Bài 16: Alcohol trang 99, 100, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107 Hóa học 11 Chân trời sáng tạo

MĐ

Một số loài thực vật như tràm, bạc hà, hoa hồng, thường có mùi thơm dễ chịu và đặc trưng, vì trong thành phần hoá học có chứa hợp chất menthol, terpinen-4-ol hoặc geraniol, ... là các alcohol. Alcohol là gì? Alcohol có tính chất vật lí, hoá học nào và được ứng dụng trong lĩnh vực gì?

Phương pháp giải:

Nêu khái niệm, tính chất vật lí, hóa học và ứng dụng alcohol.

Lời giải chi tiết:

- Khái niệm: Alcohol là hợp chất hữu cơ có nhóm chức hydroxy (-OH) liên kết với nguyên tử carbon no.

- Tính chất vật lí: Ở điều kiện thường, các alcohol tồn tại ở thể lỏng hoặc thể rắn; Alcohol có nhiệt độ sôi cao hơn hydrocarbon hoặc ether có phân tử khối tương đương; Alcohol có phân tử khối nhỏ tan tốt trong nước, độ tan giảm khi số nguyên tử carbon tăng

- Tính chất hoá học: Alcohol có khả năng tham gia phản ứng thế nguyên tử hydrogen của nhóm – OH; phản ứng tạo thành ether; phản ứng tạo thành alkene; phản ứng oxi hoá. Polyalcohol có các nhóm -OH kề nhau có thể tạo phức với Cu(OH)₂.

- Ứng dụng: Nhiều alcohol được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực đồ uống, dược phẩm, mĩ phẩm, y tế, phẩm nhuộm hoặc làm nhiên liệu …

CH 1

Quan sát Hình 16.1, cho biết trong các hợp chất hữu cơ đã nêu có nhóm chức đặc trưng nào?

Phương pháp giải:

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

Lời giải chi tiết:

Các hợp chất hữu cơ trong Hình 16.1 đều có nhóm chức hydroxy (–OH).

CH 2

Quan sát Hình 16.1 và Hình 16.2, cho biết nguyên tử carbon liên kết với nhóm chức hydroxy có đặc điểm gì? Cách xác định bậc alcohol như thế nào?

Phương pháp giải:

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

Bậc alcohol là bậc của nguyên tử carbon liên kết với nhóm –OH.

Lời giải chi tiết:

Nguyên tử carbon liên kết với nhóm chức hydroxy là carbon no.

Bậc alcohol là bậc của nguyên tử carbon liên kết với nhóm –OH.

CH 3

Quan sát Hình 16.3, nêu đặc điểm liên kết trong phân tử methanol, ethanol.

Phương pháp giải:

Liên kết cộng hóa trị là liên kết được hình thành giữa hai nguyên tử bằng một hay nhiều cặp electron chung.

Liên kết đơn là liên kết được tạo bởi 1 cặp electron dùng chung giữa hai nguyên tử, biểu diễn bằng một gạch nối “–”.

Lời giải chi tiết:

Trong phân tử methanol, ethanol các nguyên tử liên kết đơn với nhau.

LT

Xác định bậc alcohol của các hợp chất menthol, geraniol, terpinen-4-ol có công thức cấu tạo trong phần Mở đầu.

Phương pháp giải:

Bậc của một nguyên tử carbon được xác định bằng số nguyên tử carbon liên kết trực tiếp với nguyên tử carbon đó.

Bậc alcohol là bậc của nguyên tử carbon liên kết với nhóm –OH.

Lời giải chi tiết:

CH 4

Quan sát Bảng 16.1, cho biết cách xác định mạch carbon chính và thứ tự của các nguyên tử carbon trong phân tử alcohol.

Phương pháp giải:

Việc đánh số thứ tự nguyên tử carbon trong mạch chính sao cho vị trí của nguyên tử carbon liên kết với nhóm hydroxy là nhỏ nhất.

Lời giải chi tiết:

- Mạch carbon chính là mạch dài nhất, chứa nhóm –OH.

