Câu II.15
Đề bài
(a) Trong mô hình tính toán, giả sử mỗi điếu thuốc lá đưa vào cơ thể 50 µg benzene. Một người hút 20 điếu trong một ngày thì lượng benzene theo giả thiết đó bằng bao nhiêu mg? Cho 1 µg=10⁻⁶ g, 1 mg=10⁻³ g. Trình bày cách đổi đơn vị; không coi dữ kiện giả định là số đo áp dụng cho mọi loại thuốc lá.
(b) Hydrogen hóa hoàn toàn arene X với xúc tác nickel thu được ethylcyclohexane. Giả sử quá trình chỉ cộng H₂, không phá vỡ hoặc sắp xếp lại khung liên kết carbon. Viết các công thức cấu tạo thu gọn có thể có của X và giải thích vì sao không có các đồng phân xylene.
Hướng dẫn giải
**Đáp án**:
Tự đối chiếu lời giải.
**Giải thích**:
(a) Khối lượng theo giả thiết trong một ngày:
$$50\times20=1000\,\mathrm{\mu g}.$$
Vì 1 mg=1000 µg nên 1000 µg=1 mg. Có thể đổi trước:
$$50\,\mathrm{\mu g}=0{,}050\,\mathrm{mg};$$
$$0{,}050\times20=1{,}0\,\mathrm{mg}.$$
Không nhân hoặc chia thêm 1000 lần sau khi đã đổi đơn vị.
(b) Ethylcyclohexane có vòng sáu C và một nhánh ethyl gồm hai C. Hydrogen hóa không thay đổi khung liên kết carbon nên X phải có vòng benzene gắn một mạch nhánh hai C. Nhánh có thể no, có một liên kết đôi hoặc một liên kết ba:
- C₆H₅–CH₂–CH₃: ethylbenzene.
- C₆H₅–CH=CH₂: styrene (vinylbenzene).
- C₆H₅–C≡CH: ethynylbenzene (phenylacetylene).
Khi cộng H₂ hoàn toàn, vòng benzene chuyển thành vòng cyclohexane; liên kết đôi hoặc ba ở nhánh, nếu có, cũng được hydrogen hóa thành nhánh ethyl. Số mol H₂ cần cho mỗi mol ba chất trên lần lượt là 3, 4, 5.
Các đồng phân xylene có hai nhánh methyl riêng biệt. Hydrogen hóa giữ khung carbon sẽ tạo dimethylcyclohexane, không phải ethylcyclohexane, nên không phù hợp.
Hình dưới minh họa ba cấu tạo tương ứng. Biểu điểm tham khảo: phần (a) 0,75 điểm; phần (b) mỗi công thức đúng 0,25 điểm, tổng 0,75 điểm.
