Bài 10. Công thức phân tử hợp chất hữu cơ trang 32,33, 34 SBT Hóa 11 Cánh diều 33, 34 SBT Hóa 11 Cánh diều
CFC (chlorofluorocarbon) là kí hiệu chung chỉ nhóm các hợp chất hữu cơ mà trong phân tử có chứa ba loại nguyên tố Cl, F và C
10.1
CFC (chlorofluorocarbon) là kí hiệu chung chỉ nhóm các hợp chất hữu cơ mà trong phân tử có chứa ba loại nguyên tố Cl, F và C. Ưu điểm của chúng là rất bền, không cháy, không mùi, không độc, không gây ra sự ăn mòn, dễ bay hơi,... nên được dùng làm chất sinh hàn trong tủ lạnh, điều hoà không khí, dùng trong các bình xịt để tạo bọt xốp,....
Tuy nhiên, do có nhược điểm lớn là phá huỷ tầng ozone bảo vệ Trái Đất nên từ những năm 1990, CFC bị hạn chế sử dụng theo các quy định của các công ước về bảo vệ môi trường và chống biến đổi khí hậu.
Freon-12 là một loại chất CFC được sử dụng khá phổ biến, có chứa 31,40% fluorine và 58,68% chlorine về khối lượng. Công thức phân tử của freon-12 là
A. CCl 3 F. B. CCl 2 F 2 .
C. CClF 3 . D. C 2 Cl 4 F 2 .
Phương pháp giải:
dựa vào phần trăm nguyên tố của hợp chất để tìm được công thức thực nghiệm của chất đó.
Lời giải chi tiết:
%C = 100% - 31,40% - 58,68% = 9,92%
Gọi công thức phân tử của freon-12 là C x Cl y F z .
Ta có x : y : z = \(\frac{{\% C}}{{12}}:\frac{{\% Cl}}{{35,5}}:\frac{{\% F}}{{19}} = 1:2:2\)
→ Công thức đơn giản nhất: (CCl 2 F 2 ) n
→ Công thức phân tử của freon-12 là: CCl 2 F 2 . Đáp án B
10.2
Glyoxal có thành phần phần trăm khối lượng các nguyên tố là: 41,4% C; 3,4% H và 55,2% O. Công thức nào dưới đây phù hợp với công thức thực nghiệm của glyoxal?
A. CHO. B. CH 2 O. C. CH 2 O 2 . D. C 2 H 6 O.
Phương pháp giải:
dựa vào phần trăm nguyên tố của hợp chất để tìm được công thức thực nghiệm của chất đó.
Lời giải chi tiết:
Gọi công thức phân tử của glyoxaal là C x H y O z .
Ta có x : y : z = \(\frac{{\% C}}{{12}}:\frac{{\% H}}{1}:\frac{{\% O}}{{16}} = 1:1:1\)
→ Công thức đơn giản nhất: (CHO) n . Đáp án A
10.3
Phát biểu nào sau đây là đúng?
A. Công thức thực nghiệm của chất có thể được xác định theo thành phần phần trăm về khối lượng của các nguyên tố có trong phân tử chất đó.
B. Công thức thực nghiệm của chất có thể được xác định qua phổ hồng ngoại của chất đó.
C. Công thức thực nghiệm của chất có thể được xác định qua phổ khối lượng của chất đó.
D. Công thức thực nghiệm của chất có thể được xác định qua các phản ứng hoá học đặc trưng của chất đó.
Phương pháp giải:
Dựa vào khái niệm công thức thực nghiệm
Lời giải chi tiết:
Đáp án A.
10.4
Phát biểu nào sau đây là không đúng?
A. Hai chất có cùng công thức thực nghiệm có thể có phân tử khối khác nhau.
B. Hai chất có cùng công thức thực nghiệm có phần trăm khối lượng các nguyên tố trong phân tử của chúng như nhau.
C. Hai chất có cùng công thức thực nghiệm thì thành phần các nguyên tố trong phân tử của chúng giống nhau.
D. Hai chất có cùng công thức thực nghiệm luôn có cùng công thức phân tử.
Phương pháp giải:
Cần phân biệt công thức thực nghiệm, công thức phân tử, công thức cấu tạo của hợp chất hữu cơ.
Lời giải chi tiết:
Đáp án D.
10.5
Phổ MS của chất Y cho thấy Y có phân tử khối bằng 60. Công thức phân tử nào dưới đây không phù hợp với Y?
