Lời giải bài tập Hóa học lớp 11 Bài 12: Công thức phân tử hợp chất hữu cơ sách Kết nối tri thức hay, chi tiết sẽ giúp học sinh dễ dàng trả lời câu hỏi Hóa học 11 Bài 12 từ đó học tốt môn Hóa 11.

Giải bài tập Hóa học lớp 11 Bài 12: Công thức phân tử hợp chất hữu cơ

Mở đầu trang 70 Hoá học 11: Làm thế nào để lập công thức phân tử hợp chất hữu cơ từ dữ liệu phân tích nguyên tố và phân tử khối.

Lời giải:

Đặt công thức phân tử tổng quát 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 như sau:

$x:y:z=\frac{\%m_C}{12}:\frac{\%m_H}{1}:\frac{\%m_O}{16}=p:q:r$

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

Mối liên hệ giữa công thức phân tử và công thức đơn giản nhất như sau:

C_xH_yO_z = (C_pH_qO_r)_n.

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

I. Công thức phân tử

Hoạt động trang 70 Hoá học 11: Hãy viết công thức phân tử của các hợp chất hữu cơ có mô hình cho dưới đây:

Lời giải:

Methane: CH₄;

Ethane: C₂H₆;

Ethylene: C₂H₄;

Ethyl chloride: C₂H₅Cl;

Ethanol: C₂H₆O.

Câu hỏi 1 trang 71 Hoá học 11: Khi nghiên cứu thành phần hoá học của tinh dầu quế, người ta thu được nhiều hợp chất hữu cơ trong đó có cinnamaldehyde và o – methoxycinnamaldehyde với công thức cấu tạo:

Hãy viết công thức phân tử và công thức đơn giản nhất của các hợp chất này.

Lời giải:

cinnamaldehyde

+ Công thức phân tử: C₉H₈O.

+ Công thức đơn giản nhất: C₉H₈O.

o – methoxycinnamaldehyde

+ Công thức phân tử: C₁₀H₁₀O₂.

+ Công thức đơn giản nhất: C₅H₅O.

Câu hỏi 2 trang 71 Hoá học 11: Viết công thức đơn giản nhất của các hợp chất hữu cơ có công thức phân tử sau:

a) C₃H₈.                           b) C₃H₆O₂;

c) C₄H₁₀O;                       d) C₄H₈O₂.

Lời giải:

II. Lập phân thức phân tử hợp chất hữu cơ

Hoạt động trang 72 Hoá học 11: Hãy gán các chất hữu cơ sau: C₆H₆; C₃H₈O; C₄H₈O₂ vào các phổ khối lượng tương ứng dưới đây.

Lời giải:

Áp dụng: 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 giá trị phân tử khối của chất nghiên cứu.

Vậy kết quả gán như sau:

Phổ (a) ứng với chất C₃H₈O (M = 60).

Phổ (b) ứng với chất C₆H₆ (M = 78).

Phổ (c) ứng với chất C₄H₈O₂ (M = 88).

Hoạt động trang 73 Hoá học 11: Camphor (có trong cây long não) là một chất rắn kết tinh màu trắng hay trong suốt giống như sáp với mùi thơm đặc trưng, thường dùng trong y học. Phần trăm khối lượng các nguyên tố trong camphor lần lượt là 78,94% carbon, 10,53% hydrogen và 10,53% oxygen. Từ phổ khối lượng của camphor xác định được giá trị m/z của peak [M⁺] bằng 152.

Hãy lập công thức phân tử của camphor theo các bước:

- Lập công thức đơn giản nhất của camphor.

- Xác định phân tử khối.

- Xác định công thức phân tử của camphor.

Lời giải:

Đặt công thức phân tử của camphor có dạng: C_xH_yO_z.

- Lập công thức đơn giản nhất của camphor:

Ta có: x : y : z = $\frac{\%m_C}{12}:\frac{\%m_H}{1}:\frac{\%m_O}{16}=\frac{78,94}{12}:\frac{10,53}{1}:\frac{10,53}{16}$ 

= 10 : 16 : 1.

Vậy công thức đơn giản nhất của camphor là: C₁₀H₁₆O.

- Từ phổ khối lượng xác định được phân tử khối của camphor là: 152.

- Mối quan hệ giữa công thức phân tử và công thức đơn giản nhất như sau:

C_xH_yO_z = (C₁₀H₁₆O)_n

=> (12.10 + 16.1 + 16).n = 152 => n = 1.

Vậy công thức phân tử của camphor là: C₁₀H₁₆O.

Câu hỏi 3 trang 73 Hoá học 11: Eugenol là thành phần chính trong tinh dầu đinh hương hoặc tinh dầu hương nhu. Chất này được sử dụng làm chất diệt nấm, dẫn dụ côn trùng. Phân tích phần trăm khối lượng các nguyên tố cho thấy, eugenol có 73,17% carbon; 7,31% hydrogen, còn lại là oxygen. Lập công thức phân tử của eugenol, biết rằng kết quả phân tích phổ khối lượng cho thấy phân tử khối của eugenol là 164.

Lời giải:

%O = 100% - 73,17% - 7,31% = 19,52%.

Đặt công thức phân tử của eugenol có dạng: C_xH_yO_z.

Ta có:

x : y : z = $\frac{\%m_C}{12}:\frac{\%m_H}{1}:\frac{\%m_O}{16}=\frac{73,17}{12}:\frac{7,31}{1}:\frac{19,52}{16}$ 

= 6,0975 : 7,31 : 1,22 = 5 : 6 : 1.

Vậy công thức đơn giản nhất của eugenol là: C₅H₆O.

=> C_xH_yO_z = (C₅H₆O)_n.

Phân tử khối của eugenol là 164.

=> (12.5 + 6 + 16).n = 164 => n = 2.

Vậy công thức phân tử của eugenol là: C₁₀H₁₂O₂.

Lý thuyết Công thức phân tử hợp chất hữu cơ

1. Công thức phân tử 

a. Khái niệm 

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

b. Cách biểu diễn công thức phân tử hợp chất hữu cơ 

* 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) 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.

2. Lập công thức phân tử hợp chất hữu cơ 

a. Xác định phân tử khối bằng phương pháp phổ khối lượng 

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

b. Lập công thức phân tử hợp chất hữu cơ 

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 : t. 

Mối quan hệ giữa công thức phân tử và công thức đơn giản nhất:

C_xH_yO_z = (C_pH_qO_t)_n

Trong đó: p, q r là các số nguyên tối giản, x, y, z, n là số nguyên dương. Khi biết phân tử khối, xác định được giá trị n, từ đó suy ra công thức phân tử.

Sơ đồ tư duy Công thức phân tử hợp chất hữu cơ

Xem thêm các bài giải SGK Hóa lớp 11 Kết nối tri thức hay, chi tiết khác:

Bài 11: Phương pháp tách biệt và tinh chế hợp chất hữu cơ

Bài 12: Công thức phân tử hợp chất hữu cơ

Bài 13: Cấu tạo hoá học hợp chất hữu cơ

Bài 14: Ôn tập chương 3