Giáo án môn Hóa học lớp 11 - Phần Hiđrocacbon

hường gọi đơn giản là xicloankan. CTTQ của xicloankan là CnH2n với n ³ 3.
Tính chất hóa học
a. Phản ứng cộng mở vòng
Xicloankan vòng 3, 4 cạnh có phản ứng cộng mở vòng:
- Xiclopropan có phản ứng cộng với hiđro, halogen và cả axit:
- Xiclobutan chỉ có phản ứng cộng với hiđro:
b. Phản ứng thế
Xicloankan vòng 5. 6 cạnh trở lên không có phản ứng cộng mở vòng mà có phản ứng thế tương tự các ankan.
Phản ứng oxi hóa
Xicloankan không làm mất màu dung dịch KMnO4.
Phản ứng cháy:
CnH2n + O2 đ n CO2 + n H2O
Ví dụ: C3H6 + O2 đ 3 CO2 + 3 H2O
Điều chế
Các xicloankan được tách trực tiếp từ quá trình chưng cất dầu mỏ hoặc từ các ankan tương ứng:
Ví dụ: 
Hoặc từ phản ứng đóng vòng các dẫn xuất đihalogen (phản ứng Vuyêc):
Ví dụ:
Anken
Anken là những hiđrocacbon mạch hở có một liên kết đôi trong phân tử. CTTQ của anken là CnH2n với n ³ 2.
Tính chất hóa học
Do liên kết p ở nối đôi của anken kém bền vững nên dễ bị đứt ra trong các phản ứng hóa học tạo thành liên kết s với các nguyên tử khác, vì vậy phản ứng hóa học đặc trưng của anken là phản ứng cộng, trùng hợp và oxi hóa.
Phản ứng cộng hiđro: tạo ra ankan tương ứng
CnH2n + H2 CnH2n+2
Ví dụ: CH2=CH2 + H2 CH3 – CH3 
Phản ứng cộng halogen: tạo ra dẫn xuất đihalogen
CnH2n + X2 đ CnH2nX2n
Ví dụ: CH2=CH2 + Br2 đ CH2Br - CH2Br 
Anken làm mất màu dung dịch brom, vì vậy người ta thường dùng phản ứng này để nhận biết anken.
Phản ứng cộng axit và cộng nước
Axit (HCl, HBr, HI, CH3COO-H, C2H5O-H,) và nước H2O được kí hiệu chung là HX.
Ví dụ:
 CH2=CH2 + HBr đ CH3 - CH2Br 
 CH2=CH2 + H2O CH3 - CH2OH
Khi cộng axit hay nước vào các anken không đối xứng thường tạo ra hỗn hợp sản phẩm là đồng phân của nhau; trong đó sản phẩm chính được xác định theo quy tắc Mac-côp-nhi-côp như sau:
Trong phản ứng cộng axit hoặc nước (kí hiệu chung là HX) vào liên kết C=C của anken, H (phần mang điện tích dương) cộng vào C mang nhiều H hơn (C bậc thấp hơn), còn X (phần mang điện tích dương) cộng vào C mang ít H hơn (C bậc cao hơn).
Phản ứng trùng hợp
Phản ứng trùng hợp là quá trình cộng hợp liên tiếp nhiều phân tử nhỏ giống nhau hoặc tương tự nhau thành những phân tử lớn gọi là polime.
Các phân tử nhỏ ban đầu gọi là các monome, số lượng mắt xích trong một phân tử polime gọi là hệ số trùng hợp.
nR1R2C=CR3R4 (- R1R2C – C R3R4 - )n
Ví dụ: n CH2=CH2 (- CH2 – CH2 -)n 
Một số polime thường gặp và kí hiệu của chúng:
e. Phản ứng thế:
ở nhiệt độ phòng hoặc nhiệt độ thấp, anken dễ tham gia phản ứng cộng. Tuy nhiên, ở nhiệt độ cao (500oC – 600oC) một số anken đầu dãy đồng đẳng có thể tham gia phản ứng thế bởi clo.
