Xicloankan: Công thức cấu tạo, Tính chất, Cách điều chế và Bài tập

Công thức cấu tạo của Cycloalkane là gì? Tính chất hóa học, cách điều chế và một số dạng bài tập tiêu biểu về Xicloankan?… Nội dung bài viết sau của Tip.edu.vn sẽ cùng bạn tìm hiểu về chủ đề trên !.

Lý thuyết về Cycloankan

Định nghĩa của Cycloankan là gì?

Cycloalkanes được biết đến là những hiđrocacbon no mạch vòng, chỉ chứa các liên kết đơn trong phân tử.

Công thức cấu tạo của Cycloankane

• Công thức chung: (C_ {n} H_ {2n} , , (n geq 3) )

Đồng phân của Cycloankan

Đồng phân gồm các loại sau:

• Đồng phân anken.
• Đồng phân kích thước vòng ((n geq 4) )
• Đồng phân vị trí nhánh trên vòng ((n geq 5) )
• Đồng phân cấu trúc nhánh ((n geq 6) )
• Hình học đồng dạng với vòng 3 cạnh.

Mô hình và tên của một số xoáy thuận

• Một số xycloalkanes có công thức phân tử (C_ {6} H_ {12} ) là:

• Trong phân tử xycloalkan, các nguyên tử cacbon liên kết với nhau bằng liên kết tạo vòng. Nguyên tử cacbon của vòng được liên kết với nguyên tử hydro hoặc gốc ankyl.

Cách đặt tên một số Cycloankan đơn

Tên = số vị trí chi nhánh + tên chi nhánh + xích lô + tên chuỗi chính + an

Mạch chính là mạch tròn. Đánh số sao cho tổng các số chỉ vị trí của các mạch nhánh là nhỏ nhất.

Ví dụ:

Tính chất vật lý của Cycloankan

Trong điều kiện bình thường:

• Xiclopropan và xiclobutan đều ở thể khí.
• Xiclopentan và xiclohexan đều ở thể lỏng.
• Cycloalkanes nhẹ hơn nước, không tan trong nước, tan trong dung môi hữu cơ, tan nhiều chất hữu cơ khác.

Tính chất hóa học của xycloalkanes

Do phân tử xicloalkan chỉ chứa các liên kết xicloankan bền tương tự ankan nên xicloalkan cũng có một số phản ứng tương tự như ankan.

Loại phản ứng nào?

• Khi được chiếu sáng hoặc đốt nóng, nguyên tử Hydro trong phân tử xicloalkan được thay thế bằng 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 nước 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:

• Xicloalkan ba vòng 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 ^ { circle}} { rightarrow} C_ {6} H_ {5} CH_ {3} + 3H_ {2} )

Phản ứng cháy

• Phản ứng đốt cháy tỏa nhiệt

Chung: (C_ {n} H_ {2n} + ( frac {3n} {2}) O_ {2} rightarrow nCO_ {2} + nH_ {2} O )

• Từ phương trình tổng quát, chúng ta có: (nCO_ {2} = nH_ {2} O )

Ví dụ:

(C_ {6} H_ {12} + 9O_ {2} rightarrow 6CO_ {2} + 6H_ {2} O )

Cách chuẩn bị Cycloankan

• Chưng cất dầu mỏ.
• Chiết xuất (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 – dibromankan (n> 2)

(C_ {n} H_ {2n} Br_ {2} + Zn mũi tên phải C_ {n} H_ {2n} + ZnBr_ {2} )

Một số bài tập về Xicloankan

Bài 1: Nêu phương pháp hoá học để phân biệt hai khí không màu propan và xiclopropan đựng trong các bình riêng biệt.

Dung dịch:

Cho hai khí không màu này phản ứng với dung dịch nước brom, khí làm nhạt màu dung dịch nước brom là xiclopropan, khí không làm nhạt màu dung dịch nước brom là propan.

Bài 2: Xicloalkan đơn chức X có tỉ khối so với nitơ là 2,0. Lập công thức phân tử của X. Viết phương trình hóa học (ở dạng cấu tạo) minh họa tính chất hóa học của X, cho rằng X phản ứng với (H_ {2} ) (xúc tác Ni) chỉ tạo ra một sản phẩm.

Dung dịch:

Gọi CTPT của xycloalkan đơn chức X là (C_ {2} H_ {2n + 2} , , (n geq 3) )

Chúng 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 phản ứng với (H_ {2} ) (xúc tác Ni) chỉ tạo ra một sản phẩm nên CTCT của X là: (C_ {4} H_ {8} )

CTCT:

Phương trình toán học minh họa các tính chất hóa học của X là:

1. Phản ứng thay thế:

2. Phản ứng cộng:

(C_ {4} H_ {8} + H_ {2} rightarrow CH_ {3} -CH_ {2} -CH_ {2} -CH_ {3} )

3. Phản ứng ion hóa:

(C_ {4} H_ {8} + 6O_ {2} rightarrow 4CO_ {2} + 4H_ {2} O )

Bài 3: Khí A là xicloalkan. Khi đốt cháy 672 ml A (dktc), người ta thấy khối lượng (CO_ {2} ) tạo thành nhiều hơn khối lượng nước tạo thành 3,12 g.

1. Xác định công thức phân tử.
2. Viết công thức cấu tạo và gọi tên các xicloankan ứng với công thức phân tử vừa tìm được.
3. Khi cho chất A qua dung dịch brom thì màu của dung dịch mất đi. Xác định công thức cấu tạo đúng của hợp chất A.

Dung dịch:

Số mol khí A là: (n_ {A} = frac {0,672} {22,4} = 0,03 , mol )

Đốt xycloalkan: (n_ {CO_ {2}} = n_ {H_ {2} O} = x )

Khối lượng của (CO_ {2} ) lớn hơn khối lượng của (H_ {2} O ) là 3,12 gam:

(m_ {CO_ {2}} – m_ {H_ {2} O} = 44x – 18x = 26x = 3,12 )

( Phím phải x = 0,12 , mol )

1. 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 , , , , , , , , , , , , , , , , , 0,12 , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , end {ma trận} )

(n = frac {0,12} {0,03} = 4 )

Vậy CTPT là: (C_ {4} H_ {8} )

2. Các đồng phân cấu tạo xycloalkan của (C_ {4} H_ {8} ) là:

3. Chất A làm mất màu dung dịch nước brom. Vậy CTCT của A là:

Như vậy, Tip.edu.vn đã giúp bạn tổng hợp kiến ​​thức về xicloankan cũng như một số bài tập về xicloankan. Hy vọng bạn đã tìm thấy những kiến ​​thức hữu ích. Chúc may mắn với các nghiên cứu của bạn!.

Xem chi tiết qua bài giảng của thầy Thanh Tùng:

https://www.youtube.com/watch?v=O_0bGhGOpio
(Nguồn: www.youtube.com)