Chuyên đề Mở đầu về hóa học hữu cơ 2023 hay, chọn lọc

Chuyên đề Mở đầu về hóa học hữu cơ

I. LÍ THUYẾT TRỌNG TÂM

1. Khái niệm về hợp chất hữu cơ và hóa học

hữu cơ

Hợp chất hữu cơ là hợp chất của cacbon (trừ CO, CO₂, HCN, muối cacbonat, muối xianua, muối

cacbua…).

Hóa học hữu cơ là ngành Hóa học nghiên cứu các hợp chất hữu cơ.

2. Phân loại hợp chất hữu cơ

a. Dựa theo thành phần các nguyên tố tạo nên hợp chất hữu Hiđrocacbon:

Là những hợp chất hữu cơ trong phân tử chỉ chứa hai nguyên tố C, H.

Hiđrocacbon được chia thành các loại: hiđrocacbon no, hiđrocacbon không no, hiđrocacbon thơm.

Dẫn xuất của hiđrocacbon:

Là những hợp chất hữu cơ trong phân tử có nguyên tử nguyên tố khác thay thế nguyên tử hiđro của hiđrocacbon.

Dẩn xuất của hiđrocacbon được chia thành: dẫn xuất halogen, ancol, phenol, ete, anđehit – xeton;

amin, nitro, axit cacboxylic, este, hợp chất tạp chức, poỉime.

b. Dựa theo mạch cacbon

Hợp chất hữu cơ mạch vòng.

Hợp chất hữu cơ mạch không vòng.

3. Đặc điểm chung của hợp chất hữu cơ

a. Đặc điểm cấu tạo

Liên kết hóa học chủ yếu trong hợp chất hữu cơ là liên kết cộng hóa trị.

b. Tính chất vật lí

• Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi thấp.

• Phần lớn không tan trong nước, nhưng tan nhiều trong các dung môi hữu cơ.

c. Tính chất hóa học

• Các hợp chất hữu cơ thường kém bền với nhiệt và dễ cháy.

• Phản ứng hóa học của các hợp chất hữu cơ thường xảy ra chậm và theo nhiều hướng khác nhau, nên tạo ra hỗn hợp nhiều sản phẩm.

4. Sơ lược vè phân tích nguyên tố

a. Phân tích định tính

• Mục đích: Xác định nguyên tố nào có trong hợp chất hữu cơ.

• Nguyên tắc: Chuyển các nguyên tố trong hợp chất hữu cơ thành các chất vô cơ đơn giản rồi nhận biết chúng bằng các phản ứng đặc trưng.

b. Phân tích định lượng

• Mục đích: Xác định thành phần phần trăm về khối lượng các nguyên tố có trong phân tử hợp chất hữu cơ.

• Nguyên tắc: Cân chính xác a gam khối lượng

hợp chất hữu cơ, sau đó chuyển nguyên tố C

thành CO₂, H thành H₂O, N thành N₂, sau đó xác định chính xác khối lượng hoặc thể tích của các

chất tạo thành, từ đó tính phần trăm khối lượng các nguyên tố.

Biểu thức tính toán: $m_{C} = \frac{12. m_{C O_{2}}}{44} g a m; m_{H} = \frac{2. m_{H_{2} O}}{18} g a m; m_{N} = \frac{28. V_{N_{2}}}{22, 4} g a m$

Tính được:

$% C = \frac{m_{C}}{a} .100 %; % H = \frac{m_{H}}{a} .100 %; % N = \frac{m_{N}}{a} .100 % \to % O = 100 % - % C - % H - % N$

Trong thành phần của hợp chất hữu cơ

nhất thiết phải có cacbon, hay gặp hiđro,

oxi, nitơ, sau đó đến nguyên tố halogen,

lưu huỳnh.

Chuyển nguyên tố C thành CO₂, nguyên tố H thành

H₂O, nguyên tố N thành NH₃.

II. CÁC DẠNG BÀI TẬP

Dạng 1: Câu hỏi lí thuyết

Ví dụ mẫu

Ví dụ 1: Khẳng định nào sau đây là sai khi nói về tính chất vật lí của các hợp chất hữu cơ nói chung?

