Giải bài tập SGK Hóa 11 Bài 44: Anđehit - Xeton

Thế nào là anđehit? Viết công thức cấu tạo của các anđehit có công thức phân tử C₄H₈O và gọi tên chúng.

Phương pháp giải

Xem lại lý thuyết về andehit - xeton

- Định nghĩa

- Cách viết công thức cấu tạo

- Cách gọi tên anđêhit

Hướng dẫn giải

- Định nghĩa: anđehit là những hợp chất hữu cơ mà phân tử có nhóm -CH=O liên kết trực tiếp với nguyên tử cacbon ⁽¹⁾ hoặc nguyên tử hiđro

(1) Nguyên tử cacbon này có thể của gốc hiđrocacbon hoặc nhóm -CHO

- Các CTCT của anđehit có CTPT C₄H₈O:

CH₃-CH₂-CH₂-CHO anđehit butyric (butanal).

CH₃- CH (CH₃)–CHO anđehit isobutiric (2- metyl propanal).

Viết các phương trình hóa học để chứng tỏ rằng, anđehit vừa có tính oxi hóa vừa có tính khử.

Phương pháp giải

Xem lại lý thuyết về andehit, tính chất hóa học, tính oxi hóa, tính khử → Từ đó viết phương trình hóa học minh họa

Hướng dẫn giải

CH₃CH=O   +     H₂ → CH₃CH₂OH

Chất oxi hóa      Chất khử

CH₃-CHO + 2AgNO₃ + 3NH₃ + H₂O → CH₃COONH₄ + 2Ag + 2NH₄NO₃

Chất khử      Chất OXH

Hoàn thành dãy chuyển hóa sau bằng các phương trình hóa hoc:

Metan → metyl clorua →  methanol→ metanal →  axit fomic

Phương pháp giải

Chuyển dãy chuyển hóa trên sang dạng công thức:

CH₄ → CH₃Cl  → CH₃OH → HCHO → HCOOH

Dựa vào tính chất hóa học của các chất và dãy chuyển hóa để viết các phương trình hóa học

Hướng dẫn giải

(1) CH₄ + Cl₂ →  CH₃Cl + HCl

(2) CH₃Cl + NaOH → CH₃OH + NaCl

(3) CH₃OH + CuO → HCHO + Cu + H₂O

(4) HCHO + O₂ → HCOOH

Cho 1,0 ml dung dịch fomanđehit 5 % và 1,0 ml dung dịch NaOH 10,0 % vào ống nghiệm, sau đó thêm tiếp từng giọt dung dịch CuSO₄và lắc đều cho đến khi xuất hiện kết tuả. Đun nóng phần dung dịch phía trên, thấy có kết tủa màu đỏ gạch của Cu₂O. Giải thích hiện tượng thí nghiệm và viết phương trình hóa học.

Phương pháp giải

Dựa vào tính chất hóa học của các chất để mô tả hiện tượng quan sát được và viết PTHH minh họa

+ Dung dịch CuSO₄ vào thì có kết tủa xanh xuất hiện

+ Kết tủa đỏ gạch xuất hiện khi đun nóng

Hướng dẫn giải

- Khi nhỏ dung dịch CuSO₄ vào thì có kết tủa xanh xuất hiện:

2NaOH + CuSO₄ → Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄

- Khi đun nóng phần trên ống nghiệm trên ngọn lửa đèn cồn thì có kết tủa đỏ gạch xuất hiện:

HCHO + 4Cu(OH)₂ + 2NaOH → Na₂CO₃ + 2 Cu₂O↓_{đỏ gạch} + 6H₂O

Cho 50,0 gam dung dịch anđehit axetic tác dụng với dung dịch AgNO₃ trong NH₃ (đủ) thu được 21,6 gam Ag kết tủa. Tính nồng độ % của anđehit axetic trong dung dịch đã dùng.

Phương pháp giải

Viết PTHH xảy ra: 

CH₃CH=O + 2AgNO₃ + 3NH₃ → CH₃COONH₄ + 2Ag↓ + 2NH₄NO₃

n_CH3CHO = ½ n_Ag = ? (mol)

→ C% CH₃CHO = \(\frac{{{m_{C{H_3}CHO}}}}{{m{{\mkern 1mu} _{dd{\kern 1pt} C{H_3}CHO}}}}.100\% {\mkern 1mu}  = ?\)

Hướng dẫn giải

\({n_{Ag}} = \dfrac{{21,6}}{{108}} = 0,2\,(mol)\)

CH₃CH=O + 2AgNO₃ + 3NH₃ → CH₃COONH₄ + 2Ag↓ + 2NH₄NO₃

n_CH3CHO = ½ n_Ag = 0,1 (mol)

\(C{\% _{C{H_3}CHO}} = \frac{{{m_{C{H_3}CHO}}}}{{m{{\mkern 1mu} _{dd{\kern 1pt} C{H_3}CHO}}}}.100\% {\mkern 1mu}  = \frac{{0,1.44}}{{50}}.100\%  = 8,8\% \)

Ghi Đ(đúng) hoặc S (sai) vào ô trống bên cạnh các câu sau:

a) Anđehit là hợp chất chỉ có tính khử.

b) Anđehit cộng hiđro tạo thành ancol bậc một.

c) Anđehit tác dụng với dung dịch bạc nitrat trong amoniac sinh ra bạc kim loại.

d) Anđehit no, đơn chức, mạch hở có công thức phân tử tổng quát C_nH_2nO.

e) Khi tác dụng với hiđro, xeton bị khử thành ancol bậc II.

Phương pháp giải

Xem lại lý thuyết về andehit - Xeton, phân tích từng nhận định để rút ra đúng, sai.

Hướng dẫn giải

a. Sai vì anđehit có cả tính khử và tính oxi hóa                                 

b. Đúng vì \(RCHO + {H_2} \to RC{H_2}OH\)

c. Đúng vì \(RCH = O + 2{\rm{A}}gN{O_3} + {H_2}O + 3N{H_3} \to RCOON{H_4} + 2N{H_4}N{O_3} + 2{\rm{A}}g\)

d. Đúng vì CTTQ của anđehit no, đơn chức, mạch hở là C_nH_2nO

e. Đúng vì \({R_1} - CO - {R_2} + {H_2} \to {R_1} - CH(OH) - {R_2}\)

Cho 8,0 gam hỗn hợp hai anđehit kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng của anđehit no, đơn chức, mạch hở tác dụng với bạc nitrat trong dung dịch ammoniac (lấy dư) thu được 32,4 gam bạc kết tủa. Xác định công thức phân tử, viết công thức cấu tạo và gọi tên các anđehit.

Phương pháp giải

Xét 2 trường hợp

+ TH1: Hai anđehit là HCHO (a mol) và CH₃CHO (b mol)

+ TH2: Hỗn hợp hai anđehit không chứa HCHO

Viết PTHH lập hệ phương trình → số mol mỗi andehit

→ M trung bình → n → Tên hai chất cần tìm.

Hướng dẫn giải

Trường hợp 1: Hai anđehit là HCHO (a mol) và CH₃CHO (b mol)

Ta có:

\(HCHO + 4{\rm{A}}gN{O_3} + 6N{H_3} + 2{H_2}O \to 4{\rm{A}}g + {(N{H_4})_2}C{O_3} + 4N{H_4}N{O_3}\)

     a                                                                   4a

\(C{H_3}CHO + 2{\rm{A}}gN{O_3} + 3N{H_3} + {H_2}O \to 2{\rm{A}}g + N{H_4}N{O_3} + C{H_3}COON{H_4}\)

      b                                                                      2b

Theo bài ra ta có hệ phương trình:

\(\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}
{4{\rm{a}} + 2b = {n_{Ag}} = 0,3}\\
{30{\rm{a}} + 44b = {m_{hh}} = 8}
\end{array}} \right. \to \left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}
{a =  - \frac{7}{{290}}}\\
{b = \frac{{23}}{{116}}}
\end{array}} \right.\)

Trường hợp 2: Hỗn hợp hai anđehit không chứa HCHO

Gọi công thức chung của anđehit là \({C_{\overline n }}{H_{2\overline n  + 1}}CHO(n \ge 0)\)

\({C_{\overline n }}{H_{2\overline n  + 1}}CHO + 2{\rm{A}}gN{O_3} + 3N{H_3} + {H_2}O \to {C_{\overline n }}{H_{2\overline n  + 1}}COON{H_4} + 2{\rm{A}}g + 2N{H_4}N{O_3}\)

Theo phương trình: \({n_{{C_{\overline n }}{H_{2\overline n  + 1}}CHO}} = \dfrac{1}{2}{n_{Ag}} = \dfrac{1}{2}.\dfrac{{32,4}}{{108}} = 0,15\,\,mol\)

\( \to \overline M  = \dfrac{8}{{0,15}} = 53,3 \to 14\overline n  + 30 = 53,3\)

\( \to \overline n  \approx 1,67\)

Vậy hai anđehit là CH₃CHO (etanal) và C₂H₅CHO (propanal)

Oxi hóa không hoàn toàn etilen (có xúc tác) để điều chế anđehit axetic thu được hỗn hợp X. Dẫn 2,24 lít khí X (quy về đktc) vào một lượng dư dung dịch bạc nitrat trong NH₃ đến khi phản ứng hoàn toàn thấy có 16,2 gam bạc kết tủa.

