Lý thuyết và các dạng bài tập có đáp án chi tiết về dẫn xuất Halogen môn Hóa học 11 năm 2020

LÝ THUYẾT VÀ CÁC DẠNG BÀI TẬP CÓ ĐÁP ÁN CHI TIẾT VỀ DẪN XUẤT HALOGEN MÔN HÓA HỌC 11 NĂM 2020

A. LÝ THUYẾT

I. ĐỊNH NGHĨA, PHÂN LOẠI, ĐỒNG PHÂN VÀ DANH PHÁP

1. Định nghĩa

Khi thay thế một hay nhiều nguyên tử hiđro trong phân tử hiđrocacbon bằng các nguyên tử halogen ta được dẫn xuất halogen của hiđrocacbon, thường gọi tắt là dẫn xuất halogen.

2. Phân loại

Dẫn xuất halogen gồm có dẫn xuất flo, dẫn xuất clo, dẫn xuất brom, dẫn xuất iot và dẫn xuất chứa đồng thời một vài halogen khác nhau.

Dựa theo cấu tạo của gốc hiđrocacbon, người ta phân thành các loại sau :

Dẫn xuất halogen no : CH₂FCl ; CH₂Cl–CH₂Cl ; CH₃–CHBr–CH₃; (CH₃)₃C–I

Dẫn xuất halogen không no : CF₂=CF₂; CH₂=CH –Cl ; CH₂=CH–CH₂–Br

Dẫn xuất halogen thơm : C₆H₅F ; C₆H₅CH₂–Cl ; p-CH₃C₆H₄Br ; C₆H₅I

Bậc của dẫn xuất halogen bằng bậc của nguyên tử cacbon liên kết với nguyên tử halogen.

Ví dụ :

\(C{H_3}C{H_2}\mathop C\limits^I {H_2}Cl\)

\(C{H_3} - \mathop C\limits^{II} H(C{H_3}) - Cl\)

\(C{H_3} - \mathop C\limits^{III} {(C{H_3})_2} - Cl\)

3. Đồng phân và danh pháp

a. Đồng phân

Dẫn xuất halogen có đồng phân mạch cacbon như ở hiđrocacbon, đồng thời có đồng phân vị trí nhóm chức.

Ví dụ : FCH₂CH₂CH₂CH₃ CH₃CHFCH₂CH₃ FCH₂-CH(CH₃)-CH3 CH₃-CF(CH₃)-CH₃

1-flobutan 2-flobutan 1-flo-2-metylpropan 2-flo-2-metylpropan

b. Tên thông thường

Có một số ít dẫn xuất halogen được gọi theo tên thông thường.

Ví dụ : CHCl₃ (clorofom) ; CHBr₃ (bromofom) ; CHI₃ (iođofom)

c. Tên gốc - chức

Tên của các dẫn xuất halogen đơn giản cấu tạo từ tên gốc hiđrocacbon + halogenua :

Ví dụ : CH₂Cl₂ CH₂=CH–F CH₂=CH–CH₂–Cl C₆H₅–CH₂–Br

metylen clorua vinyl florua anlyl clorua benzyl bromua

d. Tên thay thế

Trong trường hợp chung, dẫn xuất halogen được gọi theo tên thay thế, tức là coi các nguyên tử halogen là những nhóm thế đính vào mạch chính của hiđrocacbon.

II. TÍNH CHẤT VẬT LÍ

Ở điều kiện thường, các dẫn xuất monohalogen có phân tử khối nhỏ như CH₃F, CH₃Cl, CH₃Br là những chất khí. Các dẫn xuất halogen có phân tử khối lớn hơn thường ở thể lỏng, nặng hơn nước, thí dụ : CH₃I, CH₂Cl₂, CHCl₃, CCl₄, C₂H₄Cl₂, C₆H₅Br…

Những dẫn xuất polihalogen có phân tử khối lớn hơn nữa ở thể rắn, thí dụ : CHI₃, C₆H₆Cl₆…

Các dẫn xuất halogen hầu như không tan trong nước, tan tốt trong các dung môi không phân cực như hiđrocacbon, ete,...

