Đang tải... (xem toàn văn)
Chương amin aminoaxit và protein là chương có nhiều kiến thức khó, có liên quan đến kiến thức của amoniac và axit cacboxylic. Một số câu khó trong đề thi đại học cũng thường nằm trong chương này. Amin là bài học đầu tiên của chương, vì có thêm N nên nhiều học sinh còn thấy bỡ ngỡ, khó khăn trong việc viết đồng phân, gọi tên và giải toán. Vì vậy, tôi thấy việc phân dạng chi tiết bài tập amin là việc làm cần thiết. Vì thế tôi chọn viết chuyên đề “amin” với hi vọng sẽ giúp cho học sinh tiếp cận dễ dàng với hợp chất có N trước mắt là amin, sau đó là aminoaxit và protein.
SỞ GD &ĐT ……………… TRƯỜNG THPT ………… HỘI THẢO CHUYÊN ĐỀ ÔN THI THPT QUỐC GIA CHỦ ĐỀ: AMIN Người thực hiện: Tổ: Lý- Hóa- Sinh Năm học PHẦN A: GIỚI THIỆU VỀ CHUYÊN ĐỀ Mục đích chuyên đề Chương amin- aminoaxit protein chương có nhiều kiến thức khó, có liên quan đến kiến thức amoniac axit cacboxylic Một số câu khó đề thi đại học thường nằm chương Amin học chương, có thêm N nên nhiều học sinh thấy bỡ ngỡ, khó khăn việc viết đồng phân, gọi tên giải tốn Vì vậy, tơi thấy việc phân dạng chi tiết tập amin việc làm cần thiết Vì chọn viết chuyên đề “amin” với hi vọng giúp cho học sinh tiếp cận dễ dàng với hợp chất có N trước mắt amin, sau aminoaxit protein Nội dung chuyên đề * Ôn tập kiến thức amin * Phân dạng tập hướng dẫn giải * Hệ thống tập định tính định lượng để học sinh tự giải Thời lượng thực chuyên đề Dự kiến dạy chuyên đề tiết, đối tượng bồi dưỡng HS khối 12 PHẦN B: NỘI DUNG A KIẾN THỨC CẦN NHỚ I KHÁI NIỆM CHUNG Định nghĩa Khi thay hay nhiều nguyên tử hiđro phân tử NH3 hay nhiều gốc hiđrocacbon ta amin Phân loại Có cách phân loại amin: - Theo cấu tao gốc hiđrocacbon: amin thơm, amin béo, amin dị vòng - Theo bậc amin: amin bậc I, bậc II bậc III Bậc amin tính số nguyên tử H phân tử amoniac bị thay gốc hiđrocacbon Danh pháp - Tên thay thế: Tên Amin = Tên hiđrocacbon tương ứng theo mạch + số vị trí + amin - Tên gốc – chức: Tên Amin = Tên gốc hiđrocacbon tương ứng + amin - Tên thơng thường: anilin, toluiđin Tính chất vật lý - Amin tạo liên kết hiđro với nước liên kết hiđro liên phân tử nên dễ tan nước có nhiệt độ sơi cao hiđrocacbon dẫn xuất hiđrocacbon có KLPT Tuy nhiên, liên kết hiđro amin yếu rượu nên nhiệt độ sôi amin thấp rượu axit có C - Metylamin, đimetylamin, trimetylamin etylamin chất khí, có mùi khai gần giống với NH3 - Anilin chất lỏng, khơng màu, độc, tan nước, tan etanol, benzen II ĐỒNG ĐẲNG - ĐỒNG PHÂN Đồng đẳng Trong chương trình phổ thông, chủ yếu xét dãy đồng đẳng amin no, đơn chức, mạch hở có đặc điểm sau: - Công thức dãy đồng đẳng: CnH2n+3N Khi đốt cháy: nH2O >n CO2 với namin = nH2O – nCO2- nN2 Ngoài ra, cần ý đến dãy amin đơn chức, mạch hở, khơng no nối đơi có cơng thức CnH2n+1N đốt cháy có nH2O >n CO2 với nH2O = nCO2+ nN2 Đồng phân Các amin no từ C2 trở có đồng phân bậc amin, từ C3 có đồng phân vị trí nhóm - NH2 từ C4 có đồng phân mạch C III TÍNH CHẤT HĨA HỌC Phản ứng