Tài liệu Phương pháp giải hoá hữu cơ pptx

SỞ GD VÀ ĐÀO TẠO TIỀN GIANG GV:Trương Châu Thành
B. HIDROCACBON:
CT chung: C
x
H
y
(x
≥
1, y
≤
2x+2). Nếu là chất khí ở đk thường hoặc đk chuẩn: x
≤
4.
Hoặc: C
n
H
2n+2-2k
, với k là số liên kết
π
, k
≥
0.
I- DẠNG 1: Hỗn hợp gồm nhiều hidrocacbon thuộc cùng một dãy đồng đẳng.
PP1: Gọi CT chung của các hidrocacbon
k
n
n
HC
22
2
−+

(cùng dãy đồng đẳng nên k giống nhau)
- Viết phương trình phản ứng
- Lập hệ PT giải
⇒
n
, k.
- Gọi CTTQ của các hidrocacbon lần lượt là
k2n2nk2n2n
2211
HC,HC
−+−+
... và số mol lần lần lượt là a
1
,a
2
….
Ta có: +
...aa
...anan
n
21
2211
++
++
=
+ a
1
+a
2
+… =n

hh
Ta có đk: n
1
<n
2

⇒
n
1
<
n
<n
2
.
Thí dụ : + Nếu hh là hai chất đồng đẳng liên tiếp và
n
=1,5
Thì n
1
<1,5<n
2
=n
1
+1
⇒
0,5<n
1
<1,5
⇒
n

1
=1, n
2
=2.
+ Nếu hh là đđ không liên tiếp, giả sử có M cách nhau 28 đvC (2 nhóm –CH
2
-)
Thì n
1
<
n
=1,5<n
2
=n
1
+2
⇒
n
1
=1, n
2
=3.
PP2 : - gọi CT chung của hai hidrocacbon là
yx
HC
.
- Tương tự như trên
⇒
y,x
- Tách ra CTTQ mỗi hidrocacbon

...HC,HC
2211
yxyx
Ta có: x
1
<
x
<x
2
, tương tự như trên
⇒
x
1
,x
2
.
y
1
<
y
<y
2
;
ĐK
: y
1
,y
2
là số chẳn.
nếu là đồng đẳng liên tiếp thì y

2
=y
1
+2. thí dụ
y
=3,5
⇒
y
1
<3,5<y
2
=y
1
+2
⇒
1,5<y
1
<3,5 ; y
1
là số chẳn
⇒
y
1
=2, y
2
=4
nếu là đđ không kế tiếp thì ta thay
ĐK
: y
2

=y
1
+2 bằng đk y
2
=y
1
+2k (với k là hiệu số nguyên tử cacbon).
Cho vài thí dụ:
II. DẠNG 2: Tìm CTPT của hidrocacbon khi biết KL phân tử:
 Phương pháp: + Gọi CTTQ của hidrocacbon là C
x
H
y
;
Đk
: x
≥
1, y
≤
2x+2, y chẳn.
+ Ta có 12x+ y=M
+ Do y>0
⇒
12x<M
⇒
x<
12
M
(chặn trên) (1)
+ y

≤
2x+2
⇒
M-12x
≤
2x+2
⇒
x
≥
14
2M
−
(chặn dưới) (2)
Kết hợp (1) và (2)
⇒
x và từ đó
⇒
y.
Thí dụ : KLPT của hydrocacbon C
x
H
y
= 58
Ta có 12x+y=58
+ Do y>o
⇒
12x<58
⇒
x<4,8 và do y
≤

2x+2
⇒
58-12x
≤
2x+2
⇒
x
≥
4
⇒
x=4 ; y=10
⇒
CTPT hydrocacbon là C4H10.
III. DẠNG 3 : GIẢI BÀI TOÁN HỖN HỢP
Khi giải bài toán hh nhiều hydrocacbon ta có thể có nhiều cách gọi :
- Cách 1 :
Gọi riêng lẻ, cách này giải ban đầu đơn giản nhưng về sau khó giải, dài, tốn thời gian.
- Cách 2:
Gọi chung thành một công thức
yx
HC
hoặc
k22n2n
HC
−+
(Do các hydrocacbon khác dãy đồng đẳng nên
k khác nhau)
Phương pháp: Gọi Ct chung của các hydrocacbon trong hh là
yx
HC