Ví dụ:
 CH2=CH2 + Cl2 CH2=CH – Cl + HCl
 CH2=CH – CH3 + Cl2 CH2=CH – CH2 – Cl + HCl
Phản ứng oxi hóa
Phản ứng cháy (oxi hóa hoàn toàn)
CnH2n + O2 đ n CO2 + n H2O
Ví dụ: C2H4 + 3 O2 đ 2 CO2 + 2 H2O
- Phản ứng oxi hóa không hoàn toàn
Anken bị oxi hóa không hoàn toàn bởi dung dịch KMnO4 tạo ra hợp chất có 2 nhóm –OH liền kề.
Ví dụ:
3CH2=CH2 + 3KMnO4 + 4H2O đ 3HOCH2-CH2OH +2MnO2+ 2KOH
 (etylen glicol)
Hiện tượng: dung dịch KMnO4 bị mất màu nên phản ứng này cũng được dùng để nhận biết anken.
Etilen còn bị oxi hóa bởi oxi không khí khi có xúc tác PdCl2/CuCl2 tạo thành anđehit axetic:
2 CH2 = CH2 + O2 2 CH3 – CHO
 Anddehit axetic
2. Điều chế
- Từ rượu no, đơn chức: phản ứng tách nước
Ví dụ: CH3 - CH2OH CH2=CH2 + H2O
Từ dẫn xuất monohalogen: phản ứng tách HX
Ví dụ: 
Từ dẫn xuất 1,2-đihalogen: phản ứng tách halogen 
Ví dụ: 
 Br – CH2 – CH2 – Br + Zn đ CH2 = CH2 + ZnBr2
Từ ankin: phản ứng hiđro hóa
- C º C - + H2 - CH = CH-
Ví dụ: CH º CH + H2 CH2 = CH2
Ankanđien
Ankađien là những hiđrocacbon mạch hở có hai nối đôi trong phân tử. CTTQ CnH2n-2 với n ³ 3.
ở đây chỉ xét tính chất của ankađien có hai nối đôi cách nhau một nối đơn gọi là ankađien liên hợp còn ankađien có hai nối đôi liền kề không bền, ankađien có hai nối đôi cách nhau từ hai nối đơn trở lên có tính chất tương tự các anken.
Do có liên kết p trong phân tử nên ankađien liên hợp cũng có tính chất tương tự như anken nhưng do ảnh hưởng lẫn nhau của hai nối đôi nên khi tham gia phản ứng cộng xảy ra theo hai kiểu cộng -1,2 cộng -1,4. Ví dụ:
ở nhiệt độ thấp thường ưu tiên tạo ra sản phẩm cộng -1,2; ở nhiệt độ cao thường ưu tiên tạo ra sản phẩm cộng -1,4.
Phản ứng trùng hợp có bản chất là phản ứng cộng nên cũng xảy ra theo hai hướng như phản ứng cộng. Tuy nhiên, khi có chất xúc tác và ở điều kiện nhiệt độ, áp suất thích hợp phản ứng trùng hợp xảy ra chủ yếu theo kiểu -1,4.
n CH2=CH- CH=CH2 (- CH2- CH=CH–CH2-)n
 Cao su buna
Phản ứng đồng trùng hợp tương tự như phản ứng trùng hợp nhưng đi từ hai loại monome ban đầu. Ví dụ:
2. Điều chế
- Từ ankan tương ứng: phản ứng tách hiđro
 CH3-CH2- CH2- CH3 CH2=CH- CH=CH2 + 2H2
Từ anken tương ứng: phản ứng tách hiđro
 CH3-CH = CH- CH3 CH2=CH- CH=CH2 + H2
Điều chế butađien-1,3 từ axetilen
CH2 = CH – C º CH + H2 CH2 = CH – CH = CH2
Điều chế butađien – 1,3 từ rượu etylic
2 C2H5OH CH2 = CH – CH = CH2 + 2H2O + H2
Một số cao su thường gặp:
Ankin
Ankin là những hiđrocacbon mạch hở có một liên kết ba trong phân tử. CTTQ là CnH2n-2 với n ³ 2.
