1 Chất nào sau đây có thể chứa vòng benzen ? A. Styrene là đồng đẳng của benzene…

Chào các em học sinh yêu quý! Hôm nay, chúng ta sẽ cùng nhau giải đáp các câu hỏi trắc nghiệm liên quan đến chuyên đề Hidrocacbon Thơm trong chương trình Hóa học lớp 11 nhé. Thầy sẽ hướng dẫn các em từng bước một, kết hợp với việc nhắc lại kiến thức cơ bản để các em nắm vững hơn.

1. Chất nào sau đây có thể chứa vòng benzen ?

Phân tích đề bài: Câu hỏi này yêu cầu chúng ta xác định nhận định đúng về Styrene, đặc biệt là liên quan đến cấu trúc vòng benzen của nó.

Lời giải chi tiết:

• Bước 1: Nhớ lại cấu tạo của Styrene. Styrene có công thức hóa học là $C_6{H}_{5}CH=C{H}_2$. Cấu tạo này gồm một vòng benzen ($C_6{H}_5-$) và một nhóm vinyl ($-CH=C{H}_2$).
• Bước 2: Xem xét từng phương án:
  • A. Styrene là đồng đẳng của benzene. Đồng đẳng của benzen là các hidrocacbon thơm chỉ chứa vòng benzen và các nhóm ankyl trên vòng. Styrene có nhóm vinyl chứa liên kết đôi, không phải nhóm ankyl, nên không phải là đồng đẳng của benzen.
  • B. Styrene là đồng đẳng của ethylene. Styrene có vòng benzen, còn ethylene chỉ là anken đơn giản. Chúng không cùng dãy đồng đẳng.
  • C. Styrene là hydrocarbon thơm. Hidrocacbon thơm là các hidrocacbon có chứa vòng benzen. Styrene chứa vòng benzen nên nó là một hidrocacbon thơm. Đây là định nghĩa chính xác.
  • D. Styrene là hydrocarbon không no. Styrene có liên kết đôi C=C trong nhóm vinyl, nên nó là hidrocacbon không no. Tuy nhiên, nhận định “hidrocacbon không no” là một khái niệm rộng hơn, không nhất thiết phải chứa vòng benzen (ví dụ: etylen, propylen cũng là hidrocacbon không no nhưng không có vòng benzen). Câu hỏi hỏi “chất nào có thể chứa vòng benzen” (ám chỉ Styrene có chứa vòng benzen) và các phương án là mô tả về Styrene. Nhận định “hidrocacbon thơm” là cách phân loại chính xác và trực tiếp nhất để chỉ ra sự hiện diện của vòng benzen trong cấu trúc.
• Bước 3: Chọn phương án đúng nhất. Trong các lựa chọn, “hidrocacbon thơm” là cách phân loại chính xác nhất và đặc trưng nhất cho Styrene khi nói về sự có mặt của vòng benzen.

Giải thích phương pháp: Dựa vào định nghĩa về hidrocacbon thơm và dãy đồng đẳng của benzen để đánh giá các phương án. Hidrocacbon thơm là hợp chất hữu cơ có chứa vòng benzen.

Đáp án đúng: C

2. Xét các chất: (a) toluene; (b) o-xylene; (c) ethylbenzene; (d) m-dimethylbenzene; (e) styrene. Đồng đẳng của benzen là:

Phân tích đề bài: Câu hỏi yêu cầu xác định các chất là đồng đẳng của benzen trong danh sách đã cho.

