Lời giải bài tập Hóa học lớp 11 Bài 20: Alcohol sách Kết nối tri thức hay, chi tiết sẽ giúp học sinh dễ dàng trả lời câu hỏi Hóa học 11 Bài 20 từ đó học tốt môn Hóa 11.

Giải bài tập Hóa học lớp 11 Bài 20: Alcohol

Mở đầu trang 119 Hóa học 11: Từ xa xưa con người đã biết lên men các loại ngũ cốc, hoa quả để tạo ra các đồ uống có cồn (có chứa ethanol – một alcohol quen thuộc). Ngày nay, alcohol được sử dụng phổ biến trong nhiều lĩnh vực khác nhau như làm dung môi, nguyên liệu hoá học, nhiên liệu, xăng sinh học, … Vậy alcohol là gì và có những tính chất đặc trưng nào?

Lời giải:

- Alcohol là những hợp chất hữu cơ trong phân tử có chứa nhóm hydroxy (-OH) liên kết với nguyên tử carbon no.

- Tính chất đặc trưng của alcohol:

+ Phản ứng với các kim loại mạnh như sodium, potassium … giải phóng khí hydrogen.

+ Phản ứng tạo ether khi đun nóng alcohol với H₂SO₄ đặc ở khoảng 140 ^oC.

+ Alcohol no, đơn chức, mạch hở bị tách nước tạo thành alkene.

+ Khi phản ứng với các tác nhân oxi hoá, ví dụ: CuO: alcohol bậc I bị oxi hoá thành aldehyde, alcohol bậc II bị oxi hoá thành ketone, alcohol bậc III không bị oxi hoá trong điều kiện này.

+ Các alcohol đều cháy, khi cháy toả nhiều nhiệt.

+ Ngoài ra, các polyalcohol có các nhóm -OH liền kề, có thể tác dụng với copper(II) hydroxide tạo thành dung dịch màu xanh lam đậm.

I. Khái niệm, danh pháp

Câu hỏi 1 trang 120 Hóa học 11: Viết các đồng phân cấu tạo của alcohol có công thức C₄H₉OH và xác định bậc của các alcohol đó.

Lời giải:

Các đồng phân cấu tạo của alcohol có công thức C₄H₉OH:

- Alcohol bậc I:

CH₃ – CH₂ – CH₂ – CH₂ – OH;

;

- Alcohol bậc II:

CH₃ – CH(OH) – CH₂ – CH₃;

- Alcohol bậc III:

Câu hỏi 2 trang 121 Hóa học 11: Gọi tên theo danh pháp thay thế các alcohol dưới đây:

Lời giải:

Danh pháp thay thế của các alcohol:

a) Butan – 2 – ol;

b) Butane – 1,3 – diol;

c) 3 – methylbutan – 2 – ol.

Câu hỏi 3 trang 121 Hóa học 11: Viết công thức cấu tạo của các alcohol có tên gọi dưới đây:

a) pentan – 1 – ol;

b) but – 3 – en – 1 – ol;

c) 2 – methylpropan – 2 – ol;

d) butane – 2,3 – diol.

Lời giải:

a) pentan – 1 – ol:

CH₃ – CH₂ – CH₂ – CH₂ – CH₂ – OH.

b) but – 3 – en – 1 – ol:

c) 2 – methylpropan – 2 – ol:

d) butane – 2,3 – diol:

III. Tính chất vật lí

Hoạt động trang 122 Hóa học 11: Các hợp chất propane, dimethyl ether và ethanol có phân tử khối tương đương nhau và có một số tính chất như sau:

Hãy giải thích tại sao ethanol có nhiệt độ sôi cao hơn và tan trong nước tốt hơn so với hai chất còn lại.

Lời giải:

Dù có phân tử khối tương đương nhau nhưng ethanol có nhiệt độ sôi cao hơn và tan tốt trong nước hơn so với các hợp chất propane và dimethyl ether do các phân tử ethanol có thể tạo liên kết hydrogen với nhau và với nước.

