Bài tập phản ứng thế của ankan

Đặt CTPT của ankan là C_nH_2n+2

Phản ứng của C_nH_2n+2 với clo tạo ra dẫn xuất monoclo :

${{C}_{n}}{{H}_{2n+2}}\,\,\,\,\,+\,\,\,\,\,\,C{{l}_{2}}\,\,\xrightarrow{\text{as}}\,\,\,{{C}_{n}}{{H}_{2n+1}}Cl\,\,\,\,\,+\,\,\,\,\,HCl$            (1)

Theo giả thiết ${{M}_{{{C}_{n}}{{H}_{2n+1}}Cl}}=53,25.2=106,5\,$=> 14n + 36,5 = 106,5 => n = 5

=>CTPT của ankan là C₅H₁₂

Vì phản ứng chỉ tạo ra một sản phẩm duy nhất nên ankan X là 2,2-đimetylpropan.

Phương trình phản ứng :

Đặt CTPT của ankan X là C_nH_2n+2. Theo giả thiết ta có :

            $\frac{12n}{2n+2}=\frac{83,72}{16,28}\Rightarrow n=6$=> CTPT của ankan X là C₆H₁₄

Vì X phản ứng với Cl₂ theo tỉ lệ mol 1:1 chỉ thu được hai sản phẩm thế monoclo nên X có tên là 2,3-đimetylbutan. Phương trình phản ứng :         

Đặt CTPT của ankan là C_nH_2n+2.

Phản ứng của C_nH_2n+2 với brom tạo ra hai chất sản phẩm :

${{C}_{n}}{{H}_{2n+2}}+xB{{r}_{2}}\xrightarrow{\text{as}}{{C}_{n}}{{H}_{2n+2-x}}Br{}_{x}+xHBr$     (1)

mol:        1                                  1                            x

Hỗn hợp Y gồm hai chất là : C_nH_2n+2-xBr_x và HBr

Theo giả thiết và (1) ta có : $\frac{{1.(14n + 2 + 79x) + 81x}}{{1 + x}} = 4.29 \Rightarrow 14n + 44x = 114\Rightarrow \left\{ \begin{gathered}  n = 5 \hfill \\  x = 1 \hfill \\ \end{gathered}  \right.$.

Vì phản ứng chỉ tạo ra 2 sản phẩm nên suy ra chỉ có một sản phẩm thế duy nhất => X là 2,2-đimetylpropan

Phương trình phản ứng :

Ankan X là chất khí ở điều kiện thường nên số nguyên tử C ≤ 4

→ X phản ứng với clo tạo ra 2 dẫn xuất monoclo

→ X có thể có các công thức cấu tạo:

CH₃-CH₂-CH₃

CH₃-CH₂-CH₂-CH₃

(CH₃)₃CH

Vậy có 3 chất thỏa mãn điều kiện trên.

Ankan X có một nguyên tử cacbon bậc III, một nguyên tử cacbon bậc II, còn lại là các nguyên tử cacbon bậc 1. Do đó X có công thức cấu tạo là :

CH₃-CH(CH₃)-CH₂-CH₃

Vậy khi cho X tác dụng với clo tỉ lệ 1:1:

Có 4 vị trí nguyên tử Cl có thể thế vào. Vậy có 4 dẫn xuất monoclo là đồng phân cấu tạo của nhau.

Vậy các chất chỉ cho 1sản phẩm thế monoclo duy nhất là: (b) (c) (d)

Đặt công thức của dẫn xuất là: CH_4-xCl_x

\(\% {m_{Cl}} = \frac{{35,5x}}{{34,5x + 16}}.100\%  = 89,12\%  \to x = 3\)

Vậy dẫn xuất halogen đó là CHCl₃.

Phản ứng CH₄ + Cl₂ \(\overset{t^o}{\rightarrow}\) CH₃Cl + HCl thuộc loại phản ứng thế.

Số mol ankan bằng số mol dẫn xuất và bằng: \(n = \frac{{PV}}{{RT}} = \frac{{5,6.2,2}}{{\frac{{22,4}}{{273}}.(273 + 27,3)}} = 0,5\). (Hằng số \({\rm{R }} = \frac{{{\rm{22,4}}}}{{{\rm{273}}}} \approx 0,082.\))

Công thức dẫn xuất là C_nH_2n+2-xCl_x có khối lượng phân tử: 14n + 2 - x + 35,5x = 99.

Vậy x = 2, n = 2 là phù hợp.

Hiđrocacbon Y mạch hở chỉ chứa liên kết σ => Y là ankan

Đặt công thức của Y là C_nH_2n+2 (n≥1)

Trong phân tử ankan, liên kết C-C và C-H đều chứa 1 liên kết σ

+ n nguyên tử C tạo thành (n-1) liên kết C-C

+ (2n+2) nguyên tử H tạo thành (2n+2) liên kết C-H

 => ∑ σ = (n-1) + (2n+2) = 19 => n = 6

Vậy công thức ankan là C₆H₁₄.

Khi đem C₆H₁₄ tham gia phản ứng thế với clo thì thu được 2 sản phẩm thế monoclo nên công thức cấu tạo của C₆H₁₄ thỏa mãn là

Chất Y có tên là 2,3-đimetylbutan.