Hidrocacbon thơm là một nhóm hợp chất hữu cơ có cấu trúc vòng benzen (C6H6), được biết đến với tính chất hóa học đặc biệt và ứng dụng rộng rãi trong đời sống. Việc nắm vững kiến thức về hidrocacbon thơm là rất quan trọng đối với học sinh, sinh viên chuyên ngành hóa học. Bài viết này sẽ cung cấp cho bạn những bài tập hidrocacbon thơm giải chi tiết, giúp bạn củng cố kiến thức và nâng cao khả năng giải bài tập.
Tìm Hiểu Về Hidrocacbon Thơm
Hidrocacbon thơm là những hidrocacbon mạch vòng, trong phân tử có chứa một hay nhiều vòng benzen. Vòng benzen là một hệ thống vòng sáu cạnh đều, có ba liên kết đôi xen kẽ ba liên kết đơn.
Cấu tạo vòng benzen
Phân Loại Hidrocacbon Thơm
Hidrocacbon thơm được chia thành hai nhóm chính:
- Hidrocacbon thơm đơn chức: Chỉ chứa một vòng benzen trong phân tử. Ví dụ: Benzen (C6H6), Toluen (C6H5CH3), Xylen (C6H4(CH3)2)…
- Hidrocacbon thơm đa chức: Chứa hai hay nhiều vòng benzen trong phân tử. Ví dụ: Naphtalen (C10H8), Anthracen (C14H10)…
Tính Chất Hóa Học Của Hidrocacbon Thơm
1. Phản ứng thế vào vòng benzen:
- Phản ứng halogen hóa: Benzen tác dụng với halogen (Cl2, Br2) có xúc tác Fe tạo ra dẫn xuất halogen. Ví dụ:
C6H6 + Br2 (Fe, t°) → C6H5Br + HBr - Phản ứng nitro hóa: Benzen tác dụng với HNO3 đặc, có xúc tác H2SO4 đặc tạo ra nitrobenzen. Ví dụ:
C6H6 + HNO3 (H2SO4 đặc, t°) → C6H5NO2 + H2O - Phản ứng sunfo hóa: Benzen tác dụng với H2SO4 đậm đặc tạo ra axit benzensunfonic. Ví dụ:
C6H6 + H2SO4 (đặc, t°) → C6H5SO3H + H2O
2. Phản ứng cộng:
- Phản ứng cộng hidro: Benzen cộng với hidro tạo thành xiclohexan. Phản ứng này khó xảy ra hơn so với anken và ankin. Ví dụ:
C6H6 + 3H2 (Ni, t°, p) → C6H12
3. Phản ứng oxy hóa:
- Phản ứng cháy: Benzen và các đồng đẳng của benzen đều cháy trong không khí tạo ra CO2 và H2O.
- Phản ứng oxy hóa không hoàn toàn: Toluen có thể bị oxy hóa bởi KMnO4 tạo thành axit benzoic.
Phản ứng oxy hóa toluen
Bài Tập Hidrocacbon Thơm Giải Chi Tiết
Dưới đây là một số bài tập hidrocacbon thơm giải chi tiết, giúp bạn củng cố kiến thức:
Bài tập 1: Viết phương trình hóa học của các phản ứng sau và gọi tên sản phẩm:
a) Benzen tác dụng với brom (có mặt bột sắt, đun nóng)
b) Toluen tác dụng với brom (có mặt bột sắt, đun nóng)
c) Toluen tác dụng với dung dịch KMnO4, đun nóng.
Giải:
a) C6H6 + Br2 (Fe, t°) → C6H5Br + HBr (brombenzen)
b) C6H5CH3 + Br2 (Fe, t°) → C6H4CH3Br + HBr (o-bromtoluen và p-bromtoluen)
c) C6H5CH3 + 2KMnO4 + H2O (t°) → C6H5COOK + 2MnO2 + KOH (kali benzoat)
Bài tập 2: Cho benzen tác dụng với 7,2 gam brom, hiệu suất phản ứng đạt 80%. Tính khối lượng brombenzen thu được.
Giải:
nBr2 = 7,2 / 160 = 0,045 mol
C6H6 + Br2 (Fe, t°) → C6H5Br + HBr
Theo phương trình: nC6H5Br = nBr2 = 0,045 mol
Do hiệu suất phản ứng là 80% nên nC6H5Br (thực tế) = 0,045 * 0,8 = 0,036 mol
Vậy khối lượng brombenzen thu được là: mC6H5Br = 0,036 * 157 = 5,652 gam
Bài tập 3: Hỗn hợp khí X gồm benzen và toluen. Đốt cháy hoàn toàn 1,4 gam X thu được 8,96 lít CO2 (đktc) và m gam nước.
a) Tính thành phần phần trăm khối lượng mỗi chất trong X.
b) Tính giá trị của m.
Giải:
a) Gọi số mol của benzen và toluen lần lượt là a và b mol.
Ta có: 78a + 92b = 1,4 (1)
nCO2 = 8,96 / 22,4 = 0,4 mol
Bảo toàn nguyên tố C: 6a + 7b = 0,4 (2)
Giải hệ phương trình (1) và (2) ta được: a = 0,01 mol; b = 0,005 mol.
%mC6H6 = (0,01 78 / 1,4) 100% = 55,71%
%mC7H8 = 100% – 55,71% = 44,29%
b) Bảo toàn nguyên tố H: 6a + 8b = 2nH2O
=> nH2O = (6 0,01 + 8 0,005) / 2 = 0,05 mol
Vậy mH2O = 0,05 * 18 = 0,9 gam
Kết Luận
Bài viết đã cung cấp cho bạn những kiến thức cơ bản về hidrocacbon thơm và những bài tập hidrocacbon thơm giải chi tiết. Hy vọng rằng những kiến thức này sẽ giúp bạn tự tin hơn trong việc học tập và làm bài tập về hidrocacbon thơm.
Bạn có thắc mắc gì về bài tập hidrocacbon thơm giải chi tiết? Hãy để lại bình luận bên dưới, chúng tôi sẽ giải đáp giúp bạn.
Cần thêm trợ giúp? Hãy liên hệ với chúng tôi qua:
Số Điện Thoại: 02033846993
Email: [email protected]
Địa chỉ: X2FW+GGM, Cái Lân, Bãi Cháy, Hạ Long, Quảng Ninh, Việt Nam.
Đội ngũ chăm sóc khách hàng của chúng tôi luôn sẵn sàng hỗ trợ bạn 24/7.