Chuyên đề bảo toàn liên kết pi trong phản ứng cộng

Trong chương trình hóa học 10, chuyên đề bảo toàn liên kết pi trong phản ứng cộng là phần kiến ​​thức quan trọng giúp các em giải nhiều bài toán khó. Vậy chính xác thì bảo toàn liên kết pi là gì? Làm thế nào để xác định số liên kết pi? Các dạng bài tập bảo toàn liên kết pi thường gặp?… Hãy Tip.edu.vn Cùng tìm hiểu qua bài viết về liên kết pi dưới đây !.

Lý thuyết về số pi. bảo tồn trái phiếu

Bảo toàn liên kết pi là gì?

• Tính chất cơ bản của hiđrocacbon không no là tham gia phản phụ phá vỡ liên kết pi.
• Bảo toàn liên kết pi có thể hiểu một cách đơn giản là bù đắp phần (H_ {2} ) bị mất với (H_ {2} ) hoặc (Br_ {2} ) để thu được hợp chất no. (ankan).

Bản chất của số pi. bảo tồn trái phiếu

• Khi ankan mất đi (H_ {2} ) nó sẽ chuyển thành hợp chất không no và cứ mất một phân tử (H_ {2} ) thì hợp chất mới sẽ có liên kết pi là 1 (k = 1).

Ví dụ:

• Các ankan bị mất 1 phân tử (H_ {2} ) chuyển thành các anken có k = 1
• Ankan bị mất 2 phân tử (H_ {2} ) biến thành ankan, ankan,… với k = 2.

Dấu hiệu nhận biết của pi. bảo tồn trái phiếu

Dấu hiệu nhận biết bài toán bằng phương pháp bảo toàn liên kết pi như sau:

Bài toán về hiđrocacbon không no thì thêm (H_ {2} ) rồi thêm dung dịch (Br_ {2} )

(X left { begin {matrix} HC , no , no \ H_ {2} end {matrix} right. Overset {t ^ { circle}, xt} { rightarrow} Y left { begin {matrix} HC , no \ HC , không , không \ H_ {2} end {matrix} right. overset {dd , Br_ {2}} { rightarrow } hh Z )

( rightarrow ) Tính lượng (Br_ {2} ) đã phản ứng.

Cách xác định số liên kết pi

• Số liên kết pi của hợp chất hữu cơ mạch hở A, công thức (C_ {x} H_ {y} ) hoặc (C_ {x} H_ {y} O_ {z} ) dựa trên mối quan hệ giữa số mol của (CO_ {2}, H_ {2} O ) thu được khi đốt cháy A được tính theo công thức sau:
• A là (C_ {x} H_ {y} ) hoặc (C_ {x} H_ {y} O_ {z} ) mạch hở, cháy cho (n_ {CO_ {2}} – n_ {H_ { 2} O} = k.n_ {A} ) thì A có số liên kết pi: ( pi = k + 1 )

***Ghi chú: Hợp chất (C_ {x} H_ {y} O_ {z} N_ {t} Cl_ {u} ) có số liên kết ( pi_ {Max} = frac {2x – y – u + t + 2} { 2} )

Phương pháp bảo toàn số mol pi. trái phiếu

Cơ sở lý thuyết của phương pháp

Liên kết pi là liên kết yếu, vì vậy chúng dễ dàng bị phá vỡ để tạo thành liên kết ( sigma ) với các nguyên tử khác. Khi có mặt chất xúc tác như Ni, Pt hoặc Pd ở nhiệt độ thích hợp, hiđrocacbon không no sẽ cộng hiđro vào liên kết pi.

Chúng tôi có sơ đồ sau:

• Phương trình hóa học cho phản ứng tổng quát

(C_ {n} H_ {2n + 2-2k} + kH_ {2} overset {xt, t ^ { circle}} { rightarrow} C_ {n} H_ {2n + 2} ) (1) (k là số liên kết pi trong phân tử)

Tùy theo hiệu suất của phản ứng mà hỗn hợp Y có dư hiđrocacbon không no hoặc cả hai.

• Dựa trên phản ứng chung (1), chúng ta thấy,

Trong phản ứng cộng (H_ {2} ), số mol khí sau phản ứng luôn giảm ( (n_ {Y}

(n_ {H_ {2}} = n_ {X} – n_ {Y} ) (2)

Mặt khác, theo định luật bảo toàn khối lượng thì khối lượng X bằng khối lượng của hỗn hợp Y.

