Hóa học 11 chương trình mới - Lý thuyết và bài tập Alcohol

Tác giả Hoàng Uyên 10:22 06/12/2023 36,942 Tag Lớp 11

Rượu có lẽ không còn xa với mỗi chúng ra bởi nó thường được sử dụng để uống hoặc chế biến các món ăn, thậm chí là khử khuẩn. Trong hoá học, rượu có tên là Alcohol. Đây cũng là chất thường được gặp trong các dạng bài tập thuộc chương trình hoá học hữu cơ. Các em hãy cùng tham khảo bài viết dưới đây của VUIHOC để nắm được những kiến thức quan trọng nhất về alcohol nhé!

Hóa học 11 chương trình mới - Lý thuyết và bài tập Alcohol

Mục lục bài viết

Mục lục bài viết x

1. Khái niệm và danh pháp và đặc điểm cấu tạo của Alcohol

1.1 Khái niệm

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

- Alcohol có nhóm hydroxyl mà liên kết với gốc hydrocarbon no thì được gọi là alcohol no, còn liên kết với gốc hydrocarbon không no thì chính là alcohol không no, còn với gốc hydrocarbon thơm thì gọi là alcohol thơm.

Ví dụ:

- Alcohol chỉ chứa một nhóm hydroxy ở trong phân tử thì được gọi là alcohol đơn chức hoặc monoalcohol. Alcohol mà có nhiều nhóm hydroxy ở trong phân tử thì được gọi là polyalcohol hoặc polyol (diol, triol,...)

Ví dụ:

CH₃OH: monoalcohol

OHCH₂CH₂OH: diol

- Bậc của alcohol bao gồm bậc một, bậc hai và bậc ba là bậc của nguyên tử carbon no khi liên kết với nhóm hydroxyl.

Trong các alcohol thì methyl alcohol (công thức phân tử là CH₃OH) và ethyl alcohol (công thức phân tử là C₂H₅OH) là hai alcohol đơn giản nhất, được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và trong cuộc sống. Đây cũng chính là hai alcohol đầu tiên có mặt trong dãy đồng đẳng của alcohol no, đơn chức và mạch hở với công thức chung là C₂H_2n+1OH (với n ≥ 1)

Đăng ký ngay khóa học DUO 11 để được các thầy cô của vuihoc tổng hợp kiến thức hóa học 11 và xây dựng lộ trình ôn thi sớm THPT Quốc Gia nhé!

1.2 Danh pháp

Danh pháp thay thế: Nhóm hydroxy là nhóm thế gắn với mạch chính của hydrocarbon. Việc đánh số thứ tự cho các nguyên tử carbon có trong mạch chính sao cho vị trí của nguyên tử carbon liên kết với nhóm hydroxy nhỏ nhất.

- Monoalcohol được gọi như sau: Tên hydrocarbon (bỏ e ở cuối) + Vị trí nhóm –OH + ol.

- Polyalcohol được gọi tên như sau: Tên hydrocarbon + Vị trí nhóm –OH + Độ bội nhóm –OH + ol.

Ngoài ra, một số alcohol cũng có tên thông thường được thể hiện ở bảng dưới đây:

Công thức cấu tạo	Tên theo danh pháp thay thế	Tên thông thường
CH₃OH	Methanol	Ancol metylic
CH₃CH₂OH	Ethanol	Ancol etylic
CH₃CH₂CH₂OH	Propan - 1 - ol	Ancol propylic
CH₃CH₂CH₂CH₂OH	Butan - 1 - ol	Ancol butylic
CH₃CH₂CH(OH)CH₃	Butan - 2 - ol	Ancol sec - butylic
CH₃CH(CH₃)CH₂OH	2 - methylpropan - 1 - ol	Ancol isobutylic
(CH₃)₃C-OH	2 - methylpropan - 2 - ol	Ancol tert - butylic

1.3 Đặc điểm cấu tạo

Trong phân tử alcohol, những liên kết O-H và C-O đều có liên kết phân cực về phía của nguyên tử oxygen do oxygen mang độ âm điện lớn. Vì thế, trong những phản ứng hoá học, alcohol thường sẽ bị phân cắt tại liên kết O-H hoặc tại liên kết C-O.

2. Tính chất vật lý của Alcohol

Do có khả năng tạo được liên kết hydrogen liên phân tử nên các alcohol sở hữu nhiệt độ sôi cao hơn những hydrocarbon hoặc các dẫn xuất halogen với phân tử khối tương đương.

Nhiệt độ sôi cùng khối lượng riêng của những alcohol sẽ tăng dần khi phân tử khối tăng.

Ở điều kiện thường, những alcohol no và đơn chức từ C1 đến C12 tổn tại ở trạng thái lỏng, còn khi các alcohol chứa từ C13 trở lên sẽ tồn tại ở trạng thái rắn.