- Đánh số thứ tự nguyên tử carbon trong mạch chính sao cho vị trí của nguyên tử carbon liên kết với nhóm hydroxy là nhỏ nhất

LT

Viết công thức cấu tạo và gọi tên các đồng phân alcohol có công thức phân tử C₅H₁₂O.

Phương pháp giải:

Danh pháp thay thế của alcohol đơn chức:

Lời giải chi tiết:

CH 5

Biết nhiệt độ sôi của ethanol là 78,3 °C, propane là -42,1 °C và dimethyl ether là −24,8 °C. Giải thích sự khác biệt đó.

Phương pháp giải:

Giữa các phân tử alcohol có liên kết hydrogen liên phân tử nên có nhiệt độ sôi cao hơn hydrocarbon hoặc ether có phân tử khối tương đương.

Lời giải chi tiết:

Giữa các phân tử ethanol có liên kết hydrogen liên phân tử; propane và dimethyl ether không có liên kết hydrogen, do đó ethanol có nhiệt độ sôi cao hơn hẳn so với propane và dimethyl ether.

CH 6

Từ thông tin Bảng 16.2 và Hình 16.4, cho biết khả năng hoà tan trong nước của alcohol. Độ tan và nhiệt độ sôi của alcohol thay đổi thể nào theo chiều tăng khối lượng phân tử?

Phương pháp giải:

- Nhiệt độ sôi của các alcohol tăng khi phân tử khối tăng.

- Do tạo được liên kết hydrogen với nước nên các alcohol có phân tử khối nhỏ tan tốt trong nước, độ tan giảm khi số nguyên tử carbon tăng.

Lời giải chi tiết:

Theo chiều tăng khối lượng phân tử của các alcohol:

- Độ tan giảm.

- Nhiệt độ sôi tăng.

LT

Tại sao ethanol được dùng làm dung môi cho nhiều loại nước hoa?

Phương pháp giải:

Ethanol có thể hòa tan được nhiều hợp chất hữu cơ, bay hơi tốt.

Lời giải chi tiết:

Ethanol được dùng làm dung môi cho nhiều loại nước hoa vì:

+ Ethanol hòa tan được nhiều loại hợp chất hữu cơ như alcohol, ketone, ester…

+ Ethanol bay hơi tốt, giúp cho nước hoa khô nhanh chóng sau khi sử dụng, ethanol bay hơi khỏi dung dịch nước hoa dễ dàng mà không ảnh hưởng đến các hoạt chất khác.

+ Ethanol an toàn khi tiếp xúc với da…

CH 7

Dựa vào độ âm điện, nêu nguyên nhân gây ra sự phân cực về phía nguyên tử oxygen của 2 liên kết C–O và O–H.

Phương pháp giải:

Trong phân tử alcohol, nguyên tử oxygen có độ âm điện lớn hơn carbon và hydrogen nên liên kết C-O và liên kết O-H là các liên kết cộng hoá trị phân cực; trong đó, nguyên tử oxygen mang một phần điện tích âm.

Lời giải chi tiết:

Độ âm điện của các nguyên tử C, H, O lần lượt là 2,55; 2,20; 3,44

 => Liên kết C–O và O–H là liên kết cộng hóa trị phân cực, oxygen có độ âm điện lớn hơn carbon và hydrogen nên trong liên kết C–O và O–H, nguyên tử oxygen mang một phần điện tích âm.

CH 8

Trong phản ứng với sodium, liên kết nào của phân tử alcohol bị phân cắt?

Phương pháp giải:

Liên kết O-H phân cực mạnh về phía oxygen nên nguyên tử hydrogen của nhóm -OH dễ tách ra khỏi phân tử alcohol trong một số phản ứng hoá học, như phản ứng với kim loại kiềm.

Lời giải chi tiết:

Trong phản ứng với sodium, liên kết O - H của phân tử alcohol bị phân cắt.

