Giải Hóa 11 - Bài 18: Mở đầu về hóa hữu cơ

CHUÔNG IV. ĐẠI CƯƠNG VỂ HÓA HỌC HỮU cơ
BÀI 18.	MỞ ĐẦU VỀ HÓA HỌC HỮU cơ
A. KIẾN THỨC CẦN NHỚ
Khái niệm về hựp châ't hữu cơ và hóa học hữu cơ
Hợp chất hữu cơ là hợp chất của cacbon (trừ co, CO2, muối cacbonat, xianua, cacbua,...)
Hóa học hữu cơ là ngành Hóa học chuyên nghiên cứu các hợp chất hữu cơ.
Phân loại hợp chất hữu cơ
Hợp chất hữu cơ chia làm 2 loại:
Hiđroca^bon: là những hợp chất được tạo thành từ hai nguyên tố là c và H như CH4, C2H9, C2H4,...
Dẫn xuất hiđocacbon: là những hợp chất mà trong phân tử ngoài c, H ra còn có một hay nhiều nguyên tử của các nguyên tô như: o, s, halogen,...
Ngoài ra người ta cũng thường phân loại hợp chất hữu cơ theo mạch cacbon:
Hợp chất hữu cơ mạch vòng.
Hợp chất hữu cơ mạch không vòng.
Đặc điểm chung của hợp chất hữu cơ
Đặc điểm cấu tạo
Liên kết hóa học trong phân tử các hợp chất hữu cơ chủ yếu liên kết cộng hóa trị.
Tính chất vật lí
Các hợp chất hữu cơ thường có nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi thấp (dễ bay hơi).
Phần lớn các họp chất hữu cơ không tan trong nước, nhưng tan nhiều trong các dung môi hữu cơ.
Tính chất hóa học
Các hợp chất hữu cơ thường kém bền với nhiệt và dễ cháy.
Phản ứng hóa học của các hợp chất hữu cơ thường xảy ra chậm và theo nhiều hướng khác nhau trong cùng một điều kiện, nến tạo ra hỗn hợp sản phẩm.
Sơ lược về phân tích nguyên tổ'
Phân tích định tính
Phân tích định tính nguyên tô' là quá trình xác định thành phần các nguyên tô' hóa học chứa trong một chất, bằng cách chuyển hóa các nguyên tô' trong hợp chất hữu cơ thành các hợp chất vô cơ đơn giản rồi nhận biết chúng bằng các phản ứng hóa học đặc trưng.
Xác định hỉđro và cacbon
Oxi hóa hoàn toàn chất hữu cơ (A) bằng cách nung nóng với CuO để chuyển cacbon thành co2, hiđro thành H2O. Dẫn hỗn hợp sản phẩm lần lượt qua:
+) Bình (I) chứa CuSO4 khan (màu trắng), khi hút nước sẽ hóa thành CuSO4.H2O (màu xanh lam) chứng tỏ mẫu A chứa nguyên tô' hiđro.
+) Bình (II) chứa dung dịch Ca(OH)2 hoặc Ba(OH)2 nếu hóa đục chứng tỏ có co2, tức mẫu A có nguyên tố cacbon.
co2 + Ca(OH)2 —> CaCO3ị + H2O
co2 + Ba(OH)2 	> BaCO3 ị + H2O
Xác định nitơ
bd Phương pháp xỉanua
Nung nóng chất hữu cơ (A) với Na trong ống nghiệm tạo phản ứng hóa hợp.
Na + (C) + (N) 	> NaCN (natri xianua).
Cho NaCN tan trong nước, thêm vài giọt dung dịch FeSO4 phản ứng tạo dung dịch Na4[Fe(CN)6] màu vàng.
FeSO4 + 2NaCN	> Fe(CN)2 + Na2SO4
Fe(CN)2 + 4NaCN	> Na4[Fe(CN)6]
Axit hóa dung dịch trên rồi thêm vài giọt FeCl3 sẽ thấy kết tủa xanh Prusse, chứng tỏ mẫu phân tích A có chứa nitơ.
