Phân tích Phản ứng Thế Là Gì, Phản ứng Thế Trong Hóa Học

Review Phản ứng Thế Là Gì, Phản ứng Thế Trong Hóa Học là conpect trong nội dung hôm nay của Kí tự đặc biệt Daothap.vn. Theo dõi content để biết đầy đủ nhé.

Phản ứng thế là gì? Phương trình phản ứng thế và Một số dạng bài tập – Kiến thức tổng hợp.

Bạn đang xem: Phản ứng thế là gì

Bên cạnh phản ứng cộng, phản ứng tách thì phản ứng thế cũng là phần kiến thức quan trọng trong chương trình hóa học. Vậy khái niệm phản ứng thế là gì? Phương trình phản ứng thế? Lý thuyết và các dạng bài tập phản ứng thế?… Hãy cùng Inflagi tìm hiểu chi tiết về chủ đề “phản ứng thế là gì” qua nội dung bài viết dưới đây nhé!. 

Lý thuyết phản ứng thế là gì?

Khái niệm phản ứng thế là gì?

Phản ứng thế theo định nghĩa là phản ứng hóa học mà trong đó nguyên tử của nguyên tố này ở dạng đơn chất thay thế nguyên tử của nguyên tố khác trong hợp chất.

Phương trình phản ứng thế

Trong hoá học vô cơ:Phản ứng thế trong hóa học vô cơ bao giờ cũng có sự thay đổi số oxi hoá của các nguyên tố.Phản ứng thế về bản chất là phản ứng hóa học mà trong đó một nguyên tố có độ hoạt động hóa học mạnh hơn (ở các điều kiện cụ thể về nhiệt độ và áp suất) sẽ thay thế cho nguyên tố có độ hoạt động hóa học yếu hơn trong hợp chất của nguyên tố này, như phản ứng sau: (A + BX rightarrow AX + B)Trong hóa học hữu cơ, phản ứng thế được biết là phản ứng hóa học mà trong đó một nhóm của một hợp chất được thay bằng một nhóm khác.

Một số ví dụ phản ứng thế thường gặp

Một số phản ứng thế hay gặp:

(Fe + HCl rightarrow FeCl_2 + H_2)

(2Al + 6HCl rightarrow 2AlCl_3 + 3H_2)

(3Cl_2 + 2NH_3 rightarrow 6HCl + N_2)

(Zn + CuCl_2 rightarrow Cu + ZnCl_2)

(2HCl + Zn rightarrow H_2 + ZnCl_2)

(2C + SiO_2 rightarrow 2CO + Si)

(Fe + CuCl_2 rightarrow Cu + FeCl_2)

(Fe + H_2SO_4 rightarrow H_2 + FeSO_4)

(2AlCl_3 + 3Mg rightarrow 2Al + 3MgCl_2)

(3Cl_2 + 6Fe(NO_3)_2 rightarrow 4Fe(NO_3)_3 + 2FeCl_3)

(CH_4 + Cl_2 oversetasrightarrow CH_3Cl + HCl)

*
*

Phản ứng thế trong hóa vô cơ

Trong chương trình hóa học phổ thông, người ta hay đề cập đến dãy Beketop, đây sẽ là dãy để so sánh độ hoạt động hóa học của một số kim loại với nhau và so với hiđro. Mặc dù vậy thì dãy này chỉ thể hiện cho một số kim loại điển hình ở điều kiện tiêu chuẩn. Trong thực tế, ở nhiệt độ cao thì một số phi kim như cacbon có khả năng thế chỗ của kim loại trong hợp chất của nó. Ví dụ phản ứng khử oxit sắt (III) là một phản ứng thế điển hình: (3C + Fe_2O_3 rightarrow 3CO + 2Fe)Dãy hoạt động hóa học (dãy beketop): 

*

Phản ứng thế trong hóa hữu cơ

Phản ứng thế ở các hợp chất hữu cơ được chia thành các loại như sau:

Phản ứng thế ái lực hạt nhân.Phản ứng thế ái lực điện tử.Phản ứng thế gốc.

