Khi đun nóng, toluen không phản ứng với chất nào dưới đây?

1. Toluen không phản ứng với chất nào trong số các chất dưới đây

Câu hỏi: Toluen không phản ứng với chất nào trong số những chất sau:

A. H2

B. KMnO4

C. Br2

D. NaOH

Hướng dẫn giải:

Toluen có công thức hóa học là C6H5CH3

Khi sử dụng H2 với xúc tác, phản ứng với toluen sẽ tạo ra phương trình sau đây

2C6H5CH3 + 7H2 -> 2C6H12CH3

Với KMnO4, khi phản ứng với C6H5CH3, chúng ta sẽ thu được các sản phẩm C6H5COOK, KOH, MnO2 và H2O. Phương trình phản ứng như sau:

C6H5CH3 + 2KMnO4 -> C6H5COOK + KOH + MnO2 + H2O

Khi Br2 phản ứng với C6H5CH3, chúng ta có phương trình phản ứng như sau:

Br2 + C6H5CH3 -> C6H5CH2Br + HBr

Tuy nhiên, khi đun nóng toluen, nó không phản ứng với NaOH.

Mặc dù quá trình oxi hóa toluen có thể tạo ra các chất có khả năng phản ứng với NaOH, nhưng nếu toluen không có các nhóm chức như nhóm metylen (CH2) hoặc nhóm benzylic (C6H5CH2-), thì khả năng phản ứng với NaOH sẽ rất thấp. NaOH thường tương tác với các hợp chất có nhóm chức -CH2- hoặc -CH2OH. Trong trường hợp toluen (C7H8), không có nhóm chức -CH2- hoặc -CH2OH gắn trực tiếp vào vòng benzen, do đó, khả năng phản ứng với NaOH giảm.

2. Những chất nào đặc trưng có thể phản ứng với toluen?

Toluen có thể phản ứng với các chất sau đây:

Phản ứng với khí clo (Cl2):

C6H5CH3 + Cl2 -> C6H5CH2Cl + HCl

Khi toluen phản ứng với khí clo, sản phẩm thu được là chlorotoluene và axit hydrochloric (HCl).

Phản ứng với brom khan (Br2):

C6H5CH3 + Br2 -> C6H5CH2Br + HBr

Khi toluen phản ứng với brom khan, sản phẩm thu được là bromotoluene và axit hydrobromic (HBr).

Phản ứng oxy hóa với nhóm metyl: Toluene có thể trải qua phản ứng oxi hóa với nhóm metyl (CH3), tạo ra các sản phẩm như axit benzoic.

Phản ứng nitro hóa:

C6H5CH3 + HNO3 -> C6H5CH2NO2 + H2O

Khi toluen phản ứng với axit nitric, nitrotoluene và nước sẽ được tạo thành.

Phản ứng cộng với H2: Toluene có khả năng tham gia vào phản ứng cộng với H2 (hidro hóa) dưới các điều kiện thích hợp để hình thành các sản phẩm như methylcyclohexane.

Tất cả các phản ứng nêu trên đều liên quan đến nhóm metyl trong toluen, phản ánh tính chất hóa học đa dạng của nó, tương tự như các hợp chất khác trong dãy đồng đẳng của benzen.

Ngoài ra, toluen có các đặc điểm như sau:

Toluen là một dung môi mạnh, hòa tan nhiều loại chất như chất béo, dầu, nhựa thông, lưu huỳnh và iot. Nó cũng có khả năng hòa tan hoàn toàn với các dung môi hữu cơ khác như xeton, rượu và este. Toluen dễ cháy với ngưỡng cháy thấp và có nguy cơ tự bốc cháy khi tiếp xúc với không khí và nguồn nhiệt. Do đó, cần thực hiện các biện pháp an toàn khi sử dụng hoặc lưu trữ toluen để tránh nguy cơ cháy nổ.

3. Một số câu hỏi bài tập ứng dụng

Câu hỏi 1: Bạn có thể cho chúng tôi biết điều gì xảy ra khi đun nóng toluen với dung dịch thuốc tím?

A. Dung dịch KMnO4 sẽ mất màu

B. Xuất hiện kết tủa màu trắng

C. Có khí sủi bọt

D. Không thấy hiện tượng gì

Hướng dẫn giải:

Khi đun nóng toluen với dung dịch KMnO4, dung dịch KMnO4 sẽ bị mất màu do phản ứng oxi hóa toluen. Trong quá trình này, màu tím của KMnO4 chuyển thành màu nâu hoặc vàng, và toluen được chuyển hóa thành axit benzoic (C6H5COOH). Phản ứng có thể được viết như sau:

C6H5CH3 + 2KMnO4 + 3H2O → C6H5COOH + 2KOH + 2MnO2

Trong phản ứng này, toluen (methylbenzen) bị oxi hóa thành axit benzoic (C6H5COOH). Các sản phẩm cuối cùng bao gồm axit benzoic (C6H5COOH), kali hydroxide (KOH), và dioxit mangan (MnO2). Quá trình này làm mất màu dung dịch KMnO4.

