- Giải Hóa Học Lớp 11
- Sách giáo khoa hóa học lớp 11
- Giải Sách Bài Tập Hóa Lớp 11
- Sách Giáo Viên Hóa Học Lớp 11
- Sách Giáo Viên Hóa Học Lớp 11 Nâng Cao
- Giải Hóa Học Lớp 11 Nâng Cao
- Sách Bài Tập Hóa Học Lớp 11
- Sách Bài Tập Hóa Học Lớp 11 Nâng Cao
Hiếu sự liên quan giữa cấu trúc phân tử và tính chất của benzen. Biết đồng đắng, đồng phân, danh pháp và tính chất của ankylbenzen. Vận dụng quy tắc thế ở nhân benzen để tống hợp các dẫn xuất của benzen.1- CẤU TRÚc, ĐÔNG ĐẢNG, DÔNG PHÂN VADANH PHÁP 1. Cấu trúc của phân tử benzena) Sự hình thành liên kết trong phân tử benzenb)Hình 7 f. a). Sự hình thành các liên kết ơ ở benzen, b) Sự hình thành liên kết 7 ở benzenSáu nguyên tử C trong phân tử benzen ở trạng thái lai hoá sp” (lai hoá tam giác). Mỗi nguyên tử C sử dụng 3 obitan lai hoá để tạo liên kết ơ với 2 nguyên tử C bên cạnh nó và 1 nguyên tử H (hình 7.la). Sáu obitan p, còn lại của 6 nguyên tử C xen phủ bên với nhau tạo thành hệ liên hợp It chung cho cả vòng benzen (hình 7.1b). Nhờ vậy mà liên kết Tt ở benzen tương đối bền vững hơn so với liên kết It ở anken cũng như ở những hiđrocacbon không no khác. b). Mô hình phân tử Sáu nguyên tử C trong phân tử benzen tạo thành một lục giác đều. Cả 6 nguyên tử C và 6 nguyên tử H cùng nằm trên một mặt phẳng (gọi là mặt phẳng phân tử). Các góc liên kết đều bằng 120°. а) b) Hình 72 – Benzen – a) Mô hình rỗng, b) Mô hình đặc c). Biểu diễn cấu tạo của benzenHai kiểu công thức bên đều được dùng để biểu diễn cấu tạo của benzen. Chỉ khi cần thiết mới phải ghi rõ các nguyên tử H.2. Đông đẳng, đồng phân và danh pháp Khi thay các nguyên tử hiđro trong phân tử benzen (C2H6) bằng các nhóm ankyl. ta được các ankylbenzen. Thí dụ : CH-CH CH-CH-CH CH-CH-CH-CH, metylbenzen (toluen) etylbenzen propylbenzen – – – Các ankylbenzen họp thành dãy đồng đẳng của benzen có công thức chung là CH2η ο νόi n > 6. Khi coi vòng benzen là mạch chính thì các nhóm ankyl ;િ đính với nó là mạch nhánh (còn gọi là nhóm thế). (o)6 2 (ο) Ankylbenzen có đồng phân mạch cacbon. Để gọi tên* ܦ ܩ ܨ ܦ ܓ * ܦ (m).5 3 (m) chúng, phải chỉ rõ vị trí các nguyên tử C của vòng bằng các 4. chữ số hoặc các chữ cái o, m, p. (đọc là Ortho, meta, para) (p) như ở hình bên. metylbentzen (toluen) CHACH, CH, CH, CH, O O”. O. CH, CH, etylbenzen 1,2-dimetylbenzen 1,3-dimetylbenzen 1,4-dimetylbenzen o-dimetylbenzen m-dimetylbenzen p-dimetylbenzen (o-xilen) (p-xilen)11 – TÍNH CHẤT VAT Lí 1. Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi và khối lượng riêngLL LCLL SS LLLLLL LL LC LL LCCCS LLLLL LLLL LCCL LLL LL CC L C L C LLL só ankylbenzenAren Công thức cấu tạo ဗုဖe t °C t °C :* Benzen cH CeHe 5.5 80 O,879 Toluen сн, сан, Сүн, – 950 111 0.867 Etylbenzen | cн,cн,Сан, |CaHo -95.0 136 O,867 o-Xilien 1,2-{cн),Сан, Сан, – 25.2 144 0.880 mi-xilen || 1,3-(CH)-CH, CH, – 479 139 0.864 p-Xilen 14-сн),сен, с.