Lời giải chi tiết:

• Bước 1: Nhắc lại định nghĩa đồng đẳng của benzen. Đồng đẳng của benzen là các hidrocacbon thơm có một vòng benzen và các nhóm thế ankyl trên vòng, có công thức chung là $C_n{H}_{2n-6}$ (với $n\ge 6$).
• Bước 2: Xét từng chất:
  • (a) toluene: $C_6{H}_{5}C{H}_3$ (metylbenzen). Đây là benzen có một nhóm ankyl là metyl. -> Là đồng đẳng.
  • (b) o-xylene: $C_6{H}_4(C{H}_3{)}_2$ (1,2-đimetylbenzen). Đây là benzen có hai nhóm ankyl là metyl. -> Là đồng đẳng.
  • (c) ethylbenzene: $C_6{H}_{5}C{H}_{2}C{H}_3$ (etylbenzen). Đây là benzen có một nhóm ankyl là etyl. -> Là đồng đẳng.
  • (d) m-dimethylbenzene: Đây chính là m-xylene (1,3-đimetylbenzen). Tương tự o-xylene, nó là benzen có hai nhóm ankyl. -> Là đồng đẳng.
  • (e) styrene: $C_6{H}_{5}CH=C{H}_2$. Đây là benzen có nhóm thế vinyl ($-CH=C{H}_2$) chứa liên kết đôi. Nhóm vinyl không phải là nhóm ankyl. -> Không phải đồng đẳng.
• Bước 3: Tổng hợp kết quả. Các chất là đồng đẳng của benzen là (a), (b), (c), (d).

Giải thích phương pháp: Dựa vào định nghĩa và đặc điểm cấu tạo của dãy đồng đẳng benzen (chỉ chứa vòng benzen và nhóm ankyl).

Đáp án đúng: C

3. Hoạt tính sinh học của benzene, toluene là

Phân tích đề bài: Câu hỏi này liên quan đến tác hại của benzen và toluen đối với sức khỏe con người, đây là kiến thức thực tiễn có trong sách giáo khoa.

Lời giải chi tiết:

• Bước 1: Nhớ lại kiến thức về tính độc của benzen và toluen. Benzen và toluen đều là các dung môi hữu cơ và có thể gây hại cho sức khỏe. Đặc biệt, benzen được biết đến là chất gây ung thư. Toluen ít độc hơn benzen nhưng vẫn gây hại nếu tiếp xúc lâu dài hoặc với nồng độ cao.
• Bước 2: Đánh giá các phương án:
  • A. tùy thuộc vào nhiệt độ có thể gây hại hoặc không gây hại. Tính chất độc của chất hóa học không phụ thuộc vào nhiệt độ theo cách này.
  • B. không gây hại cho sức khỏe. Sai hoàn toàn. Benzen và toluen đều độc.
  • C. gây ảnh hưởng tốt cho sức khỏe. Sai hoàn toàn.
  • D. gây hại cho sức khỏe nếu tiếp xúc trong thời gian dài. Đây là nhận định đúng và phù hợp với kiến thức về tác động của benzen và toluen. Benzen có thể gây ung thư máu, còn toluen có thể gây tổn thương hệ thần kinh, gan, thận nếu tiếp xúc lâu dài hoặc hít phải hơi với nồng độ cao.

Giải thích phương pháp: Đây là câu hỏi kiến thức thực tiễn, yêu cầu học sinh nắm được thông tin về an toàn hóa chất được đề cập trong sách giáo khoa về benzen và các đồng đẳng của nó.

Đáp án đúng: D

4. Ứng với công thức phân tử $C_7{H}_8$ có bao nhiêu cấu tạo chứa vòng benzene?

Phân tích đề bài: Yêu cầu xác định số đồng phân hidrocacbon thơm ứng với công thức phân tử $C_7{H}_8$.

Lời giải chi tiết:

• Bước 1: Tính độ bất bão hòa (k) của $C_7{H}_8$.
  $$k=\frac{2C+2-H}{2}=\frac{2\times 7+2-8}{2}=\frac{14+2-8}{2}=\frac{8}{2}=4$$
• Bước 2: Đối với các hợp chất chứa vòng benzen, độ bất bão hòa của vòng benzen luôn là 4 (gồm 3 liên kết đôi và 1 vòng). Vì $k=4$, điều này có nghĩa là phân tử chỉ chứa duy nhất một vòng benzen và không có liên kết bội hay vòng nào khác.
• Bước 3: Xây dựng công thức cấu tạo:
  • Ta có một vòng benzen ($C_6$).
  • Còn lại 1 nguyên tử C và 3 nguyên tử H để tạo nhóm thế. Nhóm thế này phải là $-C{H}_3$ (metyl).
  • Gắn nhóm metyl vào vòng benzen, ta được toluene (metylbenzen) có công thức $C_6{H}_{5}C{H}_3$.
  • Chỉ có một vị trí để gắn nhóm metyl trên vòng benzen (tất cả các vị trí đều tương đương nếu chỉ có một nhóm thế). Do đó, chỉ có 1 cấu tạo duy nhất.

