Giải bài tập SGK Hóa 11 Nâng cao Bài 59: Luyện tập Anđehit và xeton

Hãy nêu đặc điểm cấu trúc của nhóm cacbonyl, và nhận xét sự khác nhau giữa nhóm chức anđehit và nhóm xeton.

Phương pháp giải

Cấu trúc của nhóm cacbonyl 120^o . Nguyên tử C mang liên kết đôi ở trạng thái lai hóa sp². Liên kết C=O gồm một liên kết σ bền và liên kết π kém bền

Hướng dẫn giải

Đặc điểm và cấu trúc anđehit và xeton

- Nguyên tử C mang liên kết đôi có trạng thái lai hóa sp².

- Liên kết đôi C=O gồm 1 liên kết σ bền và 1 liên kết π không bền.

- Liên kết C=O bị phân cực.

Trong cacbonyl trong phân tử xeton có cấu trúc tương tự nhóm cacbonyl trong phân tử anđehit. Tuy nhiên, nguyên tử cacbon trong phân tử xeton bị chướng ngại lập thể, liên kết C=O trong phân tử xeton ít phân cực hơn so với anđehit.

Hãy so sánh nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi và độ tan trong nước của anđêhit, xeton với ancol tương ứng. giải thích nguyên nhân dẫn tới sự khác nhau giữa chúng.

Phương pháp giải

Dựa vào khả năng tạo liên kết H giữa các chất để tiến hành so sánh các chất và đưa ra kết luận

Hướng dẫn giải

Ở dạng nguyên chất giữa các phân tử anđehit hoặc giữa các phân tử xeton không có liên kết hiđro. Do vậy,nhiệt độ nóng chảy,nhiệt độ sôi của anđehit và xeton thấp hơn ancol tương ứng. 

Ở trong dung dịch thì anđehit, xeton, ancol đều tạo liên kết hiđro với các phân tư nước,nên một số chất có phân tử khối nhỏ hơn tan tốt hơn trong nước.
HCHO, CH₃CHOH: dễ tan trong nước.

CH₃COCH₃, CH₃OH, C₂H₅−OH, C₃H₇OH: tan vô hạn trong nước.

a) Hãy nêu những phản ứng ở nhóm chức của anđêhit và của xeton, cho thí dụ minh họa.

b) Hãy nêu các phản ứng có thể dùng để phân biệt anđehit và xeton, cho thí dụ minh họa.

Phương pháp giải

a) - Phản ứng cộng hidro (phản ứng khử)

- Phản ứng với chất oxi hóa

b) Phản ứng tráng gương hoặc dung dịch nước brom.

Hướng dẫn giải

Câu a: Các phản ứng ở nhóm chức của anđehit và xeton:

- Phản ứng cộng hidro (phản ứng khử)

Khi có xúc tác Ni đun nóng, anđehit cộng hidro tạo ra ancol bậc I, xeton cộng hidro tạo ra ancol bậc II

VD: CH₃CHO + H₂ → CH₃CH₂OH  (xt: Ni, t^o)

CH₃COCH₃ + H₂ → CH₃CH(OH)CH₃  (xt: Ni, to)

- Phản ứng với chất oxi hóa

+ Tác dụng với Br₂ và KMnO₄

RCH=O + Br₂ + H₂O → RCOOH + 2HBr

+ Tác dụng với AgNO₃/NH₃

R-CH=O + 2[Ag(NH₃)₂]OH → R-COONH₄ + 2Ag + 3NH₃ + H2O

Câu b: Phản ứng có thể dùng để phân biệt andehit và xeton là phản ứng tráng gương

Ví dụ: Phân biệt anđehit axetic và axeton

Sử dụng AgNO₃/NH₃: Chất xảy ra phản ứng tạo kết tủa màu bạc bám ở thành ống nghiệm là anđehit axetic

CH₃CH=O + 2[Ag(NH₃)₂]OH → CH₃COONH₄ + 2Ag + 3NH₃ + H₂O

- Hoặc có thể sử dụng nước brom: anđehit dễ bị oxi hóa nên làm mất màu nước brom, còn xeton khó bị oxi hóa

Ví dụ: phân biệt CH₃COCH₃ và CH₃CH₂CHO.

Dùng dung dịch nước brom nhận biết được CH₃CH₂CHO vì nó làm mất màu dung dịch nước brom.

CH₃CH₂CHO + Br₂ + H₂O → CH₃CH₂COOH + 2HBr

a) Hãy nêu phương trình hóa học của phản ứng điều chế anđehit fomic, anđêhit axetic và axeton trong công nghiệp hiện nay.

b) Hãy viết phương trình hóa học của phản ứng điều chế andehit fomic, andehit axetic và axeton trong công nghiệp hiện nay.

c) Fomon, fomalin là gì, chúng được sử dụng để làm gì?