Nhiều dẫn xuất halogen có hoạt tính sinh học cao, chẳng hạn như CHCl₃có tác dụng gây mê, C₆H₆Cl₆có tác dụng diệt sâu bọ,…

III. TÍNH CHẤT HOÁ HỌC

1. Phản ứng thế nguyên tử halogen bằng nhóm –OH

Người ta tiến hành thí nghiệm song song với 3 chất lỏng đại diện cho ankyl halogenua, anlyl halogenua và phenyl halogenua. Cách tiến hành và kết quả được trình bày như ở bảng 1.

● Bảng 1. Thí nghiệm thế –Cl bằng –OH

Dẫn xuất halogen đã rửa sạch Cl^-	Lắc với nước, gạn lấy lớp nước, axit hoá bằng HNO₃, nhỏ vào đó dd AgNO₃	Đun sôi với nước, gạn lấy lớp nước, axit hoá bằng HNO₃, nhỏ vào đó dd AgNO₃	Đun với dd NaOH, gạn lấy lớp nước, axit hoá bằng HNO₃, nhỏ vào đó dd AgNO₃
CH₃CH₂CH₂Cl (Propyl clorua)	Không có kết tủa	Không có kết tủa	Có AgCl kết tủa
CH₂=CHCH₂Cl (Anlyl clorua)	Không có kết tủa	Có AgCl kết tủa	Có AgCl kết tủa
C₆H₅Cl (Clobenzen)	Không có kết tủa	Không có kết tủa	Không có kết tủa

● Giải thích

- Dẫn xuất loại ankyl halogenua không phản ứng với nước ở nhiệt độ thường cũng như khi đun sôi, nhưng bị thuỷ phân khi đun nóng với dung dịch kiềm tạo thành ancol :

CH₃CH₂CH₂Cl + OH^– → CH₃CH₂CH₂OH + Cl^–

propyl halogenua ancol propylic

Cl^– sinh ra được nhận biết bằng AgNO₃ dưới dạng AgCl kết tủa.

- Dẫn xuất loại anlyl halogenua bị thuỷ phân ngay khi đun sôi với nước :

RCH=CHCH₂–X + H₂O → RCH = CHCH₂–OH + HX

- Dẫn xuất loại phenyl halogenua (halogen đính trực tiếp với vòng benzen) không phản ứng với dung dịch kiềm ở nhiệt độ thường cũng như khi đun sôi. Chúng chỉ phản ứng ở nhiệt độ và áp suất cao, ví dụ :

2. Phản ứng tách hiđro halogenua

a. Thực nghiệm : Đun sôi dung dịch gồm C₂H₅Br và KOH trong C₂H₅OH. Nhận biết khí sinh ra bằng nước brom.

b. Giải thích : Khí sinh ra làm mất màu nước brom đồng thời tạo thành những giọt chất lỏng không tan trong nước (C₂H₄Br₂), khí đó là CH₂=CH₂ (etilen). Điều đó chứng tỏ đã xảy ra phản ứng tách HBr khỏi C₂H₅Br :

HCH₂-CH₂Br + KOH → CH₂=CH₂ + KBr + H₂O

c. Hướng của phản ứng tách hiđro halogenua

CH₃–CH=CH –CH₃ (Sản phẩm chính)

CH2=CH–CH2 –CH3 (Sản phẩm phụ)

● Quy tắc Zai-xép : Khi tách HX khỏi dẫn xuất halogen, nguyên tử halogen (X) ưu tiên tách ra cùng với H ở nguyên tử C bậc cao hơn bên cạnh.

3. Phản ứng với magie

Cho bột magie vào đietyl ete (C₂H₅OC₂H₅) khan, khuấy mạnh. Bột Mg không biến đổi gì. Nhỏ từ từ vào đó etyl bromua, khuấy đều. Bột magie dần dần tan hết, ta thu được một dung dịch đồng nhất.

CH₃CH₂ – Br + Mg → CH₃CH₂–Mg–Br (etyl magie bromua tan trong ete)

Etyl magie bromua có liên kết trực tiếp giữa cacbon và kim loại (C – Mg) vì thế nó thuộc loại hợp chất cơ kim (hữu cơ - kim loại). Liên kết C – Mg là trung tâm phản ứng. Hợp chất cơ magie tác dụng nhanh với những hợp chất có H linh động như nước, ancol,… và tác dụng với khí cacbonic,...

IV. ỨNG DỤNG

1. Làm dung môi

Metylen clorua, clorofom, cacbon tetraclorua, 1,2-đicloetan là những chất lỏng hoà tan được nhiều chất hữu cơ đồng thời chúng còn dễ bay hơi, dễ giải phóng khỏi dung dịch, vì thế được dùng làm dung môi để hoà tan hoặc để tinh chế các chất trong phòng thí nghiệm cũng như trong công nghiệp.

2. Làm nguyên liệu cho tổng hợp hữu cơ

Các dẫn xuất halogen của etilen, của butađien được dùng làm monome để tổng hợp các polime quan trọng. Ví dụ CH₂=CH–Cl tổng hợp ra PVC dùng chế tạo một số loại ống dẫn, vải giả da, vỏ bọc dây dẫn điện…, CF₂ = CF₂ tổng hợp ra teflon, một polime siêu bền dùng làm những vật liệu chịu kiềm, chịu axit, chịu mài mòn,… Teflon bền với nhiệt tới trên 300^oC nên được dùng làm lớp che phủ chống bám dính cho xoong, chảo, thùng chứa.

3. Các ứng dụng khác

- Dẫn xuất halogen thường là những hợp chất có hoạt tính sinh học rất đa dạng. Ví dụ ClBrCH-CF₃, CHCl₃ được dùng làm chất gây mê trong phẫu thuật.

- Nhiều dẫn xuất polihalogen có tác dụng diệt sâu bọ trước đây được dùng nhiều trong nông nghiệp, như C₆H₆Cl₆, nhưng chúng cũng gây tác hại lâu dài đối với môi trường nên ngày nay đã không được sử dụng nữa.

- Rất nhiều chất phòng trừ dịch hại, diệt cỏ, kích thích sinh trưởng thực vật có chứa halogen (thường là clo) hiện nay vẫn đang được sử dụng và mang lại những ích lợi trong sản xuất nông nghiệp. CFCl₃ và CF₂Cl₂ trước đây được dùng phổ biến trong các máy lạnh, hộp xịt ngày nay đang bị cấm sử dụng, do chúng gây tác hại cho tầng ozon.

B. PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP VỀ DẪN XUẤT HALOGEN

I. Phản ứng thủy phân dẫn xuất halogen

Phương pháp giải

Một số điều cần lưu ý khi giải bài tập liên quan đến phản ứng thủy phân dẫn xuất halogen :
+ Đối với các dẫn xuất halogen dạng anlyl (Ví dụ : CH₂=CH–CH₂–X) và benzyl (Ví dụ : C₆H₅–CH₂–X) thì có thể bị thủy phân trong nước (t^o), trong dung dịch kiềm loãng hay kiềm đặc.

+ Đối với các dẫn xuất halogen dạng ankyl (Ví dụ : CH₃–CH₂–CH₂–X) thì chỉ tham gia phản ứng thủy phân trong dung dịch kiềm loãng hoặc kiềm đặc.

+ Đối với các dẫn xuất halogen dạng phenyl (Ví dụ : C₆H₅–X) và vinyl (Ví dụ : CH₂=CH–X) thì chỉ bị thủy phân trong môi trường kiềm đặc (t^ocao, p cao).