Giải thích phương pháp: Sử dụng công thức tính độ bất bão hòa để giới hạn các loại cấu trúc có thể có, sau đó tiến hành vẽ các đồng phân chứa vòng benzen. Với k=4, chất chỉ có thể chứa một vòng benzen và các nhóm thế no.

Đáp án đúng: C

5. Câu nào đúng nhất trong các câu sau đây?

Phân tích đề bài: Yêu cầu chọn nhận định đúng nhất về benzen.

Lời giải chi tiết:

• Bước 1: Nhắc lại các định nghĩa cơ bản về hidrocacbon.
  • Hidrocacbon: Hợp chất hữu cơ chỉ chứa cacbon và hidro.
  • Hidrocacbon no: Chỉ chứa liên kết đơn (ankan, xicloankan).
  • Hidrocacbon không no: Chứa liên kết đôi hoặc ba (anken, ankin, ankađien…).
  • Hidrocacbon thơm: Chứa vòng benzen.
• Bước 2: Đánh giá từng phương án về benzen ($C_6{H}_6$):
  • A. Benzene là một hydrocarbon. Đúng, vì nó chỉ chứa C và H.
  • B. Benzene là một hydrocarbon no. Sai, benzen có cấu trúc vòng với các liên kết đôi xen kẽ, không phải hidrocacbon no.
  • C. Benzene là một hydrocarbon không no. Đúng, vì nó có các liên kết pi (dù là liên kết pi liên hợp đặc biệt). Nó có thể tham gia phản ứng cộng.
  • D. Benzene là một hydrocarbon thơm. Đúng. Đây là sự phân loại đặc trưng và chính xác nhất cho benzen, dựa trên cấu trúc vòng benzen đặc biệt của nó.
• Bước 3: Chọn câu đúng nhất. Mặc dù A và C đều đúng, nhưng D là câu mô tả chính xác và đặc trưng nhất về benzen trong hóa học hữu cơ. “Hidrocacbon thơm” là một loại hidrocacbon không no đặc biệt.

Giải thích phương pháp: Chọn nhận định bao trùm và đặc trưng nhất cho đối tượng được nhắc đến. “Hidrocacbon thơm” là phân loại hóa học đặc thù của benzen.

Đáp án đúng: D

6. Benzene tác dụng được với chất nào sau đây ở điều kiện thích hợp?

Phân tích đề bài: Câu hỏi kiểm tra kiến thức về tính chất hóa học của benzen.

Lời giải chi tiết:

• Bước 1: Nhắc lại các phản ứng đặc trưng của benzen. Benzen tham gia các phản ứng thế (brom hóa, nitro hóa, ankyl hóa), phản ứng cộng (cộng hiđro, cộng clo dưới ánh sáng), và phản ứng cháy.
• Bước 2: Xét từng phương án:
  • A. Dung dịch $B{r}_2$. Benzen không làm mất màu dung dịch brom ở điều kiện thường (khác với anken), do tính bền vững của vòng benzen. Nó chỉ phản ứng thế với brom khan xúc tác $FeB{r}_3$.
  • B. NaCl khan. NaCl là muối ion, không phản ứng với benzen.
  • C. $B{r}_2/FeB{r}_3,t^{\circ }$. Đây chính là điều kiện cho phản ứng thế brom vào vòng benzen (phản ứng brom hóa). Brom sẽ thế một nguyên tử H trên vòng benzen tạo thành brombenzen và HBr. Đây là một phản ứng đặc trưng của benzen.
  • D. Dung dịch NaOH. Benzen là hidrocacbon, không phản ứng với dung dịch kiềm như NaOH.