Tính chất hóa học
Phản ứng cộng:
Cộng hiđro: ankin cộng H2 có xúc tác Ni hoặc Pt, Pd ở nhiệt độ thích hợp tạo ra ankan còn khi có xúc tác Pd/PbCO3 phản ứng chỉ tạo ra anken.
 CH º CH + 2H2 CH3 – CH3 
 CH º CH + H2 CH2 = CH2 
Cộng brom: Ankin cộng Br2 theo hai giai đoạn
Ví dụ:
 CH º CH + Br2 đ CHBr = CHBr
 CHBr = CHBr + Br2 đ CHBr2 – CHBr2 
Cộng axit: phản ứng cũng xảy ra theo hai giai đoạn, nếu có xúc tác và nhiệt độ thích hợp có thể dừng lại ở giai đoạn một
CH º CH + HCl CH2 = CH – Cl (vinyl clorua)
CH2 = CH – Cl + HCl đ CH3 – CHCl2 (1,2-đicloetan)
CH º CH + CH3 – COOH CH2 = CH – OOC – CH3 (vinyl axetat)
Cộng H2O: Ankin cộng H2O có mặt xúc tác HgSO4/H+ tạo thành hợp chất không bền và chuyển ngay thành anđehit (với axetilen) hoặc xêton (với các ankin khác)
CH º CH + H2O CH3 – CHO (anđehit axetic)
CH º C – CH3 + H2O CH3 – CO – CH3 (axeton) 
Phản ứng cộng vào ankin cũng tuân theo quy tắc Mac–côp–nhi–côp như với anken.
Phản ứng đime hóa và trime hóa
- Phản ứng đime hóa:
 (vinylaxetilen)
- Phản ứng trime hóa:
 3 CH º CH C6H6 (benzen)
Ankin không có phản ứng trùng hợp thành polime.
Phản ứng oxi hóa
Phản ứng cháy
CnH2n-2 + O2 đ n CO2 + (n-1) H2O
Ví dụ:
C2H2 + O2 đ 2 CO2 + H2O
- Phản ứng oxi hóa không hoàn toàn
Ankin cũng làm mất màu dung dịch KMnO4, sản phẩm tao ra phức tạp.
Điều chế
Từ dẫn xuất đihalogen: phản ứng tách HX
Ví dụ:
Từ canxi cacbua và metan: điều axetilen
CaC2 + 2 H2O đ Ca(OH)2 + C2H2
Benzen và ankylbenzen
Benzen và các ankylbenzen hợp thành dãy đồng đẳng của benzen có CTTQ là CnH2n-6 với n ³ 6.
Tính chất hóa học
Phản ứng thế:
Phản ứng halogen hóa
Với các ankylbezen, khi phản ứng với halogen có mặt Fe bột, to cũng xảy ra phản ứng thế vào vòng benzen, phản ứng thế ưu tiên xảy ra ở vị trí o- và p-; nhánh ankyl càng cồng kềnh thì phản ứng thế vào vị rí p- sẽ ưu tiên hơn cả.
Phản ứng nitro hóa:
Benzen và các ankylbenzen tham gia phản ứng nitro hóa khi cho phản ứng với hỗn hợp HNO3 và H2SO4 đặc (gọi là hỗn hợp nitro hóa).
Ví dụ:
Nitrobenzen có thể tiếp tục tham gia phản ứng thế vào các vị trí m- nếu thực hiện phản ứng ở điều kiện khó khăn hơn.
Quy tắc thế vào vòng benzen:
Khi ở vòng benzen có nhóm ankyl (hoặc các nhóm –OH, -NH2, -OCH3, -Hal) phản ứng thế vào vòng sẽ ưu tiên xảy ra ở vị trí o- và p-.
Còn nếu ở vòng đã có sẵn nhóm -NO2 (hoặc các nhóm –COOH, -SO3H,) phản ứng thế vào vòng sẽ ưu tiên xảy ra ở vị trí m-.