nhóm chức amin a Tính bazơ Do phân tử amin có ngun tử N đôi electron chưa liên kết (tương tự phân tử NH3) có khả nhận proton (H+) nên amin có tính bazơ CH3NH2 + HCl → CH3NH3Cl * C6H5NH2 + HCl → C6H5NH3Cl Vẩn đục, không tan tan Chú ý: - Phản ứng (*) tạo khói trắng tượng “thăng hoa hóa học” tương tự NH3 - Các muối amoni hữu tạo amin dễ bị thủy phân môi trường kiềm, tương tự NH3: CH3NH3Cl + NaOH → CH3NH2 + NaCl + H2O C6H5NH3Cl + NaOH → C6H5NH2 + NaCl + H2O - Ảnh hưởng nhóm đến lực bazơ: nhóm đẩy e làm tăng mật độ e nguyên tử N làm tăng lực bazơ, nhóm hút e làm giảm mật độ e nguyên tử N làm giảm lực bazơ CnH2n+1-NH2 > H-NH2 > C6H5-NH2 Biểu cụ thể: + Metylamin đồng đẳng làm xanh quỳ tím làm hồng phenolphtalein + Anilin amin thơm không làm đổi màu quỳ tím phenolphtalein b Phản ứng với HNO2 bậc I Tổng quát: RNH2 + HONO → ROH + N2 + H2O VD: C2H5NH2 + HONO → C2H5OH + N2 + H2O Chú ý: - Axit HNO2 bền, tồn dung dịch nên phản ứng, điều kiện là: NaNO2 + HCl (muối nitrit kim loại kiềm bền hơn) - Các amin thơm bậc I tác dụng với HNO nhiệt độ thấp (0-5oC) tạo thành muối điazoni (do muối bền dung dịch nhiệt độ thấp): − 5o C − 5o C C6H5NH2 + HONO + HCl → → C6H5N2Cl + H2O Các muối điazoni có vai trò quan trọng tổng hợp hữu cơ, đặc biệt tổng hợp phẩm nhuộm azo c Phản ứng ankyl hóa Nguyên tử H amin bậc I bậc II bị gốc ankyl tác dụng với dẫn xuất halogen: C2H5NH2 + CH3I → C2H5NHCH3 + HI Ứng dụng: điều chế amin bậc cao Phản ứng nhân thơm anilin Do ảnh hưởng đẩy electron đôi e chưa liên kết nguyên tử N nhóm –NH (tương tự nhóm – OH phenol), phản ứng anilin xảy dễ dàng so với benzen định hướng vào vị trí o- p- Ứng dụng: nhận biết anilin C6H5NH2 +3Br2 → C6H2(NH2) Br3 ↓ trắng+ 3HBr B BÀI TẬP ĐỊNH TÍNH Dạng 1: VIẾT CƠNG THỨC CẤU TẠO VÀ TÍNH SỐ ĐỒNG PHÂN CẤU TẠO- GỌI TÊN Kiến thức cần nắm vững: • Đồng phân: amin có đồng phân bậc amin, mạch cacbon vị trí nhóm chức Để viết đồng phân amin ta viết theo bậc amin Số đồng phân cấu tạo amin ứng với CTPT CnH2n+3N (n ≥1) 2n-1 ( 1≤ n ≤4) Số đồng phân cấu tạo amin bậc I ứng với CTPT C nH2n+3N (n ≥1) 2n-2 ( ≤ n ≤5) Amin thơm amin có nguyên tử N liên kết trực tiếp với ngun tử cacbon vòng benzen Ví dụ: • Gọi tên: Tên gốc chức: tên gốc hiđrocacbon + amin Tên thay thế: + amin bậc I: tên hiđrocacbon –số vị trí nhóm NH2 -amin + amin bậc II: N-tên gốc hiđrocacbon+ tên hiđrocacbon chính–số vị trí nhóm amin- amin + amin bậc III: N,N-tên gốc hiđrocacbon + tên hiđrocacbon –số vị trí nhóm amin –amin Tên thường: số amin có tên thường: anilin (C6H5NH2 …) Các ví dụ Ví dụ 1: Viết đồng phân amin có cơng thức phân tử C 2H7N, C3H9N, C4H11N, C5H13N Cho biết bậc amin tên amin vừa viết theo tên gốc chức tên thay HD: C2H7N: đồng phân amin C3H9N: đồng phân amin C4H11N: đồng phân amin C5H13N: 17 đồng phân GV hướng dẫn học sinh phân tích cách tính số đồng phân amin dựa vào quy tắc đếm quy tắc nhân Ví dụ 2: Viết đồng phân amin có công thức phân tử C 7H9N C8H11N biết chúng có chứa vòng benzen