$A$. PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP ANDEHIT – XETON
I. Phản ứng khử của anđehit – xeton
$C_nH_{2n+2-2a-b}(CHO)_b + (a+b)H_2$ $\xrightarrow[]{t^o, Ni}$ $C_nH_{2n+2-2a-b}(CH_2OH)_b$
* VÍ DỤ MINH HỌA
Ví dụ $1$ : Một hợp chất hữu cơ $X$ chứa $C,H,O$ . Khi đốt cháy hoàn toàn $0,03$ mol $X$ cho $2,016$ lít $CO_2$ (đktc) . Mặt khác để hidro hóa hoàn toàn $0,15$ mol $X$ cần $3,36$ lít khí $H_2$ ( $0^o$C, $2$atm) và được rượu no $Y$ . Biết $X$ tác dụng được với $AgNO_3/NH_3$ cho kết tủa $Ag$ . CTCT của $X$ là
A. $C_2H_5CHO$ B. $CH_2=CHCHO$ C. $CH_3CHO$ D. $C_3H_7CHO$
Giải :
$n_{CO_2}$ = $\frac{2,016}{22,4}$ = $0,09$ mol ; $n_X = 0,03$ mol
=> Số nguyên tử $C$ trong $X$ là : $\frac{0,09}{0,03}$ = $3$
Số mol $H_2$ phản ứng với $0,15$ mol $X$ là : $n_{H_2}$ = $\frac{3,36.2}{0,082.273}$ = $0,3$ mol
=> Số liên kết $\pi$ trong $X$ là : $\frac{0,3}{0,15}$ = $2$
=> $X$ là $CH_2=CHCHO$ ( $1$ liên kết $\pi$ ở gốc hiđrocacbon và $1$ liên kết $\pi$ ở nhóm $–CHO$
$CH_2=CHCHO + 2H_2$ $\xrightarrow[]{t^o, Ni}$ $CH_3CH_2CH_2OH$
=> Đáp án $B$
Ví dụ $2$ : $X$ là hỗn hợp của $H_2$ và hơi của $2$ anđehit ( no, đơn chức , mạch hở , phân tử đều có số nguyên tử cacbon nhỏ hơn $4$ ), có tỉ khối với $He$ là $4,7$ . Đun nóng $2$ mol $X$ ( xúc tác $Ni$) , hỗn hợp $Y$ có tỉ khối so với $He$ là $9,4$ . Thu lấy toàn bộ ancol trong $Y$ rồi cho tác dung với $Na$ (dư) được $V$ lít $H_2$ (đktc). Giá trị lớn nhất của $V$ là :
A. $22,4$ B. $5,6$ C. $11,2$ D. $13,44$
Giải :
Áp dụng ĐLBTKL
$m_X = m_Y$ => $n_X.M_X = n_Y.M_Y$ => $\frac{n_X}{n_Y}$ = $\frac{M_Y}{M_X}$ = $\frac{2}{1}$
$n_{H_2}$ (pư) = $n_X – n_Y = 2 - 1 = 1$
Sơ đồ phản ứng
$-CHO + H_2$ $\xrightarrow[]{t^o, Ni}$ $-CH_2OH$ $\xrightarrow[]{Na}$ $1/2H_2$
=> $n_{H_2}$ (tạo thành) = $0,5$ mol => $V_{H_2} = 11,2$ lít
=> Đáp án $C$
$II$. Phản ứng tráng gương
- Bản chất
$-CHO + 2AgNO_3 + 3NH_3 + H_2O$ $\xrightarrow[]{t^o}$ $-COONH_4 + 2NH_4NO_3 + 2Ag$
- PTPƯ tổng quát
$R(CHO)_n + 2nAgNO_3 + 3nNH_3 + nH_2O$ $\xrightarrow[]{t^o}$ $R(COONH_4)_n + 2nAg + 2nNH_4NO_3$
* Chú ý với $HCHO$
$HCHO + 4AgNO_3 + 6NH_3 + 2H_2O$ $\xrightarrow[]{t^o}$ $(NH_4)_2CO_3 + 4Ag + 4NH_4NO_3$
* VÍ DỤ MINH HỌA
Ví dụ $1$ : Cho $1,97$ gam dung dịch formalin tác dụng với dung dịch $AgNO_3/NH_3$ dư thu được $10,8$ gam $Ag$ . Nồng độ phần trăm của anđehit fomic trong formalin là :
A. $49$% B. $40$% C. $50$% D. $38,07$%
Giải :
$HCHO + 4AgNO_3 + 6NH_3 + 2H_2O$ $\xrightarrow[]{t^o}$ $(NH_4)_2CO_3 + 4Ag + 4NH_4NO_3$
$0,025 0,1$
$n_{HCHO} = 1/4n_{Ag} = 0,025$ mol
=> Nồng độ phần trăm của anđehit fomic trong formalin là :