Giải thích phương pháp: Dựa vào kiến thức về tính chất hóa học đặc trưng của benzen, đặc biệt là phản ứng thế electrophin vào vòng benzen.

Đáp án đúng: C

7. A là đồng đẳng của benzene có công thức nguyên là: $(C_3{H}_4{)}_n$. Công thức phân tử của A là:

Phân tích đề bài: Yêu cầu xác định công thức phân tử của một hidrocacbon thơm thuộc dãy đồng đẳng của benzen, biết công thức đơn giản nhất.

Lời giải chi tiết:

• Bước 1: Nhớ lại công thức chung của dãy đồng đẳng benzen. Các hidrocacbon thơm thuộc dãy đồng đẳng benzen có công thức chung là $C_x{H}_{2x-6}$ (với $x\ge 6$).
• Bước 2: Từ công thức nguyên $(C_3{H}_4{)}_n$, ta có công thức phân tử dạng $C_{3n}{H}_{4n}$.
• Bước 3: Áp dụng công thức chung của dãy đồng đẳng benzen:
  • Số nguyên tử H phải bằng $2\times \text{(số nguyên tử C)}-6$.
  • Thay số vào: $4n=2\times \left(3n\right)-6$
  • Giải phương trình:
    $$4n=6n-6$$
    $$2n=6$$
    $$n=3$$
• Bước 4: Thay $n=3$ vào công thức phân tử $C_{3n}{H}_{4n}$:
  $$C_{3\times 3}{H}_{4\times 3}=C_9{H}_{12}$$
• Bước 5: Kiểm tra điều kiện $x\ge 6$. Với $x=9$, điều kiện này thỏa mãn.

Giải thích phương pháp: Sử dụng công thức chung của dãy đồng đẳng benzen và công thức phân tử từ công thức nguyên để lập phương trình và giải tìm hệ số n.

Đáp án đúng: C

8. Trong điều kiện có chiếu sáng, benzene cộng hợp với chlorine tạo thành hợp chất nào sau đây?

Phân tích đề bài: Câu hỏi về phản ứng cộng của benzen với halogen dưới điều kiện chiếu sáng.

Lời giải chi tiết:

• Bước 1: Nhớ lại phản ứng cộng của benzen. Benzen có thể tham gia phản ứng cộng với $H_2$ (xúc tác Ni, $t^{\circ }$) và với halogen ($C{l}_2$ hoặc $B{r}_2$) dưới điều kiện chiếu sáng.
• Bước 2: Với $C{l}_2$ và ánh sáng (chiếu sáng), benzen sẽ cộng hợp 3 phân tử $C{l}_2$ vào vòng benzen, phá vỡ cấu trúc thơm, tạo thành hexacloroxiclohexan.
  $$C_6{H}_6+3C{l}_2\stackrel{\text{Ánh sáng}}{\to }{C}_6{H}_{6}C{l}_6$$
• Bước 3: So sánh với các phương án. Hợp chất $C_6{H}_{6}C{l}_6$ chính là hexacloroxiclohexan, một chất được dùng làm thuốc trừ sâu (ví dụ lindan là một đồng phân của nó).

Giải thích phương pháp: Dựa vào kiến thức về phản ứng cộng của benzen dưới tác dụng của ánh sáng, đây là phản ứng cộng gốc tự do.

Đáp án đúng: C

9. Naphthalene được điều chế chủ yếu bằng phương pháp nào sau đây?

Phân tích đề bài: Câu hỏi về phương pháp điều chế công nghiệp của naptalen (naphthalene).