Câu hỏi 4 trang 123 Hóa học 11: Từ số liệu ở Bảng 20.3, em hãy giải thích tại sao trong dãy alcohol no, đơn chức, mạch hở, nhiệt độ sôi của các alcohol tăng dần từ C1 đến C5 còn độ tan trong nước giảm dần từ C3 đến C5.

Lời giải:

- Trong dãy alcohol no, đơn chức, mạch hở nhiệt độ sôi của các alcohol tăng dần từ C1 đến C5 do khối lượng phân tử tăng dần từ C1 đến C5.

- Trong dãy alcohol no, đơn chức, mạch hở độ tan trong nước giảm dần từ C3 đến C5 do gốc hydrocarbon là phần kị nước tăng lên.

IV. Tính chất hoá học

Câu hỏi 5 trang 124 Hóa học 11: Đun nóng butan – 2 – ol với sulfuric acid đặc thu được các alkene nào? Sản phẩm nào là sản phẩm chính.

Lời giải:

Đun nóng butan – 2 – ol (CH₃ – CH(OH) – CH₂ – CH₃) thu được các alkene:

(1) CH₂ = CH – CH₂ – CH₃;

(2) CH₃ – CH = CH – CH₃.

Sản phẩm (2) CH₃ – CH = CH – CH₃ là sản phẩm chính. Do phản ứng tách nước của alcohol tạo alkene ưu tiên theo quy tắc Zaisev: nhóm -OH bị tách ưu tiên cùng với nguyên tử hydrogen ở carbon bên cạnh có bậc cao hơn.

Câu hỏi 6 trang 124 Hóa học 11: Viết công thức cấu tạo sản phẩm của phản ứng khi oxi hoá các alcohol sau bằng CuO đun nóng:

Lời giải:

Ta có các sơ đồ:

a) CH₃OH $\stackrel{+CuO,t^o}{\to }$ H - CH = O.

b) 

Hoạt động trang 125 Hóa học 11: Copper(II) hydroxide tác dụng với alcohol đa chức

Chuẩn bị: dung dịch CuSO₄ 2%, dung dịch NaOH 10%, ethanol, glycerol; 2 ống nghiệm.

Tiến hành:

- Cho vào 2 ống nghiệm, mỗi ống khoảng 1 mL dung dịch CuSO₄ 2% và 1 mL dung dịch NaOH 10%.

- Lắc nhẹ 2 ống nghiệm rồi nhỏ vào từng ống:

Ống nghiệm (1): 5 giọt ethanol.

Ống nghiệm (2): 5 giọt glycerol.

- Lắc đều cả 2 ống nghiệm.

Quan sát hiện tượng xảy ra ở từng ống nghiệm, giải thích và viết phương trình hoá học.

Lời giải:

Hiện tượng:

+ Ống nghiệm (1): không có hiện tượng gì xuất hiện.

+ Ống nghiệm (2): Cu(OH)₂ tan dần tạo ra dung dịch màu xanh lam đậm.

Giải thích:

Glycerol có các nhóm -OH liền kề nhau, có thể tác dụng với Cu(OH)₂ tạo phức màu xanh lam đậm.

Phương trình hoá học:

CuSO₄ + 2NaOH → Cu(OH)₂ + Na₂SO₄;

Câu hỏi 7 trang 125 Hóa học 11: Viết phương trình hoá học của phản ứng giữa methanol với sodium.

Lời giải:

2CH₃OH + 2Na → 2CH₃ONa + H₂.

Câu hỏi 8 trang 125 Hóa học 11: Nêu phương pháp hoá học để phân biệt methanol và ethylene glycol.

Lời giải:

- Cho lần lượt từng dung dịch tác dụng với Cu(OH)₂:

+ Không có hiện tượng xuất hiện → CH₃OH.

