CHƯƠNG 3. ĐẠI CƯƠNG VỀ HÓA HỌC HỮU CƠ

BÀI 12: CÔNG THỨC PHÂN TỬ HỢP CHẤT HỮU CƠ

(17 câu)

1. NHẬN BIẾT (5 câu)

Câu 1: Nêu khái niệm công thức phân tử, lấy ví dụ minh họa.

Trả lời:

Công thức phân tử cho biết thành phần nguyên tố và số lượng nguyên tử của mỗi nguyên tố trong phân tử.

Ví dụ: ethanol C₂H₆O, methane CH₄, benzene C₆H₆,....

Câu 2: Nêu các cách biểu diễn công thức phân tử hợp chất hữu cơ.

Trả lời:

- Công thức tổng quát: cho biết các nguyên tố có trong các phân tử hợp chất hữu cơ

Ví dụ: C_xH_yO_Z (x, y, z là các số nguyên dương) cho biết phân tử chất hữu cơ đã cho chứa ba nguyên tố C, H và O.

- Công thức đơn giản nhất: cho biết tỉ lệ số nguyên tử của các nguyên tố có trong phân tử hợp chất hữu cơ (tỉ lệ các số nguyên tối giản)

Ví dụ: Hợp chất có công thức phân tử là C₂H₄O₂ thì công thức đơn giản nhất là CH₂O

Câu 3: Phương pháp phổ khối lượng được dùng để làm gì?

Trả lời:

- Phương pháp phổ khối lượng được sử dụng để xác định khối lượng phân tử các hợp chất hữu cơ.

- Trong máy khối phổ, chất nghiên cứu bị bắn phá bởi một dòng electron tạo ra các mảnh ion. Đối với các hợp chất đơn giản, thường mảnh có giá trị m/z lớn nhất ứng với mảnh ion phân tử [M⁺] và giá trị này bằng phân tử khối của chất nghiên cứu.

Câu 4: Nêu cách lập công thức phân tử hợp chất hữu cơ.

Trả lời

Một hợp chất hữu cơ có công thức phân tử là C_XH_YO_Z. Thiết lập công thức đơn giản nhất bằng cách lập tỉ lệ x : y : z ở dạng số nguyên tối giản p : q : r.

Phân tích định lượng, ta được tỉ lệ phần trăm các nguyên tố trong phân tử:

Từ đó thiết lập được công thức đơn giản nhất: C_pH_qO_r

Câu 5: Nêu mối quan hệ giữa công thức phân tử và công thức đơn giản nhất.  

Trả lời:

C_XH_YO_Z = (C_PH_qO_r)_n

Trong đó: p, q, r là các số nguyên tối giản; x, y, x, n là số nguyên dương

Khi biết phân tử khối, xác định được giá trị n, từ đó suy ra công thức phân tử.

2. THÔNG HIỂU (7 câu)

Câu 1: Hãy xác định phân tử khối của pentane dựa vào phổ khối lượng dưới đây:

Trả lời:

Phổ khối lượng của pentane có peak ion phân tử có giá trị m/z = 72, chính là phân tử khối của pentane.

Câu 2: Cho chất X có công thức [HCONHC(CH₃)₃]. Dựa vào phổ khối lượng của X, hãy xác định phân tử khối của X.

Trả lời:

Phổ khối lượng của X có peak ion phân tử có giá trị m/z = 101, chính là phân tử khối của X.

Câu 3: Hãy xác định phân tử khối của C₄H₉Cl dựa vào phổ khối lượng dưới đây:

Trả lời:

Phổ khối lượng của C₄H₉Cl có peak ion [M]⁺ có giá trị m/z = 92, chính là phân tử khối của C₄H₉Cl

Câu 4: Hãy lập công thức đơn giản nhất từ các số liệu phân tích sau: %C = 65,92%, %H = 7,75%, còn lại là oxygen

Trả lời:

C_xH_yO_z

%O = 100% - (65,92 + 7,75) = 26,33%

Ta có x : y : z =

Công thức đơn giản nhất: C₁₀H₁₄O₃

Câu 5: Trong phân tử hợp chất hữu cơ X, thành phần phần trăm khối lượng của các nguyên tố C, H, N lần lượt bằng 40,449%; 7,865% và 15,73%; còn lại là oxygen. Tìm công thức đơn giản của X.

