Chào các em học sinh lớp 12! Hôm nay chúng ta sẽ cùng nhau đi giải một bài tập nhận biết hóa chất rất thú vị. Bài tập này yêu cầu chúng ta sử dụng Cu(OH)2 và nhiệt độ (t0) để phân biệt các chất trong từng nhóm. Chúng ta sẽ đi phân tích từng nhóm một dựa trên kiến thức đã học trong Sách giáo khoa Hóa học lớp 12.

Trước hết, chúng ta cần ôn lại tính chất của Cu(OH)2.
Cu(OH)2 là đồng(II) hiđroxit, một bazơ không tan. Nó có những phản ứng đặc trưng sau:
1. Phản ứng với axit tạo muối và nước.
2. Phản ứng với dung dịch kiềm mạnh (như NaOH) không tạo kết tủa màu xanh lam, nhưng nếu là dung dịch glixerol hoặc ancol đa chức có nhiều nhóm -OH liền kề thì sẽ tạo thành dung dịch màu xanh lam (phức chất).
3. Phản ứng với anđehit (trong môi trường kiềm và đun nóng) tạo kết tủa màu đỏ gạch.

Bây giờ, chúng ta sẽ lần lượt xét từng đáp án:

Đáp án A: CH3COOH , C2H5COOH

Hai chất này đều là axit cacboxylic đơn chức.
Axit cacboxylic có tính axit, nên chúng sẽ phản ứng với Cu(OH)2. Tuy nhiên, phản ứng này chỉ xảy ra khi đun nóng và sản phẩm là muối đồng(II) axetat hoặc propionat, không có sự thay đổi màu sắc rõ rệt để phân biệt.
CH3COOH + Cu(OH)2 –(t0)–> (CH3COO)2Cu + 2H2O
C2H5COOH + Cu(OH)2 –(t0)–> (C2H5COO)2Cu + 2H2O
Cả hai đều là muối đồng tan, không có hiện tượng gì đặc trưng để phân biệt chỉ dùng Cu(OH)2 và t0.
Do đó, đáp án A không thể dùng Cu(OH)2, t0 để phân biệt.

Đáp án B: C3H7OH , CH3CHO

Xét hai chất: ancol propan-1-ol (hoặc propan-2-ol, là các đồng phân của C3H7OH) và anđehit axetic (CH3CHO).
– Với C3H7OH (ancol no, đơn chức): Cu(OH)2 không phản ứng với ancol đơn chức, kể cả khi đun nóng.
– Với CH3CHO (anđehit axetic): Anđehit có thể phản ứng với Cu(OH)2 trong môi trường kiềm và đun nóng (phản ứng tráng gương) tạo ra kết tủa đỏ gạch của Cu2O. Tuy nhiên, đề bài chỉ cho Cu(OH)2 và t0, không có môi trường kiềm. Nếu chỉ dùng Cu(OH)2 và đun nóng mà không có bazơ, phản ứng này không xảy ra theo cách thông thường tạo kết tủa đỏ gạch.
Tuy nhiên, xét kỹ hơn, phản ứng của anđehit với Cu(OH)2 thường được thực hiện trong môi trường kiềm (ví dụ: có NaOH). Nếu chỉ có Cu(OH)2 và nhiệt độ, thì anđehit sẽ không phản ứng. Ancol cũng không phản ứng. Do đó, không có sự khác biệt rõ ràng để nhận biết.
Nói cách khác, nếu chỉ có Cu(OH)2 và đun nóng, cả hai chất đều không có hiện tượng gì đặc biệt có thể phân biệt được.
Vì vậy, đáp án B không thể dùng Cu(OH)2, t0 để phân biệt.

Đáp án C: C3H5(OH)3 , C2H4(OH)2

Xét hai chất: glixerol (C3H5(OH)3) và etilen glicol (C2H4(OH)2).
– Với C3H5(OH)3 (glixerol): Glixerol là ancol đa chức, có ba nhóm -OH liền kề nhau. Glixerol phản ứng với Cu(OH)2 tạo thành dung dịch màu xanh lam. Phản ứng này không cần đun nóng.
C3H5(OH)3 + Cu(OH)2 –> [Cu(C3H5(OH)3)](OH)2 (dung dịch màu xanh lam)
– Với C2H4(OH)2 (etilen glicol): Etilen glicol là ancol đa chức, có hai nhóm -OH liền kề nhau. Tương tự glixerol, etilen glicol cũng phản ứng với Cu(OH)2 tạo thành dung dịch màu xanh lam. Phản ứng này cũng không cần đun nóng.
C2H4(OH)2 + Cu(OH)2 –> [Cu(C2H4(OH)2)](OH)2 (dung dịch màu xanh lam)
Cả hai chất đều tạo dung dịch màu xanh lam khi tác dụng với Cu(OH)2. Do đó, không thể dùng Cu(OH)2 ở nhiệt độ thường hoặc đun nóng để phân biệt hai chất này.
Tuy nhiên, Sách giáo khoa có đề cập đến phản ứng của glixerol với Cu(OH)2 ở nhiệt độ thường tạo dung dịch màu xanh lam. Đối với etilen glicol, nó cũng có tính chất tương tự. Như vậy, đáp án C này cũng không cho phép phân biệt hai chất.

Chúng ta cần xem xét lại dữ kiện của đề bài và tính chất hóa học. Có thể có sự nhầm lẫn trong việc hiểu đề bài hoặc tính chất.
Giả sử đề bài muốn hỏi về phản ứng tạo kết tủa màu xanh lam.
Cả glixerol và etilen glicol đều là các ancol đa chức có các nhóm hydroxyl (OH) ở vị trí liền kề nhau. Chúng có khả năng tạo phức với Cu(OH)2, làm cho dung dịch Cu(OH)2 (vốn có màu xanh lơ đục) chuyển thành dung dịch màu xanh lam trong suốt. Phản ứng này thường xảy ra ở nhiệt độ thường.
Cả hai chất trong đáp án C đều có hiện tượng tương tự khi tác dụng với Cu(OH)2, nên không thể phân biệt.

Bây giờ, chúng ta xét đáp án D, hy vọng sẽ có sự khác biệt.

Đáp án D: C3H5(OH)3 , C12H22O11

Xét hai chất: glixerol (C3H5(OH)3) và saccarozơ (C12H22O11).
– Với C3H5(OH)3 (glixerol): Như đã phân tích ở đáp án C, glixerol là ancol đa chức có các nhóm -OH liền kề. Nó phản ứng với Cu(OH)2 ở nhiệt độ thường tạo thành dung dịch màu xanh lam.
C3H5(OH)3 + Cu(OH)2 –> [Cu(C3H5(OH)3)](OH)2 (dung dịch màu xanh lam)
– Với C12H22O11 (saccarozơ): Saccarozơ là một cacbohidrat, cụ thể là đisaccarit. Trong phân tử saccarozơ cũng có hai nhóm -OH liền kề nhau (ở vị trí cacbon số 2 và số 3 của vòng glucozơ). Do đó, saccarozơ cũng có khả năng tạo phức với Cu(OH)2 tương tự như glixerol, tạo dung dịch màu xanh lam. Phản ứng này cũng xảy ra ở nhiệt độ thường.
C12H22O11 + Cu(OH)2 –> [Cu(C12H22O11)](OH)2 (dung dịch màu xanh lam)

Dựa trên các phản ứng cơ bản với Cu(OH)2, cả hai chất trong đáp án D đều cho hiện tượng tương tự (tạo dung dịch màu xanh lam). Như vậy, việc chỉ dùng Cu(OH)2 ở nhiệt độ thường sẽ không phân biệt được hai chất này.

Tuy nhiên, có thể có một điểm khác biệt mà chúng ta cần xem xét kỹ hơn dựa trên chương trình Hóa học lớp 12.
Chúng ta quay lại xem xét từng đáp án một lần nữa, có thể có sai sót trong nhận định ban đầu hoặc đề bài đang khai thác một tính chất cụ thể mà chúng ta chưa áp dụng triệt để.

Xem xét lại Đáp án B: C3H7OH , CH3CHO
– C3H7OH (ancol): Cu(OH)2 không phản ứng.
– CH3CHO (anđehit): Anđehit có thể tham gia phản ứng oxi hóa – khử với Cu(OH)2. Phản ứng này cần có mặt của bazơ mạnh (như NaOH) và đun nóng, tạo kết tủa đỏ gạch của Cu2O.
CH3CHO + 2Cu(OH)2 –(NaOH, t0)–> CH3COONa + Cu2O↓ + 2H2O
Nếu chỉ có Cu(OH)2 và đun nóng mà không có bazơ, phản ứng này sẽ không xảy ra theo cơ chế đó.
Tuy nhiên, nếu hiểu theo hướng là Cu(OH)2 có thể phản ứng với anđehit tạo thành sản phẩm khác, thì cần xem lại Sách giáo khoa.
Thực tế, trong nhiều trường hợp, bài tập nhận biết anđehit bằng Cu(OH)2 được ngầm hiểu là có dung dịch NaOH đi kèm để tạo môi trường kiềm. Nếu chỉ có Cu(OH)2 và nhiệt độ, thì chỉ có ancol đa chức hoặc hợp chất có tính axit mạnh mới phản ứng.

Có thể có một sự nhầm lẫn trong câu hỏi hoặc các đáp án. Tuy nhiên, chúng ta cần chọn đáp án tốt nhất có thể dựa trên các kiến thức đã học.

Hãy xem xét lại các đáp án và tính chất:
– A: Hai axit cacboxylic, khó phân biệt bằng Cu(OH)2, t0.
– B: Ancol đơn chức và anđehit. Nếu hiểu phản ứng anđehit với Cu(OH)2 cần có NaOH, thì không phân biệt được. Nếu chỉ có Cu(OH)2 và t0, không chất nào phản ứng.
– C: Hai ancol đa chức có nhóm OH liền kề. Cả hai đều tạo dung dịch màu xanh lam với Cu(OH)2.
– D: Glixerol và Saccarozơ. Cả hai đều tạo dung dịch màu xanh lam với Cu(OH)2.

Có lẽ đề bài đang muốn khai thác tính chất phản ứng của ancol đa chức có nhóm OH liền kề với Cu(OH)2 tạo dung dịch xanh lam, và sự khác biệt (hoặc không có phản ứng) của các chất còn lại.

Trong các đáp án, ta cần tìm một trường hợp mà chỉ một chất phản ứng hoặc phản ứng khác biệt rõ rệt.

Quay lại đáp án B: C3H7OH và CH3CHO.
– C3H7OH là ancol đơn chức, không phản ứng với Cu(OH)2.
– CH3CHO là anđehit. Nếu có môi trường kiềm và đun nóng, nó sẽ tạo kết tủa đỏ gạch. Nếu chỉ có Cu(OH)2 và đun nóng, phản ứng có thể không xảy ra hoặc không có hiện tượng rõ rệt để phân biệt với ancol.

Tuy nhiên, hãy xem xét một cách khác:

Trong chương trình Hóa học 12, phản ứng của anđehit với Cu(OH)2 thường được giới thiệu như là một phản ứng nhận biết hoặc một phản ứng đặc trưng của nhóm chức anđehit, và nó thường xảy ra trong điều kiện có bazơ và đun nóng.
Nếu chúng ta chỉ có Cu(OH)2 và nhiệt độ mà không có bazơ, thì ancol đa chức (như glixerol) sẽ tạo dung dịch xanh lam, còn ancol đơn chức thì không.

Để làm rõ, chúng ta cần xem xét Sách giáo khoa Hóa học 12, phần tính chất của Ancol và Anđehit.

Trích từ Sách giáo khoa Hóa học 12 (theo chương trình chuẩn):
– Ancol đa chức (có các nhóm -OH cạnh nhau): Tác dụng với Cu(OH)2 ở nhiệt độ thường, tạo thành dung dịch màu xanh lam. Ví dụ: Glixerol, etilen glicol.
– Anđehit: Tác dụng với Cu(OH)2 trong dung dịch kiềm, đun nóng, tạo thành kết tủa đỏ gạch của Cu2O.
RCHO + 2Cu(OH)2 –(NaOH, t0)–> RCOONa + Cu2O↓ + 2H2O
Hoặc 2RCHO + Cu(OH)2 –(NaOH, t0)–> RCOONa + CH3COONa + Cu2O↓ + 2H2O (Nếu là anđehit đơn giản).

Dựa trên thông tin này, chúng ta phân tích lại các đáp án:

Đáp án A: CH3COOH , C2H5COOH
– Hai axit cacboxylic, phản ứng với Cu(OH)2 tạo muối đồng, không có hiện tượng rõ rệt để phân biệt.

Đáp án B: C3H7OH , CH3CHO
– C3H7OH (ancol đơn chức): Không phản ứng với Cu(OH)2.
– CH3CHO (anđehit): Phản ứng với Cu(OH)2 trong môi trường kiềm và đun nóng tạo kết tủa đỏ gạch. Nếu chỉ có Cu(OH)2 và đun nóng mà không có NaOH, phản ứng này sẽ không xảy ra như mô tả. Tuy nhiên, câu hỏi cho phép “dùng Cu(OH)2, t0”. Điều này có thể ám chỉ phản ứng với anđehit. Nếu hiểu là chỉ có Cu(OH)2 và nhiệt độ, thì CH3CHO không có phản ứng tạo kết tủa đỏ gạch. Trong trường hợp này, ta không phân biệt được.
Tuy nhiên, có một số tài liệu cho rằng anđehit có thể phản ứng với Cu(OH)2 tạo phức, nhưng màu sắc không rõ rệt như ancol đa chức. Nhưng cách nhận biết phổ biến nhất là tạo kết tủa đỏ gạch.
Nếu ta xét theo phản ứng tạo kết tủa đỏ gạch, thì nó cần có NaOH. Nếu không có NaOH, thì không có phản ứng.

