Giải bài tập SGK Hóa 11 Nâng cao Bài 51: Dẫn xuất halogen của hiđrocacbon

Gọi tên các dẫn xuất halogen sau theo hai cách và chỉ rõ bậc của chúng:

a) CH₃I, CHI₃, BrCH₂CH₂CH₂CH₂Br, CH₃CHFCH₃, (CH₃)₂CClCH₂CH₃

b) CH₂=CHCH₂Br, C₆H₅CH₂I, p-FC₆H₄CH₃, o-ClC₆H₄CH₂CH₃, m-F₂C₆H₄

Phương pháp giải

- Bậc của dẫn xuất halogen chính là bậc của nguyên tử C liên kết trực tiếp với nguyên tử halogen.

Hướng dẫn giải

Câu a:

CHI₃ có tên thông thường là Iođofom

Câu b:

Hãy viết công thức cấu trúc (công thức lập thể) và gọi tên các đồng phân ứng với công thức phân tử:

a) C₂H₂CIF

b) C₃H₅Cl

Phương pháp giải

Dẫn xuất halogen có đồng phân mạch cacbon và đồng phân vị trí nhóm chức.

Hướng dẫn giải

Công thức lập thể và tên của đồng phân C₂H₂CIF:

 cis - clo - 2 - florten

 trans - clo - 2 - floeten

 1 - clo - 2 - floeten

Câu b

Công thức lập thể và tên của đồng phân C₃H₅Cl:

cis - 1 - clopropen

trans - 1 - clopropen

2 - clopropen

Nhiệt độ sôi (độ C) của một số dẫn xuất halogen cho trong bảng sau:

a) Hãy cho biết sự biến đổi nhiệt độ sôi ghi trong bảng có theo quy luật nào không?

b) Hãy ghi nhiệt độ sôi của các hidrocacbon vào cột cuối cùng của bảng và so sánh với nhiệt độ sôi của các dẫn xuất halogen tương ứng rồi rút ra nhận xét.

Phương pháp giải

Chú ý quan trọng:  Axit >  ancol >  amin > este > xeton > anđehit > dẫn xuất halogen > ete > CxHy

Hướng dẫn giải

Câu a: Quy luật biến đổi nhiệt độ sôi

- Ở nhiệt độ thường CH₃ F,CH₃ Cl,CH₃ Br là chất khí; CH₃ I là chất lỏng.

- Trong hợp chất RX (R là gốc hidrocacbon , X là halogen)

+ Nhiệt độ sôi tăng dần khi X lần lượt được thay thế bằng F, Cl, Br, I

+ Nhiệt độ sôi tăng dần khi R tăng.

Câu b: Nhiệt sộ sôi dẫn xuất halogen cao hơn nhiệt độ sôi các ankan tương ứng.

- Các hợp chất hữu cơ đồng phân về mạch cacbon thì đồng phân mạch thẳng có nhiệt độ sôi cao hơn đồng phân mạch nhánh do hiệu ứng Van dec Van.

Hãy ghép các chất được kí hiệu bởi các chữ cái ở cột bên phải vào các loại dẫn xuất halogen ở cột bên trái sao cho phù hợp.

a) Dẫn xuất halogen loại ankyl

b) Dẫn xuất halogen loại ankyl 

c) Dẫn xuất halogen loại phenyl

d) Dẫn xuất halogen loại vinyl 

A. CH₂=CH-CH₂-C₆H₄-Br

B. CH₂=CH-CHBr-C₆H₅

C. CH₂=CHBr-CH₂-C₆H₆

D. CH₃-C₆H₄-CH₂-CH₂Br

Phương pháp giải

Dựa vào tên gốc chức để hoàn thành bài tập

Ví dụ: CH₂=CH-Cl (vinyl clorua); CH₂=CH-CH₂-Cl (anlyl clorua); C₆H₅CH₂Cl (benzyl clorua).

Hướng dẫn giải

a) D

b) B

c) A

d) C

Hãy viết phương trình hóa học của các phản ứng sau và gọi tên sản phẩm tạo thành:

a) CH₃CHBrCH₂CH₃ với dung dịch NaOH/H₂O, đun nóng

b) CH₃CHBrCH₂CH₃ với dung dịch KOH/ancol, đun nóng.

Phương pháp giải

- Các ankyl halogenua không phản ứng với nước nhưng bị thủy phân khi đun nóng với dung dịch kiềm tạo ancol

- Quy tắc Zai-xép: Khi tách HX khỏi dẫn xuất halogen, nguyên tử halogen X ưu tiên tách ra cùng nguyên tử H ở cacbon bậc cao hơn bên cạnh tạo sản phẩm chính.