+ Cu(OH)₂ tan dần tạo dung dịch màu xanh lam đậm → ethylene glycol (C₂H₄(OH)₂).

V. Ứng dụng

Câu hỏi 9 trang 127 Hóa học 11: Một đơn vị cồn tương đương 10 mL (hoặc 7,89 gam) ethanol nguyên chất. Theo khuyến cáo của ngành y tế, để đảm bảo sức khoẻ mỗi người trưởng thành không nên uống quá 2 đơn vị cồn mỗi ngày. Vậy mỗi người trưởng thành không nên uống quá bao nhiêu mL rượu 40^o một ngày?

Lời giải:

Áp dụng công thức: Độ rượu = $\frac{V_r}{V_r+V_{H_{2}O}}\times 100$

Thể tích ethanol nguyên chất có trong 2 đơn vị cồn là: 2 × 10 = 20 (mL).

Vậy người trưởng thành không nên uống quá: $\frac{20\times 100}{40}=50$ mL rượu 40^o một ngày.

Câu hỏi 10 trang 127 Hóa học 11: Viết phương trình hoá học của các phản ứng trong sơ đồ điều chế glycerol từ propylene.

Lời giải:

Trong công nghiệp, glycerol được tổng hợp từ propylene theo sơ đồ:

Các phương trình hoá học minh hoạ cho sơ đồ:

(1) CH₂ = CH – CH₃ + Cl₂ $\stackrel{{450}^{o}C}{\to }$ CH₂ = CH – CH₂Cl + HCl

(2) CH₂ = CH – CH₂Cl + Cl₂ + H₂O → CH₂Cl – CH(OH) – CH₂Cl + HCl

(3) CH₂Cl – CH(OH) – CH₂Cl + 2NaOH $\stackrel{t^o}{\to }$ CH₂OH – CH(OH) – CH₂OH + 2NaCl.

VI. Điều chế

Câu hỏi 10 trang 127 Hóa học 11: Viết phương trình hoá học của các phản ứng trong sơ đồ điều chế glycerol từ propylene.

Lời giải:

Trong công nghiệp, glycerol được tổng hợp từ propylene theo sơ đồ:

Các phương trình hoá học minh hoạ cho sơ đồ:

(1) CH₂ = CH – CH₃ + Cl₂ $\stackrel{{450}^{o}C}{\to }$ CH₂ = CH – CH₂Cl + HCl

(2) CH₂ = CH – CH₂Cl + Cl₂ + H₂O → CH₂Cl – CH(OH) – CH₂Cl + HCl

(3) CH₂Cl – CH(OH) – CH₂Cl + 2NaOH $\stackrel{t^o}{\to }$ CH₂OH – CH(OH) – CH₂OH + 2NaCl.

Lý thuyết Alcohol

1. Khái niệm, danh pháp 

a. Khái niệm

Alcohol là những hợp chất hữu cơ trong phân tử có chứa nhóm hydroxy (–OH) liên kết với nguyên tử carbon no.

Alcohol no, đơn chức, mạch hở trong phân tử có một nhóm -OH liên kết với gốc alkyl, có công thức tổng quát là C_nH_2n+1OH (n≥1) 

Nếu alcohol có hai hay nhiều nhóm –OH thì các alcohol đó được gọi là các alcohol đa chức (polyalcohol).

Bậc của alcohol là bậc của nguyên tử carbon liên kết với nhóm hydroxy. Ta có alcohol bậc 1, alcohol bậc II và alcohol bậc III.

b. Danh pháp 

* Danh pháp thay thế: 

Tên theo danh pháp thay thế của moncalcohol:

Tên theo danh pháp thay thế của polyalcohol:

2. Đặc điểm cấu tạo

Trong phần tử alcohol, các liên kết O-H và C-O đều phân cực về phía nguyên tử oxygen do oxygen có độ âm điện lớn. Do đó, trong các phản ứng hoá học, alcohol thường bị phân cắt ở liên kết O-H hoặc liên kết C-O.

