Ca[OH]2 + CO2 CaCO3 + H2O

m = mCaCO3 = 1g

nCO2 = nCaCO3 = 1/100= 0,01mol

nC = nCO2 = 0,01mol mC = 12.0,01=0,12g mCO2 = 0,01.44 = 0,44gmbình = mCO2 + mH2O

mH2O= 0,8-0,44 = 0,36g mH=2mH2O

18 =20,36

18 =0,04g

ĐLBT khối lượng [A] :mA = mC + mH = 0,12 +0,04 = 0,16 Ta có 12mx

C

= ymH

=MAmA

=>x=MA.mC

12 .mA

=16 . 0,12

12. 0,16=1

y=MA.mH

mA

=16 . 0,04

0,16 =4Vậy CTPT A : CH4

Cách 2 : Biện luận dựa vào điều kiện y  2x + 2; y chẵn, nguyên dương ; x  1, nguyên  x =1 và y = 4 CTPT A.

Ví dụ 3:

Đốt cháy hoàn toàn 2,64g một hydrocacbon A thu được 4,032 lít CO2 [đktc]. Tìm CTPT A?

GIẢI

* Tìm thành phần các nguyên tố :

mC [trong A] = mC [trong CO2] = [4,032/ 22,4]*12 = 2,16gmH = mA – mC = 2,64 – 2,16 = 0,48g

C H

m m 2,16 0,48x:y= : = : =3:8

12 1 12 1

Số H  2 số C +2  8n  6n + 2  n  1 mà n nguyên dương n = 1



CTPT A : C3H8

II.2.1.2] Phương pháp dựa vào phản ứng cháy:

Dấu hiệu nhận biết bài toán dạng này : đề bài đốt cháy một chất hữu cơ có đề cập đến khối lượng chất đem đốt hoặc khối lượng các chất sản phẩm [CO2, H2O] một cách trực tiếp hoặc gián tiếp [tức tìm được khối lượng CO2, H2O sau một số phản ứng trung gian].

1] Phương pháp giải :

Bước 1 : Tính MA [ở phần II.2.1.1]Bước 2 : Đặt A : CxHy

* Viết phương trình phản ứng cháy.
CxHy+

[

4

]

xCO2+ y

2H2O

MA[g] 44x 9ymA[g] mCO2 mH2O * Lập tỉ lệ để tính x,y

MA

mA=44x

mCO2

=9y

mH2O hoặc A O2pu CO2 H2O

y y

x+

1 4 x 2

= = =

n n n n

x=MA.mCO244mA ,y=

MA.mH2O

9mA * Từ đó suy ra CTPT AMột số lưu ý:

1] Nếu đề bài cho: oxi hóa hịan tịan một chất hữu cơ A thì có nghĩa là đốt cháy hịan tịan chất hữu cơ A thành CO2 và H2O

2] Oxi hóa chất hữu cơ A bằng CuO thì khối lượng oxy tham gia phản ứng đúng bằng độ giảm khối lượng a[g]của bình đựng CuO sau phản ứng oxi hóa. Thơng thường trong bài toán cho lượng oxi tham gia phản ứng cháy, để tìm khối lượng chất hữu cơ A nên chú ý đếnđịnh luật bảo toàn khối lượng

mA + a = mCO2 + mH2O

3] Sản phẩm cháy [CO2, H2O] thường được cho qua các bình các chất hấp thụ chúng.4] Bình đựng CaCl2 [khan], CuSO4 [khan], H2SO4 đặc, P2O5, dung dịch kiềm, … hấp thụ nước.

Bình đựng các dung dịch kiềm…hấp thụ CO2. Bình đựng P trắng hấp thụ O2.

5] Độ tăng khối lượng các bình chính là khối lượng các chất mà bình đã hấp thụ.

6] Nếu bài toán cho CO2 phản ứng với dung dịch kiềm thì nên chú ý đến muối tạo thành để xác định chính xác lượng CO2.

7] Viết phương trình phản ứng cháy của hợp chất hữu cơ với oxy nên để oxy lại cân bằng sau từ vế sau đến vế trước. Các nguyên tố còn lại nên cân bằng trước, từ vế trước ra vế sau phương trình phản ứng.

Đốt hoàn toàn 0,58g một hydrocacbon A được 1,76g CO2 và 0,9g H2O. Biết A có khốilượng riêng DA  2,59g/l. Tìm CTPT A

Tóm tắt :

0,58g X + O2  [1,76g CO2; 0,9 g H2O] DA  2,59g/l. Tìm CTPT A?

GIẢI :

* Tìm MA :

Biết DA => MA = 22,4.2,59  58

* Viết phương trình phản ứng cháy, lập tỉ lệ để tìm x,y
CxHy+

[

4

]

2+

y

2H2O

MA[g] 44x 9ymA[g] mCO2 mH2O MmA

A=44x

mCO2

=9y

mH2O

= 580,58=44x

1,76=9y0,9  x = 4

y =10Vậy CTPT A : C4H10

Ví dụ 2 : Khi đốt cháy hịan tòan 0,42 g một Hydrocacbon X thu tòan bộ sản phẩm qua bình 1 đựng H2SO4 đặc, bình 2 đựng KOH dư. Kết quả, bình 1 tăng 0,54 g; bình 2 tăng 1,32g. Biết rằng khi hóa hơi 0,42 g X chiếm thể tích bằng thể tích của 1,192 g O2 ở cùng điều kiện. Tìm CTPT của X

Tóm tắt đề:

0,42g X [CxHy] +O2 HCO22O

Bình 1đựng ddH2SO4 đ

-H2O, m1=0,54g CO2

Bình 2 đựng KOHdư-CO2, m2=1,32g Tìm CTPT X?

GIẢI

* Tính MX :

0,42g X có VX = VO2 của 0,192g O2 [cùng điều kiện] => nX = nO2 =>

mXMX

=mO2

MO2 => MX=mX.MO2

mO2

=0,42. 32

0,192 =70

* Gọi X : CxHy

CxHy+

[

4

]

2+

y

2H2O

MX 44x 9y [g]0,42 mCO2 mH2O [g] Ta có :

MmX

X=44x

mCO2

=9y

Đề bài cho khối lượng CO2, H2O gián tiếp qua các phản ứng trung gian ta phải tìm khối lượng CO2, H2O

* Tìm mCO2, mH2O :

- Bình 1 đựng dd H2SO4 đ sẽ hấp thụ H2O do đó độ tăng khối lượng bình 1 chính là khối lượng của H2O :

m1 = mH2O=0,54g [2]

- Bình 2 đựng dd KOH dư sẽ hấp thụ CO2 do đó độ tăng khối lượng bình 2 chính là khối lượng của CO2 :

m2 = mCO2 =1,32g [3][1], [2], [3]  700,42=44x

1,32 =9y0,54  x = 5

y = 10

Vậy CTPT X : C5H10 [M = 70đvC]

II.2.1.3 Phương pháp thể tích [phương pháp khí nhiên kế]:

 Phạm vi ứng dụng : Dùng để xác định CTPT của các chất hữu cơ ở thể khí hay ở thể lỏng dễ bay hơi.

 Cơ sở khoa học của phương pháp : Trong một phương trình phản ứng có các chấtkhí tham gia và tạo thành [ở cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất] hệ số đặt trước công thức của các chất khơng những cho biết tỉ lệ số mol mà cịn cho biết tỉ lệ thể tích của chúng.

1] Phương pháp giải

Bước 1 : Tính thể tích các khí VA, VO2, VCO2, VH2O [hơi]…

Bước 2 : Viết và cân bằng các phương trình phản ứng cháy của hydrocacbon A dưới dạng CTTQ CxHy

Bước 3 : Lập các tỉ lệ thể tích để tính x,y
CxHy+

[

]

0

xCO2+2yH2O

1[l]

[

4

]

[

y

2

]

VA=x+ y

4

VÒ2 =xVCO2=

y

2

VH2O hay

1

nA=x+ y

4

nO2 =xnCO2=

y

2

nH2O ⇒x=VCO2

VA

=nCO2

nA

; ⇒y=2VH2O

VA =

2nH2OnA

Cách khác : Sau khi thực hiện bước 1 có thể làm theo cách khác:

- Lập tỉ lệ thể tích VA: VB : VCO2 : VH2O rồi đưa về tỉ lệ số nguyên tối giản m:n:p:q.- Viết phương trình phản ứng cháy của hợp chất hữu cơ A dưới dạng:

mCxHy + nO2 ⃗to pCO2 + qH2O

- Dùng định luật bảo toàn nguyên tố để cân bằng phương trình phản ứng cháy sẽ tìm được xvà y =>CTPT A

* Một số lưu ý:

- Nếu đề tóan cho oxy ban đầu dư thì sau khi bật tia lửa điện và làm lạnh [ngưng tụ hơi nước] thì trong khí nhiên kế có CO2 và O2 cịn dư. Bài tóan lý luận theo CxHy

- Nếu đề tóan cho VCxHy = VO2 thì sau khi bật tia lửa điện và làm lạnh thì trong khí nhiên kế có CO2 và CxHy dư. Bài tóan lý luận theo oxy.

