Công thức cấu tạo của Xicloankan là gì? Tính chất hóa học, cách điều chế và một số bài tập điển hình về Xicloankan?… Nội dung bài viết dưới đây của DINHNGHIA.COM.VN sẽ cùng bạn tìm hiểu về chủ đề trên!.
Nội dung chính bài viết
Lý thuyết về Xicloankan
Định nghĩa Xicloankan là gì?
Xicloankan được biết đến là những Hidrocacbon no mạch vòng, chỉ chứa liên kết đơn trong phân tử.
Công thức cấu tạo Xicloankan
- Công thức tổng quát: (C_{n}H_{2n}, , (n geq 3))
Đồng phân của Xicloankan
Đồng phân có các loại:
- Đồng phân anken.
- Đồng phân về độ lớn của vòng ((n geq 4))
- Đồng phân vị trí nhánh trên vòng ((n geq 5))
- Đồng phân về cấu tạo nhánh ((n geq 6))
- Đồng phần hình học với vòng 3 cạnh.
Mô hình và tên gọi của một số xicloankan
- Một số xicloankan đồng phân ứng với công thức phân tử (C_{6}H_{12}) là:
- Trong phân tử xicloankan, các nguyên tử cacbon liên kết với nhau bằng liên kết tạo ra mạch vòng. Nguyên tử Cacbon của vòng liên kết với các nguyên tử Hidro hoặc gốc ankyl.
Cách gọi tên một số mono Xicloankan
Tên = số chỉ vị trí nhánh + tên nhánh + xiclo + tên mạch chính + an
Mạch chính là mạch vòng. Đánh số sao cho tổng các số chỉ vị trí các mạch nhánh là nhỏ nhất.
Ví dụ:
Tính chất vật lý của Xicloankan
Ở điều kiện thường:
- Xiclopropan và xiclobutan có thể khí.
- Xiclopentan và xiclohexan ở thể lỏng.
- Các xicloankan nhẹ hơn nước, không tan trong nước, tan trong các dung môi hữu cơ và hòa tan được nhiều chất hữu cơ khác.
Tính chất hóa học của Xicloankan
Do phân tử xicloankan chỉ chứa các liên kết xichma bền tương tự như ankan nên xicloankan cũng có một số phản ứng tương tự như ankan.
Phản ứng thế
- Khi chiếu sáng hoặc đun nóng, nguyên tử Hidro trong phân tử xicloankan bị thế bởi nguyên tử halogen.
(C_{6}H_{12} + Cl_{2} rightarrow C6H11Br + HBr)
Phản ứng cộng
- Xiclopropan, xiclobutan ngoài các phản ứng trên còn có phản ứng cộng mở vòng
(C_{3}H_{6} + H_{2} rightarrow C_{3}H_{8})
(C_{4}H_{8} + H_{2} rightarrow C_{4}H_{10})
- Riêng xiclopropan còn tác dụng với dd brom hoặc axit
(C_{3}H_{6} + Br_{2} rightarrow Br-CH_{2}-CH_{2}-CH_{2}-Br)
(C_{3}H_{6} + HBr rightarrow CH_{3}-CH_{2}-CH_{2}-Br)
Chú ý:
- Xicloankan vòng 3 cạnh có khả năng làm mất màu dung dịch Brom (rightarrow) ta có thể dùng dung dịch brom để nhận biết.
- Vòng 4 cạnh chỉ tham gia phản ứng cộng mở vòng với (H_{2})
Phản ứng tách
(C_{6}H_{11}CH_{3} overset{xt,t^{circ}}{rightarrow} C_{6}H_{5}CH_{3} + 3H_{2})
Phản ứng cháy
- Phản ứng cháy tỏa nhiệt
Tổng quát: (C_{n}H_{2n} + (frac{3n}{2})O_{2} rightarrow nCO_{2} + nH_{2}O)
- Từ phương trình tổng quát ta có: (nCO_{2} = nH_{2}O)
Ví dụ:
(C_{6}H_{12} + 9O_{2} rightarrow 6CO_{2} + 6H_{2}O)
Cách điều chế Xicloankan
- Chưng cất dầu mỏ.