3. Tính chất vật lí

Ở điều kiện thường, các alcohol no, đơn chức từ C1 đến C12 ở trạng thái lỏng, các alcohol từ C13 trở lên ở trạng thái rắn. 

Các polyalcohol như ethylene glycol, glycerol là chất lỏng sánh, nặng hơn nước và có vị ngọt. 

Alcohol có nhiệt độ sôi cao hơn các hydrocarbon, dẫn xuất halogen có phân tử khối tương đương và dễ tan trong nước do các phân tử alcohol có thể tạo liên kết hydrogen với nhau và với nước.

4. Tính chất hóa học 

a. Phản ứng thế nguyên tử H của nhóm -OH 

Liên kết O-H phân cực nên trong một số phản ứng, nguyên tử hydrogen trong nhóm hydroxy có thể bị thay thế. 

2R- OH + 2Na → 2RONa + H₂

b. Phản ứng tạo ether

Khi đun nóng alcoho với H₂SO₄ đặc ở nhiệt độ thích hợp thì thu được ether.

c. Phản ứng tạo alkene 

Khi cho hơi alcohol no, đơn chức, mạch hở đi qua bột Al₂O₃ nung nóng hoặc đun alcohol với H₂SO₄ đặc, H₃PO₄ đặc, alcohol bị tách nước tạo thành alkene.

d. Phản ứng oxi hóa

* Oxi hoá không hoàn toàn 

Khi phản ứng với các chất oxi hoá (ví dụ: CuO), các alcohol bị oxi hoá không hoàn toàn tạo thành các sản phẩm khác nhau tuỳ theo bác của alcohol: alcohol bậc I bị oxi hoa thành aldehyde, alcohol bậc II bị oxi hoá thành ketone, alcohol bậc III không bị oxi hoá trong điều kiện này.

* Phản ứng cháy của alcohol

Các alcohol có thể bị đốt cháy trong không khí tạo thành carbon dioxide, hơi nước và toả nhiệt:

C_nH_2n+1OH + 3n/2 O₂ → nCO₂ + (n+1)H₂O (điều kiện: t⁰)

e. Phản ứng riêng của polyalcahol với Cu(OH)₂

Các polyalcohol có các nhóm -OH liền kề như ethylene glycol, glycerol có thể tác dụng với copper(||) hydroxide tạo dung dịch màu xanh lam đậm.

5. Ứng dụng

a. Ứng dụng của alcohol

b. Ảnh hưởng của rượu, bia và đồ uống có cồn đến sức khỏe con người

Việc lạm dụng rượu, bia và đồ uống có cồn sẽ gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người như tổn thương hệ thần kinh, rối loạn tâm thần, viêm gan, xơ gan,…

6. Điều chế

a. Hydrate hoá alkene 

Các alcohol có thể được điều chế bằng phản ứng hydrate hóa alkene. Phương pháp này được sử dụng phổ biến trong công nghiệp để điều chế ethanol

CH₂=CH₂ + H₂O → C₂H₅OH (điều kiện H₃PO₄, t⁰)

b. Điều chế ethanol bằng phương pháp sinh hoá 

Khi lên men tinh bột, enzyme sẽ phân giải tinh bột thành glucose, sau đó giucose sẽ chuyển hoá thành ethanol. 

Phương pháp sinh hóa được sử dụng phổ biến để sản xuất các đồ uống có cồn, điều chế ethanol làm nhiên liệu sinh học.

c. Điều chế glycerol 

Trong công nghiệp, glycerol được tổng hợp từ propylene theo sơ đồ sau: 

Ngoài ra, glycerol còn thu được khi thuỷ phân chất béo trong quá trình sản xuất xà phòng.

Sơ đồ tư duy Alcohol

Xem thêm các bài giải SGK Hóa lớp 11 Kết nối tri thức hay, chi tiết khác: