BÀI 44. ANĐEHIT – XETON
A. LÝ THUYẾT TRỌNG TÂM
1. KHÁI NIỆM, DANH PHÁP
- Anđehit là những hợp chất hữu cơ mà phân tử có nhóm –CH=O liên kết trực tiếp với nguyên tử cacbon hoặc nguyên tử hiđro. Ví dụ: H-CHO, CH3-CHO.
- Xeton là những hợp chất hữu cơ mà phân tử có nhóm –C=O– liên kết trực tiếp với hai gốc hiđrocacbon R và R' nên có công thức tổng quát là RCOR’.
- Danh pháp của anđehit:
+ Danh pháp thay thế: tên của hiđrocacbon tương ứng với mạch chính + al.
+ Danh pháp thông thường: anđehit + tên axit tương ứng
+ Lưu ý: Mạch chính là mạch chứa nhóm -CH=O hoặc >C=O và được đánh số từ phía gần với hai nhóm trên nhất
- Danh pháp của xeton:
Tên xeton = Tên hiđrocabon + “on”.
2. CẤU TRÚC
- Anđehit, xeton đều có nhóm >C=O gọi là nhóm cacbonyl.
- Liên kết đôi C=O gồm một liên kết δ và một liên kết π kém bền hơn, tương tự liên kết đôi C=C trong phân tử anken.
3. TÍNH CHẤT VẬT LÍ
- Ở điều kiện thường các anđehit đầu dãy đồng đẳng là chất khí và tan tốt trong nước; các anđehit sau độ tan giảm dần theo chiều tăng của phân tử khối.
- Dung dịch anđehit fomic còn được gọi là focmon. Dung dịch bão hòa của anđehit fomic ( nồng độ 37-40%) còn được gọi là fomalin.
4. TÍNH CHẤT HÓA HỌC
a. Phản ứng cộng hiđro
Khi có xúc tác niken và đun nóng:
- Anđehit + H2 → Ancol bậc I.
Ví dụ: CH3-CHO + H2 → CH3-CH2-OH.
Trong phản ứng trên, anđehit đóng vai trò chất oxi hoá.
- Xeton + H2 → Ancol bậc II.
b. Phản ứng oxi hoá
R−CH=O+2[Ag(NH3)2]OH→R−COONH4+3NH3+H2O+2Ag↓
Phản ứng trên được gọi là phản ứng tráng bạc do người ta dùng phương pháp này để tráng một lớp Ag trên mặt kính làm gương soi, tráng ruột phích,...
Nhận xét :
Anđehit vừa thể hiện tính oxi hoá vừa thể hiện tính khử.
5. ĐIỀU CHẾ:
a. Từ ancol
- Oxi hoá ancol bậc I thu được anđehit tương ứng, oxi hoá không hoàn toàn ancol bậc II thu được xeton.
CH3-CH2-OH + CuO \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\)CH3-CHO + Cu + H2O
- Formanđehit (metanal) được điều chế trong công nghiệp bằng cách oxi hóa metanol nhờ oxi không khí (ở 600−700oCvới chất xúc tác Cu hoặc Ag).
2CH3−OH+O2\(\xrightarrow{{{t}^{o}},xt}\) 2H−CH=O+2H2O
b. Từ hiđrocacbon
6. ỨNG DỤNG:
- Fomanđehit được dùng làm nguyên liệu để sản xuất nhựa phenol - fomađehit; nhựa ure – fomanđehit.
- Dung dịch nước của fomađehit được dùng để làm chất tẩy uế, ngâm mẫu động vật làm tiêu bản, dùng trong kỹ nghệ da giày do có tính sát trùng.
- Anđehit axetic được dùng để sản xuất axit axetic làm nguyên liệu cho nhiều ngành sản xuất.
- Nhiều anđehit có sẵn trong tự nhiên được dùng làm hương liệu trong công nghiệp thực phẩm, mĩ phẩm,...
- Axeton được dùng làm dung môi trong quá trình sản xuất nhiều hợp chất trong công nghiệp mĩ phẩm, làm nguyên liệu tổng hợp cloroform, iodoform,...
II. PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP
1. Phản ứng cộng của anđehit
R(CHO)x + xH2 → R(CH2OH)x
Chú ý:
1. Trong phản ứng của anđehit với H2: Nếu gốc R có các liên kết pi thì H2 cộng vào cả các liên kết pi đó.
2. Dựa vào tỉ lệ số mol H2: mol anđehit có thể xác định được loại anđehit. Thường gặp nhất là các trường hợp:
+ nH2 : nanđehit = 1 → anđehit no, đơn chức, mạch hở: CnH2nO.
