Giải bài tập SGK Hóa 12 Nâng cao Bài 11: Amin

Sự sắp xếp nào theo trật tự tăng dần tính bazơ của các hợp chất sau đây đúng:

A. C₂H₅NH₂ < (C₂H₅)₂NH < NH₃ < C₆H₅NH₂

B. (C₂H₅)₂NH < NH₃ < C₆H₅NH₂ < C₂H₅NH₂

C. C₆H₅NH₂ < NH₃ < C₂H₅NH₂ < (C₂H₅)₂NH

D. NH₃ < C₂H₅NH₂ < (C₂H₅)₂NH < C₆H₅NH₂

Phương pháp giải

Để lựa chọn đáp án phù hợp cần ghi nhớ thứ tự tăng dần tính bazơ của các amin.

Hướng dẫn giải

Sự sắp xếp theo trật tự tăng dần tính bazơ là:

C₆H₅NH₂ < NH₃ < C₂H₅NH₂ < (C₂H₅)₂NH

⇒ Đáp án C.

Đốt cháy hoàn toàn 5,9 gam một hợp chất hữu cơ đơn chức X thu được 6,72 lít CO₂, 1,12 lit N₂ (đktc) và 8,1 gam nước. Công thức của X là:

A. C₃H₆O

B. C₃H₅NO₃

C. C₃H₉N

D. C₃H₇NO₂

Phương pháp giải

• Bước 1: Tính số mol nguyên tử C, H và N
• Bước 2: Tính phân tử khối
• Bước 3: Lập tỉ lệ, suy ra công thức cần tìm.

Hướng dẫn giải

Ta có:

\({n_C} = \frac{{6,72}}{{22,4}} = 0,3\;(mol)\)

\(\;{n_H} = \frac{{8,1}}{{18}} . 2 = 0,9\;(mol)\)

Số mol nguyên tử nitơ:

\({n_N} = \frac{{1,12}}{{22,4}}.2 = 0,1\;(mol)\) = n_X (X là hợp chất đơn chức)

⇒ Phân tử khối của hợp chất M = \(= \frac{5,9}{0,1} = 59\)

Công thức phân tử C₃H₉N

⇒ Đáp án C.

Khái niệm “bậc” của amin khác với khái niệm “bậc“ của ancol và dẫn xuất halogen như thế nào? Viết công thức cấu tạo và gọi tên các đồng phân , chỉ rõ bậc của các amin có cùng công thức phân tử sau:

a) C₃H₉N.

b) C₅H₁₃N.

c) C₇H₉N (amin thơm).

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên cần nắm rõ lý thuyết về  “bậc” của amin khác với khái niệm “bậc“ của ancol và dẫn xuất halogen. Đồng thời nắm rõ cách viết công thức cấu tạo và gọi tên từ công thức phân tử.

Hướng dẫn giải

Sự khác nhau giữa  “ bậc” của amin khác với khái niệm “ bậc “ của ancol và dẫn xuất halogen:

Bậc của ancol và dẫn xuất halogen được tính bằng bậc của C mang nhóm chức. Còn bậc của amin được tính  bằng số nguyên tử H của amoniac được thay thế bằng gốc hiđrocacbon.

Câu a: Công thức cấu tạo và gọi ten các đồng phân của C₃H₉N

CH₃-CH₂-CH₂-NH₂: n-propyl amin  (bậc 1).

CH₃-CH(CH₃)-NH₂ : Iso propyamin (bậc 1).

CH₃-NH-CH₂-CH₃: etyl metyl amin (bậc 2).

CH₃-N(CH₃)-CH₃: trimetyl amin (bậc 3).

Câu b: Công thức cấu tạo và gọi tên các đồng phân C₅H₁₃N

Có 16 đồng phân gồm :

• Có 7 amin bậc một:

CH₃-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-NH₂

CH₃-CH(NH₂)-CH₂-CH₂-CH₃

CH₃-CH₂-CH(NH₂)-CH₂-CH₃

CH₃-CH₂-CH(CH₃)-CH₂-NH₂

CH₃-CH₂-C(NH₂)(CH₃)-CH₃

CH₃-CH(CH₃)-CH(NH₂)-CH₃

CH₃-CH(CH₃)₂-CH-NH₂

• Có 6 amin bậc hai:

CH₃-NH-CH₂-CH₂-CH₂-CH₃

CH₃-NH-CH₂-CH(CH₃)-CH₃

CH₃-NH-CH(CH₃)-CH₂-CH₃

CH₃-NH-C(CH₃)₂-CH₃

CH₃-CH₂-NH-CH₂-CH₂-CH₃

CH₃-CH₂-NH-CH(CH₃)-CH₃

• Có 3 amin bậc ba:

CH₃-N(CH₃)-CH₂-CH₂-CH₃

CH₃-CH₂-N(CH₃)-CH₂-CH₃

CH₃-N(CH₃)-CH(CH₃)-CH₃

Câu c: Công thức cấu tạo và gọi tên các đồng phân C₇H₉N (có chứa vòng benzen)

a) Vì sao amin dễ tan trong nước hơn so với dẫn xuất halogen có cùng số nguyên tử C trong phân tử?

b) Vì sao benzylamin (C₆H₅CH₂NH₂) tan vô hạn trong nước và làm xanh quỳ tím còn anilin thì tan kém (3,4 gam trong 100 g nước) và không làm đổi màu quỳ tím?

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên cần nắm rõ lý thuyết về bản chất và đặc điểm cấu tạo của amin.

Hướng dẫn giải

Câu a

Amin dễ tan trong nước hơn so với dẫn xuất halogen có cùng số nguyên tử C trong phân tử vì giữa phân tử amin và phân tử nước có liên kết hiđro do đó amin dễ tan trong nước hơn dẫn xuất halogen.

Câu b

• Đôi electron trên nguyên tử trên nitơ của phân tử anilin tạo ra được hiệu ứng liên hợp p−π với vòng benzen; còn đôi electron trên nguyên tử nitơ của phân tử C₆H₅CH₂NH₂ thì không tạo ra được ⇒ Mật độ của electron trên nguyên tử nitơ của phân tử anilin kém hơn so với C₆H₅CH₂NH₂
• C₆H₅CH₂NH₂ tan vô hạn trong nước còn anilin thì tan kém là do C₆H₅CH₂NH₂ tạo liên kết hidro với nước giúp nó phân tán tốt trong nước.
• C₆H₅CH₂NH₂ làm quỳ tím hóa xanh còn anilin thì không làm đổi màu quỳ tím là do tính bazơ của C₆H₅CH₂NH₂ mạnh hơn tính bazơ của anilin.

Trình bày cách để tách riêng mỗi chất ra khỏi hỗn hợp sau đây:

a. Hỗn hợp khí: CH₄ và CH₃NH₂

b. Hỗn hợp lỏng: C₆H₆, C₆H₅OH, C₆H₅NH₂

Phương pháp giải

Để tách riêng mối chất ra khỏi hỗn hợp cần nắm rõ tính chất đặc trưng và khác biệt để lựa chựa hóa chất và phương pháp phù hợp.

Hướng dẫn giải

Câu a: Tách hỗn hợp khí CH₄ và CH₃NH₂

• Cho hỗn hợp đi qua dung dịch HCl ta được CH₃NH₂ phản ứng với HCl bị giữ lại trong dung dịch, khí thoát ra ngoài là CH₄ tinh khiết.

CH₃NH₂ + HCl → CH₃NH₂Cl

• Cho NaOH vào CH₃NH₂Cl thu lại được CH₃NH₂.

CH₃NH₂Cl + NaOH → CH₃NH₂ + NaCl + H₂O

Câu b: Tách riền hỗn hợp lỏng: C₆H₆, C₆H₅OH, C₆H₅NH₂

• Hòa tan hỗn hợp vào dung dịch HCl, chiết lấy phần lỏng không tan là C₆H₆ và C₆H₅OH còn C₆H₅NH₂ tan và tạo muối

C₆H₅NH₂ + HCl → C₆H₅NH₃Cl

• Dung dịch muối thu được cho tác dụng với NaOH, chiết lấy anilin

C₆H₅NH₃Cl + NaOH → C₆H₅NH₂ + H₂O + NaCl

• Phần không tan trong dung dịch HCl là benzen và phenol đem hòa tan trong dung dịch NaOH, chiết lấy chất lỏng không tan là C₆H₆ còn phenol tan và tạo muối:

C₆H₅OH + NaOH → C₆H₅ONa + H₂O

• Sục khí CO₂ vào dung dịch muối rồi chiết lấy phenol không tan

C₆H₅ONa + CO₂ + H₂O → C₆H₅OH + NaHCO₃

Trình bày phương pháp hóa học để phân biệt các dung dịch của các chất trong từng dãy sau:

a. C₂H₅NH₂, C₆H₅NH₂, CH₂O[CHOH]₄CHO, CH₂OH-CHOH-CH₂OH.

b. CH₃NH₂, C₆H₅OH, CH₃COOH, CH₃CHO.

Phương pháp giải

Để phân biệt các dung dịch cần nắm rõ tính chất đặc trưng và khác biệt để lựa chựa hóa chất và phương pháp phù hợp.