Lời giải chi tiết:

• Bước 1: Nhớ lại nguồn gốc và phương pháp điều chế các hidrocacbon thơm. Các hidrocacbon thơm đơn giản như benzen, toluen, xilen có thể được điều chế từ dầu mỏ (qua quá trình reforming xúc tác). Tuy nhiên, các hidrocacbon thơm đa vòng như naptalen lại chủ yếu được lấy từ nguồn khác.
• Bước 2: Naptalen là một hidrocacbon thơm đa vòng quan trọng. Nguồn chính để điều chế naptalen là từ than đá. Trong quá trình chưng cất than đá ở nhiệt độ cao để sản xuất than cốc và khí than, nhựa than đá (hắc ín) được tạo ra. Naptalen được tách ra từ nhựa than đá thông qua quá trình chưng cất phân đoạn.
• Bước 3: Đánh giá các phương án:
  • A. Chưng cất dầu mỏ. Dầu mỏ chủ yếu chứa các hidrocacbon mạch hở hoặc vòng no. Benzen và đồng đẳng của nó có thể được tổng hợp từ dầu mỏ qua reforming, nhưng naptalen không phải là sản phẩm chính từ chưng cất dầu mỏ.
  • B. Chưng cất nhựa than đá. Đây là phương pháp chủ yếu để điều chế naptalen trong công nghiệp. Nhựa than đá là một hỗn hợp phức tạp chứa nhiều hidrocacbon thơm, trong đó naptalen chiếm tỷ lệ lớn.
  • C. Đốt cháy nhựa đường. Đốt cháy là phản ứng oxy hóa hoàn toàn hoặc không hoàn toàn, không phải phương pháp điều chế.
  • D. Refoming. Reforming (xúc tác) là quá trình chuyển hóa hidrocacbon mạch hở hoặc xicloankan thành hidrocacbon thơm (benzen, toluen, xilen) trong công nghiệp dầu mỏ, không phải để điều chế naptalen.

Giải thích phương pháp: Đây là câu hỏi kiến thức thực tiễn về nguồn gốc và điều chế công nghiệp các chất hóa học, được trình bày trong sách giáo khoa phần ứng dụng của hidrocacbon thơm.

Đáp án đúng: B

10. Tính chất nào sau đây không phải của alkylbenzene?

Phân tích đề bài: Câu hỏi yêu cầu xác định tính chất không đúng (không phải) của ankylbenzen.

Lời giải chi tiết:

• Bước 1: Nhắc lại các tính chất vật lý chung của hidrocacbon thơm (benzen và các đồng đẳng ankylbenzen như toluen, xilen…).
  • Chúng thường là chất lỏng hoặc rắn ở nhiệt độ phòng.
  • Có mùi đặc trưng.
  • Không màu.
  • Nhẹ hơn nước.
  • Không tan trong nước nhưng tan nhiều trong các dung môi hữu cơ.
• Bước 2: Đánh giá từng phương án:
  • A. Không màu sắc. Các ankylbenzen đơn giản như toluen, xilen đều là chất lỏng không màu. -> Đây là tính chất của ankylbenzen.
  • B. Không mùi vị. Các ankylbenzen như toluen, xilen đều có mùi thơm đặc trưng, không phải là “không mùi vị”. Ví dụ, toluen có mùi như sơn, chất pha loãng. -> Đây KHÔNG phải là tính chất của ankylbenzen.
  • C. Không tan trong nước. Ankylbenzen là hidrocacbon không phân cực, nước là dung môi phân cực, nên chúng không tan trong nước. -> Đây là tính chất của ankylbenzen.
  • D. Tan nhiều trong các dung môi hữu cơ. Ankylbenzen là các hợp chất không phân cực, chúng tan tốt trong các dung môi hữu cơ không phân cực khác như dietyl ete, axeton, ete dầu hỏa… -> Đây là tính chất của ankylbenzen.
• Bước 3: Chọn phương án không đúng. Phương án B là không đúng vì ankylbenzen có mùi đặc trưng.

Giải thích phương pháp: Dựa vào kiến thức về tính chất vật lý của benzen và các đồng đẳng của nó được trình bày trong sách giáo khoa.

Đáp án đúng: B