но 13.2 138 O,861 Propylbenzen CHCH2CHCH CH2 – 99.5 159 O,862 ಇಂದಿರಾ (cн),cнсын, саны — 960 — 152 O,8622. Màu sắc, tính tan và mùi Benzen và ankylbenzen là những chất không màu, hầu như không tan trong nước nhưng tan trong nhiều dung môi hữu cơ, đồng thời chính chúng cũng là dung môi hoà tan nhiều chất khác. Chẳng hạn benzen hoà tan brom, iot, lưu huỳnh, cao su, chất béo,… Các aren đều là những chất có mùi. Chẳng hạn như benzen và toluen có mùi thơm nhẹ, nhưng có hại cho sức khoẻ, nhất là benzen.BH III – TÍNH CHÁT HOA HOC (Ô + Br, . Fe + HBr1.Phản ứng thế brombenzena). Phản ứng halogen hoá • Khi có bột sắt, benzen tác CH Br dụng với brom khan tạo “” (OI O-bromtoluen thành brombenzen và khí O + Br, Fe (41%) hidro bromua. -HB CH, Toluen phản ứng nhanh hơn benzen và tạo ra hỗn hợp hai p-bromtoluen đồng phân ortho và para. B (59%)188Nếu không dùng Fe mà HC-H CH-Br chiếu sáng (as) thì Bri thế cho – H. Ở nhánh. + Br, -4Sح + HBr Nhóm CH-CH2 gọi là nhóm benzyl, nhóm C6H5 gọi là nhóm phenyl.b). Phản ứng nitro hoá• Benzen tác dụng với hỗn hợp HNO3 đặc Hỗn hợp và H2SO4 đậm đặc tạo thành nitrobenzen : HNO. Hiso,ܕܡܐH (O + HO-NO, o O + HOnitrobenzen• Nitrobenzen tác dụng với hỗn hợp axit HNO, bốc khói và HSO, đậm đặc đồng thời đun nóng thì tạo thành m-đinitrobenzen. Hình 7.3. Dụng cụ điều chế nitrobenzenNO, ON -(O) + HO-NO, ON-C) (m – đinitrobenzen)• Toluen tham gia phản ứng nitro hoá dễ dàng hơn benzen (chỉ cần HNO, đặc, không cần HNO, bốc khói) tạo thành sản phẩm thế vào vị trí Ortho và para : NO, CH, O-nitrotoluenHSO, CH-O) Ho-No, p-nitrotoluen CH-(O)-NO, (42%) c) Quy tắc thế ở vòng benzen Khi ở vòng benzen đã có sẵn nhóm ankyl (hay các nhóm -OH, -NH2-OCH3, …), phản ứng thế vào vòng sẽ dễ dàng hơn và ưu tiên xảy ra ở vị trí Ortho và para. Ngược lại, nếu ở vòng benzen đã có sẵn nhóm –NO2 (hoặc các nhóm -COOH. SO.H.) phản ứng thế vào vòng sẽ khó hơn và ưu tiên xảy ra ở vị trí meta.189 d). Cơ chế phản ứng thế ở vòng benzen Phân tử halogen hoặc phân tử axit nitric không trực tiếp tấn công. Các tiểu phân mang điện tích — dương tạo thành do tác dụng của on st- H – O = N = O + H-O-H chúng với xúc tác mới là tác nhân HO.N – O – H حہ۔ *ON –O – H+ H Htấn công trực tiếp vào vòng Ο H NO. NO. benzen. Thí dụ : O + NC = O (O + Hit 2. Phản ứng cộng o Benzen và ankylbenzen không làm mất màu dung dịch brom (không cộng với brom) như các hiđrocacbon không no. Khi chiếu sáng, benzen cộng với clo thành C6H2Cl6. • Khi đun nóng, có xúc tác Ni hoặc Pt, benzen và ankylbenzen cộng với hiđrotạo thành xicloankan, thí dụ :C, H, + 3H, – MT > C, H,, 3. Phản ứng oxi hoá • Benzen không tác dụng với KMnO4 (không làm mất màu dung dịch KMnO4). • Các ankylbenzen khi đun nóng với dung dịch KMnO4 thì chỉ có nhóm ankyl bị oxi hoá. Thí dụ : Toluen bị KMnO, oxi hoá thành kali benzoat, sau đó tiếp tục cho tác dụng với axit clohiđric thì thu được axit benzoic.C, H, CH, “”, CH, -C-OK I C, H, -C-OH 6, 5 3. 