Bài tập Hoá 11 Bài 21: Phenol (27 bài tập)

Lớp 11 · Hóa Học Bài 21

Phenol

Tính acid yếu, phản ứng thế ở vòng thơm & điều chế từ cumene

1
Khái niệm & danh pháp
ĐỊNH NGHĨA
Phenol là những hợp chất hữu cơ trong phân tử có nhóm –OH liên kết trực tiếp với nguyên tử carbon của vòng benzene.

▸ Hợp chất phenol đơn giản nhất có công thức $\text{C}_6\text{H}_5\text{OH}$, cũng được gọi là phenol.

OH 1 2 3 4 5 6 Phenol C₆H₅OH
Công thức cấu tạo của phenol — nhóm –OH gắn trực tiếp vào C của vòng benzene

Tên gọi một số phenol thường gặp:

Công thứcTên gọi
$\text{C}_6\text{H}_5\text{OH}$Phenol
$o$-$\text{CH}_3\text{C}_6\text{H}_4\text{OH}$$o$-cresol (2-methylphenol)
$m$-$\text{CH}_3\text{C}_6\text{H}_4\text{OH}$$m$-cresol (3-methylphenol)
$p$-$\text{CH}_3\text{C}_6\text{H}_4\text{OH}$$p$-cresol (4-methylphenol)
$p$-$\text{HOC}_6\text{H}_4\text{OH}$Hydroquinone
⚠️ Phân biệt phenol và alcohol thơm:
Phenol: –OH gắn trực tiếp vào C của vòng benzene (C không no).
Alcohol thơm: –OH gắn vào C no (gốc alkyl), không gắn trực tiếp với vòng benzene.
Ví dụ: $\text{C}_6\text{H}_5-\text{CH}_2\text{OH}$ (benzyl alcohol) là alcohol, KHÔNG phải phenol — vì –OH gắn vào $\text{CH}_2$ chứ không phải vào C của vòng.
2
Đặc điểm cấu tạo & ảnh hưởng qua lại

Trong phân tử phenol có 2 thành phần: vòng benzenenhóm –OH. Hai thành phần này có ảnh hưởng qua lại với nhau, làm cho phenol có những tính chất đặc biệt khác với alcohol và benzene.

Ảnh hưởngKết quả
Vòng benzene → nhóm –OHVòng benzene hút electron từ nhóm –OH → liên kết O–H phân cực mạnh hơn alcohol → H dễ tách ra dưới dạng $\text{H}^+$ → phenol có tính acid yếu.
Nhóm –OH → vòng benzeneNhóm –OH đẩy electron vào vòng → mật độ electron ở các vị trí ortho (2, 6) và para (4) tăng → phản ứng thế nguyên tử H ở vòng benzene xảy ra dễ dàng hơn so với benzene.
2 HƯỚNG PHẢN ỨNG CHÍNH
(1) Phản ứng thế H của nhóm –OH (thể hiện tính acid yếu)
(2) Phản ứng thế H ở vòng benzene (ưu tiên vị trí 2, 4, 6)
3
Tính chất vật lí
Tính chấtĐặc điểm
Trạng tháiChất rắn, không màu
Nhiệt độ nóng chảy43°C
Nhiệt độ sôi181,8°C
Độ tan trong nước ở 25°C8,42 g/100g nước — ít tan
Độ tan khi đun nóngTan vô hạn ở ≥ 66°C
Trong dung môi hữu cơTan tốt trong ethanol, ether, acetone
Độc tínhĐộc, gây bỏng khi tiếp xúc với da
⚠️ An toàn: Phenol là chất độc, cần đeo găng tay khi sử dụng. Khi bị bỏng phenol cần rửa ngay vết thương bằng xà phòng có tính kiềm nhẹ để trung hòa.
4
Tính chất hóa học

1. Tính acid yếu của phenol (phản ứng thế H của nhóm –OH)

Trong dung dịch nước, phenol phân li theo cân bằng:

$\text{C}_6\text{H}_5\text{OH} + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{C}_6\text{H}_5\text{O}^- + \text{H}_3\text{O}^+$
📌 Phenol có tính acid yếu, dung dịch phenol KHÔNG làm đổi màu quỳ tím. Tuy nhiên phenol vẫn phản ứng được với kim loại kiềm, dung dịch base mạnhmuối $\text{Na}_2\text{CO}_3$.

a) Phản ứng với kim loại kiềm (Na, K):

$2\text{C}_6\text{H}_5\text{OH} + 2\text{Na} \longrightarrow 2\text{C}_6\text{H}_5\text{ONa} + \text{H}_2 \uparrow$

(Cả phenol và alcohol đều phản ứng với Na giải phóng $\text{H}_2$.)

b) Phản ứng với dung dịch NaOH:

$\text{C}_6\text{H}_5\text{OH} + \text{NaOH} \longrightarrow \text{C}_6\text{H}_5\text{ONa} + \text{H}_2\text{O}$

Sản phẩm: sodium phenolate ($\text{C}_6\text{H}_5\text{ONa}$).

c) Phản ứng với dung dịch $\text{Na}_2\text{CO}_3$:

$\text{C}_6\text{H}_5\text{OH} + \text{Na}_2\text{CO}_3 \rightleftharpoons \text{C}_6\text{H}_5\text{ONa} + \text{NaHCO}_3$

Phenol có tính acid mạnh hơn nấc hai của $\text{H}_2\text{CO}_3$ nên phản ứng được với $\text{Na}_2\text{CO}_3$ tạo $\text{NaHCO}_3$. Nhưng phenol có tính acid yếu hơn $\text{H}_2\text{CO}_3$ nên KHÔNG phản ứng với $\text{NaHCO}_3$.

SO SÁNH TÍNH ACID
$\text{H}_2\text{CO}_3 > \text{C}_6\text{H}_5\text{OH} > \text{H}_2\text{O} > \text{C}_2\text{H}_5\text{OH}$

Bảng so sánh phenol và alcohol:

Tác nhânPhenolAlcohol (ethanol)
Quỳ tímKhông đổi màuKhông đổi màu
Na✓ phản ứng✓ phản ứng
NaOH✓ phản ứng✗ không phản ứng
$\text{Na}_2\text{CO}_3$✓ phản ứng✗ không phản ứng
$\text{NaHCO}_3$✗ không phản ứng✗ không phản ứng

2. Phản ứng thế nguyên tử H ở vòng benzene

Do ảnh hưởng của nhóm –OH (đẩy electron), phản ứng thế H ở vòng benzene của phenol xảy ra dễ dàng hơn nhiều so với benzene. Phản ứng ưu tiên vào các vị trí ortho (2, 6) và para (4) so với nhóm –OH.

a) Phản ứng bromine hóa

Phenol phản ứng với nước bromine (dung dịch $\text{Br}_2$ trong $\text{H}_2\text{O}$) ngay ở nhiệt độ thường, không cần xúc tác:

$\text{C}_6\text{H}_5\text{OH} + 3\text{Br}_2 \longrightarrow \text{C}_6\text{H}_2\text{Br}_3\text{OH} \downarrow + 3\text{HBr}$
OH Br Br Br 1 2 3 4 5 6
Sản phẩm: 2,4,6-tribromophenol (kết tủa trắng) — Br thế vào vị trí 2, 4, 6

Hiện tượng:
• Nước bromine (màu vàng cam) mất màu.
• Xuất hiện kết tủa trắng (2,4,6-tribromophenol).

So sánh phản ứng bromine hóa của phenol và benzene:

Tiêu chíBenzenePhenol
Dạng Br₂$\text{Br}_2$ khanNước bromine
Xúc tác$\text{FeBr}_3$ / FeKhông cần
Nhiệt độĐun nóngThường
Số Br thế1 (monobromobenzene)3 (2,4,6-tribromophenol)

b) Phản ứng nitro hóa

Phenol phản ứng với $\text{HNO}_3$ đặc trong $\text{H}_2\text{SO}_4$ đặc, đun nóng → tạo 2,4,6-trinitrophenol (picric acid).

$\text{C}_6\text{H}_5\text{OH} + 3\text{HNO}_3 \xrightarrow{\text{H}_2\text{SO}_4\,\text{đặc},\,t^\circ} \text{C}_6\text{H}_2(\text{NO}_2)_3\text{OH} + 3\text{H}_2\text{O}$

Picric acid là tinh thể màu vàng, có tính acid khá mạnh; dùng làm thuốc nổ.

5
Ứng dụng & điều chế phenol

1. Ứng dụng

Lĩnh vựcỨng dụng cụ thể
Công nghiệp nhựaSản xuất chất dẻo, nhựa phenol-formaldehyde, polycarbonate
Dệt mayTổng hợp tơ sợi (nylon-6,6)
Y tế & dược phẩmSản xuất thuốc sát trùng, dược phẩm
Nông nghiệpSản xuất thuốc diệt cỏ, diệt nấm mốc
Hóa chấtPhẩm nhuộm, nhựa epoxy, picric acid (thuốc nổ)

2. Điều chế phenol

a) Từ cumene (isopropylbenzene) — phương pháp công nghiệp chính:

Cumene bị oxi hóa bởi oxygen rồi thủy phân trong môi trường acid, tạo đồng thời phenolacetone:

$\text{C}_6\text{H}_5\text{CH}(\text{CH}_3)_2 \xrightarrow{(1)\,\text{O}_2;\,(2)\,\text{H}_2\text{SO}_4\,\text{loãng}} \text{C}_6\text{H}_5\text{OH} + \text{CH}_3\text{COCH}_3$

Hiện nay phần lớn phenol và acetone trong công nghiệp đều được sản xuất theo phương pháp này.

b) Từ nhựa than đá

Phenol còn được điều chế bằng phương pháp chưng cất nhựa than đá.

6
Tổng kết & 10 sai lầm thường gặp
Nội dungKiến thức trọng tâm
Khái niệm–OH gắn trực tiếp vào C của vòng benzene
Công thức đơn giản nhất$\text{C}_6\text{H}_5\text{OH}$ (phenol)
Tính chất vật líRắn, ít tan trong nước lạnh, tan vô hạn ≥66°C, độc
Tính acidAcid yếu, không đổi màu quỳ tím
So sánh tính acid$\text{H}_2\text{CO}_3 > \text{C}_6\text{H}_5\text{OH} > \text{H}_2\text{O} > \text{C}_2\text{H}_5\text{OH}$
Pư với NaOH$\text{C}_6\text{H}_5\text{OH} + \text{NaOH} \to \text{C}_6\text{H}_5\text{ONa} + \text{H}_2\text{O}$
Pư với $\text{Na}_2\text{CO}_3$Có pư (phenol acid mạnh hơn nấc 2 $\text{H}_2\text{CO}_3$)
Pư với $\text{NaHCO}_3$Không phản ứng
Pư với nước bromineThế 3 Br vào vị trí 2,4,6 → kết tủa trắng
So với benzenePư thế dễ hơn nhiều (không cần $\text{FeBr}_3$, không cần đun)
Điều chế công nghiệpTừ cumene → phenol + acetone

▸ 10 sai lầm thường gặp

⚠️ Lưu ý quan trọng
1
$\text{C}_6\text{H}_5\text{CH}_2\text{OH}$ (benzyl alcohol) KHÔNG phải phenol — đó là alcohol thơm vì –OH gắn vào C no ($\text{CH}_2$), không gắn trực tiếp vào C của vòng benzene.
2
Dung dịch phenol KHÔNG làm đổi màu quỳ tím (vì tính acid quá yếu).
3
Phenol có phản ứng với $\text{Na}_2\text{CO}_3$ (vì phenol acid mạnh hơn $\text{HCO}_3^-$).
4
Phenol KHÔNG phản ứng với $\text{NaHCO}_3$ (vì phenol acid yếu hơn $\text{H}_2\text{CO}_3$).
5
Phenol pư với nước bromine ngay ở nhiệt độ thường, KHÔNG cần $\text{FeBr}_3$ như benzene.
6
Phenol + $\text{Br}_2$ dư → thế 3 Br (vị trí 2, 4, 6), không phải 1 Br.
7
Alcohol KHÔNG phản ứng với NaOH — đây là điểm phân biệt phenol với alcohol.
8
Phenol ít tan trong nước ở điều kiện thường (chỉ 8,42 g/100g H₂O ở 25°C); chỉ tan vô hạn khi đun nóng ≥ 66°C.
9
Phenol là chất độc — gây bỏng da. Khi bị bỏng cần rửa bằng xà phòng có tính kiềm nhẹ.
10
Phản ứng thế ở vòng benzene của phenol ưu tiên vị trí 2, 4, 6 (ortho và para so với –OH), không phải vị trí 3, 5 (meta).
1
Điểm: 0/27
🧪

Luyện tập Bài 21 — Phenol!

27 câu: 22 trắc nghiệm · 2 đúng/sai · 3 tự luận

💡 Gợi ý
ThS. Lê Thị Mai Nhi

ThS. Lê Thị Mai Nhi

(Người kiểm duyệt, ra đề)

Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Hoá Học THPT

Trình độ: Thạc sĩ Hóa học, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ STEM, Ngoại ngữ B1

Kinh nghiệm: 10+ năm kinh nghiệm tại Trường THPT Chuyên Nguyễn Huệ