(nếu chỉ đốt cháy hh) hoặc
k22n2n
HC
−+
(nếu vừa đốt cháy vừa cộng hợp H
2
, Br
2
, HX…)
- Gọi số mol hh.
- Viết các ptpứ xảy ra, lập hệ phương trình, giải hệ phương trình
⇒
...k,y,x n hoaëc
+ Nếu là
y,x
ta tách các hydrocacbon lần lượt là
.....HC,HC
2211
yxyx
Ta có: a
1
+a
2
+… =nhh
...aa
....axax
x
21
2211
++

++
=
...aa
...ayay
y
21
2211
++
++
=
Nhớ ghi điều kiện của x
1
,y
1
…
+ x
1

≥
1 nếu là ankan; x
1

≥
2 nếu là anken, ankin; x
1

≥
3 nếu là ankadien…

Chú ý

:
+ Chỉ có 1 hydrocacbon duy nhất có số nguyên tử C=1 nó là CH
4
(x1=1; y1=4)
+ Chỉ có 1 hydrocacbon duy nhất có số nguyên tử H=2 nó là C
2
H
2
(y
2
=4) (không học đối với C
4
H
2
).
Blogsite: E-mail:
SỞ GD VÀ ĐÀO TẠO TIỀN GIANG GV:Trương Châu Thành
Các ví dụ:
IV. CÁC PHẢN ỨNG DẠNG TỔNG QUÁT:
1. Gọi CT chung của các hydrocacbon là
k22n2n
HC
−+
a.Phản ứng với H
2
dư (Ni,t
o
) (Hs=100%)
k22n2n
HC

−+
+
k
H
2

 →
o
t,Ni
2n2n
HC
+
hỗn hợp sau phản ứng có ankan và H
2
dư
 Chú ý: Phản ứng với H
2
(Hs=100%) không biết H
2
dư hay hydrocacbon dư thì có thể dựa vào
M
của hh sau phản ứng. Nếu
M
<26
⇒
hh sau phản ứng có H
2
dư và hydrocacbon chưa no phản ứng hết
b.Phản ứng với Br
2

dư:
k22n2n
HC
−+
+
k
Br
2
 →
k2k2n2n
BrHC
−+
c. Phản ứng với HX
k22n2n
HC
−+
+
k
HX
 →
kk2n2n
XHC
−+
d.Phản ứng với Cl
2
(a's'k't')
k22n2n
HC
−+
+

k
Cl
2

 →
HClxClHC
kk22n2n
+
−+
e.Phản ứng với AgNO
3
/NH
3
2
k22n2n
HC
−+
+xAg
2
O
 →
3
NH
x
OxHAgHC
2x
xk22n2n
+
−−+
2) Đối với ankan:

C
n
H
2n+2
+ xCl
2

 →
ASKT
C
n
H
2n+2-x
Cl
x
+ xHCl ĐK: 1
≤
x
≤
2n+2
C
n
H
2n+2

 →
Crackinh
C
m
H

2m+2
+ C
x
H
2x
ĐK: m+x=n; m
≥
2, x
≥
2, n
≥
3.
3) Đối với anken:
+ Phản ứng với H
2
, Br
2
, HX đều tuân theo tỉ lệ mol 1:1
+ Chú ý phản ứng thế với Cl
2
ở cacbon
α
CH
3
-CH=CH
2
+ Cl
2

 →

C500
o
ClCH
2
-CH=CH
2
+ HCl
4) Đối với ankin:
+ Phản ứng với H
2
, Br
2
, HX đều tuân theo tỉ lệ mol 1:2
VD: C
n
H
2n-2
+ 2H
2

 →
o
t,Ni
C
n
H
2n+2
+ Phản ứng với dd AgNO
3
/NH

3
2C
n
H
2n-2
+ xAg
2
O
 →
2CnH
2n-2-x
Ag
x
+ xH
2
O
ĐK: 0
≤
x
≤
2
* Nếu x=0
⇒
hydrocacbon là ankin
≠
ankin-1
* Nếu x=1
⇒
hydrocacbon là ankin-1
* Nếu x= 2