Chú ý:
Các nhóm ankyl của ankylbenzen có phản ứng thế với Cl2 khi có ánh sáng tương tự như đối với các ankan.
Ví dụ:
Phản ứng cộng:
Benzen tác dụng với Cl2 có ánh sáng sẽ xảy ra phản ứng cộng chứ không xảy ra phản ứng thế:
Benzen có phản ứng cộng với H2 khi có xúc tác Ni/to tạo thành xiclohexan.
Phản ứng oxi hóa
Phản ứng oxi hóa không hoàn toàn:
Benzen không tác dụng với dung dịch KMnO4 (không làm mất màu dung dịch KMnO4). Còn các ankylbenzen bị oxi hóa bởi dung dịch KMnO4 khi đun nóng tạo thành kali benzoat sau đó axit hóa thì thu được axit benzoic.
Phản ứng cháy:
CnH2n-6 + O2 đ n CO2 + (n-3) H2O
Ví dụ:
C6H6 + O2 đ 6 CO2 + 3 H2O
Điều chế
Điều chế benzen:
CH3 – (CH2)4 – CH3 C6H6 + 4H2
3 CH º CH C6H6 (benzen)
- Điều chế các đồng đẳng của benzen:
C6H6 + R – X C6H5 – R + HX
Ví dụ:
C6H6 + CH3 – Cl C6H5 – CH3 + HCl
Riêng toluen và etylbenzen còn được điều chế theo các phương trình hóa học sau:
CH3 – (CH2)5 – CH3 C6H5 – CH3 + 4H2
C6H6 + CH2 = CH2 C6H5 – CH2 – CH3
Bài tập có lời giải
Bài 1:
Viết các phương trình hóa học hoàn thành sơ đồ chuyển hóa sau (các chất hữu cơ được viết dưới dạng CTCT, có ghi đầy đủ điều kiện của phản ứng):
Bài làm:
Các phương trình hóa học xảy ra:
Bài 2:
Xác định CTCT của các chất A, B, C, D, E, F và hoàn thành sơ đồ phản ứng dưới đây:
Bài làm:
Bài 3:
Tìm ankan X và chất A thoả mãn sơ đồ sau, viết các phương trình hóa học xảy ra:
Bài làm:
ị A phải là buta-1,3-đien ( CH2=CH-CH=CH2)
ị Ankan X tương ứng là n-butan (CH3-CH2-CH2-CH3)
Phương trình hóa học:
Bài 4:
Hoàn thành các phương trình hóa học dưới đây bằng các CTCT phù hợp:
Bài làm:
Từ điều kiện đặc biệt của phản ứng (2) ị (B) là CH4, (D) và (E) là CHºCH và H2
Theo các phản ứng (2) đ (6) và (1) ị
 (F) là CH3Cl, (G) là HCl, (H) là CH3-CH3, 
 (I) là CH3-CH2Cl, (A) là CH3-CH2-CH2-CH3, (C) là CH3-CH=CH2
Các phương trình hóa học xảy ra như sau:
Bài 5:
Xác định CTCT của A, B, C và viết các phương trình hóa học xảy ra theo sơ đồ chuyển hóa sau:
Bài làm:
Từ phản ứng (3) ị C là benzen.
Điều kiện của phản ứng (2) là của phản ứng:
R- COONa + NaOH R – H + Na2CO3
ị R là C6H5- ị B là muối của axit cacboxylic, mà B tạo ra từ phản ứng (1) nên B là C6H5-COOK, A là C6H5-CH3 (toluen).
Bài tập không có lời giải
Bài 1:
Viết các phương trình hóa học hoàn thành sơ đồ chuyển hóa sau:
Bài 2:
Viết các phương trình hóa học hoàn thành sơ đồ chuyển hóa sau, các chất hữu cơ viết dưới dạng CTCT, chú ý ghi đầy đủ điều kiện của phản ứng.
1,
2,
Bài 3:
Hoàn thàn