Hướng dẫn giải

a) CH₃-CHBr-CH₂-CH₃ + NaOH → CH₃-CH(OH)-CH₂-CH₃ + NaBr

b) CH₃-CHBr-CH₂-CH₃ + KOH → CH₂=CH-CH₂-CH₃ + KBr + H₂O

CH₃CHBr-CH₂-CH₃ + KOH → CH₃-CH=CH-CH₃ + KBr + H₂O

                                                 (sản phẩm chính)

Hãy hoàn thành các sơ đồ phản ứng tổng hợp PVC và cao su cloropren cho dưới đây và cho biết hiện nay PVC được tổng hợp theo sơ đồ phản ứng nào?

a) CH₂=CH₂ (+ Cl₂) → A (+ NaOH, etanol) → B (xt, t^o, p) → PVC

b) CH₄ (làm lạnh nhanh) → C₂H₂ (+ HCl) → B (t^o, xt, p) → PVC

c) 2C₂H₂ → C₄H₅ (+ HCl, xt) → C₄H₅Cl (xt, t^o,p) → Cao su cloropren

Phương pháp giải

- Các dẫn xuất halogen của etilen, của butađien được dùng làm monome để tổng hợp các polime quan trọng.

Hướng dẫn giải

Câu a:

CH₂=CH₂ + Cl₂ → CH₂Cl-CH₂Cl

CH₂Cl-CH₂Cl + NaOH → CH₂=CHCl + NaCl + H₂O

CH₂=CHCl → (-CH₂-CHCl-)_n  (PVC)

Đây là sơ đồ điều chế PVC trong công nghiệp hiện nay.

Câu b:

2CH₄ → C₂H₂ + 3H₂  (làm lạnh nhanh)

C₂H₂ + HCl → CH₂=CHCl  (HgCl, t^o)

CH₂=CHCl → (-CH₂-CHCl-)_n   (PVC)   (đk: HCl, HgCl₂ 150-200^oC)

Câu c:

2C₂H₂ → CH₂=CH-CCH   (đk: CuCl, NH4Cl, to)

CH₂=CH-CCH  + HCl → CH₂=CH-C(Cl)=CH₂

CH₂=CH-C(Cl)=CH₂ →  (-CH₂-CH=C(Cl)-CH₂-)n   (cao su clopren)

Hãy phân biệt các chất sau bằng phương pháp hóa học:

a) Hexyl bromua, brombenzen, 1-brombut-2-en.

b) 1-clopent-2en, pent-2-en, 1-clopentan

Phương pháp giải

Dùng dung dịch Br₂

Hướng dẫn giải

Câu a: Dùng dung dịch Br₂: Mất màu dung dịch Br₂ là CH₂Br-CH=CH-CH₃

CH₂Br-CH=CH-CH₃ + Br₂ → CH₂Br-CHBr-CHBr-CH₃

- Đun hai mẫu còn lại với dung dịch NaOH, chiết lấy phần nằm dưới (ancol nổi lên trên) cho tác dụng với dung dịch AgNO₃ thấy có kết tủa vàng nhạt là hexyl bromua. Mẫu còn lại là benzene.

CH₃(CH₂)₅CH₂Br + NaOH → CH₃(CH₂)₅CH₂OH + NaBr

NaBr + AgNO₃→AgBr + NaNO₃

Câu b: Tương tự câu a, dùng dung dịch Br₂; hai mẫu làm mất màu dung dịch Br₂ là 1-clopent-2-en và pent-2-en. Mẫu còn lại là 1-clopentan. Thủy phân 1-clopent-2-en và pent-2-en, rồi dùng dung dịch AgNO₃. Mẫu xuất hiện kết tủa trắng là 1-clopent-2-en.

Trong công nghiệp, ngày nay ngưởi ta điều chế poli vinylclorua (PVC) theo sơ đồ kĩ thuật như ở hình sau:

a) Từ sơ đồ kĩ thuật đã cho, hãy viết phương trình hóa học của phản ứng xảy ra ở giai đoạn clo hóa (1), giai đoạn nhiệt phân (2) và giai đoạn chuyển HCl thành Cl₂ (3).

b) Nêu ưu điểm của sơ đồ này so với sơ đồ điều chế PVC cho ở câu (a) và (b) Giải bàitập 6.

c) Tính thể tích khí etilen và khí clo (đktc) cần để sản xuất 1 tấn PVC theo sơ đồ trên, giả sử các phản ứng đều đạt hiệu suất 100%.

Phương pháp giải

Để giải bài tập này cần nắm vững phương pháp điều chế PVC

- Viết PTHH của phản ứng

- Tính toán theo phương trình

Hướng dẫn giải

Câu a:

CH₂=CH₂ + Cl₂ →CH₂Cl-CH₂Cl

CH₂Cl-CH₂Cl → CH₂=CHCl + HCl

4HCl + O₂ → 2Cl₂ + 2H₂O

Câu b: Ưu điểm:

Tận dụng Cl₂, chất thải là H₂O không gây ô nhiễm môi trường.

Không dùng NaOH và etanol

Câu c: Sơ đồ hợp chức của chu trình điều chế PVC.

nC₂H₄ → nCl₂  → (-CH₂-CHCl-)_n

Thể tích C₂H₄ và Cl₂ đã dùng ở đktc:

\({V_{{C_2}{H_4}}} = {V_{C{l_2}}} = \frac{{{{10}^6}.22,4n}}{{62,5n}} = 358400(l)\)