⇒
hydrocacbon là C
2
H
2
.
5) Đối với aren và đồng đẳng:
+ Cách xác định số liên kết
π
ngoài vòng benzen.
Phản ứng với dd Br2
α=
nhydrocacbo
Br
n
n
2
⇒
α
là số liên kết
π
ngoài vòng benzen.
+ Cách xác định số lk
π
trong vòng:
Phản ứng với H
2
(Ni,t
o
):

β+α=
nhydrocacbo
H
n
n
2

* với
α
là số lk
π
nằm ngoài vòng benzen
*
β
là số lk
π
trong vòng benzen.
Ngoài ra còn có 1 lk
π
tạo vòng benzen
⇒
số lk
π
tổng là
α
+
β
+1.
VD: hydrocacbon có 5
π

trong đó có 1 lk
π
tạo vòng benzen, 1lk
π
ngoài vòng, 3 lk
π
trong vòng. Vậy nó có
k=5
⇒
CTTQ là C
n
H
2n+2-k
với k=5
⇒
CTTQ là C
n
H
2n-8
CHÚ Ý KHI GIẢI TOÁN
VÍ DỤ 1 :Đốt cháy 0,1 mol hỗn hợp 2 ankan là đồng đẳng kế tiếp ,thu được 3,36 lít CO
2
(ĐKTC).Hai ankan trong hỗn hợp
là:
Giải : số nt cacbon trung bình= số mol CO
2
: số mol 2 ankan ---> CTPT
VD 2 :Đốt cháy 6,72 lít khí (ở đktc) hai hiđrocacbon cùng dãy đồng đẳng tạo thành 39,6 gam CO
2
và 10,8 gam H

2
O.
a)Công thức chung của dãy đồng đẳng là:
b) Công thức phân tử mỗi hiđrocacbon là:
Giải :Do chúng ở thể khí, số mol CO
2
> số mol H
2
O --->là ankin hoặc ankadien
số mol 2 chất là :nCO
2
- n H
2
O = 0,3 ---> Số ntử cacbon trung bình là : nCO
2
:n 2HC=3
---> n
1
=2 ,n
2
=4 ---> TCPT là C
2
H
2
và C
4
H
6
VD 3 :Cho 4,6 gam hỗn hợp 2 anken là đồng đẳng kế tiếp qua dung dịch brôm dư,thấy
có 16 brôm phản ứng.Hai anken là

Giải:n
Br2
= 0,1 =n
2anken
---->số nguyên tử cacbon trung bình =
14.1,0
6,4
=3,3
 CTPT 2anken là: C
3
H
6
và C
4
H
8

VD 4:Khi đốt cháy 1hh gồm:0,1 mol C
2
H
4
và 1 hydrocacbon A,thu được 0,5 mol CO
2

và 0,6 mol H
2
O.CTPT của hydrocacbon A là:
Blogsite: E-mail:
α
SỞ GD VÀ ĐÀO TẠO TIỀN GIANG GV:Trương Châu Thành

Giải:nH
2
O > nCO
2
---> A là ankan
Số mol A= nH
2
O - nCO
2
=0,1---> n =(0,5 – 0,1.2): 0,1 =2--->CTPT của A là:C
2
H
6
VD 5:Khi đốt cháy 0,2 mol hh gồm: C
2
H
2
và 1 hydrocacbon A,thu được:
số mol CO
2
=số mol H
2
O =0,5 mol.CTPT của hydrocacbon A là ?
Giải:nH
2
O = nCO
2
---> A là ankan --> nC
2
H

2
=n A= 0,1---> số ngun tử cacbon trong Alà:
(0,5 –0,1.2): 0,1 =3 ---> ctpt của A là: C
3
H
8
V- MỘT SỐ DẠNG BIỆN LUẬN KHI BIẾT MỘT SỐ TÍNH CHẤT
PHƯƠNG PHÁP:
+ Ban đầu đưa về dạng phân tử
+ Sau đó đưa về dạng tổng qt (có nhóm chức, nếu có)
+ Dựa vào điều kiện để biện luận.
VD1:
Biện luận xác định CTPT của (C
2
H
5
)
n

⇒
CT có dạng: C
2n
H
5n
Ta có điều kiện: + Số ngun tử H
≤
2 số ngun tử C +2
⇒
5n
≤