3Na4[Fe(CN)6] + 4FeCl3 	> Fe4[Fe(CN)6]3ị + 12NaCl
b2) Phương pháp khác:
Phương pháp phân tích (A) với H2SO4 đặc rồi với NaOH đặc, nếu có mùi khai của NH3 bay ra thì mẫu phân tích có nitơ.
Đốt mẫu phân tích trong không khí, ngửi có mùi khét (như tóc, móng, sừng cháy) thì mẫu phân tích chứa nitơ.
b) Xác định oxi
Chưa tìm ra phương pháp định lượng trực tiếp, mà chỉ định lượng gián tiếp.
Phũn tích định lưựng nguyên tố
Phân tích định lượng nguyên tố là quá trình xác định khối lượng của mỗi nguyên tô' hóa học chứa trong mẫu phân tích bàng cách chuyển các nguyên tố trong mẫu phân tích (chất hữu cơ) thành các chất vô cơ đơn giản, rồi định lượng chúng, từ đó suy ra khối lượng của mỗi nguyên tố có trong mẫu phân tích.
Định lượng cacbon và hiđro
Cân chính xác mẫu (A) đem phân tích (a gam), rồi oxi hóa hoàn toàn A bằng cách nung nóng với CuO để chuyến thành co2, hiđro thành H2O. Dẫn hỗn hợp sản phẩm lần lượt qua:
Bình (ỉ) chứa một chất hút nước mạnh như: H2SO4 đặc, CaCl2 khan, P2O3 hoặc Mg(ClQ4)2,...
H2SO4 + nH2O 	> H2SO4.nH2O
CaCl2 + 6H2O 	> CaCl2.6H2O
P2O5 + 3H2O 	> 2H3PO4
Độ tăng khôi lượng bình (I) chính là khối lượng nước.
_	_ mH20 v 0
m„ = X 2 H 18
Chú ý: Nếu phân tích sản phẩm có cả HC1, thì cần định lượng HC1 để tính chính xác khối lượng H.
Suy ra: mH = mH/HjO + mHyC1
Bình (ID chứa bazơ hoặc oxit bazơ để hấp thụ co2. Độ tăng khối lượng bình (II) chính là khối lượng co2
mco2 ..to
=> mp = —" X 12
c 44
Chú ý: Nếu phân tích sản phẩm có cả khí co thì cần định lượng co để tính chính xác khối lượng cacbon.
Suy ra: n^c/co, + r^c/co
Định lượng nitơ
brì Phương pháp Đuyma: Chuyển N trong mẫu phân tích thành khí N2, đo thể tích N2, suy ra mN.
Áp dụng: Nung chất hữu cơ có chứa N với CuO trong khí quyển co2, sản phẩm cho qua lưới đồng nung nóng rồi dẫn vào bình chứa KOH đặc để chỉ cho khí N2 thoát ra vào một nitơ kế. Biết thể tích N2 ở nhiệt độ và áp suất xác định sẽ tính được mN.
GIÃI BÀI TẬP HÓA HỌC 11 - cơ BÂN
Chú ý: Tính áp suất khí N2 trong ống nghiệm úp trển chậu nước.
p,, = p,,, ,, - (P,	 + h )
N2 khí quyên v hơi nước bão hòa 13 6
h: độ chênh lệch mực nước (mm)
b2) Phương pháp Kịeldahl (Kiên - đan):
Chuyển N trong hợp chất hữu cơ về dạng NH3 và sau đó là (NH4)2SO4.
(N) + 3(H) —nh3
2NH3 + H2SO4 	> (NH4)2SO4
Sau đó thêm NaOH đặc cho đến dư và đun nhẹ để đuổi NH3 ra khỏi muối amoni sunfat.
