Bài 22. Cấu trúc phân tử hợp chất hữu cơ – trang 29,30 SBT Hóa lớp 11

Giải SBT Hóa lớp 11 Bài 22: Cấu trúc phân tử hợp chất hữu cơ – Bài tập trắc nghiệm 4.14, 4.15, 4.16, 4.17 trang 29; bài 4.18, 4.19, 4.20, 4.21, 4.22 trang 30 sách bài tập (SBT) Hóa lớp 11.

Bài tập trắc nghiệm 4.14, 4.15, 4.16, 4.17 trang 29 SBT Hóa 11

4.14. 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.

4.15. Hai công thức  và

A. là các công thức của hai chất có cùng công thức phân tử nhưng có công thức cấu tạo khác nhau.

B. là các công thức của hai chất có công thức phân tử khác nhau nhưng có công thức cấu tạo tương tự nhau.

C. là các công thức của hai chất có công thức phân tử và công thức cấu tạo đều khác nhau.

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

4.16.   Chất nào trong các chất dưới đây là đồng phân của CH3COOCH3 ?

A. \(C{H_3}C{H_2}OC{H_3}\)

B. \(C{H_3}C{H_2}COOH\)

C. \(C{H_3}COC{H_3}\)

D. \(C{H_3}C{H_2}C{H_2}OH\)

4.17. \(C{H_3} – C{H_2} – OH\) và \(C{H_3} – O – C{H_3}\) 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

Đáp án:

4.14. C

4.15. D

4.16. B

4.17. A


4.18 trang 30

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

1. \(C{H_3}C{H_2}C{H_3}\)

2. \(C{H_3}C{H_2}C{H_2}Cl\)

3. \(C{H_3}C{H_2}C{H_2}C{H_3}\)

4. \(C{H_3}CHClC{H_3}\)

5. \({(C{H_3})_2}CHC{H_3}\)

6. \(C{H_3}C{H_2}CH = C{H_2}\)

7. \(C{H_3}CH = C{H_2}\)

8. 

9. 

Hướng dẫn trả lời:

Các chất đồng đẳng :

(1)  và (3) ; (1) và (5) ; (6) và (7) ; (7) và (9).


Bài 4.19 trang 30 SBT Hóa lớp 11

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 H2S04 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.

Bài giải: Cách 1. Hai hiđrocacbon kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng có công thức phân tử là CxHy và Cx+1Hy+2.

Đặt công thức chung của hai chất đó là \({C_{\overline x }}{H_{\overline y }}\) trong đó \(\overline x \) là số nguyên tử cacbon trung bình (x < \(\overline x \) < x +1) và \(\overline y \) là số nguyên tử hiđro trung bình (y < \(\overline y \) < y + 2).

\({C_{\overline x }}{H_{\overline y }}\) + (\(\overline x \) + \(\frac{{\overline y }}{4}\))\({O_2}\) \( \to \) \(\overline x \)\(C{O_2}\) + \(\frac{{\overline y }}{2}\)\({H_2}O\)

n\({H_2}O\) + \({H_2}S{O_4}\) \( \to \) \({H_2}S{O_4}\).n\({H_2}O\)

\(C{O_2}\) + 2\(NaOH\) \( \to \) \(N{a_2}C{O_3}\) + \({H_2}O\)

Số mol 2 chất mang đốt : \(\frac{{1,12}}{{22,4}}\) = 0,0500 (mol).

Số mol \({H_2}O\) : \(\frac{{2,16}}{{18}}\) = 0,120 (mol).

Số mol CO2: \(\frac{{7,48}}{{44}}\) = 0,170(mol).

Theo phương trình : 1 mol \({C_{\overline x }}{H_{\overline y }}\) tạo ra \(\overline x \) mol CO2 và \(\overline y \) mol \({H_2}O\).

Theo đầu bài: 0,0500 mol \({C_{\overline x }}{H_{\overline y }}\) tạo ra 0,170 mol CO2 và 0,120 mol \({H_2}O\).

             \(\overline {\overline x } \) = \(\frac{{0,17}}{{0,05}}\) = 3,4 ; x < 3,4 < x + 1 \( \Rightarrow \) 2,4 < x < 3,4

x là số nguyên nên x = 3

\(\frac{{\overline y }}{2}\) = \(\frac{{0,12}}{{0,05}}\) = 2,4 \( \Rightarrow \) \(\overline y \) = 4,8 \( \to \) y < 4,8 < y + 2

\( \Rightarrow \) 2,80 < y < 4,80.

Trong khoảng này có hai số nguyên là 3 và 4 nhưng số nguyên tử hiđro trong một phân tử hiđrocacbon không bao giờ là số lẻ nên y = 4.

Công thức phân tử của hai chất là \({C_3}{H_4}\) và \({C_4}{H_6}\). Đặt lượng \({C_3}{H_4}\) là a mol, lượng \({C_4}{H_6}\) là b mol:

\(\left\{ \begin{array}{l}
a + b = 0,05\\
3a + 4b = 0,17
\end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}
a = 0,03\\
b = 0,02
\end{array} \right.\)

% về thể tích (cũng là % về số mol) của \({C_3}{H_4}\) trong hỗn hợp A :

\(\frac{{0,03}}{{0,05}}\).100% = 60,0%.

% về thể tích của \({C_4}{H_6}\) trong hỗn hợp A là 40,0%.

