Bài tập phản ứng tách nước của ancol

Loại dần đáp án không phù hợp; Loại B và C vì B, C không bị tách nước

Loại D do D chỉ có một hướng tách nên không thể tạo ra 3 anken

A đúng vì CH₃CH(OH)CH₂CH₃ có 2 hướng tách và tạo đồng phân hình học

X bị tách nước tạo 1 anken => X là ancol no, đơn chức và chỉ có 1 hướng tách

Công thức phân tử của X là C_nH_2n+1OH ;

Có n_ancol = n_H2O – n_CO2 = $\frac{{5,4}}{{18}} - \frac{{5,6}}{{22,4}} = {\text{ }}0,05{\text{ }}mol$

Và n = $\frac{{0,25}}{{0,05}}$= 5 . Nên công thức phân tử của X là C₅H₁₁OH

Công thức cấu tạo của X là

CH₃ – CH₂ – CH₂ – CH₂ – CH₂OH ; CH₃ – CH(CH₃) – CH₂ – CH₂OH

CH₃ – CH₂ – CH(CH₃) – CH₂OH .

Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố cacbon ta có

Lượng CO₂ thu được khi đốt cháy Y bằng khi đốt cháy X = $\frac{{1,76}}{{44}}$ = 0,04 mol

Mà Y là hỗn hợp các olefin nên số mol H₂O = số mol CO₂ = 0,04 mol

Vậy tổng khối lượng CO₂ và H₂O thu được là : 0,04 . 18 + 1,76 = 2,48 g

Các ancol khi tách nước từ mỗi ancol chỉ cho 1 olefin duy nhất là (1) CH₃CH₂OH; (2) CH₃CHOHCH₃; (4) CH₃CH(OH)C(CH₃)₃

+ Nhóm - OH ưu tiên tách cùng H ở nguyên tử C bậc cao hơn bên cạnh để thành liên kết đôi $\mathrm{C}=\mathrm{C}$.
+ Khi cộng $\mathrm{H}-\mathrm{OH}$ vào $\mathrm{C}=\mathrm{C}, \mathrm{H}$ ưu tiên cộng vào $\mathrm{C}$ mang nhiều $\mathrm{H}$ hơn.

$\mathrm{CH}_{3} \mathrm{CH}_{2} \mathrm{CH}_{2} \mathrm{OH} \underset{170^{\circ} \mathrm{C}}{\stackrel{\mathrm{H}_{2} \mathrm{SO}_{4} d}{\longrightarrow}} \mathrm{CH}_{3} \mathrm{CH}=\mathrm{CH}_{2}+\mathrm{H}_{2} \mathrm{O} \\
\mathrm{CH}_{3} \mathrm{CH}=\mathrm{CH}_{2}+\mathrm{H}-\mathrm{OH} \stackrel{\mathrm{H}_{2} \mathrm{SO}_{4} \text { loang }}{\longrightarrow} \mathrm{CH}_{3} \mathrm{CH}(\mathrm{OH}) \mathrm{CH}_{3}$

CH₃-CH(OH)-CH₂-CH₃ $\xrightarrow{{{H_2}S{O_4}\,\,đặc,\,\,{180^oC}}}$  CH₃-CH=CH-CH₃ $\xrightarrow{{HBr}}$ CH₃-CHBr-CH₂-CH₃ $\xrightarrow{{Mg,\,\,ete\,\,khan}}$ CH₃-CH(MgBr)-CH₂-CH₃

Ta có n_ancol = 2n_nước = 2. $\frac{{1,8}}{{18}}$= 0,2 mol

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng có : m_ancol = m_ete + m_nước = 6 + 1,8 = 7,8 gam

Gọi công thức chung của 2 ancol $\overline R OH$ . Suy ra ${\overline M _{ancol}} = \frac{{7,8}}{{0,2}} = 39\,\, = > \,\,\overline R = 39{\text{ }}-{\text{ }}17{\text{ }} = {\text{ }}22$

Mà 2 ancol là đồng đẳng liên tiếp nên 2 ancol phải là CH₃OH và C₂H₅OH

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có

m_nước = m_ancol – m_ete = 132,8 – 111,2 = 21,6 gam;  n_nước = $\frac{{21,6}}{{18}}$ = 1,2 mol

Mặt khác  n_ete = n_nước = 1,2 mol

3 ancol tách nước thu được 6 ete và các ete có số mol bằng nhau

Vậy số mol mỗi ete là :  = 0,2 mol.

Vì ancol đơn chức tách nước cũng thu được ete đơn chức mà ete cháy cho số mol CO₂ = số mol H₂O nên công thức phân tử của ete là C_nH_2nO

Ta có sơ đồ                  C_nH_2nO $\xrightarrow{{{t^o}}}$  nCO₂

                                         $\frac{{0,04}}{n}$             0,04 mol

Khối lượng ete là :  $\frac{{0,04}}{n}$. (14n + 16) = 0,72 => n = 4

Vậy công thức phân tử của ete là C₄H₈O => Công thức phân tử của 2 ancol phải là CH₃OH và CH₂ = CH – CH₂OH.