Các polyalcohol bao gồm ethylene glycol và glycerol là những chất lỏng sánh, có đặc điểm là nặng hơn nước và có vị ngọt.

Alcohol dễ tan trong nước vì các phân tử alcohol có khả năng tạo được liên kết hydrogen với nhau và với các phân tử nước. Khi số nguyên tử carbon tăng dần thì độ tan của alcohol trong nước sẽ giảm dần do gốc hydrocarbon là phần làm cho sự kị nước tăng lên.

Tính chất vật của một số chất được thể hiện ở bảng dưới đây:

Alcohol	$\large t_{nc}^{o}(^{o}C)$	$\large t_{s}^{o}(^{o}C)$	D(g/mL^-1)	Độ tan ở t^o = 25^oC (g/100g nước)
CH₃OH	-97.7	64.7	0.791	$\large \infty$
CH₃CH₂OH	-114.5	78.3	0.789	$\large \infty$
CH₃CH₂CH₂OH	-126.2	97.2	0.804	$\large \infty$
CH₃CH(OH)CH₃	-89.5	82.4	0.785	$\large \infty$
CH₂=CHCH₂OH	-129.0	97.0	0.854	$\large \infty$
CH₃CH₂CH₂CH₂OH	-88.6	117.7	0.809	7.4
CH₃CH₂CH₂CH₂CH₂OH	-78.9	137.8	0.814	2.7
HOCH₂CH₂OH	-12.6	197.3	1.114	$\large \infty$
HOCH₂CH(OH)CH₂OH	18.2	290.0	1.262	$\large \infty$

3. Tính chất hóa học của Alcohol

Trong phân tử alcohol, nguyên tử oxygen sở hữu độ âm điện lớn hơn so với carbon và hydrogen nên liên kết C–OH cùng với liên kết O–H là những liên kết cộng hoá trị phân cực; trong đó, nguyên tử oxygen có mang một phần tích điện âm. Vì thế, nguyên tử hydrogen hoặc là nhóm hydroxy dễ bị tách ra khi tham gia các phản ứng hoá học.

Nắm chắc kiến thức hóa học 11 cùng với phương pháp giải nhanh các dạng bài tập hóa chỉ có trong cuốn cán đích 9+ của vuihoc!

3.1 Phản ứng thế nguyên tử hydrogen trong nhóm - OH

Liên kết O-H là liên kết phân cực cho nên trong một số phản ứng, nguyên tử hydrogen ở trong nhóm hydroxyl có thể sẽ bị thay thế. Các alcohol phản ứng được với những kim loại mạnh như sodium và potassium. Khi cho một mẩu sodium vào trong một ống nghiệm chứa ethyl alcohol thì sẽ thấy có phản ứng xảy ra. Phản ứng đó diễn ra theo phương trình:

2C₂H₅–OH + 2Na → 2C₂H₅–ONa + H₂

Công thức tổng quát của phản ứng như sau:

2R-OH + 2Na → 2RONa + H₂

3.2 Phản ứng thế nhóm -OH tạo ether

- Khi đun nóng ethanol với dung dịch sulfuric acid (H₂SO₄) đặc ở nhiệt độ 140^oC tạo ra ether.

$\large C_{2}H_{5}O-H+HO-C_{2}H_{5}\xrightarrow[140^{o}C]{H_{2}SO_{4}d}C_{2}H_{5}OC_{2}H_{5}+H_{2}O$

Khi đun nóng alcohol khác với dung dịch sulfuric acid (H₂SO₄) đặc ở nhiệt độ thích hợp cũng có thể thu được ether.

ROH + R’OH → RCOR’ + H₂O

3.3 Phản ứng tách nước tạo alkene

- Khi cho hơi của các alcohol no, đơn chức và mạch hở đi qua bột Al₂O₃ được nung nóng hoặc là đun nóng alcohol với acid H₂SO₄ đặc hoặc H₃PO₄ đặc thì phản ứng hoá học diễn ra khiến cho alcohol bị tách nước và tạo thành alkene.

Ví dụ:

Khi đun nóng ethanol ở nhiệt độ 170^oC, xúc tác là dung dịch sulfuric acid đặc thì sẽ thu được một chất khí làm mất màu của nước bromide và đó chính là khí ethylene.

$\large H-CH_{2}-CH_{2}-OH\xrightarrow[170^{o}C]{H_{2}SO_{4}d}CH_{2}=CH_{2} +H_{2}O$

Phản ứng này giúp điều chế được ethylene ở trong các phòng thí nghiệm. Các alkene khác cũng có thể được điều chế từ những phản ứng tương tự

- Quy tắc Zaitsev: Trong phản ứng tách nước của alcohol, nhóm –OH sẽ được tách ưu tiên với nguyên tử hydrogen ở carbon cạnh nó có bậc cao hơn.

