Giải bài tập SGK Hóa 11 Nâng cao Bài 30: Cấu trúc phân từ hợp chất hữu cơ

a) Liên kết cộng hóa trị là gì?

b) Hãy cho biết mối liên quan giữa số cặp electron dùng chung mỗi nguyên tử các nguyên tố C, O, H, Cl với số electron hóa trị của chúng trong phân tử hữu cơ. Giải thích.

Phương pháp giải

Liên kết cộng hóa trị là liên kết được hình thành giữa hai nguyên tử bằng một hay nhiều cặp electron

Hướng dẫn giải

Câu a: Liên kết cộng hóa trị: là liên kết được hình thành giữa hai nguyên tử bằng một hay nhiều cặp electron.

Câu b: Số cặp electron dùng chung của mỗi nguyên tử các nguyên tố C, H, O, Cl bằng số electron hóa trị của chúng trong phân tử hợp chất hữu cơ.

Dựa vào cấu tạo và tính chất của nguyên tử, hãy giải thích vì sao:

a) Cacbon chủ yếu tạo thành liên kết cộng hóa trị chứ không phải liên kết ion.

b) Cacbon có hóa trị IV trong các hợp chất hữu cơ.

Phương pháp giải

- Liên kết cộng hóa trị là liên kết được hình thành giữa hai nguyên tử bằng một hay nhiều cặp electron

- Số electron ngoài cùng của C là 4 → 4 electron có khả năng tham gia tạo thành liên kết hóa học

Hướng dẫn giải

Câu a: Độ âm điện của C là 2,5 ở mức trung bình ⇒ hiệu độ âm điện của C với các nguyên tố khác hầu hết không chênh lệch quá 1.7 vì vậy C tạo liên kết cộng hóa trị.

Câu b: C có 4 electron ngoài cùng, cả 4 electron có khả năng tham gia tạo thành liên kết hóa học. Vì vậy C thường có hóa trị IV trong hợp chất hữu cơ.

Hãy viết công thức electron và công thức cấu tạo của các phân tử sau: CH₃Cl, CH₄O, CH₂O, CH₅N

Phương pháp giải

Cách viết công thức cấu tạo:

- Viết cấu hình e của các nguyên tử tạo hợp chất

- Tính nhẩm số e mỗi nguyên tử góp chung = 8 – số e lớp ngoài cùng

- Biểu diễn các e lớp ngoài cùng và các cặp e chung (bằng các dấu chấm) lên xung quanh kí hiệu nguyên tử ⇒ công thức electron

- Thay mỗi cặp e chung bằng 1 gạch ngang ta được công thức cấu tạo

Hướng dẫn giải

a) Liên kết đơn là gì, liên kết bội là gì?

b) Khi etilen cộng với brom thì liên kết σ hay liên kết π của phá vỡ, vì sao?

c) Hãy viết công thức cấu tạo khai triển và công thức thu gọn nhất của các hợp chất sau: C₃H₆ ; CH₃CHO; CH₃COOC₂H₅ ; CH₃CN biết rằng trong phân tử của chúng đều có liên kết bội.

Phương pháp giải

- Liên kết đơn là liên kết được hình thành giữa hai nguyên tử bằng một cặp electron góp chung. Liên kết này được biểu thị bằng một gạch nối.

- Liên kết bội là lên kết được hình thành giữa hai hoặc 3 cặp electron góp chung. Liên kết này được biểu thị bằng hai hoặc 3 gạch nối.

Hướng dẫn giải

Câu a:

- Liên kết đơn là liên kết được hình thành giữa hai nguyên tử bằng một cặp electron góp chung. Liên kết này được biểu thị bằng một gạch nối.

- Liên kết bội là lên kết được hình thành giữa hai hoặc 3 cặp electron góp chung. Liên kết này được biểu thị bằng hai hoặc 3 gạch nối.

Câu b: Khi etilen CH₂=CH₂ cộng với brom thì liên kết π bị phá vỡi vì liên kết π kém bền hơn liên kết σ CH₂=CH₂ + Br₂ → CH₂Br-CH₂Br

Câu c:

a) Chất đồng đẳng là gi?

b) Hãy viết công thức phân tử của một vài hợp chất đồng đẳng của C₂H₂ và công thức tổng quát cho cả dãy đồng đẳng đó.