80-100°C 6 ར” 4 o 6 – 5 oo Các aren khi cháy trong không khí thường tạo ra nhiều muội than. Khi aren cháy hoàn toàn thì tạo ra CO2, H2O và toả nhiều nhiệt. Thí dụ :CH + o → 6CO2 + 3H2O ; AH = -3273 kJNhận xét : Benzen tương đối dễ tham gia phản ứng thế, khó tham gia phản ứng cộng và bền vững với các chất oxi hoá. Đó cũng là tính chất hoá học đặc trưng chung của các hiđrocacbon thơm nên được gọi là tính thơm.190TV – DIÊU CHEVA ÚNG DUNG1. Điều chế Benzen, toluen, Xilen,… o thường tách được bằng CH3CH2]4CH3 C.H., cách chưng cất dầu mỏ và nhựa than đá. Chúng còn o được điều chế từ ankan, CH3CH2l_CH, CHCH hoặc Xicloankan : Etylbenzen được điều chế o từ benzen và etilen: CH + CH = CH CHCHCH,2. Ứng dụng Benzen là một trong những nguyên liệu quan trọng nhất của công nghiệp hoá hữu cơ. Nó được dùng nhiều nhất để tổng hợp các monome trong sản xuất polime làm chất dẻo, cao su, tơ sợi (chẳng hạn polistiren, cao su buna – Stiren, tơ capron). Từ benzen người ta điều chế ra nitrobenzen, anilin, phenol dùng để tổng hợp phẩm nhuộm, dược phẩm, thuốc trừ dịch hại. Toluen được dùng để sản xuất thuốc nổ TNT (trinitrotoluen). Benzen, toluen và các xilen còn được dùng nhiều làm dung môi.BẢI TÂP1. Hãy điền chữ Đ (đúng) hoặc S (sai) vào các dấu [ ] ở mỗi câu sau : a) Benzen là một hiđrocacbon không no. [ ] b) Benzen là một hiđrocacbon thơm… [ ] c) Ở benzen, 3 liên kết đôi ngắn hơn 3 liên kết đơn, [ ] d). Ở benzen, 6 liên kết cacbon – cacbon đều như nhau. [ ] e) Ở benzen, 6 C tạo thành một lục giác đều, [] g). Ở Xiclohexan, 6 C tạo thành một lục giác đều, []2. Hãy cho biết vì sao người ta biểu diễn Công thức cấu tạo của benzen bằng một hình lục giác đều với một vòng tròn ở trong.3. Những hợp chất nào dưới đây có thể và không thể chứa vòng benzen, vì sao ?a) Casca, b) CoHis c) CHBrO., d) CoH2(NO2)1914.5.6.a). Hãy viết công thức phân tử các đồng đẳng của benzen chứa 8 và 9 nguyên tử C. b) Viết Công thức cấu tạo và gọi tên các đồng phân ứng với các CÔng thức tìm được ở Câu a).Viết công thức cấu tạo của các hợp chất sau :a) Etylbenzen b) 4-Cloetylbenzen c) 1,3,5-Trimetylbenzen d) O-Clotoluen e) m-Clotoluen g)p-Clotoluen Hãy nêu và giải thích hiện tượng xảy ra trong các thí nghiệm sau : a) Cho benzen vào ống nghiệm chứa nước brom, lắc kĩ rồi để yên. b) Cho brom lỏng vào ống nghiệm chứa benzen, lắc rồi để yên. c) Cho thêm bột sắt vào ống