Chất nào dưới đây phản ứng với dung dịch HNO3 để tạo ra axit picric?

1. Chất nào sau đây phản ứng với dung dịch HNO3 để tạo ra axit picric?

Câu hỏi: Chất nào dưới đây phản ứng với dung dịch HNO₃ để tạo axit picric?

A. Benzen

B. Etanol

C. Axit axetic

D. Phenol

Giải thích: 

Lựa chọn đúng là đáp án D

Để giải quyết câu hỏi này, chúng ta cần hiểu rõ quá trình tổng hợp axit picric (C₆H₂OH(NO₂)₃) và cách mà các chất trong các lựa chọn phản ứng với dung dịch HNO₃ để hình thành axit picric.

Axit picric có thể được tạo ra từ phenol (hay còn gọi là phenyl alcohol) qua phản ứng nitrat hóa, tức là phenol phản ứng với dung dịch HNO₃ đặc dưới sự có mặt của một chất xúc tác như H₂SO₄ đặc.

Quá trình phản ứng giữa phenol và axit nitric được mô tả như sau:

C₆H₅OH + 3HNO₃ → 3H₂O + C₆H₂OH(NO₂)₃

Trong phản ứng này, phenol kết hợp với 3 phân tử axit nitric để tạo ra 3 phân tử nước và một phân tử axit picric.

Dựa vào cơ chế phản ứng, ta kết luận rằng đáp án đúng là D - Phenol. Điều này phù hợp với quy trình tổng hợp axit picric qua phản ứng nitrat hóa phenol.

Giải thích chi tiết về cách tổng hợp axit picric từ phenol cung cấp nền tảng hóa học rõ ràng để hiểu và ghi nhớ đáp án chính xác.

2. Tính chất hóa học của Phenol khi phản ứng với HNO3

Khi phenol (C₆H₅OH) phản ứng với dung dịch HNO₃ đặc (axit nitric) trong sự hiện diện của H2SO4 đặc (axit sulfuric đặc), sản phẩm thu được là 2,4,6-trinitrophenol, hay còn gọi là axit picric. Phản ứng được thể hiện như sau:

C₆H₅OH + 3HNO₃ → C₆H₂(NO2)₃OH + 3H₂O

Phenol phản ứng với 3 phân tử axit nitric, dẫn đến sự thế nhóm nitro (NO₂) vào vị trí ortho và para của nhóm hydroxyl (-OH) trên vòng benzen, tạo ra 2,4,6-trinitrophenol (C₆H₂(NO₂)₃OH) và 3 phân tử nước (H₂O).

Axit picric, một hợp chất hữu cơ, chủ yếu dùng trong ngành công nghiệp nổ, thuốc nhuộm và y học. Với màu vàng đậm và tính chất nổ cao, axit picric cần được xử lý và bảo quản cẩn thận.

Phenol còn có những đặc điểm vật lý và hóa học sau đây:

- Tính chất vật lý: Phenol là một chất rắn, thường xuất hiện dưới dạng tinh thể không màu với mùi đặc trưng và khá độc. Nó có điểm nóng chảy khoảng 43°C. Phenol có thể bị oxy hóa thành màu hồng khi tiếp xúc với không khí lâu, và hấp thụ hơi nước làm cho nó có thể bị biến đổi. Nó ít hòa tan trong nước lạnh nhưng tan tốt trong nhiều dung môi hữu cơ. Ở nhiệt độ trên 66°C, phenol hòa tan vô hạn trong nước.

- Tính chất hóa học của Phenol: Khi phenol phản ứng với dung dịch brom, nhóm brom sẽ được thế trên vòng benzen, tạo ra 2,4,6-tribromphenol kết tủa trắng. Phản ứng này có thể dùng để nhận diện phenol trong mẫu nếu không có anilin.

Phenol phản ứng với brom dễ hơn benzen vì nhóm hydroxyl (-OH) trên phenol tăng cường mật độ electron trong vòng benzen, làm cho phản ứng với brom diễn ra nhanh chóng và hiệu quả hơn so với benzen không có nhóm -OH.

Sản phẩm 2,4,6-tribromphenol là một chất rắn kết tủa trắng, dễ dàng quan sát và phân biệt. Do đó, phản ứng thế brom với phenol trở thành một phương pháp phổ biến và hữu ích trong phân tích hóa học và nhận diện chất hữu cơ.

3. Một số bài tập ứng dụng liên quan

Câu hỏi 1: Trong các phát biểu dưới đây, hãy cho chúng tôi biết phát biểu nào là chính xác và số lượng phát biểu đúng là bao nhiêu?

(a) Phenol có thể phản ứng với cả dung dịch KOH và Na.

(b) Phenol phản ứng với dung dịch HNO₃ đặc (với sự xúc tác của H₂SO₄ đặc) để sản xuất axit picric.

(c) Nhiệt độ nóng chảy của phenol cao hơn so với ancol etylic.

(d) Phenol có khả năng phản ứng với dung dịch KHCO₃ để tạo ra CO₂.

(e) Phenol dễ dàng tham gia phản ứng thế brom và thế nitro hơn benzen.

A. 5

B.1

C. 3

D. 4

Hướng dẫn giải: 

Để trả lời câu hỏi này, ta cần kiểm tra từng phát biểu để xác định tính chính xác của chúng:

(a) Đúng - Phenol có khả năng phản ứng với cả dung dịch KOH (kali hydroxide) và natri (Na). Đây là một đặc điểm đặc trưng của phenol.

(b) Đúng - Phenol phản ứng với dung dịch HNO₃ đặc (axit nitric) dưới tác động của H₂SO₄ đặc (axit sulfuric đặc) để tạo ra axit picric. Đây là một phản ứng điển hình của phenol.