- Khi đốt cháy hay oxi hóa hịan tồn một hydrocacbon mà giả thiết khơng xác định rõ sản phẩm, thì các nguyên tố trong hydrocacbon sẽ chuyển thành oxit bền tương ứng trừ:

N2 khí N2

Halogen  khí X2 hay HX [tùy bài]

2. Bài tập ví dụVí dụ 1:

Trộn 0,5 l hỗn hợp C gồm hydrocacbon A và CO2 với 2,5 l O2 rồi cho vào khí nhiên kế đốt cháy thì thu được 3,4 l khí, làm lạnh chỉ cịn 1,8 l. Cho hỗn hợp qua tiếp dung dịch KOH [đặc] chỉ còn 0,5 l khí. Các V khí đo cùng điều kiện. Tìm CTPT của hydrocacbon A.Tóm tắt đề :

CxHy : a [l]Gọi 0,5 l hỗn hợp

CO2 : b [l]

0,5l hỗn hợp + 2,5l O2 đốt CO2 ,O2 dư,H2O ll[- H2O] CO2,O2dư KOHđ[- CO2]O2 dư

GIẢI :

* O2 dư , bài tóan lý luận theo Hydrocacbon A

CxHy+

[

4

]

2+

y

2H2O

a a

[

4

]

y

2 [lít]CO2  CO2

b b [lít]Ta có Vhh = a + b = 0,5 [1]

VCO2 = ax + b = 1,8 – 0,5 = 1,3 [2] VH2O = a

y

2 = 3,4 – 1,8 = 1,6 [3]
VO2 dư = 2,5 - a

[

4

]

Vhh = a + b = 0,5  a = 0,4 x = ax /a = 3

 y = ay/a = 8

Vậy CTPT của A là C3H8

Ví dụ 2 :

rồi đốt cháy. Sau khi làm lạnh để nước ngưng tụ rồi đưa về điều kiện ban đầu thì thể tích khí cịn lại là 48 cm3, trong đó có 24cm3 bị hấp thụ bởi KOH, phần cịn lại bị hấp thụ bởi P. Tìm CTPT của A [các thể tích khí đo trong cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất]

Tóm tắt :

12cm3 CxHy

60cm3 O2 [dư]

đốt COH 2

2O

O2dư

làm lạnh-H2O

CO2

O2 dư

[V=48cm3]

24cm3 khí bị hấp thụ bởi KOHkhí cịn lại bị hấp thụ bởi P

[- CO2]

[-O2]

GIẢI :

* Tính các V:
VCO2 = 24cm3

VO2 dư = 48 – 24 = 24cm3 VO2 pứ = 60 – 24 = 36 cm3* Tìm CTPT :

Cách 1: Tính trực tiếp từ phương trình phản ứng đốt cháy:
CxHy+

[

4

]

2+

y

2H2O

12 

[

4

]

VO2 dư = 60 – 12

[

]

Cách 2: Lập tỉ lệ thể tích 1

VA=x+ y

4

VO2 =xVCO2=

y

2

VH2O
CxHy+

[

4

]

2+

y

2H2O

1

[

4

]

y

2 [cm3]12 36 24 [cm3]

¿1

VA=x+y

4

VO2 =xVCO2¿

⇔ 112=

x+ y

436 =

x

24

=> x = 2 và y = 4

 CTPT của A: C2H4
Cách 3:

Nhận xét: đốt 12 cm3 A đã dùng 36 cm3 oxy và tạo ra 24 cm3 CO2Suy ra 12CxHy+36O2t⃗

0

24CO2+?H2O

ĐLBT [O]: => 12CxHy+36O2t⃗024CO2+24H2O

ĐLBT [C]: 12x = 24 => x = 2 ĐLBT [H] :12y = 48 => y = 4



Vậy CTPT của A là C2H4

Trong một bình kín thể tích 1dm3 có một hỗn hợp đồng thể tích gồm hydrocacbon A và O2 ở 133,5 oC, 1 atm. Sau khi bật tia lửa điện và đưa về nhiệt độ ban đầu [133,5 oC] thì áp suất trong bình tăng lên 10% so với ban đầu và khối lượng nước tạo ra là 0,216 g. Tìm CTPT A

Tóm tắt :

V = 1dm3CxHy[A]

O2

t=133,5oC,P1=1atm

đốt sp cháyV=1dm3

t=133,5oC, P2 tăng 10%

[lượng H2O tạo ra là 0,216g]

GIẢI :

Tìm CTPT A? n1=PV

RT=

1 .1

0,082 .[273+133,5]=0,03[mol]

Vì hỗn hợp đồng thể tích nên nA = nO2 = 0,03/2 = 0,015 mol=> CxHy dư, biện luận theo O2

Sau khi đưa về nhiệt độ ban đầu, các khí tạo áp suất có trong bình gồm H2O, CO2, CxHy dư có số mol là :

n2 = n1 . P2/P1 = 0,03.110/100 = 0,033 mol nH2O = 0,216/18 = 0,012 mol

ĐLBT khối lượng [O] : nO2 = nCO2 + 1/2nH2O

=> nCO2 = nO2 – 1/2nH2O = 0,015-0,012/2 = 0,009mol nCxHydư = n2 - nCO2 - nH2O = 0,033-0,012-0,009 =0,012mol =>nCxHyphản ứng = 0,015-0,012 = 0,003 mol