LT

Viết phương trình hoá học của phản ứng:

CH₃CH₂CH₂OH + K →

Phương pháp giải:

Alcohol có phản ứng thế nguyên tử hydrogen trong nhóm –OH.

Lời giải chi tiết:

2CH₃CH₂CH₂OH + 2K → 2CH₃CH₂CH₂OK + H₂↑

LT

Hỗn hợp methanol và ethanol có thể tạo thành bao nhiều ether nhờ xúc tác dung dịch H₂SO₄ đặc, đun nóng?

Phương pháp giải:

Phản ứng giữa hai phân tử alcohol tạo ether

Lời giải chi tiết:

Hỗn hợp methanol và ethanol có thể tạo thành 3 ether nhờ xúc tác dung dịch H₂SO₄ đặc, đun nóng.

LT

Viết phương trình hoá học của phản ứng tạo thành alkene từ propan-1-ol ở điều kiện thích hợp.

Phương pháp giải:

Phản ứng tách nước từ alkanol tạo alkene. Có thể dự đoán sản phẩm chính và phụ của phản ứng dựa vào quy tắc Zaitsev.

Lời giải chi tiết:

CH 11

Tiến hành Thí nghiệm 1, quan sát hiện tượng.

Phương pháp giải:

Alcohol tham gia phản ứng cháy

Lời giải chi tiết:

Hiện tượng: ethanol cháy tạo thành ngọn lửa màu vàng, tỏa nhiều nhiệt.

LT

Viết phương trình hoá học của phản ứng oxi hoá propan-1-ol bằng CuO, tạo thành aldehyde.

Phương pháp giải:

Trong điều kiện thích hợp, một số alcohol bị oxi hóa không hoàn toàn thành aldehyde hoặc ketone.

Lời giải chi tiết:

CH 12

Tiến hành Thí nghiệm 2, quan sát hiện tượng ở hai ống nghiệm (1) và (2). Viết phương trình hoá học của phản ứng xảy ra ở Bước 2.

Phương pháp giải:

Các polyalcohol có các nhóm –OH liền kề như ethylene glycol, glycerol, ... có thể tạo phức chất với Cu(OH)₂, sản phẩm có màu xanh đặc trưng.

Lời giải chi tiết:

Hiện tượng:

+ Khi cho vào mỗi ống nghiệm: dung dịch copper(II) sulfate và dung dịch sodium hydroxide, lắc nhẹ, kết tủa màu xanh lam xuất hiện.

+ Nhỏ glycerol vào ống nghiệm thứ nhất, lắc nhẹ, kết tủa tan dần tạo thành dung dịch xanh lam.

+ Nhỏ ethanol vào ống nghiệm thứ hai, lắc nhẹ, kết tủa không tan.

- Phương trình hoá học của phản ứng xảy ra ở Bước 2:

CuSO₄ + 2NaOH → Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄

LT

Trình bày phương pháp hoá học nhận biết hai chất methyl alcohol và ethylene glycol.

Phương pháp giải:

Phân biệt alcohol đơn chức và polyalcohol có các nhóm –OH liền kề bằng phản ứng tạo phức chất với Cu(OH)₂:

+ Polyalcohol có các nhóm –OH liền kề làm tan kết tủa Cu(OH)₂.

+ Alcohol đơn chức không làm tan kết tủa Cu(OH)₂.

Lời giải chi tiết:

- Đánh số thứ tự cho từng dung dịch. Trích các dung dịch làm mẫu thử, đánh số thứ tự tương ứng.

- Nhỏ vài giọt dung dịch sodium hydroxide và copper(II) sulfate vào từng mẫu thử, lắc đều ống nghiệm. Mẫu thử chứa ethylene glycol sẽ xuất hiện kết tủa xanh lam rồi kết tủa tan dần tạo thành dung dịch xanh lam. Mẫu thử chứa methyl alcohol sẽ xuất hiện kết tủa xanh lam nhưng kết tủa không bị tan.

