Giải sách bài tập Hóa học 11 Kết nối bài 17: Arene (Hydrocarbon thơm)

Bài tập 17.1: Arene hay còn gọi là hydrocarbon thơm là những hydrocarbon trong phân tử có chứa một hay nhiều

A. vòng benzene.                                                 B. liên kết đơn.

C. liên kết đôi.                                                     D. liên kết ba.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án A.

Arene hay còn gọi là hydrocarbon thơm là những hydrocarbon trong phân tử có chứa một hay nhiều vòng bezene.

Bài tập 17.2: Công thức phân tử nào sau đây có thể là công thức của hợp chất thuộc dãy đồng đẳng của benzene?

A.C₈H₁₆.                    B. C₈H₁₄.                    C. C₈H₁₂.                    D.C₈H₁₀.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án D.

Dãy đồng đẳng của benzene có công thức tổng quát là C_nH_2n-6. Vậy công thức của hợp chất thuộc dãy đồng đẳng của benzene là C₈H₁₀.

Bài tập 17.3: Nhận định nào sau đây về cấu tạo của phân tử benzene không đúng?

A. Phân tử benzene có 6 nguyên tử carbon tạo thành hình lục giác đều.

B. Tất cả nguyên tử carbon và hydrogen đều nằm trên một mặt phẳng.

C. Các góc liên kết đều bằng 109,5°.

D. Các độ dài liên kết carbon - carbon đều bằng nhau.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án C.

Các góc liên kết trong phân tử benzene đều bằng 120°.

Bài tập 17.4: Chất nào sau đây là chất rắn, màu trắng?

A. Benzene.                                            B. Toluene.

C. Styrene.                                             D. Naphthalene.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án D.

Naphthalene là chất rắn, màu trắng.

Bài tập 17.5: Cho các chất sau: (X) o-bromotoluene; (Y) m-bromotoluene; (Z) p-bromotoluene.

Sản phẩm chính của phản ứng giữa toluen với bromine ở nhiệt độ cao có mặt iron(III) bromine là

A. (X) và (Y).                    B. (Y) và (Z).                    C. (X) và (Z).                    D. (Y).

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án C.

Khi benzene có nhóm thế alkyl (-CH₃, -C₂H₅,…), các phản ứng thế nguyên tử hydrogen ở vòng benzene xảy ra dễ dàng hơn so với benzene và ưu tiên thế vào vị trí số 2 hoặc số 4 (vị trí ortho hoặc para) so với nhóm alkyl.

Bài tập 17.6: Nitro hoá benzene bằng hỗn hợp HNO₃ đặc và H₂SO₄ đặc ở nhiệt độ ≤ 50 °C, tạo thành chất hữu cơ X.

Phát biểu nào sau đây về X không đúng?

A. Tên của X là nitrobenzene.                        B. X là chất lỏng, sánh như dầu.

C. X có màu vàng.                                          D. X tan tốt trong nước.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án D.

C₆H₆ + HONO₂ $\overset{xt,t^{o}}{\rightarrow}$ C₆H₅NO₂ + H₂O

C₆H₅NO₂ có tên là nitrobenzene; là chất lỏng màu vàng, sánh như dầu; không tan trong nước.

Bài tập 17.7: Nhận xét nào sau đây không đúng đối với phản ứng cộng chlorine vào benzene?

A. Khó hơn phản ứng cộng chlorine vào ethylene.

B. Xảy ra với điều kiện ánh sáng tử ngoại và đun nóng.

C. Sản phẩm thu được là 1,2,3,4,5,6-hexachlorocyclohexane.

D. Tỉ lệ mol của các chất tham gia phản ứng là 1:1.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án D.

Phương trình phản ứng:

Tỉ lệ mol các chất phản ứng là 1:3.

Bài tập 17.8: Nhận xét nào sau đây về tính chất hoá học của benzene là không đúng?

A. Benzene khó tham gia phản ứng cộng hơn ethylene.

B. Benzene dễ tham gia phản ứng thế hơn so với phản ứng cộng.

C. Benzene không bị oxi hoá bởi tác nhân oxi hoá thông thường.

D. Benzene làm mất màu dung dịch nước bromine ở điều kiện thường.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án D.

Benzene không phản ứng với nước bromine ở điều kiện thường, vì vậy nó không làm mất màu nước bromine.

Bài tập 17.9: Phân tử chất nào sau đây có thể cộng thêm 5 phân tử H₂ (xúc tác Ni, đun nóng)?

A. Benzene.               B. Toluene.               C. Styrene.               D. Naphthalene.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án D.

Naphthalen có công thức , gồm có 5 liên kết đôi trong phân tử, nên khi gặp xúc tác Ni ở nhiệt độ thích hợp có thể cộng thêm 5 phân tử H₂.

Bài tập 17.10: Chất nào sau đây có thể làm nhạt màu dung dịch Br₂ trong CCl₄ ở điều kiện thường?

A. Benzene.                  B. Toluene.                  C. Styrene.                  D. Naphthalene.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án C.