***Lưu ý: 

Phản ứng này thường gặp ở các hiđrocacbon no, được ký hiệu là S. Phản ứng thế halogen trong các phân tử ankan sẽ xảy ra theo cơ chế gốc (cơ chế SR).Đây là một phản ứng dây chuyền. Do đó, muốn khơi mào phản ứng, cần phải chiếu sáng hoặc thêm các chất dễ phân hủy thành gốc tự do hoạt động vào.

Ví dụ: Xét quá trình phản ứng giữa metan và clo, phản ứng xảy ra theo cơ chế gốc, trải qua 3 giai đoạn: khơi mào, phát triển mạch, tắt mạch.

Khơi mào:(Cl_2 rightarrow Cl’ + Cl’) (điều kiện: ánh sáng khuếch tán).Phát triển mạch:(CH_4 + Cl’ rightarrow CH_3’ + HCl)(CH_3’ + Cl_2 rightarrow CH_3Cl + Cl’)Tắt mạch:(Cl’ + Cl’ rightarrow Cl_2)(CH_3’ + Cl’ rightarrow CH_3Cl)(CH_3’ + CH_3’ rightarrow CH_3-CH_3)

Một số dạng bài tập về phản ứng thế

Dạng 1: Phản ứng thế halogen của ankan

Nhận xét chung :Vì trong phân tử chỉ có các liên kết đơn là các liên kết bền nên ở điều kiện thường các ankan tương đối trơ về mặt hóa học. Ankan không bị oxi hóa bởi các dung dịch sau (H_2SO_4, d, HNO_3, KMnO_4,…)Khi có ánh sáng, nhiệt độ và xúc tác thì ankan tham gia các phản ứng thế, tách và oxi hóa.Phản ứng thế halogen (phản ứng halogen hóa)Thường xét phản ứng với (Cl_2, Br_2)Dưới tác dụng của ánh sáng, các ankan sẽ tham gia phản ứng thế halogen. Các nguyên tử H có thể lần lượt bị thế đến hết bằng các nguyên tử halogen.(CH_4 + Cl_2 oversetasrightarrow CH_3Cl + HCl)(CH_3Cl + Cl_2 oversetasrightarrow CH_2Cl_2 + HCl)(CH_2Cl_2 + Cl_2 oversetasrightarrow CHCl_3 + HCl)(CHCl_3 + Cl_2 oversetasrightarrow CCl_4 + HCl)Quy tắc thế: Khi tham gia phản ứng thế, nguyên tử halogen sẽ ưu tiên tham gia thế vào nguyên tử H của C bậc cao hơn (có ít H hơn).

Xem thêm: Hd Bank Là Ngân Hàng Gì

Ví dụ: 

(CH_3 – CH_2-CH_3 + Br_2 oversetasrightarrow CH_3-CHBr-CH_3 + HBr)

Lưu ý:

Chỉ có (Cl_2, Br_2) tham gia phản ứng, (I_2, F_2) khống tham gia phản ứng.Số lượng nguyên tử H bị thay thế phụ thuộc vào tỉ lệ mol ankan và halogen.Nguyên tử H của C bậc cao dễ bị thay thế hơn nguyên tử H của C bậc thấp.

Phương pháp giải bài tập thế halogen

Bước 1: Viết phương trình phản ứng của ankan với (Cl_2) hoặc (Br_2). Nếu đề bài không cho biết sản phẩm thế là monohalogen, đihalogen,… thì ta phải viết phản ứng ở dạng tổng quát :(C_nH_2n+2 + xBr_2 oversetas, t^circrightarrow C_nH_2n+2-xBr_x + xHBr)hoặc (C_nH_2n+2 + xCl_2 oversetas, t^circrightarrow C_nH_2n+2-xCl_x + xHCl)Bước 2: Tính khối lượng mol của sản phẩm thế hoặc khối lượng mol trung bình của hỗn hợp sản phẩm nhằm tìm số nguyên tử cacbon trong ankan hay mối liên hệ giữa số cacbon và số nguyên tử clo, brom trong sản phẩm thế. Qua đó sẽ xác định được số nguyên tử cacbon cũng như số nguyên tử clo, brom trong sản phẩm thế. Từ đó tìm được công thức cấu tạo của ankan ban đầu và công thức cấu tạo của các sản phẩm thế.