$C$% = $\frac{0,025.30}{1,97}$ . $100 = 38,07$%
=> Đáp án $D$
Ví dụ $2$ : Cho $7,2$ gam ankanal $A$ phản ứng hoàn toàn với dung dịch $AgNO_3/NH_3$ sinh ra muối của axit $B$ và $21,6$ gam bạc kim loại . Nếu cho $A$ tác dụng với $H_2/Ni$, $t^o$ thu được ancol đơn chức , no , mạch nhánh . CTCT của $A$ là
A. $CH_3CH_2CH_2CHO$ B. $(CH_3)_2CHCH_2CHO$
C. $CH_3CH(CH_3)_2CH_2CHO$ D. $(CH_3)_2CHCHO$
Giải :
Đặt công thức $A$ là $RCHO$
$RCHO + 2AgNO_3 + 3NH_3 + H_2O$ $\xrightarrow[]{t^o}$ $RCOONH_4 + 2Ag + 2NH_4NO_3$
$0,1 0,2$
$n_{RCHO} = 1/2n_{Ag}$ = $\frac{1.21,6}{2.108}$ = $0,1$ mol
=> $R + 29$ = $\frac{7,2}{0,1}$ = $72$ => $R = 43$ => $R$ là $C_3H_7-$
Vì $A$ tác dụng với $H_2$ thu được ancol có mạch nhánh nên $A$ là $(CH_3)_2CHCHO$
$(CH_3)_2CHCHO + H_2$ $\xrightarrow[]{t^o, Ni}$ $(CH_3)_2CHCH_2OH$
Ví dụ $3$ : Đề hidro hóa hoàn toàn $0,025$ mol hỗn hợp $X$ gồm $2$ anđehit có khối lượng $1,64$ gam cần $1,12$ lít khí $H_2$ (đktc) . Mặt khác khi cũng cho lượng $X$ trên phản ứng với $1$ lượng dư $AgNO_3/NH_3$ thì thu được $8,64$ gam $Ag$ . CTCT của $2$ anđehit là :
A. $OHC-CH_2-CHO$ $OHC-CHO$ B. $HCHO$ ;$OHC-CH_2-CHO$
C. $CH_2=C(CH_3)_2CHO$ ;$OHC-CHO$ D. $CH_2=CHCHO$ ;$OHC-CH_2-CHO$
Giải :
Theo giả thiết ta có
$M_X$ = $\frac{1,64}{0,025}$ = $65,6$ đvc
$\frac{nH_2}{n_X}$ = $\frac{2}{1}$ => loại đáp án $B$
$\frac{nAg}{n_X}$ = $\frac{3,2}{1}$ => Loại $A$
Giả sử $C$ đúng gọi số mol của $CH_2=C(CH_3)_2CHO$ và $OHC-CHO$ là $x,y$ ta có
$\left\{ \begin{array}{l} x + y = 0,025\\ 2x + 4y = 0,08 \end{array} \right.$ => $\left\{ \begin{array}{l} x = 0,01\\ y = 0,015 \end{array} \right.$
=> $m_X = 70.0,01 + 58.0,015 = 1,57$ ( loại) Vì theo giả thiết khối lượng $2$ anđehit là $1,64$ gam
Giả sử $D$ đúng , làm tương tự như TH $c$ => $m_X = 1,64$ gam
=> Đáp án $D$
$III$. Phản ứng oxi hóa anđehit bằng oxi
+ Oxi hóa không hoàn toàn
$-CHO + 1/2O_2$ $\xrightarrow[]{t^o,xt}$ $-COOH$
+ Oxi hóa hoàn toàn
$C_nH_{2n+2-2a-b}O_b$ + $\frac{3n+1-a-2b}{2}$$O_2$ $\xrightarrow[]{t^o,xt}$ $n_{CO_2} + (n+1-a-b)H_2O$
- Đối với anđehit no , đơn chức
$C_nH_{2n}O$ + $\frac{a}{b}$$O_2$ $\xrightarrow[]{t^o,xt}$ $nCO_2 + nH_2O$
=> Khi đốt cháy anđehit mà số mol $CO_2$ bằng số mol $H_2O$ chứng tỏ anđehit đó là anđehit no , đơn chức
* VÍ DỤ MINH HỌA
Ví dụ $1$ : Hỗn hợp $A$ gồm anđehit fomic và anđêhit axetic . Oxi hóa hoàn toàn hỗn hợp $A$ thu được hỗn hợp gồm $2$ axit . Tỉ khối hơi của $B$ so với $A$ là $d$ . Khoảng giá trị của $d$ là
A. $0,9 < d < 1,2$ B. $1,5 < d < 1,8$
C. $1,36 < d < 1,53$ D. $1,36 < d < 1,48$
$2HCHO + O_2$ $\xrightarrow[]{t^o,xt}$ $2HCOOH$