CuSO₄ + 2NaOH → Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄

CH 13

Đọc thông tin về những ứng dụng của alcohol, nhận xét vai trò của alcohol trong đời sống sản xuất.

Phương pháp giải:

Nhiều alcohol được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực đồ uống, dược phẩm, mĩ phẩm, y tế, phẩm nhuộm hoặc làm nhiên liệu …

Lời giải chi tiết:

Alcohol được ứng dụng rộng rãi trong đời sống sản xuất như làm dung môi, nhiên liệu, là chất trung gian để tổng hợp các chất hữu cơ khác, sử dụng trong lĩnh vực đồ uống, dược phẩm, mĩ phẩm, y tế, phẩm nhuộm,..

CH 14

Nêu ý kiến của em về thực trạng xã hội trong cách sử dụng rượu, bia hiện nay. Làm thế nào để bảo vệ sức khỏe bản thân, gia đình và cộng đồng liên quan đến đồ uống có cồn?

Phương pháp giải:

Có thể sử dụng số liệu tiêu thụ rượu bia (ở Việt Nam, thế giới) và tác hại để nói về thực trạng xã hội trong cách sử dụng rượu, bia hiện nay. Đưa ra các giải pháp để bảo vệ sức khỏe bản thân, gia đình và cộng đồng liên quan đến đồ uống có cồn.

Lời giải chi tiết:

- Thực trạng sử dụng rượu, bia:

+ Theo báo cáo trong năm 2022 của Kirin Holdings (Nhật Bản), thế giới tiêu thụ tổng cộng 177 triệu kL bia trong năm 2020 (1 kL = 1000 L), Việt Nam xếp thứ 9 thế giới về lượng bia tiêu thụ với hơn 3,8 triệu kL trong năm 2020.

+ Việc sử dụng rượu, bia đang trở nên phổ biến và đáng báo động: nhiều người uống quá mức, dẫn đến say xỉn, mất khả năng làm chủ hành vi, gây mất an toàn cho bản thân và xã hội; rượu bia còn tác động xấu đến sức khỏe gây ra các bệnh về gan, tăng huyết áp, viêm loét dạ dày,…

- Để bảo vệ sức khỏe bản thân, gia đình và cộng đồng liên quan đến đồ uống có cồn, ta cần: hạn chế sử dụng đồ uống có cồn; đã uống rượu, bia thì không tham gia điều khiển giao thông…

LT

Dựa trên tính chất nào để sử dụng methanol và ethanol làm nhiên liệu thay thế cho động cơ đốt trong?

Phương pháp giải:

Alcohol tham gia phản ứng cháy.

Lời giải chi tiết:

Methanol và ethanol làm nhiên liệu thay thế cho động cơ đốt trong vì methanol và ethanol dễ cháy, khi cháy tỏa ra nhiều nhiệt.

CH 15

Có những phương pháp phổ biến nào để điều chế ethanol?

Phương pháp giải:

Hầu hết ethanol dùng trong công nghiệp được điều chế từ ethylene bằng phản ứng hợp nước, xúc tác acid.

Phương pháp sinh hoá sử dụng enzyme để lên men tinh bột và các loại đường trong tự nhiên, chuyển hoá thành ethanol.

Lời giải chi tiết:

Các phương pháp phổ biến nào để điều chế ethanol:

+ Trong công nghiệp, ethanol được điều chế từ ethylene bằng phản ứng hợp nước, xúc tác acid:

+ Phương pháp sinh hóa:

VD

Trong nhiều gia đình, thường ngâm các loại thảo dược như củ đinh lăng, tỏi, gừng, nhân sâm, trái nhàu,... với rượu để sử dụng. Phương pháp trên ứng dụng tính chất nào của ethanol vào đời sống?

Phương pháp giải:

Ethanol có thể hòa tan được nhiều hợp chất hữu cơ.

Lời giải chi tiết:

Phương pháp trên ứng dụng tính chất hòa tan được nhiều hợp chất hữu cơ của ethanol, do đó có thể sử dụng ethanol làm dung môi để ngâm các loại thảo dược như củ đinh lăng, tỏi, gừng, nhân sâm, trái nhàu,...