(c) Đúng - Nhiệt độ nóng chảy của phenol cao hơn so với ancol etylic. Điều này do cấu trúc phân tử của phenol phức tạp hơn, với các liên kết hydro từ nguyên tử oxy trong nhóm hydroxyl.

(d) Sai - Phenol không phản ứng với dung dịch KHCO3 (kali hydrogen carbonate) để sinh ra CO₂.

(e) Đúng - Phenol dễ dàng tham gia các phản ứng thế brom và thế nitro hơn so với benzen, nhờ nhóm hydroxyl làm tăng khả năng phản ứng.

Tổng cộng có 4 phát biểu chính xác, vì vậy đáp án đúng là D.

Câu hỏi 2: Trong các chất dưới đây, chất nào phản ứng với dung dịch H₂SO₄ tạo kết tủa trắng?

A. NaCO₃

B. BaCl₂

C. FeCl₂

D. NaOH

Giải thích:

Để trả lời câu hỏi này, cần biết rằng khi dung dịch H₂SO₄ (axit sulfuric) phản ứng với một số hợp chất, nó có thể tạo ra kết tủa trắng. Xem xét từng phương án như sau:

A. Na₂CO₃ (natri cacbonat): Khi Na₂CO₃ phản ứng với H₂SO₄, phản ứng tạo ra CO₂ và nước, không tạo kết tủa trắng.

B. BaCl₂ (bari clorua): Phản ứng giữa H₂SO₄ và BaCl₂ tạo ra kết tủa bari sunfat (BaSO₄), một chất rắn màu trắng.

C. FeCl₂ (sắt(II) clorua): Khi FeCl₂ phản ứng với H₂SO₄, khí SO₂ được tạo ra mà không có kết tủa trắng xuất hiện.

D. NaOH (natri hydroxit): Phản ứng giữa NaOH và H₂SO₄ tạo ra nước, không sinh kết tủa trắng.

Do đó, chỉ có phản ứng giữa H₂SO₄ và BaCl₂ (phương án B) tạo ra kết tủa trắng. Đáp án chính xác là B.

Phương trình hóa học: H₂SO₄ + BaCl₂ → BaSO₄ + 2HCl

Câu số 3: Phenol không phản ứng với chất nào trong số những chất sau đây:

A. Dung dịch Br₂

B. Kim loại kali

C. Dung dịch kali clorua

D. Dung dịch kali hydroxit

Hướng dẫn giải:

Dưới đây là một số phương trình hóa học liên quan:

C₆H₅OH + KOH → C₆H₅OK + H₂O

C₆H₅OH + 3Br₂ → HOC₆H₂Br₃ + 3HBr

C₆H₅OH + K → C₆H₅OK + 1/2H₂

Từ các phương trình trên, có thể kết luận rằng đáp án chính xác là D. Phenol không phản ứng với KOH.

Câu 4: Hãy chỉ ra các nhóm chất sau đây đều phản ứng với dung dịch H₂SO₄

A. Na₂CO₃, Ca(HCO₃)₂, Ba(OH)₂

B. NaHCO₃, Na₂SO₄, KCl

C. NaCl, Ca(OH)₂, BaCO₃

D. AgNO₃, K₂CO₃, Na₂SO₄

Hướng dẫn giải:

Để trả lời câu hỏi này, ta cần xác định nhóm chất nào trong các phương án đều phản ứng với dung dịch H₂SO₄ (axit sulfuric). Xem xét từng lựa chọn sau:

A. Na₂CO₃ (natri cacbonat), Ca(HCO₃)₂ (canxi hydrocarbonat), Ba(OH)₂ (bari hydroxit): Tất cả các chất trong nhóm này đều phản ứng với dung dịch H₂SO₄, tạo ra Na₂SO₄ (natri sunfat), CaSO₄ (canxi sunfat) và BaSO₄ (bari sunfat), đồng thời giải phóng khí CO₂ (cacbon dioxit) và nước.

B. NaHCO₃ (natri hydrocarbonat), Na₂SO₄ (natri sunfat), KCl (kali clorua): Trong nhóm này, chỉ NaHCO₃ phản ứng với dung dịch H₂SO₄ để sinh ra CO₂, còn Na₂SO₄ và KCl không có phản ứng.

C. NaCl (natri clorua), Ca(OH)₂ (canxi hydroxit), BaCO₃ (bari cacbonat): Trong nhóm này, Ca(OH)₂ và BaCO₃ có khả năng phản ứng với dung dịch H₂SO₄, còn NaCl thì không phản ứng.

D. AgNO₃ (bạc nitrat), K₂CO₃ (kali cacbonat), Na₂SO₄ (natri sunfat): Trong nhóm này, AgNO₃ và K₂CO₃ không phản ứng với dung dịch H₂SO₄, trong khi Na₂SO₄ phản ứng với H₂SO₄ nhưng không tạo kết tủa.

Do đó, chỉ dãy chất trong phương án A mới phản ứng với dung dịch H₂SO₄. Đáp án chính xác là A.

Chúng ta có các phương trình hóa học sau đây:

Na₂CO₃ + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + CO₂ ↑ + H₂O

Ca(HCO₃)₂ + H₂SO₄ → CaSO₄ ↓ + 2CO₂ ↑ + 2H₂O

Ba(OH)₂ + H₂SO₄ → BaSO₄ ↓ + 2H₂O

Trên đây là toàn bộ thông tin liên quan đến chất phản ứng với HNO₃ để tạo axit picric. Các bạn có thể tham khảo thêm bài viết: Đề thi Hóa học lớp 11 Học kì 1 với đáp án cập nhật năm 2023 - 2024