3.4 Phản ứng oxi hóa

a. Phản ứng oxy hóa không hoàn toàn.

Khi tham gia phản ứng với các chất oxi hoá (ví dụ như CuO), các alcohol sẽ bị oxi hoá không hoàn toàn và tạo ra những sản phẩm khác nhau tuỳ vào bậc của alcohol: alcohol bậc I sẽ bị oxi hóa tạo thành aldehyde, alcohol bậc II sẽ bị oxi hoá tạo thành ketone và cuối cùng alcohol bậc III sẽ không bị oxi hoá ở trong điều kiện này.

R-CH₂-OH + CuO → R-CH=O + Cu + H₂O

alcohol bậc I aldehyde

R-CH(OH)-R’ + CuO → R-CO-R’ + Cu + H₂O

alcohol bậc II ketone

b. Phản ứng cháy của các alcohol

Các alcohol có khả năng bị đốt cháy ở trong không khí hình thành nên carbon dioxide cùng hơi nước và có sự toả nhiệt:

$\large C_{n}H_{2n+1}OH + \frac{3n}{2}O_{2}\overset{t^{o}}{\rightarrow}nCO_{2}+(n+1)H_{2}O$

Ví dụ:

$\large C_{2}H_{5}OH(l)+3O_{2}(g)\overset{t^{o}}{\rightarrow}2CO_{2}(g)+3H_{2}O(g)$ $\large \Delta _{r}H_{298}^{o}=-1367kJ/mol$

Ethanol được sử dụng vô cùng phổ biến để làm nhiên liệu cho đèn cồn hay bếp cồn hoặc phối trộn với xăng để làm ra nhiên liệu cho động cơ đốt trong.

3.5 Phản ứng riêng của glycerol

- Các polyalcohol chứa các nhóm –OH liên kề như glycerol có thể tác dụng được với copper(II) hydroxide tạo ra một dung dịch có màu xanh lam đậm.

→ Do đó, phản ứng này sử dụng để nhận biết được các polyalcohol có nhóm –OH liền kề nhau.

4. Ứng dụng và điều chế

4.1 Ứng dụng:

Trong số các alcohol, ethanol là alcohol có nhiều ứng dụng ở trong đời sống và trong sản xuất nhất.

Do phản ứng đốt cháy của hợp chất ethanol toả ra nhiều nhiệt cho nên ethanol được sử dụng làm nhiên liệu tạo ra đèn cồn ở các phòng thí nghiệm, được pha vào xăng sử dụng cho động cơ đốt của Xăng E5 bán ngoài thị trường, là xăng có chứa 5% ethanol tính theo thể tích.

Đèn cồn là một trong những sản phẩm từ ethanol

Do có khả năng hoà tan được rất nhiều chất nên một lượng lớn chất ethanol được sử dụng như dung môi trong việc pha chế các loại nước hoa, sơn hay vecni,..

Ethanol còn được sử dụng làm các nguyên liệu nhằm tổng hợp ra các hợp chất hữu cơ khác, có tính ứng dụng cao trong công nghiệp cũng như đời sống bao gồm ethyl acetate, acetic acid hay diethyl ether,..

Ethanol được dùng làm chất khử trùng trong lĩnh vực y tế và hầu hết những loại gel rửa tay dùng để diệt khuẩn phổ biến. Ethanol diệt được các sinh vật bằng cách làm biến tính protein của chúng và cũng hoà tan được lipid, đồng thời có hiệu quả cao khi trong việc chống lại hầu hết tất cả loại vi khuẩn cùng với nhiều loại virus. Ethanol còn được sử dụng trong quá trình bào chế rất nhiều loại thuốc tồn tại ở dạng lỏng như là thuốc hạ sốt paracetamol (thuốc dành cho trẻ em)

Ethanol có lượng lớn trong các đồ uống có cồn và được sản xuất bằng cách lên men ngũ cốc và trái cây hoặc những nguồn đường khác.

Bên cạnh đó, hợp chất methanol lại được sử dụng nhằm sản xuất ra formaldehyde và acetic acid. Ngoài ra, hợp chất này còn được dùng với mục đích điều chế ra methyl amine và methyl chloride,...

Glycerol được dùng làm chất giữ ẩm, chất giúp chống lão hóa trong các loại mỹ phẩm, làm hương vị cho thực phẩm, chất tạo ngọt với năng lượng thấp,.. Glycerol còn được sử dụng trong quá trình sản xuất xà phòng glycerin dành cho những người có làn da nhạy cảm. Giống như ethylene glycol, glycerol cũng có khả năng sử dụng như chất chống đông trong động cơ ô tô tại những địa điểm có nhiệt độ khí quyển thấp....

