Dạng 4: Bài tập về phản ứng cộng H2 của Anđehit - Chuyên đề Hóa 11

A. Phương pháp giải & Ví dụ minh họa

Cộng H₂ (phản ứng khử):

Anđehit + H₂ −^{tº, Ni}→ Ancol bậc 1

Xeton + H₂ −^{tº, Ni}→ Ancol bậc 2

Phản ứng này có thể xác định được số lượng nhóm chức andehit và có thể xác định được số lượng liên kết pi có thể có ở gốc R.

C_nH_{2n+2 – 2k –m} (CHO)_m + (k+m) H₂ −^{tº, Ni}→ C_nH_2n+2-m(CH₂OH)_m

- Nếu n_{H2phản ứng} = n_andehit ⇒ andehit ban đầu là andehit no đơn chức

Nhận xét:

+ Khối lượng hỗn hợp tăng sau phản ứng = khối lượng của H₂ phản ứng.

+ Nếu anđehit tham gia phản ứng là anđehit không no thì ngoài phản ứng khử nhóm CHO thành nhóm CH₂OH còn có phản ứng cộng H₂ vào các liên kết bội trong mạch cacbon.

- Nếu n_{H2 phản ứng} ≥ n_andehit ⇒ Andehit ban đầu có thể là andehit no đơn chức hoặc không no đa chức.

Ví dụ minh họa

Bài 1: Cho hỗn hợp HCHO và H₂ đi qua ống đựng bột Ni nung nóng. Dẫn toàn bộ hỗn hợp thu được sau phản ứng vào bình nước lạnh để ngưng tụ hơi chất lỏng và hòa tan các chất có thể tan được, thấy khối lượng bình tăng 11,8g. Lấy dung dịch trong bình cho tác dụng với dung dịch AgNO₃ trong NH₃ thu được 21,6g Ag. Khối lượng CH₃OH tạo ra trong phản ứng hợp hidro của HCHO là?

Hướng dẫn:

Gọi số mol ban đầu của andehit focmic là: a mol

Hỗn hợp sau phản ứng ngưng tụ gồm: CH₃OH, HCHO hòa tan vào nước.

Khối lượng bình tăng: m↑ = 11,8 = (a-x).30 + 32. x = 30a + 2x

Anđehit tác dụng với AgNO₃/NH₃: n_HCHO = n_Ag/4 = 0,05 mol = a – x (2)

Từ 1,2 ⇒ x = 0,32 và a = 0,37; ⇒ m_CH3OH = 0,32.32 = 10,24 g

Bài 2: Cho 0,1 mol andehit A có mạch cacbon không phân nhánh tác dụng hoàn toàn với hidro, thấy cần dùng 6,72 lit H₂ (đkc) và thu được chất hữu cơ B. Cho lượng B này tác dụng với Na dư thì thu được 2,24 lit khí (đkc). Mặt khác, nếu lấy 8,4 gam A tác dụng dung dịch AgNO₃/NH₃ dư thì thu được hỗn hợp X gồm 2 muối và 43,2 gam Ag.

a. Xác định công thức cấu tạo của A, B.

b. Tính khối lượng hỗn hợp muối.

Bài giải:

Số mol H₂ phản ứng: n_H2 = 6,72/22,4 = 0,3 mol ⇒ trong A có 3 liên kết π.

Số mol H₂ sinh ra khi cho B tác dụng Na: n_H2 sinh ra = 0,1 mol ⇒ trong A có 2 nhóm CHO

Vậy A là anđehit không no 2 chức ⇒ Công thức phân tử của A là: C_nH_2n-2(CHO)₂

Phương trình phản ứng:

C_nH_2n-2(CHO)₂ + 4AgNO₃ + 4NH₃ + H₂O → C_nH_2n-2(COONH₄)₂ + 2NH₄NO₃ + 4Ag

0,1 0,4

Phân tử khối của A: M_A = 8,4/0,1 = 84 ⇒ n = 2

Vậy Công thức cấu tạo của A và B lần lượt là: OHC-CH=CH-CHO và HO-2HC-CH=CH-CH₂OH

b. Khối lượng hỗn hợp muối thu được là (muối gồm C₂H₃(COONH₄)₂ và NH₄NO₃

m = 151.0,1 + 0,2.80 = 31,1 g

Bài 3: Cho 7 gam chất A có công thức phân tử C₄H₆O tác dụng với H₂ dư có xúc tác tạo thành 5,92 gam ancol isobutylic.

a. Tên của A là gì?

A. 2-metylpropenal. B. 2-metylpropanal.

C. but-2-en-1-ol. D. but-2-en-1-al.

b. Hiệu suất của phản ứng là?

A. 85%. B. 75%. C. 60%. D. 80%.

Bài giải:

Căn cứ vào sản phẩm thu được ta thấy A phải có mạch nhánh, hở. Mặt khác từ công thức phân tử của A ta thấy trong A có 2 liên kết pi (π). Vậy A là 2-metylpropenal.

Phương trình phản ứng:

Theo (1) và giả thiết ta có: n_{2-metylpropenal (pư)} = n _{ancol-butylic} = 5,92/74 = 0,08 mol

Vậy hiệu suất phản ứng là: H = 0,08.70/7.100% = 80%

Bài 4: Hiđro hóa hoàn toàn 2,9 gam một anđehit A được 3,1 gam ancol. A có công thức phân tử là?

Bài giải:

Căn cứ vào đáp án ta thấy các anđehit đều no nên không có phản ứng cộng H₂ vào mạch C.

Phương trình phản ứng:

Gọi số mol nhóm chức CHO trong A là x mol, theo phương trình phản ứng ta thấy, khối lượng sản phẩm sau phản ứng tăng thêm = khối lượng H₂ phản ứng = 2x.

Suy ra: 2x = 3,1 – 2,9 = 0,2 ⇒ x = 0,1.

- Nếu A là anđehit đơn chức thì M_A = 2,9/0,1 = 29 (loại)

- Nếu A là anđehit 2 chức thì số mol của anđehit là 0,05 mol → M_A = 2,9/0,05 = 58.

Đặt công thức của A là R (CHO)₂, ta có: R + 58 = 58 ⇒ R = 0.

Vậy A là: HOC – CHO.

Bài 5: Cho 14,6 gam hỗn hợp 2 anđehit đơn chức, no liên tiếp tác dụng hết với H₂ tạo 15,2 gam hỗn hợp 2 ancol.

a. Tổng số mol 2 ancol là?

A. 0,2 mol. B. 0,4 mol. C. 0,3 mol. D. 0,5 mol.

b. Khối lượng anđehit có KLPT lớn hơn là?

A. 6 gam. B. 10,44 gam. C. 5,8 gam. D. 8,8 gam.

Bài giải:

Đặt công thức phân tử trung bình của 2 anđehit no, đơn chức, kế tiếp nhau là

.

Phương trình phản ứng:

=> Hai anđehit là CH₃CHO và C2H₅CHO.

Áp dụng sơ đồ đường chéo cho số nguyên tử C trung bình của hai anđehit:

⇒ n_C2H5CHO là 0,1 mol.

Vậy khối lượng của C₂H₅CHO là 58.0,1 = 5,8 gam.

B. Bài tập trắc nghiệm

Bài 1: Khử hoá hoàn toàn một lượng andehyt đơn chức, mạch hở A cần V lit khí H₂. Sản phẩm thu được cho tác dụng với Na cho V/4 lit H₂ đo cùng điều kiện. A là?

A. CH₃CHO C. Andehyt chưa no có 1 liên kết đôi trong mạch cacbon.

B. C₂H₅CHO D. Andehyt chưa no có một liên kết ba trong mạch cacbon.

Hiển thị đáp án

Đáp án: C

Bài 2: Cho 11,6g anđehit propionic tác dụng vừa đủ với V (l) H₂(đktc) có Ni làm xúc tác. V có giá trị là?

A. 6,72 B. 8,96 C.4,48 D.11,2

Hiển thị đáp án

Đáp án: C

R–CHO + H₂ −^{tº, Ni}→ R–CH₂OH

n_H2 = n_andehit = 11,6/58 = 0,2 mol ⇒ V = 0,2.22,4 = 4,48 lít

Bài 3: Hiđro hóa hoàn toàn 2,9 gam một anđehit A được 3,1 gam ancol. A có công thức phân tử là?

A. CH₂O. B. C₂H₄O. C. C₃H₆O. D. C₂H₂O₂.

Hiển thị đáp án

Đáp án: D

R–CHO + H₂ −^{tº, Ni}→ R–CH₂OH

Gọi số mol nhóm chức CHO trong A là x mol, theo phương trình phản ứng ta thấy, khối lượng sản phẩm sau phản ứng tăng thêm = khối lượng H2 phản ứng = 2x. Suy ra:

2x = 3,1 – 2,9 = 0,2 => x = 0,1.

- Nếu A là anđehit đơn chức thì MA­ = 2,90,1=29" role="presentation">2,90,1=29$\frac{2,9}{0,1}=29$ (loại)

- Nếu A là anđehit 2 chức thì số mol của anđehit là 0,05 mol => MA­ = 2,90,05=58" role="presentation">2,90,05=58$\frac{2,9}{0,05}=58$.

Đặt công thức của A là R (CHO)2, ta có: R + 58 = 58 => R = 0.

Vậy A là HOC – CHO

Bài 4: Cho 14,6 gam hỗn hợp 2 anđehit đơn chức, no liên tiếp tác dụng hết với H₂ tạo 15,2 gam hỗn hợp 2 ancol. Khối lượng anđehit có khối lượng phân tử lớn hơn là?

A. 6 gam. B. 10,44 gam. C. 5,8 gam. D. 8,8 gam

Hiển thị đáp án

Đáp án: C

R–CHO + H₂ −^{tº, Ni}→ R–CH₂OH

n_andehit = n_H2 = (15,2-14,6)/2 = 0,3 mol ⇒ M_andehit = 14,6/0,3 = 146/3

⇒ 2 andehit là C₂H₅CHO và CH₃CHO; n_C2H5CHO: n_CH3CHO = 1: 2

⇒ n_C2H5CHO = 0,1.58 = 5,8 g

Bài 5: Hiđro hoá hoàn toàn hỗn hợp M gồm hai anđehit X và Y no, đơn chức, mạch hở, kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng (M_X < M_Y), thu được hỗn hợp hai ancol có khối lượng lớn hơn khối lượng M là 1 gam. Đốt cháy hoàn toàn M thu được 30,8 gam CO₂. Công thức phân tử và phần trăm khối lượng của X lần lượt là?

A. HCHO và 50,56%. B. CH₃CHO và 67,16%.

C. CH₃CHO và 49,44%. D. HCHO và 32,44%.

Hiển thị đáp án

Đáp án: A

Công thức phân tử của 2 andehit là:

n_andehit = ½ = 0,5 mol; n_CO2 = 30,8/44 = 0,7 mol; ⇒ n = 1,4

⇒ 2 andehit là HCHO (0,3 mol) và CH₃CHO (0,2 mol);

%m_HCHO = 30.0,3/ (30.0,3+0,2.44).100% = 50,56 %

Bài 6: X, Y là 2 andehit no, đơn chức mạch hở kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng. Lấy 2,2 gam X và 2,32 gam Y cho tác dụng với H₂ (Ni/tº). Sản phẩm thu được cho tác dụng với Na dư thu được 952 ml khí đktc. Giả thiết hiệu suất phản ứng là 100%. Công thức của X, Y và khối lượng Na tham gia phản ứng là?

A.CH₃CHO, HCHO và 0,9775 g B. HCHO, CH₃CHO và 1,955 g

C.CH₃CHO, C₂H₅CHO và 1,955 g D. C₂H₅CHO và C₃H₇CHO và 0,9775 g

Hiển thị đáp án

Đáp án: B

R–CHO + H₂ −^{tº, Ni}→ R–CH₂OH

R–CH₂OH + Na → R–CH₂ONa + 1/2H₂

n_H2 = 0,0425 mol ⇒ n_andehit = 0,0425.2 mol ⇒ M_andehit = 4,52/0,0425.2 = 53,2

⇒ 2 andehit là: HCHO và CH₃CHO; m_Na = 0,085.23 = 1,955 g

Bài 7: Cho hỗn hợp khí X gồm HCHO và H₂ đi qua ống đựng bột Ni nung nóng. Sau khi phản ứng xảy hoàn toàn, thu được hỗn hợp khí Y gồm hai chất hữu cơ. Đốt cháy hết Y thì thu được 11,7 gam H₂O và 7,84 lít khí CO₂ (đktc). Thành phần phần trăm theo thể tích của H₂ trong X là?

A. 46,15%. B. 35,00%. C. 53,85%. D. 65,00%.

Hiển thị đáp án

Đáp án: A

HCHO + H₂ −^{tº, Ni}→ CH₃OH

HCHO + O₂ → CO₂ + H₂O

CH₃OH + O₂ → CO₂ + 2H₂O

n_CO2 = 0,35 mol; n_H2O = 0,65 mol ⇒ %V_H2 = 46,15%

Bài 8: Hiđro hóa hoàn toàn m gam hỗn hợp x gồm hai anđehit no, đơn chức, mạch hở, kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng thu được (m + 1) gam hỗn hợp hai ancol. Mặt khác, khi đốt cháy hoàn toàn cũng m gam X thì cần vừa đủ 17,92 lít khí CO₂ (đktc). Giá trị của m là?

A. 17,8. B. 24,8. C. 10,5. D. 8,8.

Hiển thị đáp án

Đáp án: A

n_anđehit = 0,5 mol

⇒ m = (14.1,4 + 16).0,5 = 17,8 (gam)

Bài trước: Dạng 3: Phản ứng tráng gương của Anđehit - Chuyên đề Hóa 11 Bài tiếp: Dạng 5: Phản ứng oxi hóa không hoàn toàn Anđehit - Chuyên đề Hóa 11