- Tách (H_{2}) từ ankan tương ứng.
(CH_{3}(CH_{2})_{4}CH_{3} rightarrow H_{2} + C_{6}H_{12})
- Tách (Br_{2}) từ dẫn xuất 1,n – đibromankan (n > 2)
(C_{n}H_{2n}Br_{2} + Zn rightarrow C_{n}H_{2n} + ZnBr_{2})
Một số bài tập về Xicloankan
Bài 1: Trình bày phương pháp hóa học phân biệt hai khí không màu propan và xiclopropan đựng trong các bình riêng biệt.
Cách giải:
Cho hai khí không màu đó tác dụng với dung dịch nước brom, khí nào dung dịch nước brom nhạt màu thì đó là xiclopropan, khí nào không làm dung dịch nước brom nhạt màu thì đó là propan.
Bài 2: Xicloankan đơn vòng X có tỉ khối so với nitơ bằng 2,0. Lập công thức phân tử của X. Viết phương trình hóa học (ở dạng công thức cấu tạo) minh họa tính chất hóa học của X, biết rằng X tác dụng với (H_{2}) (xúc tác Ni) chỉ tạo ra một sản phẩm.
Cách giải:
Gọi CTPT của xicloankan đơn vòng X cần tìm là (C_{2}H_{2n+2}, , (ngeq 3))
Ta có:
(M_{C_{n}H_{2n}} = 2M_{N_{2}} = 2.28 = 56)
(Rightarrow 14n = 56 Rightarrow n = 4 Rightarrow C_{4}H_{8})
Vì X tác dụng với (H_{2}) (xúc tác Ni) chỉ tạo ra một sản phẩm nên CTCT của X là: (C_{4}H_{8})
CTCT:
PTHH minh hoạ cho tính chất hoá học của X là:
- Phản ứng thế:
2. Phản ứng cộng:
(C_{4}H_{8} + H_{2} rightarrow CH_{3}-CH_{2}-CH_{2}-CH_{3})
3. Phản ứng ion hoá:
(C_{4}H_{8} + 6O_{2} rightarrow 4CO_{2} + 4H_{2}O)
Bài 3: Chất khí A là 1 xicloankan. Khi đốt cháy 672 ml A (đktc), thì thấy khối lượng (CO_{2}) tạo thành nhiều hơn khối lượng nước tạo thành 3,12 g.
- Xác định công thức phân tử.
- Viết công thức cấu tạo và tên các xicloankan ứng với công thức phân tử tìm được.
- Cho chất A qua dung dịch brom, màu của dung dịch mất đi. Xác định công thức cấu tạo đúng của chất A.
Cách giải:
Số mol khí A là: (n_{A} = frac{0,672}{22,4} = 0,03, mol)
Đốt cháy xicloankan: (n_{CO_{2}} = n_{H_{2}O} = x)
Khối lượng (CO_{2}) lớn hơn khối lượng (H_{2}O) là 3,12 gam:
(m_{CO_{2}} – m_{H_{2}O} = 44x – 18x = 26x = 3,12)
(Rightarrow x = 0,12, mol)
- Phương trình đốt cháy:
(begin{matrix} C_{n}H_{2n} + frac{3n}{2}O_{2} rightarrow nCO_{2} + nH_{2}O , , , , 0,03, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , 0,12, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , end{matrix})
(n = frac{0,12}{0,03} = 4)
Vậy CTPT là: (C_{4}H_{8})
2. Các đồng phân cấu tạo xicloankan của (C_{4}H_{8}) là:
3. Chất A làm mất màu dung dịch nước brom. Vậy CTCT của A là:
Như vậy DINHNGHIA.COM.VN đã giúp bạn tổng hợp kiến thức về xicloankan cũng như một số bài tập xicloankan. Hy vọng bạn đã tìm thấy những kiến thức hữu ích. Chúc bạn luôn học tập tốt!.
Xem chi tiết qua bài giảng của thầy Thanh Tùng:
(Nguồn: www.youtube.com)