Phương pháp giải

- Phương pháp chung điều chế andehit và xeton là oxi hóa nhẹ ancol bậc I, bậc II tương ứng bằng CuO

- Andehit fomic được điều chế trong công nghiệp bằng cách oxi hóa metanol 

- Oxi hóa etilen điều chế axetandehit

- Oxi hóa cumen rồi chế hóa với axit sunfuric thu được axeton cùng với phenol

Hướng dẫn giải

Câu a: Phương pháp chung điều chế andehit và xeton là oxi hóa nhẹ ancol bậc I, bậc II tương ứng bằng CuO

Câu b: Phương trình hóa học của phản ứng điều chế andehit fomic, andehit axetic và axeton trong công nghiệp hiện nay là:

- Andehit fomic được điều chế trong công nghiệp bằng cách oxi hóa metanol nhờ oxi không khí ở 600-700^oC với xúc tác Cu hoặc Ag:

2CH₃OH + O₂ → 2HCH=O + 2H₂O  (xt: Ag, t^o)

Hoặc oxi hóa không hoàn toàn metan

CH₄ + O₂ → HCH=O + H₂O  (xt, t^o)

- Andehit axetic:

Oxi hóa etilen điều chế axetandehit:

2CH₂=CH₂ + O₂ → 2CH₃CH=O  (xt: PdCl₂, CuCl₂)

- Axeton:

Oxi hóa cumen rồi chế hóa với axit sunfuric thu được axeton cùng với phenol

(CH₃)₂CH-C₆H₅ → tiểu phân trung gian → CH₃COCH₃ + C₆H₅OH

Câu c: Dung dịch 37-40% fomandehit trong nước gọi là fomalin (còn gọi là fomon) được dùng để ngâm xác động vật, tẩy uế, diệt trùng....

Dùng phương pháp học học hãy nhận biết các chất trong các nhóm sau, viết phương trình hóa học các phản ứng xảy ra.

a) Fonalin, axeton, xiclohexen, glixerol.

b) Anzol benzylic, benzen, benzanđêhit.

Phương pháp giải

a) Dùng dung dịch AgNO₃/NH₃, Cu(OH)₂ và brom

b) Dùng dung dịch AgNO₃/NH₃ và Na

Hướng dẫn giải

Câu a: Dùng dung dịch AgNO₃/NH₃ nhận biết được fomalin vì tạo ra kết tủa Ag.

HCHO + 4[Ag(NH₃)₂](OH)→(NH₄)₂CO₃ + 4Ag + 6NH₃ + 2H₂O

Dùng Cu(OH)₂ nhận biết được glixerol vì tạo thành dung dịch xanh lam trong suốt.

Dùng dung dịch brom nhận biết được xiclohexen. Mẫu còn lại là axeton.

Câu b: Ancol benzylic, benzen, benzanđêhit.

Dùng dung dịch AgNO₃/NH₃nhận biết được benzanđêhit vì tạo kết tủa Ag.

C₆H₅CHO + 2[Ag(NH₃)₂](OH)→C₆H₅COONH₄ + 2Ag + 3NH₃ + H₂O

Dùng Na nhận biết được ancol benzylic vì sủi bọt khí. mẫu còn lại là bên.

2C₆H₅CH₂OH + 2Na→2C₆H₅CH₂ONa + H₂

Từ quả cây hồi người ta tách được 4-metoxibenzanđêhit, từ quả cây hồi hoang tách được p-isopropylbenzanđêhit, từ quả cây vanilla tách được 4-hidroxi-3- metoxibenzanđehit (vanilin, dùng làm chất thơm cho bánh kẹo) cho biết metoxi là -CH₃O.

a) Hãy viết công thức cấu tạo của cac anđêhit nêu trên và nói ngay (π+v) của chúng mà không cần dùng công thức tính toán.

b) Trong ba chất trên chất nào tan trong nước nhiều hơn, chất nào có nhiệt độ sôi cao nhất, vì sao?

Phương pháp giải

Dựa vào công thức k = π+v

Hướng dẫn giải

Câu a: k = π+v = 5

Câu b: Chất 4-hidroxi-3-metoxibenzanđêhit có nhiệt độ sôi cao nhất, tan trong nước nhiều nhất vì chứa nhóm –CHO và nhóm –OH đều có khả băng tạo liên kết hidro.

Khi nung nóng butan với xúc tác người ta thu được 3 anken đều có công thức phân tử C₄H₈. Cho 3 anken đó phản ứng với H₂O, ở nhiệt độ cao, có xúc tác axit, rồi oxi hóa các ancol thu được bằng CuO ở nhiệt độ cao thì thu được hỗn hợp các đồng phân có công thức phân tử C₄H₈O.

a) Hãy viết sơ đồ phản ứng biểu diễn quá trình nêu trên

b) Hãy chỉ rõ sản phẩm chính, phụ ở mỗi phản ứng đã cho.