Trả lời:

C : H : N =

Vậy công thức đơn giản là C₃H₇O₂N

Câu 6: Hợp chất X có %C = 52,17%; %H = 13,04%; còn lại là oxygen. Tìm công thức đơn giản của X.

Trả lời:

Gọi CTĐG của X là C_xH_yO_z

%O = 100% - 52,17% - 13,04% = 34,79%

x : y : z =

Vậy CTĐGN của X là C₂H₆O

Câu 7: Chất hữu cơ A có phân tử khối bằng 16 g/mol. Trong A chỉ chứa C và H với %C = 75%. Tìm công thức phân tử của A.

Trả lời:

Gọi CTĐHN là C_xH_Y

%H = 100% - 75% = 25%

x : y =  = 6,25 : 25 = 1 : 4

 CTĐGN = CH₄

Có: (CH₄)_n = 16  n = 1  CTPT: CH₄

3. VẬN DỤNG (3 câu)

Câu 1: Hợp chất hữu cơ X có phần trăm khối lượng %C = 55,81%, %H = 6,98%, còn lại là oxygen. Tìm CTPT của X biết tỉ khối hơi của X so với nitrogen xấp xỉ bằng 3,07.

Trả lời:

C_xH_yO_z

x : y : z =

X là công thức đơn giản nhất C₂H₃O  CTPT của X có dạng (C₂H₃O)_n

M_X = 28.3,07 = 86,00 (g/mol)

 43n = 86 nên n = 2

CTPT của X là C₄H₆O₂

Câu 2: Từ tinh dầu hồi, người ta tách được anethole – một chất thơm được dùng sản xuất kẹo cao su. Anethole có khối lượng mol phân tử bằng 148,0 g/mol. Phân tích nguyên tố cho thấy anethole có %C = 81,08%; %H = 8,10%, còn lại là oxygen. Lập công thức đơn giản nhất và CTPT của anethole.

Trả lời:

%O = 100% - 81,08% - 8,1% = 10,82%

x : y : z =

 Công thức đơn giản nhất là C₁₀H₁₂O

 (C₁₀H₁₂O)_n = 148  n = 1

 CTPT: C₁₀H₁₂O

Câu 3: Một hợp chất hữu cơ A có tỉ khối so với không khí bằng 2. Đốt cháy hoàn toàn A bằng khí O₂ thu được CO₂ và H₂O. Hỏi có bao nhiêu công thức phân tử phù hợp với A?

Trả lời:

Theo giả thiết ta có: M_A = 29.2 = 58 gam/mol

Vì khi đốt cháy A thu được CO₂ và nước nên thành phần nguyên tố trong A chắc chắn có C, H, có thể có hoặc không có O.

Đặt công thức phân tử của A là C_xH_yO_z ta có:

12x + y + 16z = 58z <  = 2,8125

+ Nếu z = 0 thì 12x + y = 58    Vậy A là C₄H₁₀

+ Nếu z = 1 thì 12x + y = 42    Vậy A là C₃H₆O

+ Nếu z = 2 thì 12x + y = 26    Vậy A là C₂H₂O₂

4. VẬN DỤNG CAO (2 câu)

Câu 1: Đốt cháy 4,6g hợp chất hữu cơ C_xH_yO_z sản phẩm cháy được hấp thụ qua dung dịch H₂SO₄ đặc thấy khối lượng bình tăng là 0,54g. Tiếp tục cho qua dung dịch Ca(OH)₂ dư thu được 20g kết tủa. Tính thành phần phần trăm khối lượng các nguyên tố có trong hợp chất.

Trả lời:

Câu 2: Đốt cháy hoàn toàn 28,2 mg hợp chất hữu cơ Z và cho sản phẩm sinh ra lần lượt đi qua các bình đựng CaCl₂, khan và KOH dư thấy bình CaCl₂ tăng thêm 19,4 mg còn bình đựng KOH tăng thêm 80 mg. Mặt khác khi đốt cháy 18,6 mg chất đó sinh ra 2,24 ml nitrogen (đktc). Biết rằng phân tử chất đó chỉ chứa một nguyên tử nitrogen.

Trả lời:

 CT của X là C_xH_yN_t

x : y : z =

 Công thức đơn giản nhất của Z C₆H₇N

Z chứa 1 nguyên tử nitrogen  CTPT của Z là C₆H₇N