Các ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Đun nóng 13,875 gam một ankyl clorua Y với dung dịch NaOH dư, axit hóa dung dịch thu được bằng dung dịch HNO₃, nhỏ tiếp vào dung dịch AgNO₃ thấy tạo thành 21,525 gam kết tủa. CTPT của Y là :

A. C₂H₅Cl. B. C₃H₇Cl. C. C₄H₉Cl. D. C₅H₁₁Cl.

Hướng dẫn giải

Đặt công thức của Y là RCl, phương trình phản ứng :

RCl + NaOH → ROH + NaCl (1)

mol: x x

HNO₃ + NaOH → NaNO₃ + H₂O (2)

AgNO₃ + NaCl → AgCl + NaNO₃(3)

mol: x x

Theo giả thiết và các phản ứng ta có :

\(\left\{ \begin{array}{l}
x = \frac{{21,525}}{{143,5}}\\
x(R + 35,5) = 13,857
\end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}
x = 0,15\\
R = 57\,\,(R\,:\,{C_4}{H_9} - )
\end{array} \right.\)

Vậy Y là C₄H₉Cl.

Đáp án C.

Ví dụ 2: Đun nóng 1,91 gam hỗn hợp X gồm C₃H₇Cl và C₆H₅Cl với dung dịch NaOH loãng vừa đủ, sau đó thêm tiếp dung dịch AgNO₃ đến dư vào hỗn hợp sau phản ứng, thu được 1,435 gam kết tủa. Khối lượng C₆H₅Cl trong hỗn hợp đầu là :

A. 1,125 gam. B. 1,570 gam. C. 0,875 gam. D. 2,250 gam.

Hướng dẫn giải

Căn cứ vào các tính chất của các halogen ta thấy chỉ có C₃H₇Cl phản ứng được với dung dịch NaOH đun nóng.

Phương trình phản ứng :

C₃H₇Cl + NaOH → C₃H₇OH + NaCl (1)

mol: x x

AgNO₃ + NaCl → AgCl + NaNO₃(2)

mol: x x

Theo (1), (2) và giả thiết ta có :

\(\begin{array}{l}
{n_{{C_3}{H_7}Cl}} = {n_{NaCl}} = {n_{AgCl}} = \frac{{1,435}}{{143,5}} = 0,01\,\,mol.\\
\Rightarrow {m_{{C_6}{H_5}Cl}} = 1,91 - 0,01.78,5 = 1,125\,\,gam.
\end{array}\)

Đáp án A.

---(Nội dung đầy đủ, chi tiết vui lòng xem tại online hoặc đăng nhập để tải về máy)---

Câu 40: Cho sơ đồ:

C₃H₆ → X → Y → glixerol

Các chất X, Y tương ứng là :

A. X: CH₂=CH-CH₂Cl, Y: CH₂Cl-CHCl-CH₂Cl.

B. X: CH₂Cl-CHCl-CH₃, Y: CH₂Cl-CHCl-CH₂Cl.

C. X: CH₂Cl-CHCl-CH₃, Y:CH₂=CH-CH₂Cl.

D. X: CHCl₂-CH=CH₂, Y: CH₂Cl-CHCl-CHCl₂.

Câu 41: Sơ đồ nào có thể sản xuất được glixerol (G) ?

A. CH₃–CH=CH₂ → CH₂=CH–CH₂Cl CH₂Cl–CHCl–CH₂Cl G

B. CH3–CH=CH2 → CH₂Cl-CH=CH₂ → CH₂Cl-CHCl-CH₂Cl → G

C. C₃H₅(OCOR)₃ + 3NaOH → C₃H₅(OH)₃ + 3RCOONa

D. Cả A, B, C.

Câu 42: Cho sơ đồ phản ứng sau :

X, Y, Z, T có công thức lần lượt là

A. p-CH₃C₆H₄Br, p-CH₂BrC₆H₄Br, p-HOCH₂C₆H₄Br, p-HOCH₂C₆H₄OH.

B. CH₂BrC₆H₅, p-CH₂Br-C₆H₄Br, p-HOCH₂C₆H₄Br, p-HOCH₂C₆H₄OH.

C. CH₂Br-C₆H₅, p-CH₂Br-C₆H₄Br, p-CH₃C₆H₄OH, p-CH₂OHC₆H₄OH.

D. p-CH₃C₆H₄Br, p-CH₂BrC₆H₄Br, p-CH₂BrC₆H₄OH, p-CH₂OHC₆H₄OH.

Câu 43: Cho sơ đồ :

C₆H₆ (benzen) → X → Y → Z

Hai chất hữu cơ Y, Z lần lượt là :

A. C₆H₆(OH)₆, C₆H₆Cl₆. B. C₆H₄(OH)₂, C₆H₄Cl₂.

C. C₆H₅OH, C₆H₅Cl. D. C₆H₅ONa, C₆H₅OH.

Câu 44: Cho sơ đồ phản ứng sau : CH₄ → X → Y → Z → T → C₆H₅OH

(X, Y, Z, T là các chất hữu cơ khác nhau). T là :

A. C₆H₅Cl. B. C₆H₅NH₂. C. C₆H₅NO₂. D. C₆H₅ONa.

Câu 45: Cho sơ đồ chuyển hoá : Benzen → A → B → C → Axit picric

Chất B là :

A. phenylclorua. B. o –Crezol. C. Natri phenolat. D. Phenol.

Câu 46: Cho sơ đồ phản ứng : X → Y → Ancol anlylic

X là chất nào sau đây ?

A. Propan. B. Xiclopropan. C. Propen. D. Propin.

Câu 47: Sản phẩm chính của phản ứng tách HBr của CH₃CH(CH₃)CHBrCH₃ là :

A. 2-metylbut-2-en. B. 3-metylbut-2-en.

C. 3-metyl-but-1-en. D. 2-metylbut-1-en.

Câu 48: Sản phẩm chính tạo thành khi cho 2-brombutan tác dụng với dung dịch KOH/ancol, đun nóng là

A. Metylxiclopropan. B. But-2-ol.

C. But-1-en. D. But-2-en.

Câu 49: Sản phẩm chính của phản ứng sau đây là chất nào ?

CH₃–CH₂–CHCl–CH₃

A. CH₃–CH₂–CH=CH₂. B. CH₂–CH–CH(OH)CH₃.

C. CH₃–CH=CH–CH₃. D. Cả A và C.

Câu 50: Sự tách hiđro halogenua của dẫn xuất halogen X có CTPT C₄H₉Cl cho 3 olefin đồng phân, X là chất nào trong những chất sau đây ?

A. n-Butyl clorua. B. Sec-butyl clorua.

C. Iso-butyl clorua. D. Tert-butyl clorua.

Câu 51: Cho sơ đồ sau : C₂H₅Br → A → B → C

Chất C có công thức là :

A. CH₃COOH. B. CH₃CH₂COOH.

C. CH₃CH₂OH. D. CH₃CH₂CH₂COOH.

Câu 52: Cho bột Mg vào đietyl ete khan, khuấy mạnh, không thấy hiện tượng gì. Nhỏ từ từ vào đó etyl bromua, khuấy đều thì Mg tan dần thu được dung dịch đồng nhất. Các hiện tượng trên được giải thích như sau :

A. Mg không tan trong đietyl ete mà tan trong etyl bromua.

B. Mg không tan trong đietyl ete, Mg phản ứng với etyl bromua thành etyl magiebromua tan trong ete.

C. Mg không tan trong đietyl ete nhưng tan trong hỗn hợp đietyl ete và etyl bromua.

D. Mg không tan trong đietyl ete, Mg phản ứng với etyl bromua thành C₂H₅Mg tan trong ete.

Câu 53: Đun nóng 13,875 gam một ankyl clorua Y với dung dịch NaOH dư, axit hóa dung dịch thu được bằng dung dịch HNO₃, nhỏ tiếp vào dung dịch AgNO₃ thấy tạo thành 21,525 gam kết tủa. CTPT của Y là

A. C₂H₅Cl. B. C₃H₇Cl. C. C₄H₉Cl. D. C₅H₁₁Cl.

Câu 54: Đun nóng 1,91 gam hỗn hợp X gồm C₃H₇Cl và C₆H₅Cl với dung dịch NaOH loãng vừa đủ, sau đó thêm tiếp dung dịch AgNO₃ đến dư vào hỗn hợp sau phản ứng, thu được 1,435 gam kết tủa. Khối lượng C₆H₅Cl trong hỗn hợp đầu là :

A. 1,125 gam. B. 1,570 gam. C. 0,875 gam. D. 2,250 gam.

Câu 55: Đun nóng 3,57 gam hỗn hợp A gồm propylclorua và phenylclorua với dung dịch KOH loãng, vừa đủ, sau đó thêm tiếp dung dịch AgNO₃ đến dư vào hỗn hợp sau phản ứng thu được 2,87 gam kết tủa. Khối lượng phenylclorua có trong hỗn hợp A là :

A. 2,0 gam. B. 1,57 gam. C. 1,0 gam. D. 2,57 gam.

Câu 56: Hỗn hợp X gồm 0,1 mol anlyl clorua ; 0,3 mol benzyl bromua ; 0,1 mol hexyl clorua ; 0,15 mol phenyl bromua. Đun sôi X với nước đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, chiết lấy phần nước lọc, rồi cho tác dụng với dung dịch AgNO₃ dư thu được m gam kết tủa. Giá trị của m là :

A. 28,7. B. 57,4. C. 70,75. D. 14,35.

Câu 57: Đun nóng 27,40 gam CH₃CHBrCH₂CH₃ với KOH dư trong C₂H₅OH, sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được hỗn hợp khí X gồm hai olefin trong đó sản phẩm chính chiếm 80%, sản phẩm phụ chiếm 20%. Đốt cháy hoàn toàn X thu được bao nhiêu lít CO₂ (đktc) ? Biết các phản ứng xảy ra với hiệu suất phản ứng là 100%.

A. 4,48 lít. B. 8,96 lít. C. 11,20 lít. D. 17,92 lít.

Câu 58: Đun sôi 15,7 gam C₃H₇Cl với hỗn hợp KOH/C₂H₅OH dư, sau khi loại tạp chất và dẫn khí sinh ra qua dung dịch brom dư thấy có x gam Br₂ tham gia phản ứng. Tính x nếu hiệu suất phản ứng ban đầu là 80%.

A. 25,6 gam. B. 32 gam. C. 16 gam. D. 12,8 gam.

Câu 59: Da nhân tạo (PVC) được điều chế từ khí thiên nhiên theo sơ đồ :

CH₄ → C₂H₂ → CH₂=CH-Cl → (-CH₂-CHCl-)_n.

Nếu hiệu suất của toàn bộ quá trình điều chế là 20%, muốn điều chế được 1 tấn PVC thì thể tích khí thiên nhiên (chứa 80% metan) ở điều kiện tiêu chuẩn cần dùng là :

A. 4375 m³. B. 4450 m³. C. 4480 m³. D. 6875 m³.

...

Trên đây là phần trích dẫn Lý thuyết và các dạng bài tập có đáp án chi tiết về dẫn xuất Halogen môn Hóa học 11 năm 2020, để xem toàn bộ nội dung chi tiết, mời các bạn cùng quý thầy cô vui lòng đăng nhập để tải về máy.

Chúc các em đạt điểm số thật cao trong kì thi sắp đến!

Ngoài ra các em có thể tham khảo thêm một số tài liệu cùng chuyên mục tại đây:

Lý thuyết và các dạng bài tập có đáp án chi tiết về dẫn xuất Halogen môn Hóa học 11 năm 2020