Chúng ta có:

( bar {M_ {Y}} = frac {m_ {Y}} {n_ {Y}} ); ( bar {M_ {X}} = frac {m_ {X}} {n_ {X}} )

(d_ {X / Y} = frac { bar {M_ {X}}} {M_ {Y}} = frac { frac {m_ {X}} {n_ {X}}} { frac { m_ {Y}} {n_ {Y}}} = frac {m_ {X}} {n_ {X}}. frac {n_ {Y}} {m_ {Y}} = frac {n_ {Y} } {n_ {X}}> 1 ) (do (n_ {X}> n_ {Y} ))

Tóm lại, chúng ta có: (d_ {X / Y} = frac { bar {M_ {X}}} {M_ {Y}} = frac {n_ {Y}} {n_ {X}} ) (3)

• Hai hỗn hợp X và Y chứa cùng số mol C và H nên:

• Khi đốt cháy hỗn hợp X hoặc hỗn hợp Y đều cho kết quả sau:

Vì vậy, thay vì tính toán trên hỗn hợp Y (thường phức tạp hơn hỗn hợp X), chúng ta có thể sử dụng phản ứng đốt cháy hỗn hợp X để tính số mol các chất như: (n_ {O_ {2 , pu)} }, n_ {CO_ {2}}, N_ {H_ {2} O} )

• Số mol hiđrocacbon trong X sẽ bằng số mol hiđrocacbon trong Y.

(n_ {hydrocacbon , X} = n_ {hydrocacbon , Y} ) (5)

Hiđrocacbon trong X là anken

Chúng tôi có sơ đồ sau:

Phương trình hóa học của phản ứng:

(C_ {n} H_ {2n} + H_ {2} overset {xt, t ^ { circle}} { rightarrow} C_ {n} H_ {2n + 2} )

Đặt (n_ {C_ {n} H_ {2n}} = a; , n_ {H_ {2}} = b )

Nếu phản ứng cộng (H_ {2} ) hoàn tất thì:

• Trường hợp 1: Anken hết, dư (H_ {2} )

( left. begin {matrix} n_ {H_ {2 , pu}} = n_ {C_ {n} H_ {2n}} = n_ {C_ {n} H_ {2n + 2}} = a , mol \ n_ {H_ {2 , du}} = b – a end {matrix} right } Rightarrow n_ {Y} = n_ {C_ {n} H_ {2n + 2}} + n_ {H_ {2 , du}} = b )

Vì vậy (n_ {H_ {2 (X)}} = n_ {Y} ) (6)

• Trường hợp 2: Hết (H_ {2} ), anken dư

( left. begin {matrix} n_ {H_ {2}} = n_ {C_ {n} H_ {2n + 2}} = b , mol \ n_ {C_ {n} H_ {2n} , du} = a – b end {matrix} right } Rightarrow n_ {Y} = n_ {C_ {n} H_ {2n + 2}} + n_ {C_ {n} H_ {2n} , du} = a )

Vì vậy: (n_ {alken , (X)} = n_ {Y} ) (7)

• Trường hợp 3: Cả hai đều ra

(n_ {H_ {2}} = n_ {C_ {n} H_ {2n}} = n_ {C_ {n} H_ {2n + 2}} = a = b , (mol) )

( Rightarrow n_ {Y} = n_ {C_ {n} H_ {2n + 2}} = a = b )

Vì vậy: (n_ {H_ {2 (X)}} = n_ {alken , (X)} = n_ {Y} ) (số 8)

• Nếu phản ứng cộng hiđro không hoàn toàn, cả hai sẽ còn lại.

Bình luận:

Dù phản ứng xảy ra, chúng ta luôn có:

(n_ {H_ {2} , pu} = n_ {alken , pu} = n_ {X} – n_ {Y} ) (9)

Hiđrocacbon trong X là anken

Alkynes cộng với (H_ {2} ) thường tạo ra hai sản phẩm

(C_ {n} H_ {2n-2} + 2H_ {2} overset {xt, t ^ { circle}} { rightarrow} C_ {n} H_ {2n + 2} )

(C_ {n} H_ {2n-2} + H_ {2} overset {xt, t ^ { circle}} { rightarrow} C_ {n} H_ {2n} )

Nếu phản ứng không hoàn toàn, hỗn hợp thu được gồm 4 chất: anken, ankan, ankin dư, hiđro dư.

Chúng tôi có một sơ đồ:

Bình luận:

(n_ {H_ {2} , pu} = n_ {X} – n_ {Y} neq n_ {ankin , pu} )

số Pi . bài tập bảo toàn trái phiếu

Bài 1: Cho (H_ {2} ) và một anken có thể tích bằng nhau qua niken nung nóng, ta được hỗn hợp A. Cho biết tỉ khối hơi của A với (H_ {2} ) là 23,2. Hiệu suất phản ứng hiđro hoá là 75%. Tìm công thức phân tử của anken.

Dung dịch

Trong cùng điều kiện, tỉ lệ thể tích cũng là tỉ lệ số mol.

Theo giả thiết ta chọn: (n_ {H_ {2}} = n_ {C_ {n} H_ {2n}} = 1 , mol )

(C_ {n} H_ {2n} + H_ {2} rightarrow C_ {n} H {2n + 2} )

Theo phương trình, số mol khí bị khử là số mol của (H_ {2} )

H% = 75% ( rightarrow n_ {H_ {2} , pu} = 0,75 , mol )

( rightarrow ) Số mol khí sau phản ứng là:

(n_ {khi , sau , pu} = n_ {H_ {2} , sau , pu} + n_ {C_ {n} H_ {2n} , sau , pu} – n_ {C_ {n } H_ {2n + 2}} = 1 + 1 – 0,75 = 1,25 , mol )

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có:

(m_ {A} = m_ {H_ {2}} + m_ {C_ {n} H_ {2n}} = 2 + 14n )

( rightarrow M_ {A} = frac {m_ {A}} {n_ {A}} rightarrow 23.2.2 = frac {m_ {A}} {1,25} rightarrow m_ {A} = 58 rightarrow 2 + 14n = 58 rightarrow n = 4 )

Vậy anken là (C_ {4} H_ {8} )

Bài 2: Dẫn 1,68 lít hỗn hợp khí X gồm 2 hiđrocacbon vào bình đựng dung dịch brom (dư). Sau khi pư xảy ra hoàn toàn, có 4 gam brom bay hơi hết và còn lại 1,12 lít khí. Nếu đốt cháy hoàn toàn 1,68 lít X thì sinh ra 2,8 lít khí (CO_ {2} ). CTPT của 2 hiđrocacbon là gì? (biết các khí đều đo ở điều kiện tiêu chuẩn)

Dung dịch

(n_ {X} = frac {1,68} {22,4} = 0,075 , mol )

(n_ {Br_ {2}} = 0,025 , mol )

Số mol khí còn lại là: ( frac {1,12} {22,4} = 0,05 , mol )

( rightarrow ) số mol khí phản ứng với brom:

(n_ {X} – n_ {khi , con , lai} = 0,075 – 0,05 = 0,025 , mol )

( rightarrow ) số mol khí phản ứng với brom = (n_ {Br_ {2}} = 0,025 , mol )

( rightarrow ) Khí phản ứng với (Br_ {2} ) là anken

( rightarrow n_ {anken} = 0,025 , mol )

Khí còn lại là một ankan, (n_ {ankan} = 0,05 , mol )

(n_ {CO_ {2}} = frac {2,8} {22,4} = 0,125 , mol )

( rightarrow ) Đốt cháy hoàn toàn 0,075mol X sinh ra 0,125 mol khí (CO_ {2} )

( rightarrow ) C trung bình của X là: ( frac {0,125} {0,075} = 1,67 )

( rightarrow ) Trong X phải chứa (CH_ {4} rightarrow n_ {CH_ {4}} = 0,05 , mol )

Bảo toàn nguyên tố C: 0,05.1 + 0,025.n = 0,125 (n là số nguyên tử C trong anken)

( rightarrow ) n = 3 ( rightarrow ) anken là (C_ {3} H_ {6} )

Tip.edu.vn đã giúp bạn tổng hợp kiến ​​thức về chủ đề bảo toàn liên kết pi trong phản ứng cộng. Hy vọng những thông tin trong bài có thể giúp ích cho các bạn trong quá trình tìm hiểu chủ đề bảo toàn liên kết pi. Chúc may mắn với các nghiên cứu của bạn!.

Xem chi tiết qua video của chị Phạm Thị Kim Ngân từ SPBook: