Lý thuyết Công thức phân tử hợp chất hữu cơ (mới 2023 + Bài Tập) - Hóa học 11

Lý thuyết Hóa 11 Bài 21: Công thức phân tử hợp chất hữu cơ

Bài giảng Hóa 11 Bài 21: Công thức phân tử hợp chất hữu cơ

I. Công thức đơn giản nhất

1. Định nghĩa

- Là công thức biểu thị tỉ lệ tối giản về số nguyên tử của các nguyên tố trong phần tử.

Thí dụ: Công thức đơn giản nhất của etilen CH₂, của glucozơ CH₂O.

2. Cách thiết lập công thức đơn giản nhất

- Xét hợp chất hữu cơ chứa C, H, O có dạng C_xH_yO_z.

- Để lập công thức đơn giản nhất ta tìm tỉ lệ sau:

$$\begin{gathered} \mathrm{x}:\mathrm{y}:\mathrm{z}={\mathrm{n}}_{\mathrm{C}}:{\mathrm{n}}_{\mathrm{H}}:{\mathrm{n}}_{\mathrm{O}} \\ \mathrm{x}:\mathrm{y}:\mathrm{z}=\frac{{\mathrm{m}}_{\mathrm{C}}}{12}:\frac{{\mathrm{m}}_{\mathrm{H}}}{1}:\frac{{\mathrm{m}}_{\mathrm{O}}}{16} \\ \mathrm{x}:\mathrm{y}:\mathrm{z}=\frac{\%\mathrm{C}}{12}:\frac{\%\mathrm{H}}{1}:\frac{\%\mathrm{O}}{16} \end{gathered}$$

- Sau đó biến đổi thành tỉ lệ tối giản.

II. Công thức phân tử

1. Định nghĩa

- Công thức phân tử là công thức biểu thị số lượng nguyên tử của mỗi nguyên tố trong phân tử.

- Thí dụ: Công thức phân tử của rượu etylic là C₂H₆O.

⇒ Từ công thức phân tử, ta thấy: phân tử rượu etylic tạo bởi 2 nguyên tử C, 6 nguyên tử H và 1 nguyên tử O.

2. Quan hệ giữa công thức phân tử và công thức đơn giản nhất

- Số nguyên tử của các nguyên tố trong công thức phân tử là số nguyên lần số nguyên tử của nó trong công thức đơn giản nhất.

Thí dụ: Công thức đơn giản nhất của axit axetic là CH₂O. Công thức phân tử là C₂H₄O₂.

- Trong nhiều trường hợp, công thức đơn giản nhất chính là công thức phân tử.

Thí dụ: Metan có công thức phân tử và công thức đơn giản nhất trùng nhau: CH₄.

- Một số chất có công thức phân tử khác nhau, nhưng có cùng công thức đơn giản nhất.

Thí dụ: Axetilen C₂H₂ và benzen C₆H₆ có cùng công thức đơn giản nhất là CH.

3. Thiết lập công thức phân tử

a) Dựa vào thành phần phần trăm khối lượng các nguyên tố

Xét sơ đồ:

$$\begin{gathered} {\mathrm{C}}_{\mathrm{x}}{\mathrm{H}}_{\mathrm{y}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{z}}\to \mathrm{xC}+\mathrm{yH}+\mathrm{zO} \\ \mathrm{M} 12\mathrm{x} \mathrm{y} 16\mathrm{z}\left(\mathrm{g}\right) \\ 100\% \%\mathrm{C} \%\mathrm{H} \%\mathrm{O} \end{gathered}$$

Ta có tỉ lệ:

$$\begin{gathered} \frac{\mathrm{M}}{100\%}=\frac{12\mathrm{x}}{\%\mathrm{C}}=\frac{\mathrm{y}}{\%\mathrm{H}}=\frac{16\mathrm{z}}{\%\mathrm{O}} \\ \to \mathrm{x}=\frac{\mathrm{M}.\%\mathrm{C}}{12.100\%}; \\ \to \mathrm{y}=\frac{\mathrm{M}.\%\mathrm{H}}{1.100\%}; \\ \to \mathrm{z}=\frac{\mathrm{M}.\%\mathrm{O}}{16.100\%}; \end{gathered}$$

b) Thông qua công thức đơn giản nhất

- Từ công thức đơn giản nhất ta có công thức phân tử là (công thức đơn giản nhất)_n.

