Giải bài tập SBT Hóa 11 Bài 22: Cấu trúc phân tử hợp chất hữu cơ

Hai chất:

 và  có:

A. Công thức phân tử và công thức cấu tạo đều giống nhau.

B. Công thức phân tử và công thức cấu tạo đều khác nhau.

C. Công thức phân tử giống nhau nhưng công thức cấu tạo khác nhau.

D. Công thức phân tử khác nhau và công thức cấu tạo giống nhau.

Phương pháp giải

Xem lại lí thuyết Cấu trúc phân tử hợp chất hữu cơ 

Trong phân tử hợp chất hữu cơ, các nguyên tử liên kết với nhau theo đúng hóa trị và theo một thứ tự nhất định.

Hướng dẫn giải

Hai chất trên có công thức phân tử giống nhau (C₂H₄O₂) nhưng công thức cấu tạo khác nhau.

→ Chọn C.

Phương pháp giải

Xem lại lí thuyết Cấu trúc phân tử hợp chất hữu cơ

Hướng dẫn giải

Hai chất trên chỉ là công thức của một chất vì công thức phân tử và công thức cấu tạo đều giống nhau.

→ Chọn D.

Phương pháp giải

Xem lại lí thuyết Cấu trúc phân tử hợp chất hữu cơ

Những hợp chất khác nhau nhưng có cùng công thức phân tử là những chất đồng phân.

Hướng dẫn giải

Những hợp chất khác nhau nhưng có cùng công thức phân tử là những chất đồng phân

CH₃COOCH₃ và CH₃CH₂COOH có cùng CTPT → chúng là đồng phân của nhau.

→ Chọn B.

Hai chất CH₃−CH₂−OH và CH₃−O−CH₃ khác nhau về điểm gì?

A. Công thức cấu tạo

B. Công thức phân tử

C. Số nguyên tử cacbon

D. Tổng số liên kết cộng hóa trị

Phương pháp giải

Xem lại lí thuyết Cấu trúc phân tử hợp chất hữu cơ

Hướng dẫn giải

CH₃ – CH₂ – OH và CH₃ – O – CH₃ có cùng CTPT (C₂H₆O) và khác nhau về CTCT.

→ Chọn A.

Trong số 9 chất dưới đây, những chất nào là đồng đẳng của nhau? Những chất nào là đồng phân của nhau?

1. CH₃CH₂CH₃

2. CH₃CH₂CH₂Cl

3. CH₃CH₂CH₂CH₃

4. CH₃CHClCH₃

5. (CH₃)₂CHCH₃

6. CH₃CH₂CH=CH₂

7. CH₃CH=CH₂

8. 

9. 

Phương pháp giải

- Đồng đẳng: Những hợp chất có thành phần phân tử hơn kém nhau một hay nhiều nhóm CH2 nhưng có tính chất hoá học tương tự nhau là những chất đồng đẳng, chúng hợp thành dãy đồng đẳng.

- Đồng phân: Những hợp chất khác nhau nhưng có cùng công thức phân tử là những chất đồng phân.

Hướng dẫn giải

Các chất đồng đẳng: (1) và (3); (1) và (5); (6) và (7); (7) và (9)

Các chất đồng phân: (2) và (4); (3) và (5); (5) và (6); (8) và (9)

Hỗn hợp khí A chứa hai hiđrocacbon kế tiếp nhau trong một dãy đồng đẳng. Lấy 1,12 lít A (đktc) đem đốt cháy hoàn toàn. Sản phẩm cháy được dẫn qua bình (1) đựng H₂SO₄ đặc, sau đó qua bình (2) đựng dung dịch NaOH (có dư). Sau thí nghiệm, khối lượng bình (1) tăng 2,16 g và bình (2) tăng 7,48 g. Hãy xác định công thức phân tử và phần trăm về thể tích của từng chất trong hỗn hợp A.

Phương pháp giải

Cách 1: Sử dụng phương pháp trung bình

+) Đặt công thức chung của hai chất đó là \({C_{\overline x }}{H_{\overline y }}\)

+) Phương trình cháy: \({C_{\overline x }}{H_{\overline y }}\) + (\(\overline x \) + \(\dfrac{{\overline y }}{4}\))\({O_2}\) \( \to \) \(\overline x \)\(C{O_2}\) + \(\dfrac{{\overline y }}{2}\)\({H_2}O\) (1)

+) Bình (1) giúp định lượng H₂O , bình (2) giúp định lượng CO₂

+) Dựa vào phương trình và dữ kiện đề bài tìm được điều kiện của \(\overline x \) và \(\overline y \)

+) Biện luận để tìm x và y \( \to\) Công thức 2 chất ban đầu

+) Gọi số mol 2 chất lần lượt là: a, b (mol)

+) Lập hệ phương trình 2 ẩn \( \to\) a, b \( \to\) % thể tích mỗi khí

Cách 2 : Gợi ý: Đặt lượng C_xH_y là a mol, lượng C_x+1H_y+2 là b mol.

Dựa vào dữ kiện đề bài lập phương trình với ẩn a, b, x, y. Biện luận tìm ra x, y từ đó xác định phần trăm về thể tích của từng chất trong hỗn hợp A.

Hướng dẫn giải

Từ (2) ta có (a + b)x + b = 0,17 ;

b = 0,17-0,05x

b là số mol của một trong hai chất nên 0 < b < 0,05.

Do đó 0 < 0,17 - 0,05x < 0,05 \( \Rightarrow \) 2,4 < x < 3,4 \( \Rightarrow \) x = 3.

\( \Rightarrow \) b = 0,17 - 0,05 x 3 = 0,02 \( \Rightarrow \) a = 0,05 - 0,02 = 0,03. Thay giá trị của a và b vào (3) ta có :

0,03y + 0,02(y + 2) = 0 \( \Rightarrow \) y = 4.

Trả lời : \({C_3}{H_4}\) chiếm 60,0% thể tích hỗn hợp A.

\({C_4}{H_6}\) chiếm 40,0% thể tích hỗn hợp A.

Hỗn hợp M chứa ba hiđrocacbon là đồng phân của nhau. Khi đốt cháy hoàn toàn 1,80 g M, thu được 2,80 lít CO₂ (đktc).

1. Xác định công thức phân tử của các chất mang đốt biết rằng tỉ khối hơi của M đối với oxi là 2,25.

2. Dựa vào thuyết cấu tạo hoá học, hãy viết công thức cấu tạo khai triển và công thức cấu tạo rút gọn của từng chất trong hỗn hợp M.

Phương pháp giải

1. Công thức các chất trong hỗn hợp M đều là \({C_{\rm{x}}}{H_y}\).

- Tính m_C và m_H 

- Lập tỉ lệ x, y → CTĐGN 

- Tính phân tử khối của M dựa vào tỉ khối → CTPT

2. Dựa vào thuyết cấu tạo hóa học viết CTCT

Hướng dẫn giải

Các chất đồng phân có cùng CTPT và có PTK bằng nhau. Các chất trong hỗn hợp M đều là \({C_{\rm{x}}}{H_y}\).

Khối lượng C trong 2,8 lít CO₂: \(\dfrac{{12\times2,8}}{{22,4}}\) = 1,50(g).

Đó cũng là khối lượng C trong 1,80 g \({C_{\rm{x}}}{H_y}\) , vậy khối lượng H : 1,80- 1,50 = 0,30 (g).

x : y = \(\dfrac{{1,5}}{{12}}:\dfrac{{0,3}}{1}\) = 0,125 : 0,30 = 5 : 12.

Công thức đơn giản nhất là \({C_5}{H_{12}}\).

Khối lượng 1 mol \({C_{\rm{x}}}{H_y}\) : 2,25 x 32,0 = 72,0 (g).

Do đó, công thức phân tử cũng là \({C_5}{H_{12}}\).

Công thức cấu tạo của các đồng phân :

CH₃ – CH₂ – CH₂ – CH₂ – CH₃, CH₃−CH₂−CH(CH₃)-CH₃, CH₃-C(CH₃)₂-CH₃

Hỗn hợp M ở thể lỏng, chứa hai hợp chất hữu cơ kế tiếp nhau trong một dãy đồng đẳng. Nếu làm bay hơi 2,58 g M thì thể tích hơi thu được đúng bằng thể tích của 1,40 g khí N₂ ở cùng điều kiện. Đốt cháy hoàn toàn 6,45 g M thì thu được 7,65 g H₂O và 6,72 lít CO₂(đktc). Xác định công thức phân tử và phần trăm khối lượng của từng chất trong hỗn hợp M.

Phương pháp giải

- Tính số mol 2 chất có trong 6,45 g M

- Khi đốt hỗn hợp M, thu được CO₂ và H₂O ; vậy các chất trong hỗn hợp phải chứa C và H, có thể có O.  Công thức phân tử hai chất đó là C_xH_yO_z và C_x+1H_y+2O_z (x, y nguyên và > 0 ; z nguyên và > 0).

- Giả sử trong 6,45 g M có a mol C_xH_yO_z và b mol C_x+1 H_y+2O_z 

Phương trình hóa học

\({C_{\rm{x}}}{H_y}{O_{\rm{z}}} + (x + \dfrac{y}{4} - \dfrac{z}{2}){O_2} \to xC{O_2} + \dfrac{y}{2}{H_2}O\)

\({C_{{\rm{x + 1}}}}{H_{y + 2}}{O_{\rm{z}}} + (x + \dfrac{y}{4} - \dfrac{z}{2} + 1,5){O_2} \to (x + 1)C{O_2} + \dfrac{{y + 2}}{2}{H_2}O\)

- Dựa vào PTHH và dữ kiện đề bài lập hệ phương trình, biến đổi hệ phương trình để tìm a, b, x, y \( \to\) CTPT các chất trong M

- Tính thành phần phần trăm khối lượng của từng chất trong hỗn hợp M.

Hướng dẫn giải

Số mol 2 chất trong 2,58 g M : \(\dfrac{{1,4}}{{28}}\) = 0,05 (mol).

Số mol 2 chất trong 6,45 g M : \(\dfrac{{0,05.6,45}}{{2,58}}\) = 0,125 (mol).

Số mol CO₂: xa + (x + 1)b = \(\dfrac{{6,72}}{{22,4}}\) = 0,3 (mol) (3)

Giải hệ phương trình: 

Biến đổi (3) ta có x(a + b) + b = 0,300 → b = 0,300-0,125x

0 < b < 0,125 →  0 < 0,300 - 0,125x < 0,125 → 1,40 < x < 2,40

→ x = 2 ; b = 0,300 - 0,125x 2 = 0,05.

→ a = 0,125 - 0,05 = 0,075.

Thay giá trị của a và b vào (4) ta có :

0,0750y + 0,0500(y + 2) = 0,85 → y = 6.

Thay giá trị của a, b, x, y vào (2) ta tìm được z = 1.

Thành phần hỗn hợp M :

Khối lượng C₂H₆O chiếm \(\dfrac{{0,075.46}}{{6.45}}\). 100% = 53,5%.

Khối lượng C₃H₈O chiếm \(\dfrac{{0,05.60}}{{6.45}}\). 100% = 46,5%.

Hỗn hợp X chứa ba chất hữụ cơ đồng phân. Nếu làm bay hơi 2,10 g X thì thể tích hơi thu được bằng thể tích của 1,54 g khí CO₂ ở cùng điều kiện. Để đốt cháy hoàn toàn 1,50 g X cần dùng vừa hết 2,52 lít O₂ (đktc). Sản phẩm cháy chỉ có CO₂ và H₂O theo tỉ lệ 11 : 6 về khối lượng.

1. Xác định công thức phân tử của ba chất trong X.

2. Dựa vào thuyết cấu tạo hoá học, hãy viết công thức cấu tạo (triển khai và rút gọn) của từng chất đó.

Phương pháp giải

- Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng \({m_{C{O_2}}} + {m_{{H_2}O}} = {m_X} + {m_{{O_2}}}\) 

- Mặt khác, CO₂ và H₂O theo tỉ lệ 11 : 6 về khối lượng ⇒ \({m_{C{O_2}}}\)  và \({m_{{H_2}O}}\) 

- Tính khối lượng các nguyên tố trong X (chú ý sự có mặt của O)

- Tìm CTĐGN của X

- Tính phân tử khối của X => CTPT 

- Viết các CTCT của các chất trong X

Hướng dẫn giải

Khối lượng H trong 1,80 g H₂O : \(\dfrac{{2\times1,8}}{{18}}\) =0,2 (g)

Khối lượng O trong 1,50 g X : 1,50 - 0,9 - 0,2 = 0,4 (g).

Các chất trong X có dạng C_xH_yO_z

x : y : z = \(\dfrac{{0,9}}{{12}}:\dfrac{{0,2}}{1}:\dfrac{{0,4}}{{16}}\) = 0,075 : 0,2 : 0,025 = 3 : 8 : 1.

Công thức đơn giản nhất là \({C_3}{H_8}O\).

\({M_{\rm{x}}} = \dfrac{{2,1\times44}}{{1,54}} = 60(g/mol) \Rightarrow \) CTPT cũng là C₃H₈O

2. Công thức cấu tạo: CH₃-CH₂-CH₂-OH, CH₃-CH(OH)-CH₃ và CH₃-O-CH₂-CH₃