Cho biết bậc amin vừa viết tên gọi chúng HD: C7H9N : đồng phân C8H11N: 17 đồng phân Ví dụ 3: Viết công thức amin sau: metylamin, etanamin, phenylamin, đietylamin, N-metylpropan-2-amin, N,N-đimetyletanamin HD: CH3NH2; C2H5NH2; C6H5NH2; C2H5NHC2H5; (CH3)2CHNH-CH3; C2H5N(CH3)2 Dạng 2: BÀI TẬP VỀ SO SÁNH LỰC BAZƠ Phương pháp Nguyên nhân gây tính bazơ amin nguyên tử N Amin cặp electron tự nhận proton Vì lực bazo phụ thuộc vào độ linh động cặp electron tự ngun tử nitơ: • Nhóm R đẩy electron làm tăng linh động cặp electron tự nguyên tử N nên lực bazơ tăng R đẩy e mạnh tính bazơ mạnh VD: lực bazơ CH3-CH2-CH2-NH2> CH3-CH2-NH2> CH3-NH2> H-NH2 • Nhóm R hút electron làm giảm linh động cặp electron tự nguyên tử N nên lực bazơ giảm R hút e mạnh tính bazơ yếu VD: lực bazơ H-NH2> C6H5-NH2> (C6H5)2-NH> (C6H5)3-N • Trong dãy ankylamin, amin bậc II có lực bazơ mạnh amin bậc I, amin bậc II có lực bazơ lớn amin bậc III • Nếu nhân benzen có nhóm đẩy e tính bazơ tăng Các nhóm hút e làm giảm tính bazơ VD: p-CH3OC6H4NH2> p- CH3C6H4NH2>C6H5NH2>p-ClC6H4NH2>p-NC-C6H4NH2>pO2NC6H4NH2 Các ví dụ Câu 1: So sánh lực bazơ chất sau: a Propylamin, etylpropylamin, trimetylamin b Anilin, amoniac, metylamin, etylamin, đimetylamin c Vinylamin, etylamin, Propylamin Giải a CH3NHC2H5> CH3CH2CH2NH2> (CH3)3N b (CH3)2NH> C2H5NH2>CH3NH2>NH3> C6H5NH2 c CH3CH2CH2NH2> C2H5NH2> CH2=CHNH2 Câu 2: So sánh tính bazơ amin sau xếp theo thứ tự tính bazơ giảm dần: a (CH3)2NH, C6H5NH2, (C6H5)2NH, CH3NH2, NH3 b CH3NH2, C2H5NH2, C6H5NH2, NH3 c p- O2NC6H4NH2, NH3, C6H5NH2, NaOH, CH3NH2 Giải: Nhóm đẩy electron làm tăng mật độ electron nguyên tử nitơ nên tính bazơ tăng.Nhóm hút e làm giảm mật độ electron ngun tử nitơ nên tính bazơ giảm a nhóm đẩy e (CH3)2 mạnh CH3, nhóm hút e (C6H5)2- mạnh C6H5-: (CH3)2NH > CH3NH2> NH3.> C6H5NH2 > (C6H5)2NH b C2H5NH2, CH3NH2, NH3, C6H5NH2, c NaOH >CH3NH2> NH3 >C6H5NH2> p- O2NC6H4NH2 C BÀI TẬP ĐỊNH LƯỢNG Dạng 1: Đốt cháy amin Phương pháp * Công thức tổng quát số amin Amin thuộc loại Công thức tổng quát Amin CxHyNt (y≤ 2x+2+t, y t chẵn lẻ) Amin đơn chức CxHyN (y≤ 2x+3) Amin no, đơn chức mạch hở CnH2n+3N (n ≥1) Amin no, mạch hở CnH2n+2+ tNt Amin đơn chức, chứa vòng benzen, mạch nhánh khơng có liên kết pi CnH2n-5N (n≥ 6) • Dựa vào phản ứng cháy để xác định CTPT số amin 1) amin đơn chức * Đặt CTTQ amin no đơn chức ( CnH2n+3N) amin đơn chức là: CxHyN nCO2 x = y 2nH 2O Áp dụng CT: * Amin no đơn chức: CnH2n+3N + (6n+3)/2 O2 → 2nCO2 + (2n+3)H2O+ N2 Số mol amin = ( nH2O –n CO2) nCO 2n = n =? n 2n + H 2O *Amin khơng no đơn chức có lk đơi (CnH2n+1N) CnH2n+1N + (6n+1)/2 O2 → 2nCO2 + (2n+1)H2O + N2 Số mol amin = ( nH2O –n CO2) nCO 2n = 2n + nH 2O * Amin thơm: 2CnH2n – N + (6n-5)/2 O2 → 2nCO2 + (2n-5)H2O +N2 2) Amin bất kì: Đặt CTTQ : CxHyNt Phương trình cháy: CxHyNt + ( x+y/4)O2 → xCO2 + y/2 H2O + t/2 N2 Từ ĐLBTKL ta có: nO2 phản ứng = nCO2 + ½ nH2O Lưu ý: Khi đốt cháy amin khơng khí nN2 sau phản ứng =nN2 sinh từ phản ứng cháy amin + nN2 có sẵn khơng khí mC = 12nCO2 ; mH=2nH2O ; mN= a-(mC+ mH) 2.Các ví dụ: Ví dụ 1: Khi đốt cháy hoàn toàn m gam amin đơn chức X, thu 16,80 lít khí CO2 ; 2,80 lít N2 (các thể tích đo đktc) 20,25 gam H2O CTPT X : A C4H9N B C3H7N C C2H7N D C3H9N Giải: Cách : Theo giả thiết ta có : nC= nCO2= 16,8 = 0, 75 mol 22, nH= 2nH2O = nN= 2nN2= 20, 25 = 2,25 mol 18 2,8 = 0,25 mol 22, nC : nH : nN = 0,75: 2,25 : 0,25 = 3:9 :1 CTPT X C3H9N Cách : Đối với amin đơn chức phân tử có nguyên tử N namin = n N= 2nN2 = 0,25 mol nCO =3 Số nguyên tử C amin là: na Số nguyên tử H amin : 2nH 2O =9 na CTPT X C3H9N Đáp án D Ví dụ 2: Đốt cháy hoàn toàn m gam amin X lượng khơng khí vừa đủ thu 17,6 gam CO2, 12,6 gam H2O 69,44 lít N2 (đktc) Giả thiết khơng khí chứa N O2 oxi chiếm 20% thể tích khơng khí X có cơng thức : C2H5NH2 B C3H7NH2 C CH3NH2 D C4H9NH2 A Giải: nC = nCO2= 0,4 mol; nH = 2nH2O = 1,4 mol Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố oxi suy : 2nCO + nH 2O = 0,75; nN2 (KK) = 0,75.4= mol 69, 44 Do nN(hchc) = 2.( 22, - 3) = 0,2 mol nO2 = nC : nH: nN = 0,4 : 0,14 : 0,2 = 2: 7:1 Căn vào phương án ta thấy công thức X C2H5NH2 Đáp án A Ví dụ 3: Đốt cháy m gam hỗn hợp gồm amin no đơn chức mạch hở thu 28,6 gam CO2 18,45 gam H2O m có giá trị bao nhiêu? GIải Đặt cơng thức chung amin CnH2n+3N Ta có : CnH2n+3N + (6n+3)/2 O2 → 2nCO2 + (2n+3)H2O+ N2 Số mol CO2 = 28, = 0, 65mol , 44 số mol H2O = 18, 45 = 1, 025mol 18 Số mol amin = ( nH2O –n CO2) = 0,25 mol Cách 1: mamin = mC + mH + mN = 0,65 x 12 + 1,025 x + 0,25 x 14 = 13,35g Cách 2: nCO 0, 65 2n = = → n = 2,6 1, 025 2n + nH O → mamin = namin Mamin = 0,25 x (14x2,6+17) = 13,35 gam Ví dụ 4: Đốt cháy hồn tồn hỗn hợp hai amin bậc một, mạch hở, no, đơn chức, dãy đồng đẳng thu CO H2O với tỉ lệ số mol tương ứng 1: Tìm CTPT amin Giải Đặt cơng thức chung amin CnH2n+3N Ta có : CnH2n+3N + (6n + 3) O2 → 2nCO2 + (2n+3)H2O+ N2 nCO 2n = n = → n = 1,5 2n + H O 2 công thức amin CH5N C2H7N Ví dụ : Đốt cháy hồn tồn 5,4g amin X đơn chức lượng vừa đủ khơng khí Dẫn sản phẩm khí qua bình đựng nước vơi dư thu 24g kết tủa có 41,664 lít (đktc) chất khí X tác dụng với HNO2 tạo khí N2 X là: A đimetylamin B metylamin C anilin D Etylamin GIải Đặt công thức amin CxHyN Ta có : CxHyN + 4x + y O2 → x CO2 + y/2 H2O + ½ N2 CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O 0,24 mol 0,24 mol Gọi số mol nguyên tử hiđro nitơ amin a b mol a Theo định luật bảo toàn nguyên tố oxi : nO pu = nCO + nH O = 0,24 + 2 2 → số mol N2 khơng khí nO pu = 0,96 + a ma = mC + mH + mN = 12.0,24 + a +14b = 5,4.(1) Áp dụng: nN2 sau phản ứng =nN2 sinh từ phản ứng cháy amin + nN2 có sẵn khơng khí B (CH3)2NH, C6H5NH2, C2H5NH2, (C2H5)2NH, (C6H5 )2NH C (C6H5 )2NH, C6H5NH2, CH3NH2, C2H5NH2, (C2H5)2NH D C2H5NH2, CH3NH2, C6H5NH2, (CH3)2NH, (C6H5)2NH, (C2H5)2NH Câu 29: Cho chất sau: etyl amin, đimetyl amin, anilin amoniac Thứ tự ứng với tính bazơ tăng dần A etyl amin < đimetyl amin < anilin