Giải sách bài tập Hóa học 11 cánh diều bài 14: Arene (Hydrocarbon thơm)

Câu 1: Phát biểu nào sau đây là không đúng?

A. Hydrocarbon thơm là những hydrocarbon trong phân tử có vòng benzene.

B. Các chất trong phân tử có vòng benzene được gọi là hydrocarbon thơm.

C. Những hydrocarbon trong phân tử có vòng benzene được gọi là hydrocarbon thơm.

D. Dãy đồng đẳng của benzene có công thức tổng quát C$_{n}$H$_{2n-6}$ (n ≥ 6).

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án B.

Câu 2: Cho các hydrocarbon X và Y có công thức cấu tạo sau:

Tên gọi của X và Y lần lượt là

A. p-xylene và m-xylene.

B. 1,2-dimethylbenzene và 1,3-dimethylbenzene.

C. m-xylene và o-xylene.

D. 1,3-dimethylbenzene và 1,2-dimethylbenzene.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án B.

Câu 3: Một arene Y có phần trăm khối lượng carbon bằng 92,307%. Trên phổ khối lượng của Y có peak ion phân tử ứng với giá trị m/z = 104. Công thức cấu tạo phân tử của Y là

A. C6H5CH=CH2.                                                         B. CH3C6H4CH3.

C. C6H5C☰CH.                                                           D. C6H5C2H5.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án A.

Y là arene nên Y chỉ gồm các nguyên tố C, H.

Phần trăm khối lượng của H trong Y là: 100% - 92,307% = 7,693%

$\frac{n_{C}}{n_{H}}=\frac{92,307:12}{7,693:1}=1$

Công thức thực nghiệm của chất là CH

M$_{Y}$ = 104 gam mol$^{-1}$ => (CH)$_{n}$ = 104 hay 13n = 104 => n = 8.

Vậy công thức phân tử của chất là C$_{8}$H$_{8}$

=> đáp án đúng A. C6H5CH=CH2.

Câu 4: Phát biểu nào sau đây là không đúng?

A. Toluene (C6H5CH3) không tác dụng được với nước bromine, dung dịch thuốc tím ở điều kiện thường.

B. Styrene (C6H5CH=CH2) tác dụng được với nước bromine, làm mất màu dung dịch thuốc tím ở điều kiện thường.

C. Ethylbenzene (C6H5CH2CH3) không tác dụng được với nước bromine, làm mất màu dung dịch thuốc tím khi đun nóng.

D. Naphthalene (C10H8) tác dụng được với nước bromine, làm mất màu dung dịch thuốc tím ở điều kiện thường.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án D.

Naphthalene (C10H8) không tác dụng với nước bromine, làm mất màu dung dịch thuốc tím KMnO$_{4}$ ở điều kiện thường.

Câu 5: Cho một số arene có công thức cấu tạo sau:

Trong số các chất trên, có bao nhiêu chất là đồng phân cấu tạo của nhau?

A. 2.                       B. 4.                          C. 6.                           D. 5.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án B.

Các chất (1), (4), (5) và (6) là đồng phân cấu tạo của nhau.

Câu 6: Phát biểu nào sau đây về quá trình sản xuất các hydrocarbon trong công nghiệp là không đúng?

A. Người ta có thể khai thác/ điều chế toluene bằng quá trình reforming hexane và heptane.

B. Người ta có thể khai thác/ điều chế toluene và benzene từ nhựa than đá.

C. Người ta có thể khai thác/ điều chế benzene bằng phản ứng trimer hóa acetylene.

D. Người ta có thể khai thác benzene từ dầu mỏ hoặc điều chế benzene bằng phản ứng reforming hexane.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án C.

Câu 7: Chất lỏng X (có công thức phân tử là C$_{6}$H$_{6}$) không màu, có mùi thơm nhẹ, không tan trong nước, là một dung môi hữu cơ thông dụng. X tác dụng với chlorine khi chiếu sáng tạo nên chất rắn Y; tác dụng với chlorine khi có xúc tác FeCl$_{3}$ tạo ra chất lỏng Z và khí T. Khí T khi đi qua dung dịch silver nitrate tạo ra kết tủa trắng. Công thức của các chất Y, Z, T lần lượt là

A. C6H6Cl6; C6H5Cl; HCl.                                               B. C6H5Cl; C6H6Cl6; HCl.

C. C6H5Cl5(CH3); C6H5CH2Cl; HCl.                               D. C6H5CH2Cl; C6H5Cl5(CH3); HCl.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án A.

Câu 8: Chất nào sau đây khi đun nóng với dung dịch KMnO4/H2SO4 tạo thành hợp chất hữu cơ đơn chức?

A. C6H5CH3.                                                                    B. m-CH3C6H4CH3.

C. o-CH3C6H4CH3.                                                         D. p-CH3C6H4CH3.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án A.

Chất khi đun nóng với dung dịch KMnO4/H2SO4 tạo thành hợp chất hữu cơ đơn chức là hợp chất phân tử có một nhánh liên kết với vòng benzene.

Câu 9: Để phân biệt styrene và phenylacetylene chỉ cần dùng chất nào sau đây?

A. Nước bromine.                                                       B. Dung dịch KMnO$_{4}$.

C. Dung dịch AgNO$_{3}$/NH$_{3}$.                   D. Khí oxygen dư.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án C.

Chỉ phenylacetylene phản ứng được với dung dịch AgNO$_{3}$/NH$_{3}$ tạo ra kết tủa.

Câu 10: Hydrocarbon thơm X có công thức phân tử C$_{8}$H$_{10}$, khi tác dụng với dung dịch KMnO$_{4}$ trong môi trường H$_{2}$SO$_{4}$ tạo nên hợp chất hữu cơ đơn chức Y. X phản ứng với chlorine có chiếu sáng tạo hợp chất hữu cơ Z chứa một nguyên tử Cl trong phân tử (là sản phẩm chính). Các chất X, Y, Z có công thức cấu tạo lần lượt là

A. C6H5CH2CH3; C6H5COOH; C6H5CHClCH3.

B. C6H5CH2CH3; C6H5CH2COOH; C6H5CHClCH3.

C. o-CH3C6H4CH3; o-HOOCC6H4COOH; o-ClCH2C6H4CH2Cl.

D. p-CH3C6H4CH3; p-HOOCC6H4COOH; p-ClCH2C6H4CH2Cl.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án A.

Khi đun nóng với dung dịch KMnO$_{4}$ trong môi trường H$_{2}$SO$_{4}$ tạo hợp chất hữu cơ đơn chức Y chứng tỏ phân tử X có một nhánh ở vòng benzene, nên có công thức cấu tạo là C$_{6}$H$_{5}$CH$_{2}$CH$_{3}$.

Câu 11: Cho 30mL dung dịch HNO$_{3}$ đặc và 25 mL dung dịch H$_{2}$SO$_{4}$ đặc vào bình cầu ba cổ có lắp ống sinh hàn, phễu nhỏ giọt và nhiệt kế rồi làm lạnh hỗn hợp đến 30°C. Cho từng giọt benzene vào hỗn hợp phản ứng, đồng thời lắc đều và giữ nhiệt độ ở 60 °C trong 1 giờ. Để nguội bình, sau đó rót hỗn hợp phản ứng vào phễu chiết, hỗn hợp tách thành hai lớp. Tách bỏ phần acid ở bên dưới. Rửa phần chất lỏng còn lại bằng dung dịch sodium carbonate, sau đó rửa bằng nước, thu được chất lỏng nặng hơn nước, có màu vàng nhạt. Kết luận nào sau đây về phản ứng trên là không đúng?