2.2n+2
⇒
n
≤
2
+ Số ngun tử H là số chẳn
⇒
n=2
⇒
CTPT: C
4
H
10
VD2:
Biện luận xác định CTPT (CH
2
Cl)
n

⇒
CT có dạng: C
n
H
2n
Cl
n
Ta có ĐK: + Số ngun tử H
≤
2 số ngun tử C + 2 - số nhóm chức
⇒

2n
≤
2.2n+2-n
⇒
n
≤
2.
+ 2n+n là số chẳn
⇒
n chẳn
⇒
n=2
⇒
CTPT là: C
2
H
4
Cl
2
.
VD3:
Biện luận xác định CTPT (C
4
H
5
)
n
, biết nó khơng làm mất màu nước brom.
CT có dạng: C
4n

H
5n
, nó khơng làm mất màu nước brom
⇒
nó là ankan loại vì 5n<2.4n+2 hoặc aren.
ĐK aren: Số ngun tử H =2số C -6
⇒
5n =2.4n-6
⇒
n=2. Vậy CTPT của aren là C
8
H
10
.

Chú ý các qui tắc:
+ Thế halogen vào ankan: ưu tiên thế vào H ở C bậc cao.
+ Cộng theo Maccơpnhicơp vào anken
+ Cộng H
2
, Br
2
, HX theo tỷ lệ 1:1 vào ankađien.
+ Phản ứng thế Ag
2
O/NH
3
vào ankin.
+ Quy luật thế vào vòng benzen
+ Phản ứng tách HX tn theo quy tắc Zaixep.

C. NHĨM CHỨC
I- RƯỢU:
1) Khi đốt cháy rượu:
22
COOH
nn >
⇒
rượu này no, mạch hở.
2) Khi tách nước rượu tạo ra olefin
⇒
rượu này no đơn chức, hở.
3) Khi tách nước rượu A đơn chức tạo ra chất B.
-
1d
A/B
<
⇒
B là hydrocacbon chưa no (nếu là rượu no thì B là anken).
-
1d
A/B
>
⇒
B là ete.
4) - Oxi hóa rượu bậc 1 tạo ra andehit hoặc axit mạch hở.
R-CH2OH
 →
]O[
R-CH=O hoặc R-COOH
- Oxi hóa rượu bậc 2 thì tạo ra xeton:

R-CHOH-R'
 →
]O[
R-CO-R'
- Rượu bậc ba khơng phản ứng (do khơng có H)
5) Tách nước từ rượu no đơn chức tạo ra anken tn theo quy tắc zaixep: Tách -OH và H ở C có bậc cao hơn
6) - Rượu no đa chức có nhóm -OH nằm ở cacbon kế cận mới có phản ứng với Cu(OH)2 tạo ra dd màu xanh
lam.
- 2,3 nhóm -OH liên kết trên cùng một C sẽkhơng bền, dễ dàng tách nước tạo ra anđehit, xeton hoặc axit
cacboxylic.
- Nhóm -OH liên kết trên cacbon mang nối đơi sẽ khơng bền, nó đồng phân hóa tạo thành anđehit hoặc
xeton.
CH
2
=CHOH
 →
CH
3
-CHO
CH
2
=COH-CH
3

 →
CH
3
-CO-CH
3
.

CHÚ Ý KHI GIẢI TỐN
Rượu no
a. Khi đốt cháy rượu :
no là rượu này rượunn
22
COOH
⇒〉


rượu
CO
ứng phảnrượuCOOH
n
n
cácbontử nguyên sốnnn
2
22
=⇒=−
Nếu là hổn hợp rượu cùng dãy đồng đẳng thì số ngun tử Cacbon trung bình.
VD :
n
= 1,6 ⇒ n
1
<
n
=1,6 ⇒ phải có 1 rượu là CH
3
OH
Blogsite: E-mail:
OH

+
NaOH
ONa
+


H
2
O
CH
2
OH
+
NaOH


khoõng phaỷn ửựng
S GD V O TO TIN GIANG GV:Trng Chõu Thnh
b.
2
x
=
rửụùu
H
n
n
2
x l s nhúm chc ru ( tng t vi axớt)
c. ru n chc no (A) tỏch nc to cht (B) (xỳc tỏc : H
2

SO
4
)
. d
B/A
< 1 B l olờfin
. d
B/A
> 1 A l ete
d. + oxi húa ru bc 1 to anehit : R-CHO

0
,tCu
R- CH= O
+ oxi húa ru bc 2 to xeton : R- CH R
[O]
R C R
OH O
+ ru bc 3 khụng b oxi húa.

II. PHENOL:
- Nhúm OH liờn kt trc tip trờn nhõn benzen, nờn liờn kt gia O v H phõn cc mch vỡ vy hp cht ca
chỳng th hin tớnh axit (phn ng c vi dd baz)

- Nhúm -OH liờn kt trờn nhỏnh (khụng liờn kt trc tip trờn
nhõn benzen) khụng th hin tớnh axit.
CH í KHI GII TON
a/ Hp cht HC: A + Na H
2

=
A
H
n
n
2
2
x
x l s nguyờn t H linh ng trong OH hoc -COOH.
b/ Hp cht HC: A + Na mui + H
2
O
y
=
A
NaOH
n
ửựng phaỷnn
y l s nhúm chc phn ng vi NaOH l
OH liờn kt trờn nhõn hoc COOH v cng l s nguyờn t H linh ng phn ng vi NaOH.
VD : .
1
n
n
A
H
2
=
A cú 2 nguyờn t H linh ng phn ng Natri
.

1
=
A
NaOH
n
n
A cú 1 nguyờn t H linh ng phn ng NaOH
. nu A cú 2 nguyờn t Oxi
A cú 2 nhúm OH ( 2H linh ng phn ng Na) trong ú cú 1 nhúm OH nm trờn nhõn thm ( H linh ng phn
ng NaOH) v 1 nhúm OH liờn kt trờn nhỏnh nh
HO-C
6
H
4
-CH
2
-OH
III. AMIN:
- Nhúm hỳt e lm gim tớnh baz ca amin.
- Nhúm y e lm tng tớnh baz ca amin.
VD: C
6
H
5
-NH
2
<NH
3
<CH
3

-NH
2
<C
2
H
5
NH
2
<(CH
3
)
2
NH
2
(tớnh baz tng dn)
CH í KHI GII TON

x
=
+
amin
H
n
n
x l s nhúm chc amin
VD: n
H
+
: n
amin

= 1 :1 amin ny n chc
CT ca amin no n chc l C
n
H
2n+3
N (n 1)
. Khi t chỏy n
H2O
> n
CO2
n
H2O
n
CO2
= 1,5 n
amin
.
=
amin
CO
n
n
2
s nguyờn t cacbon
Bc ca amin : -NH
2
bc 1 ; -NH- bc 2 ; -N - bc 3
IV. ANEHIT :
1. Phn ng trỏng gng v vi Cu(OH)
2

(t
o
)
R-CH=O +Ag
2
O

o
t,ddNH
3
R-COOH + 2Ag

R-CH=O + 2Cu(OH)
2


o
t
R-COOH + Cu
2
O

+2H
2
O

Nu R l Hydro, Ag
2
O d, Cu(OH)
2

d:
H-CHO + 2Ag
2
O

o
t,ddNH
3
H
2
O + CO
2
+ 4Ag

H-CH=O + 4Cu(OH)
2


o
t
5H
2
O + CO
2
+ 2Cu
2
O

Blogsite: E-mail:
SỞ GD VÀ ĐÀO TẠO TIỀN GIANG GV:Trương Châu Thành


Các chất: H-COOH, muối của axit fomic, este của axit fomic cũng cho được phản ứng tráng gương.
HCOOH + Ag
2
O
 →
o
t,ddNH
3
H
2
O + CO
2
+2Ag
↓
HCOONa + Ag
2
O
 →
o
t,ddNH
3
NaHCO
3
+ 2Ag
↓
H-COOR + Ag
2
O
 →

o
t,ddNH
3
ROH + CO
2
+ 2Ag
↓

Anđehit vừa đóng vai trò chất khử, vừa đóng vai trò chất oxi hóa:
+ Chất khử: Khi phản ứng với O
2
, Ag
2
O/NH
3
, Cu(OH)
2
(t
o
)
+ Chất oxi hóa khi tác dụng với H
2
(Ni, t
o
)
CHÚ Ý KHI GIẢI TỐN
a.
andehyt. chức nhóm sốlà x
n
n

anđehyt
Ag
⇒=
x2
+ Trường hợp đặc biệt : H-CH = O phản ứng Ag
2
O tạo 4mol Ag nhưng %O = 53,33%
+ 1 nhóm andehyt ( - CH = O ) có 1 liên kết đơi C = O ⇒ andehyt no đơn chức chỉ có 1 liên kết Π nên khi đốt
cháy
22
COOH
nn
=
( và ngược lại)
+ andehyt A có 2 liên kết Π có 2 khả năng : andehyt no 2 chức ( 2Π ở C = O) hoặc andehyt khơng no có 1 liên
kết đơi ( 1Π trong C = O, 1 Π trong C = C).
b. +
andehyt chức nhóm sốlà
n
n
andehyt
OCu
2
xx
⇒=
+
andehyt chức nhóm sốlà
n
ứng phảnn
andehyt

Cu(OH)
2
xx
⇒=
2
+
C) C )đôi( kết liên số andehyt chức nhóm số (là x
n
ứng phảnn
2
H
=∏+⇒=
x
andehyt
V. AXIT CACBOXYLIC:
+ Khi cân bằng phản ứng cháy nhớ tính cacbon trong nhóm chức.
VD: C
n
H
2n+1
COOH +
)
2
1n3
(
+
O
2
 →
(n+1)CO

2
+ (n+1)H
2
O
+ Riêng axit fomic tráng gương, phản ứng với Cu(OH)
2
tạo
↓
đỏ gạch.
 Chú ý axit phản ứng với Cu(OH)
2
tạo ra dd màu xanh do có ion Cu
2+
+ Cộng HX của axit acrylic, axit metacrylic, andehit acrylic nó trái với quy tắc cộng Maccopnhicop:
VD: CH
2
=CH-COOH + HCl
 →
ClCH
2
-CH
2
-COOH
+ Khi giải tốn về muối của axit cacboxylic khi đốt cháy trong O
2
cho ra CO
2
, H
2
O và Na

2
CO
3
VD : C
x
H
y
O
z
Na
t
+ O
2

 →
)
2
t
x(
+
CO
2
+
2
y
H
2
O +
2
t

Na
2
CO
3
CHÚ Ý KHI GIẢI TỐN
•
COOH) - (axít chức nhóm sốlà x
n
ứng phảnn
axít
OH
-
⇒=
x
• Chí có axít fomic ( H-COOH) tham gia phản ứng tráng gương
• Đốt axít :
Ta có :
22nnCOOH
OHC:CT lại) ngượcvà ( chức. đơn no trênaxít nn
2
⇒⇒=
2

•
loại) kim ứng phản(axít chức nhóm sốlà x
n
n
axít
H
2

⇒=
2
sinh
x
ra
 Lưu ý khi giải tốn :
+ Số mol Na (trong muối hữu cơ) = số mol Na (trong Na
2
CO
3
) (bảo tồn ngun tố Na)
+ Số mol C (trong Muối hữu cơ) = số mol C (trong CO
2
) + Số mol C (trong Na
2
CO
3
) (bảo tồn ngun tố C)
 So sánh tính axit : Gốc hút e làm tăng tính axit, gốc đẩy e làm giảm tính acit của axit cacboxylic.
VI. ESTE :
 cách viết CT của một este bất kì :
Este do axit x chức và rưỡu y chức : R
y
(COO)
x.y
R’
x
.
 Nhân chéo x cho gốc hidrocacbon của rượu và y cho gốc hdrocacbon của axit.
 x.y là số nhóm chức este.

VD : - Axit đơn chức + rượu 3 chức : (RCOO)
3
R’
- Axit 3 chức + rượu đơn chức : R(COO-R’)
3
1. ESTE ĐƠN CHỨC :
Este + NaOH
 →
o
t
Muối + rượu
Este + NaOH
 →
1 muối + 1 anđehit
⇒
este này khi phản ứng với dd NaOH tạo ra rượu có nhóm -OH
liên kết trên cacbon mang nối đơi bậc 1, khơng bền đồng phân hóa tạo ra anđehit.
VD: R-COOCH=CH2 + NaOH
 →
o
t
R-COONa + CH
2
=CH-OH
Blogsite: E-mail:
x
y
CH
3
-CH=O

Đp hóa