Đáp án C: C3H5(OH)3 , C2H4(OH)2
– Cả hai đều là ancol đa chức có nhóm -OH liền kề, đều phản ứng với Cu(OH)2 ở nhiệt độ thường tạo dung dịch màu xanh lam. Không phân biệt được.

Đáp án D: C3H5(OH)3 , C12H22O11
– C3H5(OH)3 (glixerol): Phản ứng với Cu(OH)2 ở nhiệt độ thường tạo dung dịch màu xanh lam.
– C12H22O11 (saccarozơ): Cũng phản ứng với Cu(OH)2 ở nhiệt độ thường tạo dung dịch màu xanh lam do có nhóm -OH liền kề. Không phân biệt được.

Có một sự không nhất quán trong các đáp án hoặc cách diễn đạt câu hỏi. Tuy nhiên, chúng ta cần tìm ra đáp án có thể phân biệt được dựa trên các tính chất hóa học cơ bản.

Hãy xem xét lại khả năng phân biệt giữa ancol đơn chức và anđehit.
Nếu ta chỉ dùng Cu(OH)2 và đun nóng, thì ancol đơn chức C3H7OH sẽ không phản ứng. Anđehit CH3CHO, nếu có đủ điều kiện (kiềm và nhiệt độ), sẽ cho kết tủa đỏ gạch.
Nếu đề bài “dùng Cu(OH)2 , t0” có nghĩa là có thể thêm các dung môi hoặc điều kiện cần thiết để phản ứng xảy ra, thì đáp án B có thể là đáp án đúng. Nghĩa là, chúng ta sẽ dùng Cu(OH)2 và đun nóng, và có thể thêm một ít dung dịch NaOH để xúc tác cho phản ứng của anđehit.

Trong trường hợp này, ta có:
– C3H7OH + Cu(OH)2 –(t0)–> Không phản ứng (hoặc không có hiện tượng).
– CH3CHO + 2Cu(OH)2 –(NaOH, t0)–> CH3COONa + Cu2O↓ (đỏ gạch) + 2H2O

Như vậy, ta có thể phân biệt được hai chất này. Một chất không có hiện tượng gì, còn chất kia tạo kết tủa đỏ gạch.

Do đó, đáp án B là đáp án có thể dùng Cu(OH)2 và nhiệt độ (cùng với điều kiện xúc tác là dung dịch kiềm nếu cần) để phân biệt hai chất.

Các đáp án còn lại đều gặp vấn đề:
– A: Cả hai đều là axit cacboxylic, khó phân biệt.
– C: Cả hai đều là ancol đa chức, tạo dung dịch xanh lam với Cu(OH)2.
– D: Cả hai đều có nhóm OH liền kề, tạo dung dịch xanh lam với Cu(OH)2.

Vậy, đáp án đúng là B.

Giải thích chi tiết cho đáp án B:

Ta sử dụng thuốc thử là dung dịch Cu(OH)2 và đun nóng. Nếu cần thiết, ta có thể thêm một lượng nhỏ dung dịch NaOH để tạo môi trường kiềm, giúp phản ứng của anđehit xảy ra dễ dàng hơn.

1. Thí nghiệm với C3H7OH (ví dụ: propan-1-ol hoặc propan-2-ol):
Khi cho C3H7OH tác dụng với Cu(OH)2, dù có đun nóng hay không, sẽ không có phản ứng hóa học nào xảy ra tạo ra hiện tượng dễ nhận biết. Dung dịch Cu(OH)2 vẫn giữ nguyên màu xanh lơ đục.
Phản ứng: Không xảy ra.

2. Thí nghiệm với CH3CHO (anđehit axetic):
Khi cho CH3CHO tác dụng với Cu(OH)2 trong môi trường kiềm (ví dụ: có mặt dung dịch NaOH) và đun nóng, phản ứng oxi hóa – khử xảy ra.
Phương trình phản ứng:
CH3CHO + 2Cu(OH)2 –(NaOH, t0)–> CH3COONa + Cu2O↓ + 2H2O
Hiện tượng: Xuất hiện kết tủa màu đỏ gạch của đồng(I) oxit (Cu2O).

Kết luận:
Dựa vào hai thí nghiệm trên, ta có thể phân biệt C3H7OH và CH3CHO. Chất nào không có hiện tượng gì là C3H7OH, còn chất nào tạo kết tủa đỏ gạch là CH3CHO.

Vậy, có thể dùng Cu(OH)2, t0 để phân biệt các chất trong nhóm B.