* Bên cạnh những ứng dụng vô cùng tuyệt vời thì alcohol ở trong rượu, bia và những đồ uống có cồn cũng gây ảnh hưởng nghiêm trọng tới sức khoẻ con người:

Sau khi uống đồ uống chứa cồn, ethanol sẽ được hấp thụ vào bên trong cơ thể thông qua hệ tiêu hoá. Một phần ethanol sẽ được hấp thụ ở dạ dày và ruột non, thẩm thấu vào trong máu và được đưa tới những cơ quan ở trong cơ thể, phần còn lại sẽ được chuyển hoá tại gan.

Việc lạm dụng các loại rượu, bia quá mức sẽ gây ảnh hưởng vô cùng nghiêm trọng tới sức khỏe của con người như rối loạn tâm thần, tổn thương hệ thần kinh, xơ gan, viêm gan, viêm loėt dạ dày hoặc viêm tuỵ,… Trong thời kỳ mang thai, nếu người mẹ lạm dụng quá mức rượu, bia thì có thể gây độc hại cho thai nhi, thậm chí là gây ra những dị tật ở trẻ.

4.2 Điều chế

- Điều chế alcohol từ quá trình hydrate hoá alkene:

Các alcohol có thể được điều chế từ phản ứng hydrate hóa alkene. Phương pháp này được sử dụng vô cùng phổ biến trong công nghiệp với mục đích điều chế ra ethanol. Phương trình phản ứng như dưới đây:

CH₂=CH₂ + H₂O → C₂H₅OH (với điều kiện có xúc tác H₃PO₄ và t^o)

- Điều chế ethanol dựa vào phương pháp sinh hoá:

Trong quá trình lên men tinh bột, enzyme có khả năng phân giải tinh bột tạo thành glucose, sau đó glucose đó sẽ chuyển hóa lại thành ethanol.

$\large (C_{6}H_{10}O_{5})_{n}+nH_{2}O\xrightarrow[]{enzym}nC_{6}H_{12}O_{6}$

Tinh bột glucose

$\large C_{6}H_{12}O_{6}\xrightarrow[]{enzym}2C_{2}H_{5}OH + 2CO_{2}$

Ngoài những sản phẩm có chứa tinh bột như ngô, sắn, gạo,..., người ta còn dùng những chế phẩm của công nghiệp đường hay chế phẩm thuỷ sản cellulose,... với mục đích sản xuất ethanol.

Phương pháp sinh hóa được sử dụng vô cùng rộng rãi để sản xuất những loại đồ uống có cồn, điều chế ra ethanol có tác dụng làm nhiên liệu sinh học.

Ngoài ra, ở nhiều đất nước đang có nền công nghiệp hoá học phát triển mạnh, ethanol còn được điều chế từ phản ứng hydrate hoá ethylene sử dụng xúc tác là H₂SO₄ hoặc H₃PO₄

C₂H₄ + H₂O $\large \xrightarrow[]{H_{2}SO_{4},t^{o}}$ C₂H₅OH

- Điều chế glycerol:

Trong công nghiệp, glycerol được điều chế ra từ propylene dựa theo sơ đồ dưới đây:

Ngoài ra, glycerol còn có thể thu được từ phản ứng thuỷ phân chất béo trong quá trình sản xuất xà phòng.

PAS VUIHOC – GIẢI PHÁP ÔN LUYỆN CÁ NHÂN HÓA

Khóa học online ĐẦU TIÊN VÀ DUY NHẤT:

⭐ Xây dựng lộ trình học từ mất gốc đến 27+

⭐ Chọn thầy cô, lớp, môn học theo sở thích

⭐ Tương tác trực tiếp hai chiều cùng thầy cô

⭐ Học đi học lại đến khi nào hiểu bài thì thôi

⭐ Rèn tips tricks giúp tăng tốc thời gian làm đề

⭐ Tặng full bộ tài liệu độc quyền trong quá trình học tập

Đăng ký học thử miễn phí ngay!!

Tuy alcohol là một hợp chất thường gặp trong cuộc sống và đem lại nhiều ứng dụng tuy nhiên cần lưu ý đến việc sử dụng chất này để không làm ảnh hưởng đến sức khoẻ con người. Bởi vậy, các em cần phải nắm rõ được đầy đủ những kiến thức về alcohol để vừa làm được những bài tập khó, lại vừa có thể áp dụng vào đời sống.

Nếu thấy bài viết hữu ích, hãy chia sẻ bài viết này của VUIHOC tới bạn bè xung quanh mình. Ngoài ra, để học thêm những kiến thức về môn Hoá học và những môn học khác, nhanh chóng truy cập vào website vuihoc.vn và đăng ký những khoá học bổ ích cùng thầy cô VUIHOC ngay hôm nay nhé!

>> Mời các em tham khảo thêm: