Giải Hóa 11 Bài 11 (Chân trời sáng tạo): Cấu tạo hóa học hợp chất hữu cơ

Giải Hóa 11 Bài 11: Cấu tạo hóa học hợp chất hữu cơ

Giải Hóa 11 trang 61

Mở đầu trang 61 Hóa học 11: Ngay từ khi hoá học hữu cơ mới ra đời, các nhà hoá học đã nỗ lực nghiên cứu vấn đề thứ tự và cách thức liên kết của các nguyên tử trong phân tử, người ta gọi đó là cấu tạo hoá học. Cấu tạo hoá học của hợp chất hữu cơ được biểu diễn như thế nào?

Lời giải:

Cấu tạo của hợp chất hữu cơ có thể biểu diễn dưới 3 dạng: công thức cấu tạo đầy đủ, công thức cấu tạo thu gọn và công thức khung phân tử.

1. Thuyết cấu tạo hóa học

Câu hỏi thảo luận 1 trang 61 Hóa học 11: So sánh cấu tạo hoá học của ethanol và dimethy ether. Nhận xét về một số tính chất cơ bản của hai hợp chất này dựa vào dữ liệu đã cung cấp trong Ví dụ 1.

Lời giải:

Ethanol: CH₃CH₂OH;

Dimethyl ether: CH₃ – O – CH₃.

=> Cấu tạo hoá học của ethanol và dimethy ether khác nhau.

Tính chất cơ bản của hai hợp chất này cũng khác nhau:

+ Ethanol: chất lỏng, nhiệt độ sôi 78,3 ^oC, tác dụng với Na giải phóng H₂.

+ Dimethyl ether: chất khí, nhiệt độ sôi – 24,8 ^oC, không tác dụng với Na.

Giải Hóa 11 trang 62

Câu hỏi thảo luận 2 trang 62 Hóa học 11: Hãy cho biết dạng mạch carbon tương ứng với các chất có trong Hình 11.1.

Lời giải:

Câu hỏi thảo luận 3 trang 62 Hóa học 11: Quan sát Bảng 11.1, so sánh thành phần phân tử, cấu tạo hoá học và tính chất của các chất sau:

a) CH₄ và CCl₄.

b) CH₃Cl và CHCl₃.

c) CH₃OH, CH₃ – CH₂ – OH và CH₃ – O – CH₃.

Lời giải:

a) CH₄ và CCl₄.

- Thành phần phân tử: Đều chứa 5 nguyên tử; tuy nhiên CH₄ chứa 1 nguyên tử C; 4 nguyên tử H còn CCl₄ chứa 1 nguyên tử C và 4 nguyên tử Cl.

- Cấu tạo hoá học: Đều gồm các liên kết đơn, trong đó CH₄ gồm 4 liên kết đơn C – H còn CCl₄ gồm 4 liên kết đơn C – Cl.

- Tính chất:

+ CH₄: chất khí, dễ cháy, không tan trong nước.

+ CCl₄: chất lỏng, không cháy, không tan trong nước.

b) CH₃Cl và CHCl₃.

- Thành phần phân tử: Đều chứa 5 nguyên tử; tuy nhiên CH₃Cl chứa 1 nguyên tử C, 3 nguyên tử H và 1 nguyên tử Cl còn CHCl₃ chứa 1 nguyên tử C, 1 nguyên tử H và 3 nguyên tử Cl.

- Cấu tạo hoá học: Đều gồm các liên kết đơn, trong đó CH₃Cl gồm 3 liên kết đơn C – H và 1 liên kết đơn C – Cl còn CHCl₃ gồm 1 liên kết đơn C – H và 3 liên kết đơn C – Cl.

- Tính chất:

+ CH₃Cl: chất khí, không có tác dụng gây mê;

+ CHCl₃: chất lỏng, có tác dụng gây mê.

c) CH₃OH, CH₃ – CH₂ – OH và CH₃ – O – CH₃.

- Thành phần phân tử: Đều chứa C, H, O tuy nhiên CH₃OH có số lượng nguyên tử ít hơn hai chất còn lại.

- Cấu tạo hoá học: CH₃OH và CH₃ – CH₂ – OH có cấu tạo tương tự nhau; CH₃ – O – CH₃ có cấu tạo khác hai chất còn lại.

- Tính chất:

+ CH₃OH: chất lỏng, tan nhiều trong nước, tác dụng với sodium.

+ CH₃ – CH₂ – OH: chất lỏng, tan nhiều trong nước, tác dụng với sodium.

+ CH₃ – O – CH₃: chất khí, tan ít trong nước, không tác dụng với sodium.

Câu hỏi thảo luận 4 trang 62 Hóa học 11: Cho biết ý nghĩa của công thức phân tử và công thức cấu tạo.

Lời giải:

- Công thức phân tử cho biết số nguyên tử của các nguyên tố có trong phân tử.

- Công thức cấu tạo biểu diễn thứ tự và cách thức liên kết (liên kết đơn, liên kết bội) của các nguyên tử trong phân tử.

Giải Hóa 11 trang 63

Câu hỏi thảo luận 5 trang 63 Hóa học 11: Công thức cấu tạo đầy đủ và công thức cấu tạo thu gọn khác nhau điểm gì?

Lời giải:

- Công thức cấu tạo đầy đủ biểu diễn đầy đủ tất cả các liên kết trên một mặt phẳng.

- Công thức cấu tạo thu gọn, các nguyên tử, nhóm nguyên tử cùng liên kết với một nguyên tử carbon được viết thành một nhóm.

Luyện tập 1 trang 63 Hóa học 11: Viết công thức khung phân tử của những hợp chất hữu cơ sau:

Lời giải:

Luyện tập 2 trang 63 Hóa học 11: Viết công thức cấu tạo đầy đủ của những hợp chất hữu cơ sau:

CH₂Br – CH₂Br; CH₂ = CH₂; (CH₃)₂CHOH, HCH = O.

Lời giải:

2. Đồng đẳng, đồng phân

Giải Hóa 11 trang 64

Câu hỏi thảo luận 6 trang 64 Hóa học 11: Nhận xét đặc điểm cấu tạo (thành phần nguyên tố, số lượng nguyên tử của các nguyên tố, liên kết đơn, liên kết bội, nhóm chức) của các hợp chất hữu cơ trong hai nhóm chất ở Ví dụ 3: nhóm 1 (A, B, C) và nhóm 2 (X, Y, Z).

Lời giải:

- Nhóm 1:

+ Thành phần nguyên tố: giống nhau, chỉ chứa C và H.

+ Số lượng nguyên tử của các nguyên tố: hơn kém nhau 1 hay nhiều nhóm CH₂.

+ Liên kết: phân tử chỉ gồm liên kết đơn, không chứa nhóm chức.

- Nhóm 2:

+ Thành phần nguyên tố: giống nhau, chỉ chứa C, H và O.

+ Số lượng nguyên tử của các nguyên tố: hơn kém nhau 1 hay nhiều nhóm CH₂.

+ Liên kết: phân tử chỉ gồm liên kết đơn, chứa nhóm chức - OH.

Luyện tập trang 64 Hóa học 11: Hãy cho biết các chất CH₂ = CH₂, CH₂ = CH – CH₃, CH₂ = CH – CH₂ – CH₃ có thuộc cùng dãy đồng đẳng không. Giải thích.

Lời giải:

Các chất này thuộc cùng một dãy đồng đẳng do có cấu tạo tương tự nhau, thành phần phân tử hơn kém nhau 1 hay nhiều nhóm CH₂.

Giải Hóa 11 trang 65

Câu hỏi thảo luận 7 trang 65 Hóa học 11: Hãy nhóm các chất hữu cơ sau theo loại đồng phân cấu tạo.

Lời giải:

- Đồng phân mạch carbon: (A) và (B); (E) và (F); (C) và (D).

- Đồng phân loại nhóm chức: (A); (B); (E); (F) và (C); (D); (G).

- Đồng phân vị trí nhóm chức: (A) và (E); (B) và (F).

Bài tập (trang 65)

Bài 1 trang 65 Hóa học 11: Viết công thức cấu tạo (đầy đủ và thu gọn) của các chất có công thức phân tử như sau: C₄H₁₀, C₂H₆O.

Lời giải:

Bài 2 trang 65 Hóa học 11: Những công thức cấu tạo nào dưới đây biểu diễn cùng một chất?

Lời giải:

- Các công thức (1); (2); (3) cùng biểu diễn một chất CH₃CH₂OH.

- Các công thức (5) và (6) cùng biểu diễn một chất CH₂Cl₂.

Bài 3 trang 65 Hóa học 11: Những chất nào sau đây là đồng đẳng của nhau, đồng phân của nhau?

Lời giải:

- Các chất là đồng đẳng của nhau: (a) và (b);

- Các chất là đồng phân của nhau:

+ (c) và (d);

+ (e) và (g).

Lý thuyết Cấu tạo hóa học hợp chất hữu cơ

1.Thuyết cấu tạo hóa học

- Thuyết cấu tạo hóa học gồm những luận điểm chính sau:

+ Trong phân tử hợp chất hữu cơ, các nguyên tử liên kết với nhau theo đúng hóa trị và thứ tự liên kết.

+ Trong phân tử hợp chất hữu cơ, carbon có hóa trị 4 và các nguyên tử carbon có thể liên kết với nguyên tử của nguyên tố khác hoặc liên kết với nhau tạo thành những dạng mạch carbon khác nhau.

+ Tính chất của hợp chất hữu cơ phụ thuộc vào thành phần phân tử (bản chất, số lượng nguyên tử) và cấu tạo hóa học (thứ tự liên kết giữa các nguyên tử).

-Cấu tạo của hợp chất hữu cơ có thể biểu diễn dưới 3 dạng:

+ Công thức cấu tạo đầy đủ: biểu diễn đầy đủ tất cả các liên kết trên một mặt phẳng.

+ Công thức cấu tạo thu gọn: các nguyên tử, nhóm nguyên tử cùng liên kết với một nguyên tử carbon được viết thành một nhóm.

+ Công thức khung phân tử: Dùng nét gạch để biểu diễn liên kết giữa các nguyên tử carbon với nhau và giữa carbon với nguyên tử khác mà không phải là hydrogen.

2. Đồng đẳng, đồng phân

- Những hợp chất hữu cơ được gọi là đồng đẳng khi chúng có thành phần phân tử hơn kém nhau một hoặc nhiều nhóm CH₂ và có tính chất hóa học tương tự nhau.

- Đồng phân là những chất khác nhau nhưng có cùng công thức phân tử.

- Có nhiều loại đồng phân: đồng phân cấu tạo và đồng phân lập thể.

Sơ đồ tư duy Cấu tạo hóa học của hợp chất hữu cơ

Xem thêm lời giải bài tập Hóa học lớp 11 Chân trời sáng tạo với cuộc sống hay, chi tiết khác:

Bài 9: Phương pháp tách và tinh chế hợp chất hữu cơ

Bài 10: Công thức phân tử hợp chất hữu cơ

Bài 12: Alkane

Bài 13: Hydrocarbon không no

Bài 14: Arene (Hydrocarbon thơm)