A. C 3 H 8 O. B. C 2 H 4 O 2 .
C. C 3 H 7 F. D. C 2 H 8 N 2 .
Phương pháp giải:
Dựa vào phân tử khối của Y = 60
Lời giải chi tiết:
Đáp án C.
10.6
Acetic acid có công thức phân tử là C 2 H 4 O 2 . Kết luận nào dưới đây là đúng?
A. Acetic acid có công thức thực nghiệm là CH 2 O và có khối lượng riêng lớn gấp 30 lần so với hydrogen ở cùng điều kiện (nhiệt độ, áp suất).
B. Acetic acid có công thức phân tử là CH 2 O và có tỉ khối hơi so với hydrogen ở cùng điều kiện (nhiệt độ, áp suất) là 30.
C. Acetic acid có công thức thực nghiệm là CH 2 O và có phân tử khối là 60.
D. Acetic acid có công thức thực nghiệm là (CH 2 O) 2 và có phân tử khối là 60.
Phương pháp giải:
Cần phân biệt công thức thực nghiệm, công thức phân tử, công thức cấu tạo của hợp chất hữu cơ.
Lời giải chi tiết:
Đáp án C.
10.7
Sau khi biết công thức thực nghiệm, có thể xác định công thức phân tử của hợp chất hữu cơ dựa trên đặc điểm nào sau đây?
A. Phân tử khối của chất.
B. Thành phần phần trăm về khối lượng các nguyên tố có trong phân tử chất.
C. Khối lượng các sản phẩm thu được khi đốt cháy hoàn toàn một lượng chất xác định.
D. Các hấp thụ đặc trưng trên phổ IR của chất.
Phương pháp giải:
công thức phân tử cho biết phân tử khối của các chất.
Lời giải chi tiết:
Đáp án A.
10.8
Tìm hiểu và kể tên một số phương pháp xác định phân tử khối của một chất. Phương pháp nào thường được sử dụng hiện nay? Vì sao
Phương pháp giải:
Dựa vào các phuwogn pháp xác định phân tử khối
Lời giải chi tiết:
Một số phương pháp xác định phân tử khối:
- Phương pháp xác định tỉ khối hơi/khí: So sánh khối lượng của cùng một thể tích chất ở thể khí với một chất khí đã biết ở cùng điều kiện (nhiệt độ, áp suất).
- Phương pháp xác định qua độ hạ băng điểm: Độ hạ băng điểm tỉ lệ với nồng độ chất nên với dung dịch chất đã biết nồng độ, dựa vào độ giảm nhiệt độ đông đặc của dung dịch so với dung môi nguyên chất có thể xác định được phân tử khối của chất.
- Phương pháp phổ khối lượng: Dựa vào khối lượng ion phân tử mà máy ghi nhận được.
Trong các phương pháp trên, phương pháp phổ khối lượng thường được áp dụng hiện nay do có độ chính xác cao, cho kết quả nhanh chóng và thuận tiện.
10.9
Tiến hành phân tích nguyên tố, người ta xác định được trong thành phần của một mẫu hydrocarbon X chứa 0,72 gam carbon và 0,18 gam hydrogen.
a) Xác định công thức thực nghiệm của X.
b) Sử dụng phổ MS, xác định được phân tử khối của X là 30. Xác định công thức phân tử của X.
Phương pháp giải:
dựa vào phần trăm nguyên tố của hợp chất để tìm được công thức thực nghiệm của chất đó.
Lời giải chi tiết:
a) Gọi công thức là C x H y
n C =
n H = \(\frac{{0,18}}{1} = 0,18mol\)
có x : y = n C : n H = 0,06 : 0,18 = 1 : 3
→ công thức thực nghiệm của X là CH 3 .
b) Công thức phân tử của X có dạng (CH 3 ) n mà X có phân tử khối là 30 nên n = 2 và X có công thức phân tử C 2 H 6 .
10.10
Hợp chất Y có công thức thực nghiệm là CH 2 O.
a) Trong thành phần của Y có những nguyên tố nào?
b) Sử dụng phổ MS, xác định được phân tử khối của Y là 60. Xác định công thức phân tử của Y.
c) Nếu Y là một ester thì trên phố IR, Y có hấp thụ đặc trưng ở vùng nào?
Phương pháp giải:
Từ công thức thực nghiệm và phân tử khối có thể tìm ra được công thức phân tử. Nếu Y là ester thì Y có nhóm COO - .
Lời giải chi tiết:
a) Trong thành phần của Y có các nguyên tố C, H và O.
b) (CH 2 O) n = 60 → n = 2.
Vậy Y có công thức phân tử là C 2 H 4 O 2 .
c) Nếu Y là một ester thì Y có nhóm COO nên trên phổ IR, Y có hấp thụ đặc trưng ở vùng gần 1720 cm −1 .
10.11
Tỉ lệ về khối lượng giữa carbon và hydrogen trong phân tử hydrocarbon A là 9 : 2. Trong cùng điều kiện áp suất, nhiệt độ, hai thể tích bằng nhau của khí A và khí CO 2 có khối lượng bằng nhau. Xác định công thức thực nghiệm và công thức phân tử của A.
Phương pháp giải:
Dựa vào tỉ lệ số mol của C và H
Lời giải chi tiết:
a) Gọi công thức là C x H y
n C =
n H = \(\frac{2}{1} = 2mol\)
có x : y = n C : n H = 0,75 : 2 = 3 : 8
→ công thức thực nghiệm của A là C 3 H 8 .
Từ dữ kiện đề bài cho suy ra M A =M CO2 = 44.
Do đó: (C 3 H 8 ) n = 44 → n = 1.
Vậy A có công thức phân tử là C 3 H 8 .
10.12
Methyl salicylate thường có mặt trong thành phần của một số thuốc giảm đau, thuốc xoa bóp, cao dán dùng điều trị đau lưng, căng cơ, bong gân,... Thành phần phần trăm về khối lượng các nguyên tố trong phân tử methyl salicylate như sau: 63,16% C; 5,26% H và 31,58% O. Phổ MS của methyl salicylate được cho như Hình 10. Xác định công thức thực nghiệm và công thức phân tử của methyl salicylate.
Phương pháp giải:
dựa vào phần trăm nguyên tố của hợp chất để tìm được công thức thực nghiệm của chất đó.
Lời giải chi tiết:
Gọi công thức phân tử của glyoxaal là C x H y O z .
Ta có x : y : z = \(\frac{{\% C}}{{12}}:\frac{{\% H}}{1}:\frac{{\% O}}{{16}} = 8:8:3\)
→ Công thức thực nghiệm: C 8 H 8 O 3 .
Phổ MS cho thấy phân tử khối của methyl salicylate là 152
(C 8 H 8 O 3 ) n = 152 → n=1
Vậy methyl salicylate có công thức phân tử là C 8 H 8 O 3 .
10.13
Lindane hay hexachlorane là chất có tác dụng trừ sâu mạnh, từng được sử dụng phổ biến trong nông nghiệp và làm dược phẩm (trị ghẻ, diệt chấy...). Tuy nhiên, do là chất độc phân huỷ rất chậm trong tự nhiên nên vào năm 2009, hexachlorane đã bị đưa vào phụ lục cấm sản xuất và sử dụng của Công ước Stockholm về các chất ô nhiễm hữu cơ khó phân huỷ và bị cấm sử dụng tại 169 quốc gia trên thế giới. Thành phần phần trăm khối lượng của các nguyên tố có trong hexachlorane là: 24,78% C; 2,08% H và 73,14% Cl. Dựa vào phổ MS, xác định được phân tử khối của hexachlorane là 288 (ứng với 35 Cl) hoặc 300 (ứng với 37 Cl). Trong tự nhiên, 35 Cl chiếm 75,77% lượng nguyên tử còn 37 Cl chiếm 24,23% số lượng nguyên tử.
a) Xác định công thức thực nghiệm của hexachlorane.
b) Xác định công thức phân tử của hexachlorane.
Phương pháp giải:
D ựa vào phần trăm nguyên tố của hợp chất để tìm được công thức thực nghiệm của chất đó.
Lời giải chi tiết:
Nguyên tử khối trung bình của chlorine là: \(\frac{{35.75,77 + 37.24,23}}{{100}} = 35,5\)
a)
Gọi công thức phân tử của glyoxaal là C x H y Cl z .
Ta có x : y : z = \(\frac{{\% C}}{{12}}:\frac{{\% H}}{1}:\frac{{\% Cl}}{{35,5}} = 1:1:1\)
Vậy công thức thực nghiệm của X là CHCl.
b) Với 35 Cl, hexachlorane có phân tử khối 288:
(CHCl) n = 288 → n = 6.
Với 37 Cl, hexachlorane có phân tử khối 300:
(CHCl) n = 300 → n = 6.
Vậy công thức phân tử của hexaclorane là C 6 H 6 Cl 6 .