Hướng dẫn giải

Câu a

• Dùng quỳ tím nhận biết được C₂H₅NH₂ vì C₂H₅NH₂ làm quỳ tím hóa xanh.
• Dùng Cu(OH)₂ ở nhiệt độ thường, C₆H₅NH₂ không hiện tượng.

CH₂OH[CHOH]₄CHO,CH₂OHCHOHCH₂OH tạo ra dung dịch xanh lam trong suốt:

2C₆H₁₂O₆ + Cu(OH)₂ →(C₆H₁₁O₆)₂Cu+H₂O

2C₃H₈O₃ + Cu(OH)₂→(C₃H₇O₃)2Cu+2H₂O

• Dùng Cu(OH)₂ đun nóng nhận biết được CH₂OH[CHOH]₄CHO vì tạo ra kết tủa đỏ gạch:

HOCH₂(CHOH)₄CHO + 2Cu(OH)₂ + NaOH \(\xrightarrow{{{t^o}}}\) CH₂OH(CHOH)₄COONa + Cu₂O↓ + 3H₂O

Câu b

Dùng quỳ tím nhận biết được CH₃NH₂,CH₃COOH vì CH₃NH₂ làm quỳ tím hóa xanh; CH₃COOH làm quỳ tím hóa đỏ.

Dùng phản ứng tráng gương nhận biết được CH₃CHO vì tạo ra kết tủa Ag.

CH₃CHO + 2[Ag(NH₃)₂]OH \(\xrightarrow{{N{H_3},{t^o}}}\) CH₃COONH₄ + 2Ag + 3NH₃ + H₂O

Hãy dùng phương pháp học để giải quyết hai vấn đề sau:

a. Rửa lọ đựng anilin.

b. Khử mùi tanh của cá trước khi nấu. Biết rằng mùi tanh của cá (đặc biệt cá mè) là hỗn hợp cac amin (nhiều chất là trimetylamin) và một số tạp chất khác.

Phương pháp giải

Để xác định phương pháp phù hợp giải quyết các vấn đề trên cần nắm rõ tính chất hóa học của các chất đó.

Hướng dẫn giải

Câu a: Rửa lọ đựng anilin

Để rửa lọ đựng anilin trước tiên ta tráng lọ bằng dung dịch axit (ví dụ: HCl) rồi rửa lại bằng nước khi đó anilin biến thành muối tan (C₆H₅NH₃Cl) và sẽ bị rửa trôi theo nước.

Câu b: Khử mùi tanh của cá trước khi nấu

Để khử mùi tanh của cá do các amin gây ra cần xử lí bằng dung dịch có tính axit không độc như giấm ăn rồi rửa lại với nước sạch.

Khi chưng cất nhựa than đá, người ta thu được một phân đoạn chứa phenol và anilin hòa tan trong ankylbenzen (dung dịch A). Sục khí hiđro clorua vào 100 ml dung dịch A thì thu được 1,295 gam kết tủa. Nhỏ từ từ nước brom vào 100ml dung dịch A và lắc kĩ cho đến khi ngừng tạo kết tủa trắng thì hết 300 gam nước brom 3,2%. Tính nồng độ mol của anilin và phenol trong dung dịch A.

Phương pháp giải

• Bước 1: Gọi  số mol của C₆H₅OH, C₆H₅NH₂ lần lượt là x, y; viết phương trình hóa học
• Bước 2: Từ số  mol kết tủa, suy ra mol HCl, brom
• Bước 3: Dựa vào phương trình, suy ra mol C₆H₅OH, C₆H₅NH₂. 

→ nồng độ mol của anilin và phenol

Hướng dẫn giải

Gọi số mol của C₆H₅OH, C₆H₅NH₂ lần lượt là x, y (trong 100 ml dung dịch A)

A + HCl:

C₆H₅NH₂ + HCl → C₆H₅NH₃Cl      (1)

Theo (1) n_HCl phản ứng = n_anilin = n_muối = \(\frac{1,295}{129,5} = 0,01 \ (mol)\)

A + dd Br₂:

C₆H₅OH + 3Br₂ → C₆H₂Br₃OH + 3HBr   (2)

z mol        3z mol    z mol

C₆H₅OH + 3Br₂ → C₆H₂Br₃NH₂ + 3HBr  (3)

0,01 mol  0,03 mol  0,01 mol

Coi dung dịch loãng của nước brom có d = 1 g/ml, theo đề bài ta có:

\(n_{Br_{2}} = \frac{300 . 3,2 \%}{160} = 0,06 \ (mol)\)

⇒ 3z = 0,06 - 0,03 mol hay z = 0,01 mol

\(C_{M \ anilin} = C_{M \ phenol} = \frac{0,01}{0,1} = 0,1 \ M\)