Bài 1

Viết phương trình hoá học của các phản ứng xảy ra theo sơ đồ sau:

Phương pháp giải:

(1): phản ứng lên men đường tạo ethanol.

(2): Phản ứng đốt cháy ethanol.

(3): Phản ứng cộng nước vào ethylene.

(4): Phản ứng oxi hóa không hoàn toàn ethanol.

(5): Phản ứng tách nước ethanol.

Lời giải chi tiết:

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

Bài 2

Khi chưng cất rượu gạo theo phương pháp nấu rượu truyền thống, tại sao không nên đun sôi quá mạnh?

Phương pháp giải:

Nhiệt độ sôi của ethanol là 78,3 ^oC.

Lời giải chi tiết:

Vì nhiệt sôi của ethanol là 78,3 ^oC; nên khi đun sôi quá mạnh (nhiệt độ > 78,3 ^oC), ethanol sẽ bị bay hơi, rượu thu được có nồng độ ethanol thấp. Do đó, khi chưng cất rượu gạo theo phương pháp nấu rượu truyền thống, không nên đun sôi quá mạnh.

Bài 3

Theo hướng dẫn của Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) về cách pha chế nước rửa tay khô bằng alcohol, nguyên liệu cần có: isopropyl alcohol 99,8% hoặc ethyl alcohol 96°, hydrogen peroxide 3%, glycerol 98% và nước cất. Thành phần % theo thể tích các chất như sau:

• Isopropyl alcohol 75,15% hoặc ethyl alcohol 83,33%, có tác dụng khử trùng.

• Glycerol 1,45%, giữ ẩm da tay.

• Hydrogen peroxide 4,17%, loại bỏ các bào tử vi khuẩn nhiễm trong dung dịch.

• Thành phần còn lại là nước cất hoặc nước sôi để nguội.

Mô tả cách thực hiện và pha chế 5 lít nước rửa tay khô từ các nguyên liệu trên (có thể thêm một ít hương liệu hoặc tinh dầu để giảm bớt mùi alcohol và tạo cảm giác dễ chịu).

Phương pháp giải:

Tính thể tích nguyên liệu cần dùng rồi mô tả từng bước thực hiện.

Lời giải chi tiết:

- Nguyên liệu để pha 5 lít nước rửa tay khô từ isopropyl alcohol 99,8%, hydrogen peroxide 3%, glycerol 98% và nước cất.

\(\begin{array}{l}{{\rm{V}}_{{\rm{isopropyl alcohol}}}} = 5 \times \frac{{75,15}}{{100}} = {\rm{3,7575 (L)}}\\{{\rm{V}}_{{\rm{glycerol}}}} = 5 \times \frac{{1,45}}{{100}} = {\rm{0,0725 (L)}}\\{{\rm{V}}_{{\rm{hydrogen peroxide}}}} = 5 \times \frac{{4,17}}{{100}} = {\rm{0,2085 (L)}}\end{array}\)

Còn lại là thể tích nước cất và tinh dầu.

- Cách thực hiện:

+ Đổ 3,7575 lít isopropyl alcohol 99,8% vào bình 5 lít;

+ Thêm tiếp 0,2085 lít (208,5 ml) hydrogen peroxide 3% vào bình;

+ Tiếp tục thêm 0,0725 lít (72,5 ml) glyxerol vào bình;

+ Thêm khoảng 5 ml tinh dầu để giảm bớt mùi cồn và dung dịch có mùi thơm dễ chịu.

+ Đổ nước cất vào bình cho đến khi chạm vạch 5 lít.

+ Đậy nắp bình sau khi pha xong để dung dịch không bị bay hơi.

+ Lắc nhẹ bình để các thành phần trộn lẫn vào nhau.

+ Cuối cùng chiết dung dịch qua các bình nhỏ hơn để tiện sử dụng và mang theo.

Lý thuyết