A. Chất lỏng màu vàng nhạt là nitrobenzene.

B. Sulfuric acid có vai trò chất xúc tác.

C. Đã xảy ra phản ứng thế vào vòng benzene.

D. Nitric acid đóng vai trò là chất oxi hoá.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án D.

D. Đã xảy ra phản ứng thế nguyên tử H của vòng benzene bằng nhóm NO$_{3}$.

Câu 12: Một trong những ứng dụng của toluene là

A. làm phụ gia để tăng chỉ số octane của nhiên liệu.

B. làm chất đầu để sản xuất methylcyclohexane.

C. làm chất đầu để điều chế phenol.

D. làm chất đầu để sản xuất polystyrene.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án A.

Toluen chủ yếu được dùng làm dung môi hòa tan nhiều loại vật liệu như sơn, các loại nhựa tạo màng cho sơn, mực in, chất hóa học, cao su, mực in, chất kết dính,... Do có chỉ số octane khá cao nên toluen thường được sử dụng để tăng chỉ số octane của xăng.

Câu 13: Một số chất gây ô nhiễm môi trường như benzene, toluene có trong khí thải đốt cháy nhiên liệu xăng, dầu. Để giảm thiểu nguyên nhân gây ô nhiễm này cần

A. cấm sử dụng nhiên liệu xăng.                     B. hạn chế sử dụng nhiên liệu hoá thạch.

C. thay xăng bằng khí gas.                              D. cấm sử dụng xe cá nhân.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án B.

Câu 14: Viết công thức cấu tạo và gọi tên các đồng đẳng của benzene có công thức phân tử C$_{8}$H$_{10}$.

Hướng dẫn trả lời:

Công thức cấu tạo các đồng đẳng của benzene có công thức phân tử C$_{8}$H$_{10}$:

Câu 15: Trình bày cách làm khi chỉ dùng một thuốc thử để phân biệt ba chất lỏng riêng biệt toluene, styrene, benzene.

Hướng dẫn trả lời:

Cách 1. Cho từng chất toluene, styrene, benzene vào bình cầu đựng dung dịch KMnO$_{4}$, khuấy nhẹ ở điều kiện thường. Khi đó, styrene phản ứng làm nhạt màu dung dịch KMnO$_{4}$. Đun nóng và khuấy hỗn hợp trong hai bình còn lại: toluene là chất làm mất màu/ nhạt màu dung dịch KMnO$_{4}$; benzene thì không có hiện tượng đó.

Cách 2. Cho từng chất toluene, styrene, benzene vào ống nghiệm đựng dung dịch Br$_{2}$/CC1$_{4}$, lắc nhẹ. Styrene phản ứng làm nhạt màu bromine; đặt mẩu giấy quỳ ẩm lên miệng hai ống nghiệm còn lại và chiếu ánh sáng tử ngoại vào hai ống nghiệm này: toluene là chất làm quỳ tím ẩm chuyển thành màu đỏ do có phản ứng thế tạo thành C$_{6}$H$_{5}$CH$_{2}$Br và HBr bay ra; benzene không phản ứng trong điều kiện này.

Câu 16: Một hydrocarbon X trong phân tử có phần trăm khối lượng carbon bằng 94,117%. Trên phổ khối lượng của X có peak ion phân tử ứng với giá trị m/z = 102. X có khả năng tác dụng được với bromine khi có xúc tác FeBr$_{3}$. Xác định công thức cấu tạo của X.

Hướng dẫn trả lời:

X là hydrocarbon nên X chỉ gồm các nguyên tố C, H.

Phần trăm khối lượng của H trong X là: 100% - 94,117% = 5,883%

$\frac{n_{C}}{n_{H}}=\frac{94,117:12}{5,883:1}=\frac{4}{3}$

Công thức thực nghiệm của X là C$_{4}$H$_{3}$.

M$_{X}$ = 102 g mol$^{-1}$ => (C$_{4}$H$_{3}$)$_{n}$ = 102 hay 51n = 102 => n = 2.

Công thức phân tử của X là C$_{8}$H$_{6}$.

Vì X có khả năng phản ứng với bromine khi có xúc tác FeBr$_{3}$, chứng tỏ phân tử X có vòng benzene. Vậy công thức cấu tạo phù hợp với X là: