SBT Hóa học 11 Bài 24: Luyện tập: Hợp chất hữu cơ, công thức phân tử và công thức cấu tạo | Giải SBT Hóa học lớp 11

Giải SBT Hóa học 11 Bài 24: Luyện tập: Hợp chất hữu cơ, công thức phân tử và công thức cấu tạo

Bài 24.1 trang 34 SBT Hóa học 11: Cho dãy chất : CH₄ ; C₆H₆ ; C₆H₅ – OH ; C₂H₅ZnI ; C₂H₅PH₂. Nhận xét nào đưới đây đúng ?

A. Các chất trong dãy đều là hiđrocacbon.

B. Các chất trong dãy đều là dẫn xuất của hiđrocacbon.

C. Các chất trong dãy đều là hợp chất hữu cơ.

D. Trong dãy có cả chất vô cơ và hữu cơ nhưng đều là hợp chất của cacbon.

Lời giải:

Các chất trong dãy đều là hợp chất hữu cơ.

$\to$ Chọn C.

Bài 24.2 trang 34 SBT Hóa học 11: Người ta lần lượt lấy mẫu thử của một trong bốn chất X, Y, Z, T và làm thí nghiệm như sau : Cho mẫu thử qua CuO đốt nóng (để đốt cháy hoàn toàn) rồi dẫn sản phẩm cháy qua CuSO₄ khan sau đó qua dung dịch Ca(OH)₂. Kết quả thí nghiệm cho thấy, mẫu X chỉ làm cho CuSO₄ chuyển qua màu xanh, mẫu Y chỉ tạo kết tủa trắng ở bình chứa nước vôi, mẫu Z tạo hiện tượng như trên ở cả hai bình ; còn mẫu T không tạo hiện tượng gì.

Kết luận nào đúng cho các thí nghiệm này là :

A. X chỉ chứa nguyên tố hiđro.

B. Y chỉ chứa nguyên tố cacbon

C. Z là một hiđrocacbon.

D. T là chất vô cơ.

Phương pháp giải:

Sử dụng tổng hợp kiến thức của chương 4 – Đại cương về hóa học hữu cơ để giải bài tập.

Lời giải:

Kết luận A sai: X có chứa hiđro (vì thế khi cháy, X tạo ra H₂O) nhưng vẫn có thể có nguyên tố khác, thí NH₃…

B sai vì Y chứa nguyên tố cacbon nhưng vẫn có thể chứa nguyên tố khác, thí dụ CO.

C sai vì Z có chứa C và H nhưng vẫn có thể chứa cả oxi (thí dụ C₂H₆O…) nên chưa chắc Z là hiđrocacbon.

D đúng: T không chứa cacbon vậy nó là chất vô cơ.

$\to$ Chọn D.

Bài 24.3 trang 34 SBT Hóa học 11:

Lời giải:

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.

$\to$ Chọn B.

Bài 24.4 trang 35 SBT Hóa học 11: Phenol có công thức cấu tạo là  . Trong các chất dưới đây, chất nào không là đồng đẳng của phenol?

 

Lời giải:

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.

$\to$ Chọn D.

Bài 24.5 trang 35 SBT Hóa học 11: Trong số các chất dưới đây, chất nào không là đồng phân của  ?

Lời giải:

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

$\to$ Chọn D.

Bài 24.6 trang 36 SBT Hóa học 11: 1. Trong số các chất hữu cơ đã được học ở lớp 9, hãy kể ra 2 cặp chất có công thức phân tử khác nhau nhưng có cùng công thức đơn giản nhất.

2. Viết công thức cấu tạo của 2 chất có cùng công thức phân tử C₄H₁₀ và của 2 chất có cùng công thức phân tử C₂H₆O.

Phương pháp giải:

1. Gợi ý: đó là axetilen và benzen hoặc axit axetic và glucozơ. 

2. Dựa vào thuyết cấu tạo hóa học để viết CTCT của chất.

Lời giải:

1. Axetilen C₂H₂ và benzen C₆H₆ có cùng công thức đơn giản nhất là CH.

Axit axetic C₂H₄O₂ và glucozơ C₆H₁₂O₆ có cùng công thức đơn giản nhất là CH₂O.

2. C₄H₁₀ : CH₃ – CH₂ – CH₂ – CH₃ và 

C₂H₆O: CH₃ – CH₂ – OH và CH₃ – O – CH₃.

Bài 24.7 trang 36 SBT Hóa học 11: Hợp chất hữu cơ A có thành phần khối lượng của các nguyên tố như sau : C chiếm 24,24% ; H chiếm 4,04% ; Cl chiếm 71,72%.

1. Xác định công thức đơn giản nhất của A.

2. Xác định công thức phân tử của A biết rằng tỉ khối hơi của A đối với CO₂ là 2,25.

3. Dựa vào thuyết cấu tạo hoá học, hãy viết các công thức cấu tạo mà chất A có thể có ở dạng khai triển và dạng thu gọn.

Phương pháp giải:

1. +) Gọi A có dạng C_xH_yCl_z

+) Lập tỉ lệ x : y : z = $\frac{24,24}{12}:\frac{4,04}{1}:\frac{71,72}{35,5}$

+) Tìm tỉ lệ nguyên tối giản x: y: z => CTĐGN của A.

2. +) Tính phân tử khối của A dựa vào tỉ khối

+) Lập phương trình phân tử khối theo ẩn n => CTPT của A.

3. Dựa vào thuyết cấu tạo hoá học, viết các công thức cấu tạo A.

Lời giải:

1. Chất A có dạng C_xH_yCl_z

x : y : z = $\frac{24,24}{12}:\frac{4,04}{1}:\frac{71,72}{35,5}$ = 2,02 : 4,04 : 2,02 = 1 : 2 : 1

Công thức đơn giản nhất là CH₂Cl.

2. M_A = 2,25.44,0 = 99,0 (g/mol)

(CH₂Cl)_n= 99,0 $\Rightarrow$ 49,5n = 99,0 $\Rightarrow$ n = 2

CTPT là C₂H₄Cl₂.

3. Các CTCT

Bài 24.8* trang 36 SBT Hóa học 11: Hỗn hợp M chứa hai chất hữu cơ thuộc cùng dãy đồng đẳng và hơn kém nhau 2 nguyên tử cacbon. Nếu làm bay hơi 7,28 g M thì thể tích hơi thu được đúng bằng thể tích của 2,94 g khí N₂ ở cùng điều kiện. Để đốt cháy hoàn toàn 5,20 g hỗn hợp M cần dùng vừa hết 5,04 lít O₂ (đktc). Sản phẩm cháy chỉ gồm CO₂ và hơi nước với thể tích bằng nhau.

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

Phương pháp giải:

+) Tính số mol 2 chất trong 5,2g M

+) Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng:l$m_{C{O}_2}+m_{H_{2}O}=m_M+m_{O_2}$

Mặt khác, CO₂ và hơi nước với thể tích bằng nhau $\to$ Số mol CO₂ và H₂O

+) Gọi chất thứ nhất là $C_{\mathrm{x}}{H}_y{O}_z$ (a mol) và chất thứ 2 là $C_{\mathrm{x}+2}{H}_{y+4}{O}_z$ (b mol).

+) PTHH:   

$C_{\mathrm{x}}{H}_y{O}_z+(x+\frac{y}{4}-\frac{z}{2})O_2\to xC{O}_2+\frac{y}{2}{H}_{2}O$

$C_{\mathrm{x}+2}{H}_{y+4}{O}_z+(x+\frac{y}{4}-\frac{z}{2}+3)O_2\to (x+2)C{O}_2+\frac{y+4}{2}{H}_{2}O$

+) Dựa vào PTHH và dữ kiện đề bài, lập hệ phương trình ẩn a, b, x, y, z.

+) Biện luận để tìm a, b, x, y, z từ đó  xác định công thức phân tử và phần trăm khối lượng từng chất trong hỗn hợp M

Lời giải:

Số mol 2 chất trong 7,28g M: $\frac{2,94}{28}$ = 0,105 (mol)

Số mol 2 chất trong 5,2g M: $\frac{0,105\times 5,2}{7,28}$ = 0,075 (mol).

Theo định luật bảo toàn khối lượng:

$m_{C{O}_2}+m_{H_{2}O}=m_M+m_{O_2}=5,2+\frac{5,04}{22,4}\times 32=12,4(g)$

Theo đầu bài, số mol $C{O}_2$ = số mol $H_{2}O$ = n.

                      44n + 18n = 12,4 $\Rightarrow$ n = $\frac{12,4}{62}$ = 0,2 (mol)

Các chất trong hỗn hợp có chứa C, H và có thể có O. Chất thứ nhất là $C_{\mathrm{x}}{H}_y{O}_z$ (a mol) và chất thứ 2 là $C_{\mathrm{x}+2}{H}_{y+4}{O}_z$ (b mol).  

$\{\begin{array}{l}a+b=0,075(1)\\ (12\mathrm{x}+y+16\mathrm{z})a+(12\mathrm{x}+y+16\mathrm{z}+28)b=5,2(2)\end{array}$

$C_{\mathrm{x}}{H}_y{O}_z+(x+\frac{y}{4}-\frac{z}{2})O_2\to xC{O}_2+\frac{y}{2}{H}_{2}O$

 a mol                                                  xa mol      $\frac{ya}{2}$ mol

$C_{\mathrm{x}+2}{H}_{y+4}{O}_z+(x+\frac{y}{4}-\frac{z}{2}+3)O_2\to (x+2)C{O}_2+\frac{y+4}{2}{H}_{2}O$

b mol                                                                     (x+2)b mol        $\frac{(y+4)b}{2}$

xa + (x + 2)b = 0,2 (3)

$\frac{y\mathrm{a}+(y+4)b}{2}=0,2$ (4)

Giải hệ phương trình :

Từ (3) ta có x(a + b) + 2b = 0,200

                                    2b = 0,200 – 0,0750x

                                      b = 0,100 – 0,0375x

0 < b < 0,075              0 < 0,100 – 0,0375x < 0,0750

                                   0,660 < x < 2,66

Trong khoảng này có 2 số nguyên là 1 và 2.

Nếu x= 1. b = 0,100 – 3.75.${10}^{-2}$ = 0,0625

 

                   a = 0,0750 – 0,0625 = 0,0125.

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

                              0125y + 0,0625(y + 4) = 0,400 $\Rightarrow$ y = 2.

Thay x = 1, y = 2;a = 0,0125, b = 0,0625 vào (2):

                     (14 + 16z).0,0125 + (42 + 16z).0,0625 = 5,20 $\Rightarrow$ z = 2.

$C{H}_2{O}_2$ chiếm : $\frac{0,0125\times 46}{5,2}$. 100% = 11,1%.

C₃H₆O₂ chiếm : 100% – 11,1% = 88,9%.

Nếu x = 2 . b = 0,100 – 0,0375 x 2 = 0,0250

                    a = 0,0750 – 0,0250 = 0,05

từ đó tìm tiếp, ta được y = 4 và z = 2.

% khối lượng của C₂H₄O₂: $\frac{0,05\times 60}{5,2}$. 100% = 57,7%. 

% khối lương của $C_4{H}_8{O}_2$ : 100% – 57,7% = 42,3%.