Giáo án và PPT Hoá học 11 kết nối Bài 12: Công thức phân tử hợp chất hữu cơ

BÀI 12: CÔNG THỨC PHÂN TỬ HỢP CHẤT HỮU CƠ

HOẠT ĐỘNG KHỞI ĐỘNG

GV yêu cầu HS thảo luận và trả lời:

“Phổ khối lượng (Mass spectrometry - MS) thường được sử dụng để xác định nguyên tử khối, phân tử khối của các chất và hàm lượng đồng vị bền của một số nguyên tố với độ dinh dưỡng chính xác cao. Xác định được phân tử khối là một trong những yếu tố quan trọng trong việc lập công thức phân tử hợp chất hữu cơ. Công thức phân tử hợp chất hữu cơ được lập như thế nào từ dữ liệu phân tích nguyên tố và phân tử khối?”

HOẠT ĐỘNG HÌNH THÀNH KIẾN THỨC

I. CÔNG THỨC PHÂN TỬ

Hoạt động 1: Khái niệm

HS thảo luận trả lời câu hỏi: 

• Thế nào là công thức phân tử? Lấy ví dụ.
• Trả lời CH hoạt động mục I.1 SGK trang 70

Sản phẩm dự kiến:

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

Ví dụ: Khí butane và propane là khí hóa lỏng được nén trong bình gas, được các gia đình sử dụng để đun, nấu có công thức phân tử là C₄H₁₀ và C₃H₈

CH hoạt động mục I.1 SGK trang 70:

Công thức phân tử của các chất như sau:

+ Methane: CH₄

+ Ethane: C₂H₆

+ Ethylene: C₂H₄

+ Ethyl chloride: C₂H₅Cl

+ Ethanol: C₂H₆O

Hoạt động 2: Cách biểu diễn công thức phân tử hợp chất hữu cơ

HS thảo luận trả lời câu hỏi: 

Em hãy trình bày cách biểu diễn công thức phân tử hợp chất hữu cơ. Lấy ví dụ.

Sản phẩm dự kiến:

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

Ví dụ: C_xH_yO_z (x, y, z là các số nguyên dương)

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

Ví dụ: Hợp chất có công thức phân tử là C₂H₄O₂ thì công thức đơn giản nhất là CH₂O
II. LẬP CÔNG THỨC PHÂN TỬ HỢP CHẤT HỮU CƠ 

Hoạt động 1: Xác định phân tử khối bằng phương pháp phổ khối lượng

HS thảo luận trả lời câu hỏi: 

• Để xác định khối lượng phân tử các hợp chất hữu cơ, ta sử dụng phương pháp nào?
• Xác định phân tử khối của ethanol qua Hình 12.1.

Sản phẩm dự kiến:

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

Ví dụ: Phổ khối lượng của ethanol có peak (pic) ion phân tử [C₂H₆O⁺] có giá trị m/z = 46, đúng bằng phân tử khối của chất (Hình 12.1)

Hoạt động 2: Lập công thức phân tử hợp chất hữu cơ

HS thảo luận trả lời câu hỏi: 

• Ví dụ 1: Hai hợp chất hữu cơ X, Y đều có công thức đơn giản nhất là CH và có phân tử khối M_X = 52 và M_Y = 104. Xác định công thức phân tử của X, Y.
• Ví dụ 2: Hợp chất hữu cơ Z có %C = 52,17%, %H = 13,04%, %O = 34,78%. Xác định công thức phân tử của Z, biết M_Z = 46.

Sản phẩm dự kiến:

Xét một hợp chất hữu cơ có CTPT là C_xH_yO_z 

+) x : y : z =(%m_C/12,0):(%m_H/1,0):(%m_O/16,0) = p : q : r

+) CTĐG nhất: C_pH_qO_r

+) C_xH_yO_z = (C_pH_qO_r)n

Trong đó: p, q, r là các số nguyên tối giản

                 x, y, z, n là số nguyên dương

Ví dụ 1: Hai hợp chất hữu cơ X, Y đều có công thức đơn giản nhất là CH và có phân tử khối M_X = 52 và M_Y = 104. Xác định công thức phân tử của X, Y

Trả lời:

Gọi CTPT của X và Y lần là (CH)_n và (CH)_m

Ta có: 13n = 52 ⟹ n = 4

13m = 104 ⟹ m = 8

Vậy CTPT của X và Y lần lượt là: C₄H₄ và C₈H₈

Ví dụ 2: Hợp chất hữu cơ Z có %C = 52,17%, %H = 13,04%, %O = 34,78%. Xác định công thức phân tử của Z, biết M_Z = 46

Trả lời:

Gọi CTPT của Z là C_xH_yO_z 

Ta có: 

x = 46.0,521712 = 2

y = 46. 0,13041 = 6

z = 46.0,347816 = 1

Vậy CTPT của Z là C₂H₆O.

HOẠT ĐỘNG LUYỆN TẬP

Câu 1: Vitamin A (retinol) có công thức phân tử C₂₀H₃₀O, công thức đơn giản nhất của vitamin A là:

A. C₂H₃O                      

B. C₂₀H₃₀O                   

C. C₄H₆O              

D. C₄H₆O₂ 

Câu 2: Tỉ lệ (tối giản) số nguyên tử C, H, O trong phân tử C₂H₄O₂ lần lượt là

A. 2 : 4 : 2                     

B. 1 : 2 : 1                     

C. 2 : 4 : 1            

D. 1 : 2 : 2

Câu 3: Hợp chất hữu cơ A có công thức phân tử là C₅H₁₀O_z. Biết %H trong A là 9,8%. vậy %O trong A là bao nhiêu?

A. 17,14%           

B. 45,71%           

C. 58,82%           

D. 31,37%

Sản phẩm dự kiến:

Câu 1: B

Câu 2: B

Câu 3: D

HOẠT ĐỘNG VẬN DỤNG

Vận dụng kiến thức, GV yêu cầu HS trả lời câu hỏi:

Câu 1: 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?

Câu 2: 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.