Bài 1: Clo hóa ankan X theo tỉ lệ mol 1: 1 tạo sản phẩm dẫn xuất monoclo có thành phần khối lượng Clo là 45,223%. Vậy công thức phân tử của X là gì?

Hướng dẫn giải

Ta có: (C_nH_2n+2 + Cl_2 rightarrow C_nH_2n+1Cl + HCl)

(Rightarrow frac35,514n + 36,5.100 = 45,223 Rightarrow n = 3)

Vậy CTPT của X là: (C_3H_8)

Bài 2: Một ankan A có thành phần phần trăm C là 83,33%. Tìm CTPT và xác định CTCT đúng của A biết rằng khi cho A tác dụng với Clo theo tỉ lệ mol 1: 1 ta chỉ thu được 1 sản phẩm thế monoclo.

Hướng dẫn giải

Gọi CTPT của ankan là: (C_nH_2n+2)

%(m_C = frac12n12n + 2n+2.100)% = 83,33%

(Rightarrow n = 5)

Vậy CTPT của A là (C_5H_12)

A tác dụng với (Cl_2) theo tỉ lệ mol 1: 1 ta chỉ thu được 1 sản phẩm thế monoclo.

(Rightarrow) CTCT đúng của A là: 

*

Dạng 2: Bài tập phản ứng thế hiđrocacbon

Bài 1: Hiđrocacbon mạch hở X trong phân tử chỉ chứa liên kết (sigma) và có hai nguyên tử cacbon bậc ba trong một phân tử. Đốt cháy hoàn toàn 1 thể tích X sinh ra 6 thể tích (CO_2) (ở cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất). Khi cho X tác dụng với (Cl_2) (theo tỉ lệ số mol 1 : 1), số dẫn xuất monoclo tối đa sinh ra là:

3425

Hướng dẫn giải

X có 6 cacbon và chỉ gồm toàn liên kết xích ma

(Rightarrow) X là: (C-C(C)-C(C)-C, (2,3-dimetylbutan))

(Rightarrow) X có 2 đồng phân.

Vậy số dẫn xuất monoclo tối đa sinh ra là 2.

Xem thêm: Làm Thế Nào để Loại Bỏ Virus Web Companion Là Gì

Bài 2: Hai xicloankan M và N đều có tỉ khối hơi so với metan bằng 5,25. Khi tham gia phản ứng thế clo (ánh sáng, tỉ lệ mol 1:1) M cho 4 sản phẩm thế còn N cho 1 sản phẩm thế. Tên gọi của các xicloankan N và M là:

metyl xiclopentan và đimetyl xiclobutan.Xiclohexan và metyl xiclopentan.Xiclohexan và n-propyl xiclopropan.Cả A, B, C đều đúng.

Hướng dẫn giải

Cả 2 đều có tỷ khối hơi so với metan bằng 5,25 (Rightarrow) công thức phân tử là (C_6H_12)

N cho duy nhất 1 đồng phân (Rightarrow) N chỉ có thể là xiclohexan (Rightarrow) Loại A và D

M cho 4 đồng phân (Rightarrow) M là metyl xiclopentan

(Rightarrow) Chọn B

Như vậy nội dung bài viết trên đây của Inflagi đã giúp bạn tổng hợp chuyên đề phản ứng thế là gì cũng như một số dạng bài tập. Nếu có bất cứ câu hỏi hay đóng góp gì về nội dung bài viết phản ứng thế là gì, đừng quên để lại trong nhận xét bên dưới nhé. Chúc bạn luôn học tốt!. 

Chuyên mục: Hỏi Đáp