(NH4)2SO4 + 2NaOH 	> Na2SO4 + 2NH3? + H2O
Định phân NH3 thoát ra bằng dung dịch H2SO4 chuẩn rồi NaOH
chuẩn, suy ra số mol NH3 và mN-
Định lượng oxi:
— m ,.	—	/ IT1 .	.	4.A'1_U_Í_
(J chat (A)	/ 7 các nguyên tô khác
Các chất hấp thụ thường dùng:
-Hấp thụ co2: các dung dịch NaOH, Ba(OH)2, Ca(OH)2.
-Hấp thụ CO: dung dịch PbCI2.
CO + PdCI2 + H2O 	> Pdị + 2HC1 + CO2T
-Hấp thụ H2O: CaCI2, H2SO4 đặc, P2O5, kiềm đặc. Mg(CIO4)2.
Hấp thụ HC1: dung dịch AgNOj
-Hấp thụ o2 dư: photpho.
Hấp thụ N2: rất khó nên thường dùng nitơ kế để đo thể tích N2.
Hấp thụ NH3: H2SO4 đặc, các axit khác.
B. HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP SÁCH GIÁO KHOA TRANG 91
Câu 1. +) Thành phần nguyên tố
Hợp chất hữu cơ
Hợp chất vô cơ
- Là những hợp chát có chứa nguyên tố cacbon (trừ CO, co2, muôi cacbonat, xianua, cacbua...)
- Là những hợp chất có thể có cacbon, có thế’ trong hợp chất vô cơ chứa cacbon, co, co2, muôi cacbonat, xianua, cacbua...
+7 Đặc điếm liên kêt hóa học trong phân tử
Hợp chất hữu cơ
Hợp chất vô cơ
Được cấu tạo chủ yếu từ các nguyên tố phi kim có độ âm điện khác nhau không nhiều. Thí dụ hay gặp nhất ngoài là H, 0, halogen, s, p...
Liên kết trong hợp chất chủ yếu là liên kết cộng hóa trị.
Được cấu tạo chủ yếu từ các nguyên tố kim loại với phi kim. Ví dụ: NaCl, Mg(NO3)2...
Liên kết trong hợp chất chủ yếu là liên kết ion.
Câu 2.
Phân tích định tính
Phân tính định lượng
Mục đích:
Xác định nguyên tố nào có trong thành phần phân tử hợp chất hữu cơ.
Phương pháp tiến hành:
Tìm c và H người ta nung hợp chất hữu cơ với CuO để chuyển c thành co2, H thành H2O.
Chuyển N trong hợp chất hữu cơ thành NH3.
Rồi nhận biết các hợp chất vô cơ đơn giản và quen thuộc trên.
Không những xác định được các nguyên tô' nào có trong thành phần hợp chất hữu cơ mà còn xác định được thành phần phần trăm về khối lượng của các nguyên tố đó.
Tương tự như phân chia định tính nhưng cần cân, đong chính xác chất hữu cơ ban đầu và các hợp chất vô cơ tạo thành ở sản phẩm. Từ đó tính được chính xác phần trăm hoặc số lượng các nguyên tố trong hợp chất hữu cơ.
Câu 3. Gọi công thức tổng quát của hợp chất hữu cơ (A) là: CxHyOz (x, y, z nguyên dương: z > 0)
Ta có: m„ = n„„ X 12 = 0-0-72 X 12 = 0,36 (gam)
c co2 22,4
0.72
m„ = nH „ X 2 = X 2 = 0,08 (gam)
Câu 4.
Khối lượng bình (1) tăng chính là khối lượng của H20 = 0,63 (gam).
co2 + Ca(OH)2 	> CaCO3ị + H2O
Ta có: ncaC03 = nco2 = ^0 = °’05 (mol)
=4> mco = 0,05 X 44 = 2,2 (gam)
m„ = “ — X 12 = 0,6 (gam) và m,. = X 2 = 0,07 (gam).
c 44	H 18
Vậy:	%m(, = X 100% = 89,55%
c 0,67
%m„ = X 100% = 10,45%
H 0,67
%m0 = 100% - (89,55% + 10,45%) = 0%