$2CH_3CHO + O_2$ $\xrightarrow[]{t^o,xt}$ $2CH_3COOH$
Giả sử $A$ chỉ chứa $HCHO$ thì $B$ chỉ chứa $HCOOH$ => $d$ = $\frac{M_A}{M_B}$ = $\frac{46}{30}$ = $1,53$
Giả sử chỉ chứa $CH_3CHO$ thì $B$ chỉ chứa $CH_3COOH$
=> $d$ = $\frac{M_A}{M_B}$ = $\frac{60}{44}$ = $1,36$
Trên thực tế $A$ gồm cả $HCHO$ và $CH_3CHO$ ; $B$ gồm cả $HCOOH$ và $CH_3COOH$ nên $1,36 < d < 1,53$
=> Đáp án $C$
Ví dụ $2$ : Oxi hóa $1,8$ gam $HCHO$ thành axit với hiệu suất $H$% thu được hỗn hợp $X$ . Cho $X$ tham gia phản ứng tráng gương thì thu được $16,2$ gam $Ag$. Giá trị của $H$ là
A. $60$ B. $75$ C. $62,5$ D. $25$
Giải :
Gọi số mol của $HCHO$ bị oxi hóa thành axit là $x$ , số mol $HCHO$ dư là $y$
$2HCHO + O_2$ $\xrightarrow[]{t^o,xt}$ $2HCOOH$
$x x$
$HCHO$ $\xrightarrow[]{t^o,AgNO_3/NH_3}$ $4Ag$
$y 4y$
$HCOOH$ $\xrightarrow[]{t^o,AgNO_3/NH_3}$ $2Ag$
$x 2y$
Theo giả thiết và pt ta có hệ
$\left\{ \begin{array}{l} x + y = 1,8/30 = 0,06\\ 2x + 4y = 16,2/108 = 0,15 \end{array} \right.$ => $\left\{ \begin{array}{l} x = 0,045\\ y = 0,025 \end{array} \right.$
Hiệu suất của phản ứng là
$H$ = $\frac{0,045}{0,06}$.$100 = 75$%
=> Đáp án $B$
Ví dụ $3$ : Đốt cháy hoàn toàn $1$ mol hỗn hợp $X$ gồm $1$ ancol đơn chức và $1$ anđehit đơn chức cần $76,16$ lít $O_2$ (đktc) tạo ra $54$ gam $H_2O$. Tỉ khối hơi của $X$ đối với $H_2$ là
A. $32,4$ B. $36,5$ C. $28,9$ D. $25,4$
Giải :
Đặt công thức của hỗn hợp $X$ là $C_xH_yO$
$C_xH_yO + O_2$ $\overset{t}{\rightarrow}$ $CO_2 + H_2O$
$1 3,4 a 3$
Theo giả thiết và pt , kết hợp với ĐLBT nguyên tố đối với Oxi ta có
$1 + 3,4.2 = 2a + 3$ => $a = 2,4$
Khối lượng của hỗn hợp $X$ : $m_X = m_C + m_H + m_O$(trong $X$) = $2,4.12 + 3.2 + 1.16 = 50,8$ gam
=> $M_X = 50,8/1 = 50,8$ đvc
Tỉ khối của $X$ so với $H_2$ là
$d_X = 50,8/2 = 25,4$
=> Đáp án $D$
$B$. BÀI TẬP TỰ LUYỆN
Câu $1$ : Cho $1,74$ gam anđehit oxalic tác dụng vừa đủ với dung dịch $AgNO_3/NH_3$ tạo ra $m$ gam bạc kết tủa . Giá trị của $m$ là
A. $6,48$ gam B. $12,96$ gam C. $19,62$ gam D. $19,44$ gam
Câu $2$ : Oxi hóa $48$ gam ancol etylic bằng $K_2Cr_2O_7$ trong $H_2SO_4$ đặc, tách lấy sản phẩm hữu cơ ra ngay khỏi môi trường và dẫn vào dung dịch $AgNO_3/NH_3$ dư thấy có $123,8$ gam $Ag$. Hiệu suất của phản ứng oxi hóa là
A. $72,46$% B. $54,93$% C. $56,32$% D. Kết quả khác
Câu $3$ : Cho $3,6$ gam anđehit đơn chức $X$ phản ứng hoàn toàn với một lượng dư $Ag_2O$ ( hoặc $AgNO_3$) trong dung dịch $NH_3$ đun nóng , thu được $m$ gam $Ag$ . Hòa tan hoàn $m$ gam $Ag$ bằng dung dịch $HNO_3$ đặc , sinh ra $2,24$ lít $NO_2$ ( sản phẩm khử duy nhất ) . Công thức của $X$ là
A. $C_3H_7CHO$ B. $HCHO$ C. $C_4H_9CHO$ D. $C_2H_5CHO$
