Dạng 7: Phản ứng tách nước của Ancol - Chuyên đề Hóa 11
A. Phương pháp giải & Ví dụ minh họa
a. Tách nước ở 170º C → Anken
- Nếu tách 1 ancol → 1 anken duy nhất → ancol no đơn chức có C ≥ 2
- Nếu 1 hỗn hợp ancol tách nước cho ra 1 anken → hỗn hợp ancol phải có 1ancol là CH3OH hoặc 2 ancol là đồng phân của nhau.
- Ancol bậc bao nhiêu thì khi tách nước sẽ cho tối đa bấy nhiêu anken.
- Khi tách nước của 1ancol → 1anken duy nhất thì ancol đó phải là ancol bậc 1 hoặc đối xứng.
- Trong phản ứng tách H2O → Anken:
Σ nancol = Σ nanken + Σ nH2O
Σ mancol = Σ manken + Σ mH2O
- Khi tách nước của ancol thì số C không thay đổi, nên khi đốt ancol và anken đều thu được CO2 bằng nhau.
b. Tách H2O tạo ete ở 140º C.
- Số ete thu được khi tách n ancol là:
Σ nancol = 2Σ nanken = 2Σ nH2O
Σ mancol = Σ mete + Σ mH2O
- Khi ancol no đơn chức tách nước tạo thành ete thì khi đốt ete này ta vẫn thu được:
nEte = nH2O – nCO2
Lưu ý: Tách nước của ancol X thu được sản phẩm hữu cơ Y. Nếu:
dY/X < 1 hay Y/X < 1 thì Y là anken
dY/X > 1 hay Y/X > 1 thì Y là ete
Ví dụ minh họa
Bài 1: Đun nóng ancol đơn chức X với H2SO4 đặc ở 140º C thu được Y. Tỉ khối hơi của Y đối với X là 1,4375. X là?
Bài giải:
Đặt công thức phân tử của ancol X là: ROH.
Phương trình phản ứng:
Theo giả thiết ta có:
Vậy ancol X là: CH3OH.
Bài 2: Đun nóng hỗn hợp 2 ancol no, đơn chức, mạch hở với H2SO4 ở 140º C, thu được 72 gam hỗn hợp 3 ete với số mol bằng nhau. Khối lượng nước tách ra trong quá trình tạo thành các ete là 21,6 gam. Xác định công thức cấu tạo của 2 ancol.
Bài giải:
2CnH2n+1OH → (CnH2n +1)2O + H2O
2CmH2m +1OH → (CmH2m+1)2O + H2O
CnH2n+1OH + CmH2m +1OH → CnH2n+1OCmH2m +1 + H2O
Số mol 3 ete = số mol nước = 21,6/18 = 1,2 mol
Số mol mỗi ete = 0,4 (mol)
Khối lượng 3 ete:
(28n + 18).0,4 + (28m +18).0,4 + (14n + 14m + 18).0,4=72
→ n + m =3
Hai công thức cấu tạo của ancol là: CH3OH, CH3CH2OH
Bài 3: Thực hiện phản ứng tách nước với một rượu đơn chức A ở điều kiện thích hợp, sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn được chất hữu cơ B có tỷ khối so với A bằng 1,7. Xác định công thức phân tử của A.
Bài giải:
Vì dA/B = 1,7 > 1 ⇒ Phản ứng tách nước tạo ete.
2CnH2n+1OH → (CnH2n +1)2O + H2O
Ta có: MB/MA = 1,7 ⇒ ((14n+1).2+16)/ (14n+18) = 1,7 ⇒ n = 3
Vậy công thức phân tử của A là: C3H7OH
Bài 4: Đun 1 mol hỗn hợp C2H5OH và C4H9OH (tỉ lệ mol tương ứng là 3: 2) với H2SO4 đặc ở 140º C thu được m gam ete, biết hiệu suất phản ứng của C2H5OH là 60% và của C4H9OH là 40%. Giá trị của m là?
Bài giải:
Theo giả thiết ta thấy số mol các ancol tham gia phản ứng là:
Tổng số mol hai ancol tham gia phản ứng là 0,36 +0,16 = 0,52 mol.
Đặt công thức trung bình của hai ancol là:
Ta có phương trình phản ứng:
Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có:
Bài 5: Khi đun nóng rượu etylic với H2SO4 đặc ở 170º C thì sẽ tạo ra sản phẩm chính là?
Bài giải:
Khi đun nóng rượu etylic với H2SO4 đặc ở 170º C thì sẽ tạo ra sản phẩm chính là: C2H4
B. Bài tập trắc nghiệm
Bài 1: Đun nóng hỗn hợp 3 ancol no, đơn chức, mạch hở với H2SO4 đặc ở nhiệt độ thích hợp thì có thể thu được tối đa bao nhiêu ete?
A. 3 B. 4 C. 5 D. 6
Đáp án: D
Số ete = (3. (3+1))/2 = 6
Bài 2: Khi đun nóng rượu etylic với H2SO4 đặc ở 140º C thì sẽ tạo ra?
A. C2H4. B. CH3CHO. C. C2H5OC2H5. D. CH3COOH.
Đáp án: C
Bài 3: Đun nóng hỗn hợp hai ancol đơn chức, mạch hở với H2SO4 đặc, thu được hỗn hợp gồm các ete. Lấy 7,2 gam một trong các ete đó đem đốt cháy hoàn toàn, thu được 8,96 lít khí CO2 (ở đktc) và 7,2 gam H2O. Hai ancol đó là?
A. C2H5OH và CH2=CHCH2OH. B. C2H5OH và CH3OH.
C. CH3OH và C3H7OH. D. CH3OH và CH2=CHCH2OH.
Đáp án: D
Đốt cháy ete thu được nCO2 = nH2O = 0,4 nên CTPT là CnH2nO (ete không no đơn chức, phân tử có 1 liên kết đôi C=C) ⇒ chỉ có thể là A hoặc D.
⇒ CH3OH và CH2=CHCH2OH.
Bài 4: Đun nóng một rượu (ancol) đơn chức X với dung dịch HSO4 đặc trong điều kiện nhiệt độ thích hợp sinh ra chất hữu cơ Y, tỉ khối hơi của X so với Y là 1,6428. Công thức phân tử của X là:
A. C3H8O. B. C2H6O. C. CH4O. D. C4H8O.
Đáp án: B
Vì MX/MY > 1 nên đây là phản ứng tách 1 phân tử nước từ 1 phân tử ancol.
Gọi khối lượng phân tử của ancol X là M thì khối lượng phân tử của Y là M – 18
⇒ M/ (M-18) = 1,6428
⇒ M = 46.
Vậy ancol X là C2H5OH.
Bài 5: Đề hydrat hóa 6 gam một rượu thì thu được 1,68 lít anken với hiệu suất phản ứng là 75%. Công thức tổng quát của rượu đó là?
A.C2H5OH B.C3H7OH
C.CH3OH D.C4H9OH
Đáp án: B
nanken = 1,68/22,4 = 0,075 mol
⇒ nancol = 0,075.100/75 = 0,1 mol
⇒ Mrượu = 60
⇒ n = 3
Bài 6: Rượu no đơn chức X mạch hở có tỉ khối với H2 là 37. Cho X tác dụng với H2SO4 đặc nung nóng ở 180º C. Thu được 1 anken mạch thẳng duy nhất. Công thức phân tử của X là?
A. Etanol B.2-metyl propanol-2 C.Propan -1-ol D.Butan-1-ol
Đáp án: D
MX = 37.2 = 74
⇒ n = 4
⇒ Công thức phân tử của X là C4H9OH; X mạch thẳng
Bài 7: Khi đun nóng một ancol đơn chức no A với H2SO4 đặc ở điều kiện nhiệt độ thích hợp thu được sản phẩm B có tỉ khối hơi so với A là 0,7. Vậy công thức của A là?
A. C4H7OH. B. C3H7OH. C. C3H5OH. D. C2H5OH.
Đáp án: B
MB/MA = 0,7 ⇒ 14n/ (14n+18) = 0,7
⇒ n = 3
Vậy công thức của A là: C3H7OH
Bài 8: Đun nóng hỗn hợp X gồm 2 ancol no đơn chức liên tiếp trong dãy đồng đẳng với H2SO4 đặc ở 140º C. Sau phản ứng được hỗn hợp Y gồm 5,4 gam nước và 19,4 gam 3 ete. Hai ancol ban đầu là?
A. CH3OH và C2H5OH. B. C2H5OH và C3H7OH.
C. C3H5OH và C4H7OH. D. C3H7OH và C4H9OH.
Đáp án: A
2CnH2n+1OH → (CnH2n +1)2O + H2O
nX = 2nH2O = 2.5,4/18 = 0,6 mol; mX = 5,4 + 19,4 = 24,8 g
⇒ M = 124/3
⇒ ntb = 1,67