A. Các hợp chất hữu cơ thường có nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy cao.

B. Các hợp chất hữu cơ thường không tan hoặc ít tan trong nước.

C. Các hợp chất hữu cơ thường tan tốt trong dung môi hữu cơ như benzen, n-hexan.

D. Các hợp chất hữu cơ thường có tính chất vật lí giống nhau.

Hướng dẫn giải

Dựa vào tính chất vật lí chung của hợp chất hữu cơ để chọn đáp đúng là A.

Chọn A.

Ví dụ 2: Đặc điểm nào sau đây không phải là của các hợp chất hữu cơ?

A. Không bền ở nhiệt độ cao.

B. Khả năng phản ứng hoá học chậm, theo nhiều hướng khác nhau.

C. Liên kết hoá học trong hợp chất hữu cơ thường là liên kết ion.

D. Dễ bay hơi và dễ cháy hơn hợp chất vô cơ.

Hướng dẫn giải

Dựa vào đặc điểm chung của hợp chất hữu cơ:

Đặc điểm cấu tạo: Liên kết hóa học chủ yếu là liên kết cộng hóa trị.

Tính chất vật lí: nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi thường thấp, phần lớn không tan trong nước.

Tính chất hóa học:

Dễ cháy, kém bền với nhiệt.

Phản ứng xảy ra chậm, theo nhiều hướng.

$\to$ Chọn C.

III. Bài tập tự luyện dạng 1

Bài tập cơ bản

Câu 1: Thành phần các nguyên tố trong hợp chất hữu cơ

A. nhất thiết phải có cacbon, thường có H, hay gặp O, N, sau đó đến halogen, S, P.

B. gồm có C, H và các nguyên tố khác.

C. bao gồm tất cả các nguyên tố trong bảng tuần hoàn.

D. thường có C, H, hay gặp O, N, sau đó đến halogen, S, P.

Câu 2: Cặp chất nào dưới đây đều là dẫn xuất của hiđrocacbon?

A. C₂H₄ và C₄H₈O. B. C₂H₄ và C₂H₂.

C. C₂H₄ và C₃H₄. D. C₂H₄O và C₃H₆O.

Câu 3: Cặp chất nào sau đây là hợp chất hữu cơ?

A. CO₂, CaCO₃. B. NaHCO₃, NaCN.

C. CO, CaC₂. D. CH₃Cl, C₆H₅Br.

Câu 4: Cặp chất nào dưới đây đều là hiđrocacbon?

A. CaC₂, Al₄C₃. B. CO, CO₂.

C. C₂H₂, C₆H₆. D. HCN, NaCN.

Câu 5: Khẳng định nào sau đây là đúng nhất khi nói về liên kết hóa học trong phân tử các hợp chất hữu cơ?

A. Liên kết hóa học trong phân tử của hợp chất hữu cơ là liên kết ion.

B. Liên kết hóa học trong phân tử của hợp chất hữu cơ là liên kết cho nhận.

C. Liên kết hóa học trong phân tử của hợp chất hữu cơ là liên kết cộng hóa trị.

D. Liên kết hóa học trong phân tử của hợp chất hữu cơ là liên kết cộng hóa trị phân cực.

Câu 6: Chọn khái niệm đúng nhất về hoá học hữu cơ. Hoá học hữu cơ là ngành khoa học nghiên cứu

A. các hợp chất của cacbon.

B. các hợp chất của cacbon, trừ CO, CO₂.

C. các hợp chất của cacbon, trừ CO, CO₂, muối cacbonat, các xianua.

D. các hợp chất chỉ có trong cơ thể sống.

Bài tập nâng cao

Câu 7: Đặc điểm chung của các phân tử hợp chất hữu cơ là

(1) thành phần nguyên tố chủ yếu là C và hay gặp H.

(2) có thể chứa nguyên tố khác như Cl, N, P, O.

(3) liên kết hóa học chủ yếu là liên kết cộng hoá trị.

(4) liên kết hoá học chủ yếu là liên kết ion.

(5) dễ bay hơi, khó cháy.

(6) phản ứng hoá học xảy ra nhanh.

Nhóm các ý đúng là:

A. 2, 4, 6. B. 1, 3, 5.

C. 1, 2, 3. D. 4, 5, 6.

Câu 8: Nguyên tắc chung của phép phân tích định tính các hợp chất hữu cơ là:

A. chuyển hoá các nguyên tố C, H, N thành các chất vô cơ đơn giản, dễ nhận biết.

B. đốt cháy chất hữu cơ để tìm cacbon dưới dạng muội đen.

C. đốt cháy chất hữu cơ để tìm nitơ do có mùi khét tóc cháy.

D. đốt cháy chất hữu cơ để tìm hiđro dưới dạng hơi nước.

Dạng 2: Xác định thành phần phần trăm khối lượng các nguyên tố hóa học trong hợp chất hữu cơ

Phương pháp giải

Bước 1: Tính số mol CO₂, H₂O, N₂ theo các dữ kiện bài toán.

Bước 2: Áp dụng bảo toàn nguyên tố C, H, N:

$n_{C} = n_{C O_{2}}; n_{H} = 2 n_{H_{2} O}; n_{N} = 2 n_{N_{2}}$

Bước 3: Tính khối lượng C, H, O, N.

Trong đó:

$m_{O} = m_{h c} - m_{C} - m_{H} - m_{N}$

Bước 4: Tính phần trăm khối lượng của chúng trong

hợp chất.

$\{\begin{cases} % C = \frac{m_{C}}{m_{h c}} .100 % \\ % H = \frac{m_{H}}{m_{h c}} .100 % \\ % N = \frac{m_{N}}{m_{h c}} .100 % \\ % O = \frac{m_{O}}{m_{h c}} .100 % = 100 % - % C - % H - % N \end{cases}$

Ví dụ: Đốt cháy hoàn toàn 0,92 gam hợp chất hữu cơ X, thu được 1,76 gam CO₂ và 1,08 gam H₂O. Thành phần phần trăm về khối lượng của nguyên tử O trong X là

A. 13,04%. B. 34,78%.

C. 41,30%. D. 52,17%.

Hướng dẫn giải

$n_{C O_{2}} = \frac{1, 76}{44} = 0, 04 m o l; n_{H_{2} O} = \frac{1, 08}{18} = 0, 06 m o l$

Bảo toàn nguyên tố C, H:

$n_{C} = n_{C O_{2}} = 0, 04 m o l n_{H} = 2 n_{H_{2} O} = 2.0, 06 = 0, 12 m o l$

Ta có: $\{\begin{cases} m_{C} = 0, 04.12 = 0, 48 g a m \\ m_{H} = 0, 12.1 = 0, 12 g a m \end{cases}$

$\to m_{O} = 0, 92 - 0, 48 - 0, 12 = 0, 32 g a m$

$\to % O = \frac{0, 32}{0, 92} .100 % = 34, 78 %$

Chọn B.

Ví dụ mẫu

Ví dụ 1: Oxi hoá hoàn toàn 0,6 gam hợp chất hữu cơ A thu được 0,672 lít khí CO₂ (ở đktc) và 0,72 gam H₂O. Tính thành phần phần trăm của các nguyên tố trong phân tử chất A.

Hướng dẫn giải

$n_{C O_{2}} = 0, 03 m o l; n_{H_{2} O} = 0, 04 m o l$

Bảo toàn nguyên tố C, H:

$n_{C} = n_{C O_{2}} = 0, 03 m o l n_{H} = 2 n_{H_{2} O} = 2.0, 04 = 0, 08 m o l$

$\to m_{C} = 0, 03.12 = 0, 36 g a m; m_{H} = 0, 08.1 = 0, 08 g a m$

Ta thấy: $m_{C} + m_{H} m_{A}\to$ Trong A có C, H và O.

Ta có:

$% C = \frac{m_{C}}{m_{A}} .100 % = \frac{0, 36}{0, 6} .100 % = 60 % % H = \frac{m_{H}}{m_{A}} .100 % = \frac{0, 08}{0, 6} .100 % = 13, 33 % % O = 100 % - % C - % H = 26, 67 %$

Ví dụ 2: Oxi hoá hoàn toàn 0,46 gam hợp chất hữu cơ A thu được sản phẩm cháy chỉ gồm CO₂ và H₂O. Dần sản phẩm cháy lần lượt qua bình một chứa H₂SO₄ đặc và bình hai chứa KOH dư thấy khối lượng bình một tăng 0,54 gam, bình hai tăng 0,88 gam. Xác định thành phần phần trăm của các nguyên tố trong phân tử chất A.

Hướng dẫm giải

Sản phẩm khi oxi hóa hoàn toàn A gồm CO₂, H₂O.

$m_{b×nh mét t¨ng} = m_{H_{2} O} = 0, 54 g a m \to n_{H_{2} O} = 0, 03 m o l m_{b×nh hai t¨ng} = m_{C O_{2}} = 0, 88 g a m \to n_{C O_{2}} = 0, 02 m o l$

Bảo toàn nguyên tố C, H:

$n_{C} = n_{C O_{2}} = 0, 02 m o l n_{H} = 2 n_{H_{2} O} = 2.0, 03 = 0, 06 m o l$

$\to m_{C} = 0, 02.12 = 0, 24 g a m; m_{H} = 0, 06.1 = 0, 06 g a m$

Ta thấy: $m_{C} + m_{H} m_{A}\to$ Trong A có C, H và O.

Ta có:

$% C = \frac{m_{C}}{m_{A}} .100 % = \frac{0, 24}{0, 46} .100 % = 52, 17 % % H = \frac{m_{H}}{m_{A}} .100 % = \frac{0, 06}{0, 46} .100 % = 13, 04 % % O = 100 % - % C - % H = 34, 79 %$

Chú ý: Sản phẩm cháy dẫn qua bình đựng chất hút nước (H₂SO₄đặc, P₂O₅…) thì khối lượng bình tăng là khối lượng của H₂O và sau đó dẫn qua dung dịch kiềm thì khối lượng bình tăng là khối lượng của

CO₂.

IV. Bài tập tự luyện dạng 2

Bài tập cơ bản

Câu 1: Oxi hóa hoàn toàn 6,15 gam hợp chất hữu cơ X thu được 2,25 gam H₂O; 6,72 lít CO₂ và 0,56 lít N₂ (đktc). Phần trăm khối lượng của O trong X là

A. 28,05%. B. 26,02%.

C. 31,71%. D. 11,38%.

Câu 2: Khi đốt cháy hoàn toàn 0,29 gam chất hữu cơ X (gồm C, H, O), sản phẩm cháy cho qua bình đựng CaO dư, khối lượng bình tăng 0,93 gam, nếu cho sản phẩm cháy qua bình đựng P₂O₅ dư thì khối lượng bình chỉ tăng 0,27 gam. Thành phần phần trăm theo khối lượng của nguyên tử O trong X là

A. 27,59%. B. 33,46%.

C. 42,51%. D. 62,07%.

Câu 3: Khi phân tích 0,5 gam chất hữu cơ X, khí NH₃ tạo thành cho qua bình đựng 30 ml dung dịch H₂SO₄ 0,5M, sau phản ứng lượng axit dư được trung hòa bởi 4,5 ml dung dịch NaOH 1M. Thành phần phần trăm về khối lượng của nguyên tử N trong X gần nhất với

A. 3,6%. B. 7,2%.

C. 36,0%. D. 72,0%

Bài tập nâng cao

Câu 4: Đốt cháy hoàn toàn m gam hợp chất hữu cơ X cần dùng vừa đủ 10,64 lít O₂, thu được 8,96 lít CO₂; 4,05 gam H₂O; 0,56 lít N₂ và 1,6 gam SO₂. Các thể tích khí đều đo ở đktc. Thành phần phần trăm về khối lượng của nguyên tử O trong X là