Phương pháp giải

Dãy đồng đẳng là một dãy các hợp chất (bao gồm cả hữu cơ và vô cơ) với cùng một công thức tổng quát

Ví dụ dãy đồng đẳng của Ankan: mêtan (CH₄), êtan (C₂H₆), prôpan (C₃H₈), butan (C₄H₁₀), và pentan (C₅H₁₂)

Hướng dẫn giải

Câu a: Những hợp chất có thành phần phân tử lớn kém nhau một hay nhiều nhóm -CH₂, nhưng có tính chất hóa học tương tự nhau là chất đồng đẳng.

Câu b: Đồng đẳng của C₂H₂; C₃H₄; C₄H₆; C₅H₈,…C_2nH_2n-2: ankin

a) Chất đồng phân là gì?

b) Dùng sơ đồ phân loại đồng phân cấu tạo ở mục III.2, hãy viết công thức cấu tạo các đồng phân ứng với mỗi công thức phân tử sau: C₄H₉Cl, C₄H₈.

c) Trong số các đồng phân cấu tạo C₄H₈ cấu tạo nào có đồng phân lập thể? Hãy viết công thức lập thể của chúng.

Phương pháp giải

Các đồng phân là các phân tử với cùng công thức hóa học tổng quát.

Điều đó tương tự như việc coi chúng có công thức cấu trúc (công thức hóa học khai triển) khác nhau. Các chất đồng phân không nhất thiết có cùng tính chất hóa học trừ khi chúng có cùng nhóm chức

Đồng phân có 2 dạng: Đồng phân cấu tạo, đồng phân hình học

Hướng dẫn giải

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

Câu b:

- Các đồng phân ứng với công thức C₄H₉Cl là:

- Các đồng phân ứng với công thức C₄H₈ là:

Câu c: CH₃-CH=CH-CH₃ có đồng phân lập thể:

a) Hãy viết công thức phối cảnh của metennol (CH₃OH) và của clorofom (CHCl₃).

b) Hãy viết công thức phối cảnh của etan và etanol.

Phương pháp giải

Cần lưu ý:

- Công thức phối cảnh là một loại công thức lập thể.

- Đường nét liền biểu diễn liên kết nằm trên mặt trang giấy.

- Đường nét đậm biểu diễn liên kết hướng về mắt ta (ra phía trước trang giấy).

- Đường nét đứt biểu diễn liên kết hướng ra xa mắt ta (ra phía sau trang giấy).

Hướng dẫn giải

Câu a: Công thức phối cảnh của CH₃OH và CHCl₃ là:

Câu b: Công thức phối cảnh của etan (C₂H₆ )và etanol (C₂H₅OH) là:

Những công thức nào sau đây biểu diễn một hợp chất? Hãy dùng công thức lập thể để minh họa cho ý kiến của mình.

Phương pháp giải

Đồng phân lập thể là những đồng phân có cấu tạo hóa học như sau (cùng công thức cấu tạo) nhưng khác nhau về sự phân bố không gian của các nguyên tử trong phân tử (tức khác nhau về cấu trúc không gian của phân tử).

Hướng dẫn giải

(a) và (b) cùng 1 chất

(c) và (d) cùng 1 chất

(e) và (h) cung một chất

(g) và (l) cùng một chất

Hãy vẽ mô hình rỗng các phân tử mà công thức phối cảnh của chúng được trình bày ở hình 4.9

Phương pháp giải

Các quả cầu tượng trưng cho các nguyên tử, các thanh nối tượng trưng cho các liên kết giữa chúng. Góc giữa hai các thanh nối bằng góc lai hóa.

Hướng dẫn giải

Mô hình rỗng tương ứng với 2 công thức phối cảnh đó là:

Câu nào dưới đây phản ánh đúng khái niệm về chất đồng phân ?

A. Những hợp chất có cùng phân tử khối nhưng có cấu tạo hóa học khác nhau gọi là những chất đồng phân.

B. Những hợp chất có cùng công thức phân tử nhưng có cấu tạo hóa học khác nhau gọi là những chất đồng phân.

C. Những hợp chất có cùng công thức phân tử nhưng có cấu trúc hóa học khác nhau gọi là những chất đồng phân.

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

Phương pháp giải

Những hợp chất có cùng công thức phân tử nhưng có cấu tạo hóa học khác nhau gọi là những đồng phân cấu tạo.

Ví dụ: Butan−1−ol và đietylete có cùng công thức phân tử C₄H₁₀O nhưng do khác nhau về cấu tạo hóa học nên khác nhau về tính chất vật lí và tính chất hóa học.

Hướng dẫn giải

Đáp án A không đúng.

Ví dụ: HCOOH và CH₃CH₂OH có cùng phân tử khối là 46 đvC nhưng không phải đồng phân vì công thức phân tử của chúng khác nhau.

Chọn B. C. D