Câu $4$ : Cho $25,2$ gam một anđehit đơn chức $A$ phản ứng hoàn toàn với dung dịch $AgNO_3/NH_3$ . Lượng $Ag$ sinh ra cho phản ứng hết với dung dịch $HNO_3$ loãng thu được $6,72$ lít khí $NO$ (đktc) . $A$ có CTPT là
A. $C_2H_4O$ B. $C_3H_6O$ C. $C_3H_4O$ D. $C_4H_8O$
Câu $5$ : Cho $m$ gam hỗn hợp $X$ gồm $2$ rượu no , đơn chức , kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng tác dụng với $CuO$ dư , nung nóng , thu được một hỗn hợp rắn $Z$ và một hỗn hợp hơi $Y$ ( có tỷ khối so với $H_2$ là $13,75$). Cho toàn bộ $Y$ phản ứng với lượng dư $Ag_2O$ trong $NH_3$ đun nóng, sinh ra $64,8$ gam $Ag$ . Giá trị của $m$ là
A. $7,8$ B. $8,8$ C. $7,4$ D. $9,2$
Câu $6$ : Oxi hóa $1,2$ gam $CH_3OH$ bằng $CuO$ , nung nóng , sau một thời gian thu được hỗn hợp sản phẩm $X$ ( gồm $HCHO , H_2O$ và $CH_3OH$ dư ) . Cho toàn bộ $X$ tác dụng với lượng dư $Ag_2O$ trong $NH_3$ được $12,96$ gam $Ag$ . Hiệu suất của phản ứng oxi hóa $CH_3OH$ là
A. $76,6$% B. $80$% C. $65,5$% D. $70,4$%
Câu $7$ : Đốt cháy hoàn toàn $m$ gam hỗn hợp $X$ gồm $2$ anđehit no , đơn chức , mạch hở thu được $0,4$ mol $CO_2$ . Mặt khác hiđro hóa hoàn toàn $m$ gam $X$ cần $0,2$ mol $H_2$ ( $Ni,t^o$) , sau phản ứng thu được hỗn hợp $2$ ancol no, đơn chức . Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp $2$ ancol này thì số mol $H_2O$ thu được là bao nhiêu ?
A. $0,3$ mol B. $0,4$ mol C. $0,6$ mol D. $0,8$ mol
Câu $8$ : Hiđro hóa hoàn toàn hỗn hợp $M$ gồm $2$ anđehit $X$ và $Y$ no , đơn chức , mạch hở , kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng ($M_X < M_Y$) , thu được hỗn hợp $2$ ancol có khối lượng lớn hơn khối lượng $M$ là $1$ gam . Đốt cháy hoàn toàn $M$ thu được $30,8$ gam $CO_2$ . Công thức và phần trăm khối lượng của $X$ là :
A. $HCHO$ và $50,56$% B. $CH_3CHO$ và $67,16$%
C. $CH_3CHO$ và $49,44$% D. $HCHO$ và $32,44$%
Câu $9$ : Hiđro hóa hoàn toàn $m$ gam hỗn hợp $X$ gồm $2$ anđehit no, đơn chức , mạch hở , kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng thu được ($m + 1$) gam hỗn hợp $2$ ancol . Mặt khác , khi đốt cháy hoàn toàn cũng $m$ gam $X$ thì cần vừa đủ $17,92$ lít $O_2$ (đktc) . Giá trị của $m$ là
A. $10,5$ B. $8,8$ C. $24,8$ D. $17,8$
Câu $10$ : Cho hỗn hợp khí $X$ gồm $HCHO$ và $H_2$ qua ống sứ đựng $Ni$ nung nóng . Sau khi xảy ra phản ứng hoàn toàn, thu được hỗn hợp khí $Y$ gồm $2$ chất hữu cơ. Đốt cháy hết $Y$ thì thu được $11,7$ gam $H_2O$ và $7,84$ lít $CO_2$ (đktc) . Phần trăm theo thể tích của $H_2$ trong $X$ là
A. $35$% B. $65$% C. $53,85$% D. $46,15$%
Đáp án : $1B 2B 3A 4C 5A 6B 7C 8A 9D 10D$