Cách 2 : Đặt lượng CxHy là a mol, lượng Cx+1Hy+2 là b mol.

Ta có : a + b = 0,05 (1)

\({C_x}{H_y} + (x + \frac{y}{4}){O_2} \to xC{O_2} + \frac{y}{2}{H_2}O\)

a mol                                   ax mol         \(\frac{{ay}}{2}\) mol

\({C_{x + 1}}{H_{y + 2}} + (x + \frac{y}{4} + 1,5){O_2} \to (x + 1)C{O_2} + \frac{{y + 2}}{2}{H_2}O\)

b mol                                                         b.(x+1) mol      \(\frac{{b(y + 2)}}{2}\)

Số mol \(C{O_2}\) : ax + b(x + 1) = 0,170 (2)

Số mol \({H_2}O\) : \(\frac{{ay + b(y + 2)}}{2} = 0,12\) (3)

Từ (2) ta có (a + b)x + b = 0,170 ;

b = 0,170-0,0500x

b là số mol của một trong hai chất nên 0 < b < 0,0500.

Do đó 0 < 0,170 – 0,0500x < 0,0500 \( \Rightarrow \) 2,40 < X < 3,40 \( \Rightarrow \) X = 3.

\( \Rightarrow \) b = 0,1700 – 0,0500 X 3 = 0,0200 \( \Rightarrow \) a = 0,0500 – 0,0200 = 0,0300 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.


Bài tập 4.20 trang 30 Hóa 11

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 C02 (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.

Hướng dẫn trả lời:

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: \(\frac{{12.2,8}}{{22,4}}\) = 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= \(\frac{{1,5}}{{12}}:\frac{{0,3}}{1}\) = 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 :

 hay \(C{H_3} – C{H_2} – C{H_2} – C{H_2} – C{H_3}\)

 hay 

 hay 


Bài 4.21 Hóa 11

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 H20 và 6,72 lít C02 (đktc).

Xác định công thức phân tử và phần trăm khối lượng của từng chất trong hỗn hợp M.

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

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

Khi đốt hỗn hợp M, thu được CO2 và H20 ; vậy các chất trong hỗn hợp phải chứa C và H, có thể có O. Hai chất lại kế tiếp nhau trong một dãy đồng đẳng (nghĩa là hom nhau 1 nhóm CH2) nên công thức phân tử hai chất đó là CxHyOz và Cx+1Hy+2Oz (x, y nguyên và > 0 ; z nguyên và > 0).

Giả sử trong 6,45 g M có a moi CxHyOz và b mol Cx+1 Hy+2Oz:

\(\left\{ \begin{array}{l}
a + b = 0,125(1)\\
(12{\rm{x}} + y + 16{\rm{z}})a + (12{\rm{x}} + y + 16{\rm{z}} + 14)b = 6,45(2)
\end{array} \right.\)

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

a mol                                                  xa mol       \(\frac{{ya}}{2}\) mol

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

b mol                                                                         (x+1)b mol      \(\frac{{(y + 2)b}}{2}\)

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

Số mol \({H_2}O\): \(\frac{{y{\rm{a + }}(y + 2)b}}{2} = \frac{{7,65}}{{18}}\) = 0,425 (mol)

\( \Rightarrow \) ya + (y + 2)b = 0,85 (4)

Giải hệ phương trình :

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

                                           b = 0,300-0,125x

0 < b < 0,125 \( \Rightarrow \) 0 < 0,300 – 0,125x < 0,125

                                               1,40 < x < 2,40

\( \Rightarrow \) x = 2 ; b = 0,300 – 0,125.2 = 0,05.

\( \Rightarrow \) 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

\( \Rightarrow \) 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 \(\frac{{0,075.46}}{{6.45}}\). 100% = 53,5%.

Khối lượngC3HgO chiếm \(\frac{{0,05.60}}{{6.45}}\). 100% = 46,5%.


Bài 4.22 trang 30

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 C02 ở cùng điều kiện. Để đốt cháy hoàn toàn 1,50 g X cần dùng vừa hết 2,52 lít 02 (đktc). Sản phẩm cháy chỉ có C02 và H20 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.

Bài làm: Ba chất đồng phân có công thức phân tử giống nhau. Đốt X ta chỉ được C02 và H20, vậy các chất trong X có chứa C, H và có thể có chứa O.

Theo định luật bảo toàn khối lượng :

\({m_{C{O_2}}} + {m_{{H_2}O}} = {m_X} + {m_{{O_2}}} = 1,5 + \frac{{2,52}}{{22,4}}.32 = 5,1(g)\)

Mặt khác \({m_{C{O_2}}}:{m_{{H_2}O}}\) =11:6

Từ đó tìm được : \({m_{C{O_2}}}\) = 3,30 g và \({m_{{H_2}O}}\) = 1,80 g

Khối lượng C trong 3,30 g C02: \(\frac{{12.3,3}}{{44}}\) = 0,9 (g).

Khối lương H trong 1,80 g H20 : \(\frac{{2.1,8}}{{18}}\) =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 CxHyOz

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

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

\({M_{\rm{x}}} = \frac{{2,1.44}}{{1,54}} = 60(g/mol) \Rightarrow \) CTPT cũng là \({C_3}{H_8}O\).

Các CTCT:

 ; \(C{H_3} – C{H_2} – C{H_2} – OH\)

 ; 

 ; \(C{H_3} – O – C{H_2} – C{H_3}\)