Tóm lại, khi đun nóng toluen với dung dịch KMnO4, KMnO4 sẽ mất màu do phản ứng oxi hóa toluen thành axit benzoic.

Vậy, lựa chọn đúng trong trường hợp này là đáp án A.

Câu hỏi số 2: Trong các nhận định dưới đây, hãy chỉ ra nhận định sai.

A. Stiren làm mất màu dung dịch brom ở điều kiện thường

B. Benzen làm mất màu dung dịch brom khi có mặt bột sắt làm xúc tác

C. Cumen làm mất màu dung dịch thuốc tím khi đun nóng

D. Toluen làm mất màu dung dịch thuốc tím khi được đun nóng

Hướng dẫn giải:

Nhận định sai trong các lựa chọn đưa ra là: B. Benzen làm mất màu dung dịch brom khi có mặt bột sắt.

Trên thực tế, benzen (C6H6) không phản ứng với brom ở điều kiện bình thường cũng như khi có xúc tác bột sắt. Điều này xảy ra vì benzen là một hợp chất không no, không có liên kết đôi hoặc liên kết ba để phản ứng với brom. Do đó, benzen không mất màu dung dịch brom ngay cả khi có xúc tác bột sắt. Do vậy, phát biểu B không chính xác.

Toluen có khả năng phản ứng với dung dịch thuốc tím (brom thymol) khi được đun nóng. Khi toluen bị đun nóng, nó sẽ trải qua quá trình oxi hóa và chuyển thành axit benzoic, làm mất màu dung dịch thuốc tím.

Câu hỏi 3: Hãy chỉ ra sự khác biệt giữa toluen và stiren.

Hướng dẫn trả lời:

Chúng ta có thể phân biệt toluen và stiren dựa vào công thức hóa học, mùi, điểm sôi, đặc tính hóa học, và ứng dụng của chúng. Xem chi tiết trong bảng dưới đây:

Câu hỏi 4: Giải thích tại sao dung dịch Br2 có thể dùng để phân biệt stiren, toluen và phenol?

Hướng dẫn trả lời:

Dung dịch Br2 (brom) có thể được sử dụng để phân biệt stiren, toluen và phenol thông qua phản ứng oxi hóa.

Stiren (C8H8): Đây là một hydrocarbon không no và không có nhóm chức dễ bị oxi hóa. Dung dịch Br2 không phản ứng với stiren ở điều kiện bình thường.

Toluen (C7H8): Mặc dù toluen cũng là hydrocarbon không no, nó có nhóm metylen (CH2) có khả năng bị oxi hóa. Dung dịch Br2 có thể phản ứng với toluen, oxi hóa nhóm metylen thành bromua benzyl (C6H5CH2Br), dẫn đến việc dung dịch Br2 mất màu.

Phenol (C6H5OH): Phenol chứa nhóm hydroxyl (-OH) có thể bị oxi hóa. Dung dịch Br2 phản ứng với phenol, làm oxi hóa nhóm hydroxyl và tạo ra các sản phẩm phản ứng, làm dung dịch Br2 mất màu.

Do đó, dung dịch Br2 có thể được dùng để phân biệt stiren, toluen và phenol dựa trên khả năng oxi hóa và sự biến mất màu của dung dịch brom.

Câu hỏi 5: Hãy chọn một thuốc thử để phân biệt ba chất lỏng bị mất nhãn sau đây: benzen, toluen và stiren.

Dung dịch KMnO4 có thể dùng để phân biệt benzen, toluen và stiren nhờ vào khả năng oxi hóa của các chất này. Dưới đây là phản ứng của từng chất với dung dịch KMnO4:

Stiren (C8H8): Stiren làm mất màu dung dịch KMnO4 ngay cả ở nhiệt độ phòng, do khả năng oxi hóa nhóm chức -CH=CH2 thành các hydroxyalkyl benzen.

3C6H5-CH=CH2 + 2KMnO4 + 4H2O -> 3C6H5-CH(OH)-CH2(OH) + 2MnO2 (kết tủa đen) + 2KOH

Toluen (C7H8): Toluen không làm mất màu dung dịch KMnO4 ở điều kiện bình thường. Tuy nhiên, khi đun nóng, toluen có thể phản ứng với KMnO4, oxi hóa nhóm metylen (CH2) thành axit benzoic.

Benzen (C6H6): Benzen không làm mất màu dung dịch KMnO4 cả ở nhiệt độ thường lẫn khi đun nóng, vì nó không có nhóm chức dễ bị oxi hóa.

Do đó, dung dịch KMnO4 là một thuốc thử hiệu quả để phân biệt benzen, toluen và stiren dựa trên khả năng oxi hóa và phản ứng của từng chất với KMnO4.

Trên đây là toàn bộ kiến thức và bài tập liên quan đến toluen. Hy vọng những thông tin này đã mang lại cho các bạn những kiến thức hóa học hữu ích. Các bạn cũng có thể tham khảo bài viết tiếp theo của chúng tôi: Toluen phản ứng với Cl2 dưới ánh sáng với tỉ lệ mol 1:1 sẽ tạo ra chất hữu cơ gì?