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

b) Tính hiệu suất của quá trình oxi hóa etilen.

Phương pháp giải

Tính toán theo PTHH

Phương trình phản ứng:

2CH₂=CH₂ + O₂ → 2CH₃CHO        (1)

Hỗn hợp X gồm: CH₂=CH₂ và CH₃CHO

CH₃CHO + 2AgNO₃ + 3NH₃ → CH₃COONH₄ + 2Ag↓ + 2NH₄NO₃     (2)

Từ mol Ag → số mol của CH₃CHO → n_C2H4 pư = n_CH3CHO  = ? (mol)

2,24 lít X → số mol của CH₂=CH₂dư

n_C2H4 ban đầu = n_CH3CHO + n_C2H4 dư

\(\% H = \frac{{{n_{{C_2}{H_4}\,pu}}}}{{{n_{{C_2}{H_4}\,bd}}}}.100\% \)

Hướng dẫn giải

Câu a: C₂H₄ + O₂ → CH₃CHO

CH₃CHO + 2AgNO₃ + 3NH₃ + H₂O → CH₃COONH₄ + 2Ag + 2NH₄NO₃

Câu b: Hỗn hợp khí X gồm C₂H₄ chưa phản ứng và CH₃CHO. Khi X tác dụng với dung dịch AgNO₃/NH₃

CH₃CHO + 2AgNO₃ + 3NH₃ + H₂O → CH₃COONH₄ + 2Ag + 2NH₄NO₃

0,075(mol)                                                                   0,15 (mol)

Số mol Ag = 0,150 mol → số mol CH₃CHO = 0,075 mol

Số mol anđehit ban đầu là: \(\frac{2,24}{22,4}= 0,1(mol)\)

→ Hiệu suất của quá trình oxi hóa etilen: \(\frac{{0,075}}{{0,1}}.100 = 75\%\)

Hợp chất X no, mạch hở có phần trăm khối lượng C và H lần lượt bằng 66,67% và 11,11% còn lại là O. tỉ số hơi của X so với oxi bằng 2,25

a) Tìm công thức phân tử của X

b) X không tác dụng với dung dịch AgNO₃ trong NH₃ nhưng khi tác dụng với hiđro sinh ra X₁. X₁ tác dụng được với natri giải phóng hiđro. Viết công thức cấu tạo và gọi tên của hợp chất X.

Phương pháp giải

a) Ta có M_X = 2,25.32 = 72 (g/mol)

%O = 100% - %C - %H = 100% - 66,67% - 11,11% = 22,22%

Gọi công thức phân tử của X là C_xH_yO_z

\( \to {\mkern 1mu} x{\mkern 1mu} :{\mkern 1mu} y{\mkern 1mu} :{\mkern 1mu} z = \frac{{\% C}}{{12}}:\frac{{\% H}}{1}:\frac{{\% O}}{{16}}\)

→ Công thức đơn giản nhất của X

Có phân tử khối của X, CTĐGN  → CTPT của X

b) X là xeton

Hướng dẫn giải

Ta có M_X = 2,25.32 = 72 (g/mol)

%O = 100% - %C - %H = 100% - 66,67% - 11,11% = 22,22%

Gọi công thức phân tử của X là C_xH_yO_z

\({x:y:z = \frac{{\% C}}{{12}}:\frac{{\% H}}{1}:\frac{{\% O}}{{16}} = \frac{{66,67}}{{12}}:\frac{{11,11}}{1}:\frac{{22,22}}{{16}}}\)

→ x : y : z = 4 : 8 :1

→ Công thức đơn giản nhất của X là: C₄H₈O

CTPT của X là (C₄H₈O)_n

Ta có : M_X = 72 (g/mol) → (4.12 + 8 +16 )_n = 72 → 72n = 72 → n = 1

Vậy CTPT của X là C₄H₈O₂

b) X không tác dụng được với dung dịch AgNO₃ trong NH₃, khi tác dụng với hiđro sinh ra \(X_1\), \(X_1\) tác dụng natri giải phóng hiđro → X là xeton

CTCT và tên gọi của X là: CH₃-CO-CH₂-CH₃: etyl metyl xeton