+ nH2 : nanđehit = 2 → anđehit thuộc loại đơn chức, mạch hở, có 1 liên kết đôi C=C (CnH2n-2O) hoặc anđehit no, mạch hở, 2 chức (CnH2n-2O2).
2. Phản ứng tráng gương của anđehit
RCHO + 2[Ag(NH3)2]OH → RCOONH4 + 2Ag + 3 NH3 + H2O
Nhận xét:
- Ta thấy với anđehit đơn chức tỉ lệ nRCHO : n Ag = 1: 2.
- Riêng đối với anđehit fomic HCHO, nếu dư AgNO3 trong dung dịch NH3 thì tỷ lệ nHCHO : n Ag = 1: 4.
III. GIẢI BÀI TẬP SÁCH GIÁO KHOA
Bài 1 (trang 203 SGK Hóa 11):
Thế nào là anđehit? Viết công thức cấu tạo của các anđehit có công thức phân tử C4H8O và gọi tên chúng.
Hướng dẫn giải:
– Định nghĩa anđehit: Anđehit là những hợp chất hữu cơ mà phân tử có nhóm -CH=O liên kết trực tiếp với nguyên tử cacbon(1) hoặc nguyên tử hiđro.
((1): Nguyên tử cacbon này có thể của gốc hiđrocacbon hoặc của nhóm -CHO khác.)
– CTCT của anđehit có công thức phân tử C4H8O
CH3 - CH2 - CH2 – CHO butanal.
CH3 – CH(CH3 )- CH2 – CHO 2-metylpropanal.
Bài 2 (trang 203 SGK Hóa 11):
Viết các phương trình hóa học để chứng tỏ rằng, anđehit vừa có tính oxi hóa vừa có tính khử.
Hướng dẫn giải:
Anđehit đóng vai trò là chất oxi hoá: CH3-CHO + H2 → CH3-CH2-OH.
Anđehit đóng vai trò là chất khử: R−CH=O+2[Ag(NH3)2]OH→R−COONH4+3NH3+H2O+2Ag↓
Bài 3 (trang 203 SGK Hóa 11):
Hoàn thành dãy chuyển hóa sau bằng các phương trình hóa hoc:
Metan → metyl clorua → metanol → metanal → axit fomic
Hướng dẫn giải:
CH4 + Cl2 \(\xrightarrow{a/s}\) CH3Cl + HCl
CH3Cl + NaOH \(\xrightarrow{xt,{{t}^{o}}}\) CH3OH + NaCl
2CH3OH+O2\(\xrightarrow{{{t}^{o}},xt}\) 2HCHO+2H2O
2 HCHO + O2 \(\xrightarrow{{{t}^{o}},xt}\) 2HCOOH
Bài 4 (trang 203 SGK Hóa 11):
Cho 1,0 ml dung dịch fomanđehit 5% và 1,0 ml dung dịch NaOH 10,0% vào ống nghiệm, sau đó thêm tiếp từng giọt dung dịch CuSO4và lắc đều cho đến khi xuất hiện kết tuả. Đun nóng phần dung dịch phía trên, thấy có kết tủa màu đỏ gạch của Cu2O. Giải thích hiện tượng thí nghiệm và viết phương trình hóa học.
Hướng dẫn giải:
– Khi nhỏ dung dịch CuSO4 vào thì có kết tủa xanh xuất hiện:
2NaOH + CuSO4 → Cu(OH)2↓ + Na2SO4
– Khi đun nóng phần trên ống nghiệm trên ngọn lửa đèn cồn thì có kết tủa đỏ gạch xuất hiện:
HCHO + 4Cu(OH)2 + 2NaOH → Na2CO3 + 2 Cu2O↓đỏ gạch + 6H2O
Bài 5 (trang 203 SGK Hóa 11):
Cho 50,0 gam dung dịch anđehit axetic tác dụng với dung dịch AgNO3 trong NH3 (đủ) thu được 21,6 gam Ag kết tủa. Tính nồng đồ % của anđehit axetic trong dung dịch đã dùng.
Hướng dẫn giải:
nAg = 21,6/108 = 0,2 mol.
CH3CHO + 2AgNO3 + 3NH3 → CH3COONH4 + 2Ag↓ + 2NH4NO3
0,1 ← 0,2 mol
Từ phương trình ta có:
C% = 0,1.44.100%/50=8,8%.
Bài 6 (trang 203 SGK Hóa 11):
Ghi Đ (đúng) hoặc S (sai) vào ô trống bên cạnh các câu sau:
a. Anđehit là hợp chất chỉ có tính khử.
b. Anđehit cộng hidro tạo thành ancol bậc một.
c. Anđehit tác dụng với dung dịch bạc nitrat trong ammoniac sinh ra bạc kim loại.
d. Anđehit no, đơn chức, mạch hở có công thức phân tử tổng quát CnH2nO.
e. Khi tác dụng với hidro, xeton bị khử thành ancol bậc II.
