Giải bài tập SGK Hóa 11 Nâng cao Bài 31: Phản ứng hữu cơ

Thế nào là phản ứng thế, phản ứng cộng, phản ứng tách, phản ứng phân hủy trong hóa hữu cơ. Cho ví dụ minh họa.

Phương pháp giải

Nhớ được những định nghĩa sau đây:

- Phản ứng thế: là phản ứng trong đó có một nguyên tử hay nhóm nguyên tử trong phân tử hợp chất hữu cơ bị thay thế bởi một hay một nhóm nguyên tử khác.

- Phản ứng cộng là phản ứng trong đó phân tử hợp chất hữu cơ kết hợp với phân tử khác tạo thành phân tử hợp chất mới.

- Phản ứng tách là phản ứng trong đó hai hay nhiều nguyên tử bị tách ra khỏi hợp chất hữu cơ.

Hướng dẫn giải

- Phản ứng thế: là phản ứng trong đó có một nguyên tử hay nhóm nguyên tử trong phân tử hợp chất hữu cơ bị thay thế bởi một hay một nhóm nguyên tử khác.

Ví dụ:  CH₄ + Cl₂ → CH₃Cl + HCl   (đk: ánh sáng)

CH₃CH₂OH + HBr → CH₃CH₂Br + H₂O

- Phản ứng cộng là phản ứng trong đó phân tử hợp chất hữu cơ kết hợp với phân tử khác tạo thành phân tử hợp chất mới.

Thông thường phản ứng cộng xảy ra đối với hợp chất có chứa liên kết đôi hay liên kết ba.

Ví dụ: CH₂=CH₂ + Br₂ → CH₂Br-CH₂Br

CH≡CH + 2HCl → CH₃-CHCl₂

- Phản ứng tách là phản ứng trong đó hai hay nhiều nguyên tử bị tách ra khỏi hợp chất hữu cơ.

Ví dụ: Phản ứng đề hiđro hóa: là phản ứng tách H₂ ra khỏi phân tử.

CH₃-CH₃ → CH₂=CH₂ + H2  (đk: t^o, xt)

Phản ứng đề hiđrat hóa là phản ứng tách H₂O ra khỏi phân tử.

C₂H₅ → CH2=CH2 + H2O   (đk: H2SO4, 170oC)

Hãy viết sơ đồ các phản ứng sau và ghi rõ thuộc loại phản ứng nào?

a) Nung nóng khí etan có xúc tác kim loại, thu được etilen và hiđro.

b) Đốt cháy propan (C₃H₈) thành CO₂ và H₂O

c) Cho etilen tác dụng với nước ở nhiệt độ cao có axit xúc tác và thu được etanol.

Phương pháp giải

Nắm vững tính chất hóa học của etan, propan, etilen để viết phương trình hóa học và phân loại phản ứng

Hướng dẫn giải

Câu a: CH₃-CH₃ → CH₂=CH₂ + H₂ (đk: nhiệt độ, xt) : Phản ứng tách H₂

Câu b: CH₃-CH₂-CH₃ + 5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O

Đây là phản ứng oxi hóa hoàn toàn (phản ứng cháy). Tuy nhiên chương trình mới phản ứng này không có trong phân loại phản ứng.

Câu c: CH₂=CH₂ + H₂O → CH₃-CH₂-OH  (Phản ứng cộng)

Trong các phản ứng xảy ra, trường hợp nài xảy ra sự cắt đồng li, trường hợp nào xảy ra sự cắt dị li?

a) Sự điện li của nước.

b) Tia tử ngoại biến O₂ thành O₃

c) Cộng HCl vào etilen.

Phương pháp giải

- Trong sự phân cắt đồng li, đôi electron dùng chung được chia đều cho hai nguyên tử liên kết tạo ra các tiểu phân mang electron độc thân gọi là gốc tự do.

+ Gốc tự do mà electron độc thân ở nguyên tử cacbon gọi là gốc cacbon tự do.

+ Gốc tiểu phân thường được hình thành từ ánh sáng hoặc nhiệt và là những tiểu phân có khả năng phản ứng cao.

- Trong sự phân cắt dị li, nguyên tử có độ âm điện lớn hơn chiếm cả cặp electron dùng chung trở thành anion còn nguyên tử có độ âm điện nhỏ hơn bị mất một electron trở thành cation.

+ Cacbocation là cation mà điện tích dương ở nguyên tử cacbon.

+ Cacbocation thường được hình thành do tác dụng của dung môi phân cực.

Hướng dẫn giải

a) Sự điện li của nước là xảy ra sự cắt dị li.

b) Tia tử ngoại biến O₂ thành O₃  xảy ra sự cắt đồng li.

c) Cộng HCl vào etilen xảy ra sự cắt dị li.

Hãy ghi chữ Đ (đúng) hoặc S (sai) vào dấu [...] ở mỗi câu sau:

A. Nguyên tử clo là một gốc tự do [...]

B. Tiểu phân CH₂Cl là một gốc tự do [...]

C. Nguyên tử heli là một gốc tự do [...]

D. Tiền phân OH là gốc tự do [...]

Phương pháp giải

- Trong sự phân cắt đồng li, đôi electron dùng chung được chia đều cho hai nguyên tử liên kết tạo ra các tiểu phân mang electron độc thân gọi là gốc tự do.

Hướng dẫn giải

A. Đúng

B. Đúng

C. Sai

D. Đúng

Cho tiểu phân tử sau đây: gốc tự do hiđroxyl, nguyên tử clo, gốc metyl, anion hiđroxyl, anion clorua, cation anion, caiton,etyl.

a) Hãy viết công thức cấu tạo của chúng.

b) Hãy viết Li – uýt (với đầy đủ các electron hóa trị) của chúng và nói rõ tiểu phân nào mang electron độc thân, tiểu phân nào mang điện tích âm, tiểu phân nào mang điện tích dương. Vì sao?

Phương pháp giải

Các bước viết công thức Li-uýt

- Bước 1: Tìm tổng số electron hóa trị.

- Bước 2: Tìm số electron cần thiết

- Bước 3: Xác định số theo quy tắt bát tử

- Bước 4: Chọn một nguyên tử trung tâm.

- Bước 5: Vẽ một cấu trúc mạch chính

- Bước 6: Đặt các electron xung quanh nguyên tử bên ngoài.

- Bước 7: Đặt còn lại electron xung quanh nguyên tử trung tâm.

Hướng dẫn giải

* Công thức cấu tạo của các chất trên:

Gốc tự do hyđroxyl: OH^.

Nguyên tử clo: Cl^.

Gốc metyl: CH₃^.

Anion hiđroxyl: OH^-

Anion clorua: Cl^-

Cation amoni: NH₄⁺

Cation metyl: CH₃⁺

Hãy viết đầy đủ phương trình hóa học của các phản ứng cho sơ đồ ở mục II.3 của bài học và chỉ rõ đâu là gốc cacbon tự do, đâu là cacboncation

Phương pháp giải

- Gốc cacbo tự do (kí hiệu là R), cacbocation (kí hiệu là R⁺) đều rất không bền, thời gian tồn tại rất ngắn, khả năng phản ứng cao.

- Cacbocation là cation mà điện tích dương ở nguyên tử cacbon.

Hướng dẫn giải

CH₄ + Cl* →  H₃C* + HCl ;    CH₃*  + Cl₂ → CH₃Cl + Cl*

              Gốc C tự do             Gốc C tự do

H₂C=CH₂ + H⁺ → CH₃CH₂⁺;       CH₃CH₂⁺  + Cl^- → CH₃CH₂Cl 

                           Cabocation       Cabocation

(CH₃)₃C-Br → (CH₃)₃C⁺ + Br^-;    (CH₃)₃C⁺ + OH^- → (CH₃)₃C-OH

                      Cabocation           Cabocation