A. 22,86%. B. 29,63%.

C. 45,71 %. D. 58,72%.

Câu 5: Oxi hoá hoàn toàn 0,135 gam hợp chất hữu cơ A rồi cho sản phẩm lần lượt qua bình một chứa H₂SO₄ đặc và bình hai chứa KOH, thấy khối lượng bình một tăng lên 0,117 gam, khối lượng bình hai tăng thêm 0,396 gam. Ở thí nghiệm khác, khi nung 1,35 gam hợp chất A với CuO thì thu được 112 ml (đktc) khí nitơ. Xác định thành phần phần trăm của các nguyên tố trong phân tử chất A.

Câu 6: Để đốt cháy hoàn toàn 2,50 gam chất A phải dùng vừa hết 3,36 lít O₂ (đktc). Sản phẩm cháy chỉ có CO₂ và H₂O, trong đó khối lượng CO₂ lớn hơn khối lượng H₂O là 3,70 gam. Xác định phần trăm theo khối lượng của từng nguyên tố trong hợp chất hữu cơ A.

PHẦN ĐÁP ÁN

Dạng 1: Câu hỏi lí thuyết

1 – A

2 – D

3 – D

4 – C

5 – C

6 – C

7 – C

8 – A

Dạng 2: Xác định thành phần phần trăm khối lượng các nguyên tố hóa học trong hợp chất hữu cơ

1 – B

2 – A

3 – D

4 – A

Câu 1:

$n_{C O_{2}} = 0, 3 m o l; n_{H_{2} O} = 0, 125 m o l; n_{N_{2}} = 0, 025 m o l$

Bảo toàn nguyên tố C, H, N:

$\{\begin{cases} n_{C} = n_{C O_{2}} = 0, 3 m o l \\ n_{H} = 2 n_{H_{2} O} = 2.0, 125 = 0, 25 m o l \\ n_{N} = 2. n_{N_{2}} = 2.0, 025 = 0, 05 m o l \end{cases} \to \{\begin{cases} m_{C} = 12.0, 3 = 3, 6 g a m \\ m_{H} = 0, 25.1 = 0, 25 g a m \\ m_{N} = 14.0, 05 = 0, 7 g a m \end{cases}$

$\to m_{O} = m_{X} - m_{C} - m_{H} - m_{N} = 6, 15 - 3, 6 - 0, 25 - 0, 7 = 1, 6 g a m \to % O = \frac{m_{O}}{m_{X}} .100 % = \frac{1, 6}{6, 15} .100 % = 26, 02 %$

Câu 2:

Sản phẩm khi oxi hóa hoàn toàn A gồm CO₂, H₂O.

$m_{b×nh CaO t¨ng} = m_{C O_{2}} + m_{H_{2} O} = 0, 93 g a m m_{{b×nh P}_{2} O_{5} t¨ng} = m_{H_{2} O} = 0, 27 g a m \to m_{C O_{2}} = 0, 93 - 0, 27 = 0, 66 g a m$

$n_{H_{2} O} = 0, 015 m o l; n_{C O_{2}} = 0, 015 m o l$

Bảo toàn nguyên tố C, H:

$\{\begin{cases} n_{C} = n_{C O_{2}} = 0, 015 m o l \\ n_{H} = 2 n_{H_{2} O} = 2.0, 015 = 0, 03 m o l \end{cases} \to \{\begin{cases} m_{C} = 12.0, 015 = 0, 18 g a m \\ m_{H} = 0, 03.1 = 0, 03 g a m \end{cases}$

$\to m_{O} = m_{X} - m_{C} - m_{H} = 0, 29 - 0, 18 - 0, 03 = 0, 08 g a m \to % O = \frac{m_{O}}{m_{X}} .100 % = \frac{0, 08}{0, 29} .100 % = 27, 59 %$

Câu 3:

Ta có:

$n_{H_{2} S O_{4}} = 0, 015 m o l; n_{N a O H} = 4, {5.10}^{- 3} m o l$

$\to n_{H^{+}} = 2. n_{H_{2} S O_{4}} = 0, 03 m o l$

Mặt khác: $n_{H^{+}} = n_{N a O H} + n_{N H_{3}} \to n_{N H_{3}} = n_{H^{+}} - n_{N a O H} = 0, 03 - 0, 0045 = 0, 0255 m o l$

Bảo toàn nguyên tố N: $n_{N} = n_{N H_{3}} = 0, 0255 m o l \to m_{N} = 0, 0255.14 = 0, 357 g a m$

$\to % N = \frac{m_{N}}{m_{X}} .100 % = \frac{0, 357}{0, 5} .100 % = 71, 4 %$

Câu 4:

Ta có: $\{\begin{cases} n_{C O_{2}} = 0, 4 m o l; n_{H_{2} O} = 0, 225 m o l \\ n_{O_{2}} = 0, 475 m o l; n_{N_{2}} = 0, 025 m o l; n_{S O_{2}} = 0, 025 m o l \end{cases}$

Bảo toàn khối lượng: $m_{X} + m_{O_{2}} = m_{C O_{2}} + m_{H_{2} O} + m_{N_{2}} + m_{S O_{2}}$

$\to m_{X} = m_{C O_{2}} + m_{H_{2} O} + m_{N_{2}} + m_{S O_{2}} - m_{O_{2}} = 8, 75 g a m$

Bảo toàn nguyên tố O: $n_{O (t r o n g X)} = 2. n_{C O_{2}} + n_{H_{2} O} + 2. n_{S O_{2}} - 2. n_{O_{2}}$

$\to n_{O (t r o n g X)} = 0, 125 m o l$

Ta có: $m_{O} = 0, 125.16 = 2 g a m \to % O = \frac{m_{O}}{m_{X}} .100 % = \frac{2}{8, 75} .100 % = 22, 86 %$

Câu 5:

Ta có: $m_{b×nh 1 t¨ng} = m_{H_{2} O} = 0, 117 g a m \to n_{H} = 2 n_{H_{2} O} = 2. \frac{0, 117}{18} = 0, 013 m o l m_{b×nh 2 t¨ng} = m_{C O_{2}} = 0, 396 g a m \to n_{C} = n_{C O_{2}} = \frac{0, 396}{44} = 0, 009 m o l$

Trong 1,35 gam A có: $n_{N} = 2 n_{H_{2}} = 2.0, 005 = 0, 01 m o l$

$\to$ Trong 0,135 gam A có: $n_{N} = 0, 001 m o l$

Nhận thấy: $m_{C} + m_{H} + m_{N} = 0, 009.12 + 0, 013.1 + 0, 001.14 = 0, 135 g a m$

Chất hữu cơ A chứa C, H, N.

Ta có: $% C = \frac{0, 009.12}{0, 135} .100 % = 80, 00 %; % H = \frac{0, 013.1}{0, 135} .100 % = 9, 63 %$

$% N = 100 % - % C - % H = 10, 37 %$

Câu 6:

Ta có: $n_{O_{2}} = 0, 15 m o l$

Khi đốt cháy A: $A + O_{2} \to C O_{2} + H_{2} O$

Gọi số mol CO₂ và H₂O lần lượt là a và b mol $(a, b > 0)$

Bảo toàn khối lượng: $m_{A} + m_{O_{2}} = m_{C O_{2}} + m_{H_{2} O} \Leftrightarrow 44 a + 18 b = 2, 5 + 0, 15.32$

$\to 44 a + 18 b = 7, 3 (1)$

Theo đề bài: $m_{C O_{2}} - m_{H_{2} O} = 3, 70 \Leftrightarrow 44 a - 18 b = 3, 70 (2)$

Từ (1) và (2) suy ra: $a = 0, 125; b = 0, 1$

Ta có: $% C = \frac{0, 125.12}{2, 5} .100 % = 60 %; % H = \frac{0, 1.2}{2, 5} .100 % = 8 %; % O = 100 % - % C - % H = 32 %$

Xem thêm

Bài liên quan:

Leave a Comment Hủy