Hướng dẫn giải:
a. S .
b. Đ.
c. Đ.
d. Đ.
e. Đ.
Bài 7 (trang 203 SGK Hóa 11):
Cho 8,0 gam hỗn hợp hai anđehit kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng của anđehit no, đơn chức, mạch hở tác dụng với bạc nitrat trong dung dịch ammoniac (lấy dư) thu được 32,4 gam bạc kết tủa. Xác định công thức phân tử, viết công thức cấu tạo và gọi tên các anđehit.
Hướng dẫn giải:
Trường hợp 1: Hai anđehit là HCHO (a mol) và CH3CHO (b mol)
HCHO+4AgNO3+6NH3+2H2O→4Ag+(NH4)2CO3+4NH4NO3
a ® 4a
CH3CHO+2AgNO3+3NH3+H2O→2Ag+NH4NO3+CH3COONH4
b ® 2b
\(\left\{ \begin{align} & 4a+2b=0,3 \\ & 30a+44b=8 \\ \end{align} \right.\Rightarrow\) Loai
Trường hợp 2: Hỗn hợp hai anđehit không chứa HCHO
Gọi công thức chung của anđehit là CnH2n+1CHO (n≥0)
CnH2n+1CHO+2AgNO3+3NH3+H2O→ CnH2n+1COONH4+2Ag+2NH4NO3
nCnH2n+1CHO = 0,15 mol.
Mandehit = 8/0,15=53,3 Þ 14n+30=53,3 ® n=1,67.
Vậy hai anđehit là CH3CHO (etanal) và C2H5CHO (propanal).
Bài 8 (trang 204 SGK Hóa 11):
Oxi hóa không hoàn toàn etilen (có xúc tác) để điều chế anđehit axetic thu được hỗn hợp X. Dẫn 2,24 lít khí X (quy về đktc) vào một lượng dư dung dịch bạc nitrat trong NH3 đến khi phản ứng hoàn toàn thấy có 16,2 gam bạc kết tủa.
a. Viết phương trình hóa học của các phản ứng xảy ra.
b. Tính hiệu suất của quá trình oxi hóa etilen.
Hướng dẫn giải:
Phương trình phản ứng:
2CH2=CH2 + O2 → 2CH3CHO (1)
Hỗn hợp X gồm: CH2=CH2 và CH3CHO
CH3CHO + H2O + 2AgNO3 + 3NH3 → CH3COONH4 + 2Ag↓ + 2NH4NO3 (2)
Theo phương trình (2): nCH3CHO = (1/2).nAg = (1/2).(16,2/108)=0,075 mol.
=> n CH2=CH2 phản ứng = nCH3CHO = 0,75 mol.
Do mol X = 2,24/22,4 = 0,1 mol => n CH2=CH2 dư = 0,1 – 0,075 = 0,025 mol.
=> n CH2=CH2 ban đầu =0,075+0,025 = 0,1 mol
H = 0,075.100%/0,1 = 75%.
Bài 9 (trang 204 SGK Hóa 11):
Hợp chất X no, mạch hở có phần trăm khối lượng C và H lần lượt bằng 66,67% và 11,11% còn lại là O. tỉ số hơi của X so với oxi bằng 2,25
a. Tìm công thức phân tử của X
b. X không tác dụng với dung dịch AgNO3 trong NH3 nhưng khi tác dụng với hidro sinh ra X1. X1 tác dụng được với natri giải phóng hidro. Viết công thức cấu tạo va gọi tên của hợp chất X?
Hướng dẫn giải:
a) Ta có:
%O = 100% – %C – %H = 100% – 66,67% – 11,11% = 22,22%
⇒ MX = 2,25.32 = 72
Gọi công thức phân tử của X là CxHyOz
Ta có tỉ số: x:y:z = 66,67%/12 : 11,11%/1 : 22,22%/16 = 4:8:1
⇒ Công thức đơn giản nhất của X là C4H8O
Gọi công thức phân tử của X là (C4H8O)n
⇒ MX = (4.12 + 8 + 16).n = 72n = 72 ⇒ n = 1
⇒ Công thức phân tử của X là C4H8O.
b) X không tác dụng được với dung dịch AgNO3 trong NH3, khi tác dụng với hiđro sinh ra X1, X1 tác dụng natri giải phóng hiđro ⇒ X là xeton.
CTCT và tên gọi của X là: CH3-CO-CH2-CH3
Gợi ý giải hóa 11 bài Anđehit – Xeton, lý thuyết trọng tâm, giải bài tập sách giáo khoa bài Anđehit – Xeton do đội ngũ giáo viên ican trực tiếp biên soạn.