CxHy+

[

4

]

xCO2+ y

2H2O

1

[

4

]

y

2 [mol]0,003 0,015 0,009 0,012 [mol]Ta có :

10,003=

x+y

40,015=

x

0,009=

y

20,012 => x = 3

y = 8

Vậy CTPT A : C3H8

II.2.1.4 Phương pháp giá trị trung bình [xác định CTPT của hai hay nhiều chất

hữu cơ trong hỗn hợp]:

Là phương pháp chuyển hỗn hợp nhiều giá trị về một giá trị tương đương, nhiều chất về một chất tương đương

 Đặc điểm

II.1.4.1 Phương pháp khối lượng phân tử trung bình của hỗn hợp [ Mhh ]

Chất tương đương có khối lượng mol phân tử Mhh là khối lượng mol phân tử trung

bình của hỗn hợp. Các bước giải :

Bước cơ bản : Xác định CTTQ của hai chất hữu cơ A,B

Bước 1 : Xác định CTTB của hai chất hữu cơ A, B trong hỗn hợpBước 2 : Tìm Mhh qua các công thức sau :

Mhh=mhh

nhh

=nA.MA+nB.MB

nA+nB

=%A .MA+%B .MB

100 =

%A .MA+[100−%A]MB

100Hoặc

Mhh=dhh/X.MX=VA.MA+VB.MB

VA+VB

=VA.MA+VB.MB

V =

%A .MA+[100−%A]MB

100Giả sử MA< MB => MA< Mhh < MB

Bước 3 : Biện luận tìm MA, MB hợp lý => CTPT đúng của A và B

Phạm vi ứng dụng: sử dụng có lợi nhiều đối với hỗn hợp các chất cùng dãy đồng đẳng

1] Phương pháp CTPT trung bình của hỗn hợp:

 Phạm vi áp dụng : Khi có hỗn hợp gồm nhiều chất, cùng tác dụng với một chất khác mà phương trình phản ứng tương tự nhau [sản phẩm, tỉ lệ mol giữa nguyên liệu và sảnphẩm, hiệu suất, phản ứng tương tự nhau], có thể thay thế hỗn hợp bằng một chất tương đương, có số mol bằng tổng số mol của hỗn hợp. Công thức của chất tương đương gọi là CTPT trung bình.

 Phương pháp giải :

Bước 1 : Đặt CTPT của hai chất hữu cơ cần tìm rồi suy ra CTPT trung bình của chúng : Đặt A : CxHy ; B : Cx’Hy’  CTPTTB : x y

C H

Bước 2 : Viết phương trình phản ứng tổng quát và dữ liệu đề bài cho tính x , yBước 3 : biện luận

Nếu x nCO2  hai hydrocacbon trên thuộc dãy đồng đẳng ankan.CTPT trung bình 2 ankan là : CnH2n+2

CnH2n+2+3n+1

2 O2❑⃗nCO2+[n+1]H2O

x  [3 n +1]/2x  x n  x [ n +1] [mol]nCO2 = x n = 1

nH2O = x[ n +1] = 1,6x = 0,6

n = 1,67

1 < n =1,67 < m= n + 1 n= 1 và m = 2

 CTPT 2 ankan là CH4 và C2H6

Bài 5 :

Đốt cháy 560cm3 hỗn hợp khí [đktc] gồm 2 hydrocacbon có cùng số ngun tử cacbon ta thu được 4,4g CO2 và 1,9125g hơi nước.

a] Xác định CTPT các chất hữu cơ. b] Tính %khối lượng các chất.

c] Nếu cho lượng CO2 trên vào 100 ml dd KOH 1,3M; Tính CM muối tạo thành.

GIẢI

Ở bài này, ta dùng phương pháp số nguyên tử H trung bình kết hợp với phương pháp biện luận để giải.

a] Xác định CTPT các hydrocacbon :

Đặt CTPT 2 hydrocacbon trên :

¿

A:CxHy

B: CxHy'

¿{

¿

CTPT trung bình 2 hydrocacbon trên : CxHy
Giả sử y < y’  y < y < y’

Số mol hỗn hợp khí nhh = 220,56,4=0,025 molnCO2 = 4,4/44 = 0,1 [mol]

nH2O = 1,9125/18 = 0,10625 [mol]

CxHy+

[

4

]

2+

y

2H2O

¿

nCO2=0,025=0,1

nH2O=0,025 y

2=0,10625⇒

¿x=4

y=8,5

¿{

¿

CTPT A, B có dạng : A : C4Hy và B : C4Hy’Ta có y < y < y’ hay y < 8,5