Phản ứng của styrene với dung dịch nước bromine:

C₆H₅CH=CH₂ + Br₂ $\overset{CCl_{4}}{\rightarrow}$ C₆H₅CHBr-CH₂Br

Bài tập 17.11: Chất nào sau đây khi tác dụng với hỗn hợp HNO₃ và H₂SO₄ đặc nóng tạo một sản phẩm mononitro hoá duy nhất?

A. Benzene.                B. Toluene.                C. o-xylene.                D. Naphthalene.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án A.

Benzene tác dụng với hỗn hợp HNO₃ và H₂SO₄ đặc nóng tạo một sản phẩm mononitro hoá duy nhất là nitrobenzene.

C₆H₆ + HONO₂ $\overset{xt,t^{o}}{\rightarrow}$ C₆H₅NO₂ + H₂O

Bài tập 17.12: Phản ứng giữa toluene và chlorine khi được chiếu sáng tạo sản phẩm là

A. p-chlorotoluene.                                               B. m-chlorotoluene.

C. benzyl chloride.                                                D. 2,4-dichlorotoluene.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án C.

Phản ứng giữa toluene và chlorine khi được chiếu sáng tạo sản phẩm là benzyl chloride.

Phương trình phản ứng:

C₆H₅CH₃ + Cl₂ $\overset{as}{\rightarrow}$ C₆H₅CH₂Cl + HCl.

Bài tập 17.13: Đun nóng toluene với dung dịch KMnO₄ nóng, thì tỉ lệ mol C₆H₅COOK sinh ra so với KMnO₄ phản ứng bằng

A. 1 : 2.                  B. 2 : 1.                     C. 2 : 3.                    D. 3 : 2.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án A.

Phương trình phản ứng:

Như vậy tỉ lệ mol C₆H₅COOK sinh ra so với KMnO₄ phản ứng bằng 1 : 2.

Bài tập 17.14: Đun nóng hydrocarbon thơm X có công thức phân tử C₈H₁₀ với dung dịch KMnO₄ nóng thu được dung dịch có chứa C₆H₅COOK và K₂CO₃. Chất X là

A. o-xylene.                 B. p-xylene.                 C. ethyl benzene.                D. styrene.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án C.

Phương trình phản ứng:

C₆H₅CH₂CH₃ + 4KMnO₄ $\overset{t^{o}}{\rightarrow}$ C₆H₅COOK + K₂CO₃

=> Chất X là ethylbenzene (C₆H₅CH₂CH₃).

Bài tập 17.15: Viết đồng phân và gọi tên các arene có cùng công thức phân tử C₈H₁₀.

Hướng dẫn trả lời:

Các đồng phân và tên gọi của chúng:

Bài tập 17.16: Cho 40 mL dung dịch H₂SO₄ đặc, lạnh vào bình cầu đang được giữ lạnh, thêm 35 mL dung dịch HNO₃ đặc. Sau đó, thêm từ từ 30 mL benzene và khuấy đều (giữ nhiệt độ trong khoảng 55-60 ^oC ). Sau khoảng một giờ thu được lớp chất lỏng X màu vàng, không tan trong nước và nhẹ hơn nước.

Xác định chất X viết phương trình hoá học.

Hướng dẫn trả lời:

Chất X là nitrobenzene.

PTHH:

C₆H₆ + HONO₂ $\overset{xt}{\rightarrow}$ C₆H₅NO₂ + H₂O

Bài tập 17.17: Biết nhóm thế -Br trên vòng benzene định hướng thế ưu tiên các vị trí ortho và para, còn nhóm thế -NO₂ trên vòng benzene định hướng thế vào vị trí meta. Hãy xác định cấu tạo và tên gọi của các chất còn thiếu trong mỗi sơ đồ chuyển hoá sau đây (mỗi phản ứng chỉ xảy ra một lần thế và các chất còn thiếu là sản phẩm chính của phản ứng).

Hướng dẫn trả lời:

Bài tập 17.18: Dự đoán sản phẩm chính của mỗi phản ứng trong sơ đồ sau và gọi tên các sản phẩm đó.

Hướng dẫn trả lời:

Các sản phẩm chính và tên gọi:

Bài tập 17.19: Viết các phương trình phản ứng minh hoạ các quá trình điều chế:

a) Polystyrene từ hexane.

b) 2,4,6-trinitrotoluene từ heptane.

Hướng dẫn trả lời:

a) C₆H₁₄ $\overset{reforming}{\rightarrow}$ C₆H₆ + 4H₂

C₆H₆ + CH₂=CH₂ $\overset{H^{+}}{\rightarrow}$ C₆H₅CH₂CH₃

C₆H₅CH₂CH₃ $\overset{xt,t^{o}}{\rightarrow}$ C₆H₅CH=CH₂ + H₂

C₆H₅CH=CH₂ $\overset{xt,t^{o}}{\rightarrow}$ -(CH(C₆H₅)-CH₂)_n-

b) C₇H₁₆ $\overset{reforming}{\rightarrow}$ C₆H₅CH₃ + 4H₂

C₆H₅CH₃ + 3HONO₂ → 2,4,6-(O₂N)C₆H₂CH₃ + 3H₂O