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có

m_nước = m_ancol – m_ete = 12,9 – 10,65 = 2,25 gam; n_nước = $\frac{{2,25}}{{18}}$ = 0,125 mol

Ta có n_ancol = 2n_nước = 2. 0,125= 0,25 mol. Gọi công thức chung của 2 ancol là $\overline R OH$

Suy ra ${\overline M _{ancol}} = \frac{{12,9}}{{0,25}} = 51,6\,\, = > \,\,\overline R = 51,6{\text{ }}-{\text{ }}17{\text{ }} = {\text{ }}34,6$

Mà 2 anken là đồng đẳng liên tiếp nên 3 ancol có 2 ancol là đồng phân của nhau và cũng là các ancol đồng đẳng liên tiếp. Nên 3 ancol là C₂H₅OH và C₃H₇OH  2 anken là C₂H₄ và C₃H₆.

Vì ancol đơn chức tách nước cũng thu được ete đơn chức mà ete cháy cho số mol CO₂ < số mol H₂O nên công thức phân tử của ete là C_nH_2n+2O

Ta có :  n_ete = 0,04 – 0,03 = 0,01 mol => n =$\frac{{0,03}}{{0,01}}$ = 3

Vậy công thức phân tử của ete là C₃H₈O => Công thức phân tử của 2 ancol phải là CH₃OH và CH₃ – CH₂OH.

+) Ta có n_ancol = $\frac{{9,9}}{{18}} - \frac{{6,72}}{{22,4}} = {\text{ }}0,25{\text{ }}mol$

Số nguyên tử $\overline C = \frac{{0,3}}{{0,25}}$ = 1,2 suy ra 3 ancol là no đơn chức ${C_{\bar n}}{H_{2\bar n + 1}}OH$

Nên khối lượng 3 ancol là : m_{3 ancol} = $0,25.(14\overline n + {\text{ }}18) = 0,25{\text{ }}.\left( {14.1,2 + 18} \right) = 8,7{\text{ }}gam$

Mặt khác khi tách nước thì n_nước = $\frac{1}{2}{n_{ancol}} = \frac{1}{2}.{\text{ }}0,25 = 0,125{\text{ }}mol$

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng có :

m_ancol = m_ete + m_nước => m_ete = 8,7 – 0,125 . 18 = 6,45 g

Vì d_{Y/ X} = $\frac{1}{{1,6428}}$< 1 nên Y là anken

Ta có sơ đồ                C_nH_2n+1OH $\xrightarrow{{{H_2}S{O_4}\,\,đặc,\,\,{t^o}}}$  C_nH_2n

d_{Y/ X} = $\frac{{14n}}{{14n + 18}} = \frac{1}{{1,6428}}$ => n = 2. Vậy công thức phân tử của X là C₂H₆O. 

Vì d_{Y/ X} = 0,7 < 1 nên Y là anken

Ta có sơ đồ                C_nH_2n+1OH $\xrightarrow{{{H_2}S{O_4}\,\,đặc,\,\,{t^o}}}$  C_nH_2n

d_{Y/ X} = $\frac{{14n}}{{14n + 18}} = 0,7$=> n = 3. Vậy công thức phân tử của X là C₃H₈O. 

Vì d_{Y/ X} = 1,75 > 1 nên Y là ete

 Ta có sơ đồ : 2ROH $\xrightarrow{{{H_2}S{O_4}\,\,đặc,\,\,{t^o}}}$  ROR

d_{Y/ X} = $\frac{{2R + 16}}{{R + 17}}$ = 1,75 => R = 55 (C₄H₇). Vậy công thức phân tử của X là C₄H₇OH

Vì d_{Y/ X} = 1,7 > 1 nên Y là ete

 Ta có sơ đồ                2ROH $\xrightarrow{{{H_2}S{O_4}\,\,đặc,\,\,{t^o}}}$  ROR

d_{Y/ X} = $\frac{{2R + 16}}{{R + 17}}$= 1,7  R = 43 (C₃H₇)

Theo bài ra X tạo 1 anken => X tách nước tạo anken không có đphh và M_X > M_C2H5OH

 => $\frac{{n + 1}}{3} = \frac{5}{3}$  => n = 4

=> X là CH₃CH₂CH₂CH₂OH  

n_CO2 = 0,25 ; n_H2O = 0,35 ; n_N2 = 0,015 = n_ete

Ta thấy   n_H2O > n_CO2 → rượu no, đơn →n_rượu = 0,35 – 0,25 = 0,1

→ C trung bình = n_CO2 / n_rượu =0,25/0,2 = 2,5

Vì 2 rượu liên tiếp → số mol 2 rượu bằng nhau và = 0,1/2 = 0,05

Trong pứ ete hóa thì số mol rượu = 2 lần số mol ete → số mol rượu tham gia pứ ete hóa = 0,015.2 = 0,03 → vậy tổng hiệu suất tạo ete của 2 rượu = 0,03/0,05 .100% = 60%

+ Giả sử chỉ C₂H₅OH tạo ete → m_{ete thu được} = 0,015.(2.46 - 18) = 1,11 gam

+ Giả sử chỉ C₃H₇OH tạo ete → m_{ete thu được} = 0,015.(2.60 – 18) = 1,53

Dựa vào khối lượng ete thu được thực tế và giả sử, áp dung quy tắc đường chéo tính được tỉ lệ C₂H₅OH/C₃H₇OH = 2/1 → hiệu suất tạo ete lần lượt của 2 rượu = 40% và 20%

C₂H₅OH \(\xrightarrow{{{H_2}S{O_4}dac,{t^o} \geqslant {{170}^o}C}}\) C₂H₄ + H₂O

C₂H₄ + Br₂ → C₂H₄Br₂

⟹ Hiện tượng: dung dịch brom bị nhạt màu.