Phương pháp giải

Dựa vào tính chất hóa học để viết phương trình 

Hướng dẫn giải

CH₂=CH-CH₂-CH₃ + H₂O → CH₃-CH(OH)-CH₂-CH₃    (xt: H+, t^o)

                                                     sản phẩm chính

CH₂=CH-CH₂-CH₃ + H₂O → CH₃-CH₂-CH₂-CH₂OH     (xt: H+, to)

                                                    sản phẩm phụ

CH₃-CH=CH-CH₃  + H₂O → CH₃-CH(OH)-CH₂-CH₃      (xt: H+, to)

CH₃-CH₂-CH₂-CH₂OH + CuO → CH₃-CH₂-CH₂OH + Cu + H₂O   (đk nhiệt độ)

CH₃-CH(OH)-CH₂-CH₃ + CuO → CH₃-CO-CH₂-CH₃ + Cu + H₂O   (đk nhiệt độ)

Cho canxi cacbua phản ứng với nước rồi dẫn khí sinh ra sục qua dung dịch gồm HgSO₄, H₂SO₄, H₂O ở 80^oC thì thu được hỗn hợp A gồm hai chất khí. Để xác định hiệu suất phản ứng người ta cho 2,02 gam hỗn hợp A phản ứng với dung dịch AgNO₃ trong amoniac dư thì thu được 11,04 gam hỗn hợp chất rắn B.

a) Hãy viết phương trình hóa học của các phản ứng xảy ra.

b) Tính hiệu suất phản ứng cộng nước vào axetilen trong từng trường hợp xảy ra.

Phương pháp giải

Ta có hệ phương trình: m_A = 44x + 26 y = 2,02 và 2x.108 + 240y = 11,04 

→ x, y = ?

→ Hiệu suất phản ứng cộng nước vào axetilen

Hướng dẫn giải

CaC₂ + 2H₂O → Ca(OH)₂ + C₂H₂   (1)

C₂H₂ + H₂O → CH₃CHO  (2)

  x                              x

CH₃CHO + 2[Ag(NH₃)₂]OH → CH₃COONH₄ + 2Ag + 3NH₃ + H₂O   (3)

   x                                                                          2x

C₂H₂ + 2[Ag(NH3)2]OH → AgC≡CAg + 4NH₃ + 2H₂O   (4)  

    y                                           y

Theo bài có: hỗn hợp A gồm: CH₃CHO (xmol); C₂H₂ dư ( y mol)

m_A = 44x + 26 y = 2,02 (*)

Từ (3) và (4) ⇒ 2x.108 + 240y = 11,04 (**)

Giải hệ (*) và (**): x = 0,04; y = 0,01

Trong quá trình bảo quản, fomalin bị đục dần, sau đó lắng xuống đáy bình, thnhf lớp bột màu trắng. phân tích chất bột màu trắng đó thấy C chiếm 39,95%, H chiếm 6,67%. Đun chất bột màu trắng đó với nước có thêm vài giọt axit thì thu được một dung dịch có phản ứng tráng bạc. Hãy xác định công thức của chất bột màu trắng và giải thích những hiện tượng nêu trên

Phương pháp giải

Đặt công thức tổng quát CxHyOz

12x : y : z = 39,95 : 6,67 : 53,38 = 1 : 2 : 1

Công thức đơn giản (CH₂O)_n 

→ Hệ số trùng hợp

Hướng dẫn giải

Theo đề bài ta có: %O = 53,38%

Đặt công thức tổng quát CxHyOz

Ta có: 

12x : y : z = 39,95 : 6,67 : 53,38 = 1 : 2 : 1

Công thức đơn giản (CH₂O)_n 

Công thức phân tử chất bột màu trắng đó là (CH₂O)_n

Đây là sản phẩm tự trùng hợp của fomandehit (n là hệ số trùng hợp)

nCH₂=O → (-CH₂O-)_n  ( n = 10-100)

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

a) Anđêhit axetic được sản xuất chủ yếu từ axetilen.     [...]

b) Axeton được sản xuất chủ yếu bằng cách oxi hóa propan-2-ol.     [...]

c) Fomanđêhit thường được bán dưới dạng khí hóa lỏng.     [...]

d) Người ta lau sạch sơn màu trên móng tay bằng axeton.     [...]

Phương pháp giải

Dựa vào tính chất hóa học phân tích từng nhận định để rút ra kết luận

Hướng dẫn giải

a) Sai

b) Sai

c) Sai

d) Đúng

Hãy ghép cách tên anđêhit hoặc xeton cho ở cột bên phải vào các câu cho bởi ở cột bên trái.

a) Mùi sả thơm trong dầu gội đầu là của …

b) Mùi thơm đặc trưng của kẹo bạc hà là của…

c) Mùi thơm của quế là của …

A. anđêhit xinamic

B. xitral

C. menton

D. vanillin

Phương pháp giải

Dựa vào tính chất vật lí và tên gọi thông thường của 1 số chất để giải quyết bài tập

Hướng dẫn giải

a) B

b) C

c) A

Hãy viết công thức cấu tạo các chất mà hô hình của chúng cho dưới đây:

Phương pháp giải

Có thể chuyển về dạng rỗng đề dễ xác định công thức cấu tạo

Hướng dẫn giải

Câu a: CH₃COOH

Câu b: CH₃CH₂CH₂CH₃

Câu c: CH₃CH₂OH

Câu d: CH₂OHCHOHCH₂OH