Chào các em học sinh thân mến! Cô là giáo viên Hóa học của các em đây. Hôm nay, chúng ta sẽ cùng nhau giải một bài tập khá thú vị liên quan đến các hợp chất hữu cơ thơm. Bài tập này nằm trong phần Hóa học lớp 11, thuộc chương trình sách giáo khoa mới, dù là bộ sách nào (Kết nối tri thức, Chân trời sáng tạo hay Cánh diều) thì kiến thức nền tảng về các phản ứng của benzen và các dẫn xuất của nó vẫn rất quan trọng.

Chúng ta cùng xem xét câu hỏi: Thuốc nổ TNB được điều chế trực tiếp từ chất nào trong các lựa chọn sau:
A. benzen
B. Metyl benzen
C. Vinyl benzen
D. p-xilen

Để giải quyết bài tập này, chúng ta cần nhớ lại kiến thức về phản ứng nitro hóa, đặc biệt là cách điều chế các hợp chất nitro thơm dùng làm thuốc nổ.

Bước 1: Tìm hiểu về thuốc nổ TNB

TNB là tên viết tắt của Trinitrotoluen. Tên gọi này đã gợi ý cho chúng ta về thành phần cấu tạo của nó. “Trinitro” nghĩa là có ba nhóm nitro (-NO₂) gắn vào phân tử, và “toluen” là tên gọi của một hợp chất hữu cơ có công thức cấu tạo là một vòng benzen gắn với một nhóm metyl (-CH₃).

Công thức hóa học của Trinitrotoluen là C₇H₅(NO₂)₃.

Bước 2: Xác định chất ban đầu để điều chế Trinitrotoluen

Dựa vào tên gọi Trinitrotoluen, chúng ta có thể suy luận rằng chất ban đầu để điều chế ra nó phải chứa cấu trúc của “toluen”. Toluen có công thức cấu tạo là một vòng benzen gắn với một nhóm metyl.

Bây giờ, chúng ta hãy xem xét các lựa chọn:
A. Benzen: Công thức là C₆H₆. Đây là vòng benzen không có nhóm thế.
B. Metyl benzen: Đây chính là tên gọi khác của Toluen. Công thức cấu tạo là một vòng benzen gắn với nhóm -CH₃.
C. Vinyl benzen: Công thức là C₆H₅-CH=CH₂. Đây là một dẫn xuất của benzen có nhóm vinyl.
D. p-xilen: Công thức là C₆H₄(CH₃)₂, trong đó hai nhóm metyl ở vị trí para.

Như vậy, chất ban đầu có cấu trúc tương đồng nhất với “toluen” là Metyl benzen.

Bước 3: Xem xét phản ứng điều chế TNB

Trinitrotoluen (TNB) được điều chế bằng phản ứng nitro hóa Toluen (Metyl benzen) với hỗn hợp axit nitric đặc và axit sulfuric đặc. Phản ứng này xảy ra theo nhiều giai đoạn, với các nhóm nitro dần dần thế vào các vị trí trên vòng benzen. Quá trình này tạo ra các đồng phân nitrobenzen, dinitrotoluen và cuối cùng là trinitrotoluen.

Phản ứng tổng quát có thể biểu diễn như sau (lưu ý đây là phản ứng phức hóa học phức tạp với nhiều giai đoạn, chúng ta chỉ biểu diễn phương trình chung để hiểu rõ bản chất):

C₆H₅CH₃ + 3HNO₃ (đặc, H₂SO₄ đặc) → C₆H₂(NO₂)₃CH₃ + 3H₂O

Trong đó, C₆H₅CH₃ là Toluen (Metyl benzen).

Bước 4: Kết luận

Từ các bước phân tích trên, chúng ta thấy rằng thuốc nổ TNB (Trinitrotoluen) được điều chế trực tiếp từ Metyl benzen.

Vậy, đáp án đúng là B.

Cô hy vọng với cách giải thích chi tiết từng bước như vậy, các em đã hiểu rõ hơn về bài tập này. Đây là một ví dụ điển hình cho thấy việc nắm vững tên gọi và công thức cấu tạo của các hợp chất hữu cơ là vô cùng quan trọng trong Hóa học. Chúc các em học tốt!