nghiệm ở thí nghiệm câu b) rồi đun nhẹ. g th ấu tạ ētp r hoá học và gọi tê ản phẩ Ở các phản ứng sau a) Toluen + Cl2, có bột sắt. b) Toluen + Cl2, có chiếu sáng. c) Etylbenzen + HNO3 có mặt axit sunfuric đặc. d) Etylbenzen + H2, có xúc tác Ni, đun nóng. Hãy phân biệt 3 lọ hoá chất không nhãn chứa benzen, xiclohexan và xiclohexen, Hiđrocacbon CạHọ không làm mất màu nước brom, khi bị hiđro hoá thì chuyển thành 1,4-đimetylXiclohexan. Hãy xác định công thức cấu tạo và gọi tên hiđrocacbon đó theo 3 Cách kháC nhau.10. Một học sinh lấy 1000 ml benzen (D = 0,879 g/ml, 20°C), brom lỏng (D = 3,1 g/ml ở20°C) và bột sắt để điều chế brombenzen. a). Hãy vẽ dụng cụ để thực hiện thí nghiệm đó (xem hình 7.3 và hình 8.1). b) Tính thể tích brom Cần dùng. c) Để hấp thụ khí sinh ra cần dùng dung dịch chứa tối thiểu bao nhiều gam NaOH. d). Hãy đề nghị phương pháp tách lấy brombenzen từ hỗn hợp sau phản ứng, biết rằng nó là chất lỏng, sôi ở 156°C, D = 1,495 g/ml ở 20°C, tan trong benzen, không tan trong nước, không phản ứng với dung dịch kiềm. e). Sau khi tinh chế, thu được 800 ml brombenzen (ở 20°C). Hãy tính hiệu suất phản ứng brom hoá benzen.192Benzen được phát hiện vào năm 1825 bởi Fa-ra-đây (Faraday, người Anh) khi ngưng tụ khí thắp sáng và được điều chế từ canxi benzoat vào năm 1831, bởi Mit-sơ-lích (Mitscherrlich, người Đức). Sau khi phân tích nguyên tố và xác định khối lượng molphân tử, người ta thiết lập được công thức phân tử của benzen là C6H8. Tuy nhiên, chưa ai đưa ra được Công thức cấu tạo của nó. Mãi tới năm 1865, A. Kê-ku-lê (August Kekulé, người Đức) mới để nghị rằng benzen. Có Cấu tạo vòng gồm 3 liên kết đôi xen kẽ ba liên kết đơn như Công thức mà chúng ta vẫn dùng hiện nay. Về cuối đời mình, Kê-ku-lê đã kế lại rằng, ý tưởng về Công thức cấu tạo đó đã đến với ông trong một giấc mơ. Công thức cấu tạo của benzen đã gây ra một cuộc tranh luận sôi nối giữa các nhà hoá học thời đó, vì người ta đã không thế giải thích được vì sao một phân tử có tới 3 liên kết đôi mà lại không có phản ứng cộng với brom như xiclohexen, xiclohexadien, xiclocta-1,3,5,7-tetraen,…Kê-ku-lê cho rằng 3 liên kết đôi và 3 liên kết đơn ở benzen luôn “đối chỗ” cho nhau (xem hình dưới). Còn Cờ-lau (Clauss, 1867) và La-den-bua (Ladenburg, 1869) thì để nghị cho benzen những công thức cấu tạo không chứa liên kết đôi :ODDODD CKe-ku-le (1865) Co-lau (1867) La-den-bua (1869)“Benzen kiểu Cờ-lau” thật khó hiếu vì các liên kết don. Cắt nhau tại tâm. Còn “benzen kiểu La-den-bua” thì sau hơn một thế kỉ, vào năm 1973 đã được điều Chế bới Tô-mát]. Két và cộng sự. Nó là một chất lóng dễ nổ có tính chất khác hắn với benzen, đó chính là prisman đã được nhắc tới ớ tư liệu bài xicloankan.13-hh 11NC)-A 193