- Để xác định giá trị n, ta dựa vào khối lượng mol phân tử M.

c) Tính trực tiếp theo khối lượng sản phẩm cháy

Xét phản ứng cháy chất X (C_xH_yO_z):

${\mathrm{C}}_{\mathrm{x}}{\mathrm{H}}_{\mathrm{y}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{x}}+\left(\mathrm{x}+\frac{\mathrm{y}}{4}-\frac{\mathrm{z}}{2}\right){\mathrm{O}}_2\stackrel{\mathrm{t}°}{\to }{\mathrm{xCO}}_2+\frac{\mathrm{y}}{2}{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$

Ta có:$\mathrm{x}=\frac{{\mathrm{n}}_{{\mathrm{CO}}_2}}{{\mathrm{n}}_{\mathrm{X}}}$; $\mathrm{y}=\frac{2.{\mathrm{n}}_{{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}}}{{\mathrm{n}}_{\mathrm{X}}}$

Trắc nghiệm Hóa 11 Bài 21: Công thức phân tử hợp chất hữu cơ

Câu 1: Công thức đơn giản nhất (CTĐGN) cho ta biết:

A. Số lượng các nguyên tố trong hợp chất.

B. Tỉ lệ giữa các nguyên tố trong hợp chất

C. Cấu trúc phân tử hợp chất hữu cơ.

D. Tất cả đều sai

Hiển thị đáp án  

Đáp án: B

Giải thích: Công thức đơn giản nhất là công thức biểu thị tỉ lệ tối giản về số nguyên tử của các nguyên tố trong phân tử.

Câu 2: Công thức phân tử (CTPT) không cho ta biết:

A. Số lượng các nguyên tố trong hợp chất.

B. Tỉ lệ giữa các nguyên tố trong hợp chất

C. Hàm lượng mỗi nguyên tố trong hợp chất.

D. Cấu trúc phân tử hợp chất hữu cơ.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: D

Giải thích:

Công thức phân tử (CTPT) không cho ta biết cấu trúc phân tử hợp chất hữu cơ.

Để biết cấu trúc phân tử hợp chất hữu cơ ta phải dựa vào công thức cấu tạo.

Câu 3: Chất X có công thức đơn giản nhất là CH₂O. Công thức phân tử là:

A. C₂H₄O             

B. C₂H₄O₂                     

C. C₃H₆O₂                     

D. C₃H₆O

Hiển thị đáp án  

Đáp án: B

Giải thích: 

CTPT của X có dạng (CH₂O)_n

Đáp án B. C₂H₄O₂ thỏa mãn với n = 2

Câu 4: Tỉ lệ (tối giản) số nguyên tử C, H, O trong phân tử C₂H₄O₂ lần lượt là

A. 2 : 4 : 2                     

B. 1 : 2 : 1                     

C. 2 : 4 : 1            

D. 1 : 2 : 2

Hiển thị đáp án  

Đáp án: B

Giải thích:

Tỉ lệ tối giản:

nC : nH : nO = 2 : 4 : 2 = 1 : 2 : 1

Câu 5: Phần trăm theo khối lượng nguyên tử cacbon (C) trong phân tử C₂H₆O là

A. 52,17%           

B. 13,04%           

C. 34,78%           

D. Không xác định được

Hiển thị đáp án  

Đáp án: A

Giải thích: 

Câu 6: Nicotin là một chất hữu cơ có trong thuốc lá. Hợp chất này được tạo bởi ba nguyên tố là cacbon, hiđro và nitơ. Đem đốt cháy hết 2,349 gam nicotin ta thu được nitơ đơn chất; 1,827 gam H₂O và 6,38 gam CO₂. Công thức đơn giản nhất của nicotin là: 

A. C₅H₇N                      

B. C₃H₇N₂                     

C. C₄H₉N                      

D. C₃H₅N

Hiển thị đáp án  

Đáp án: A

Giải thích:

$n_{C{O}_2}$= 6,38 : 44 = 0,145 mol  → n_C = = 0,145 mol

$n_{H_{2}O}$= 1,827 : 18 = 0,1015 mol → n_H = 2. = 2.0,1015 = 0,203 mol

m_N = m _{hợp chất} – m_C – m_H = 2,349 – 0,145.12 – 0,203.1 = 0,406 gam

→ n_N = 0,029 mol

Đặt CTĐG nhất của nicotin là C_xH_yN_z

→ x : y : z = 0,145 : 0,203 : 0,029 = 5 : 7 : 1

→ CTĐG nhất là C₅H₇N

Câu 7: Khi đốt cháy hoàn toàn một thể tích hiđrocacbon X thu được thể tích khí CO₂ bằng thể tích hiđrocacbon X đem đốt cháy (trong cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất). Hiđrocacbon đó là:

A. C₂H₂                         

B. C₂H₄                         

C. CH₄                          

D. C₆H₆

Hiển thị đáp án  

Đáp án: C

Giải thích:

Gọi CTPT của X là C_xH_y có thể tích là 1 lít.

 $V_{C{O}_2}=V_{C_x{H}_y}$

→ x = 1

→ CTPT của X là CH₄

Câu 8: Hợp chất Z có công thức đơn giản nhất là CH₂Cl và có tỉ khối hơi so với heli bằng 24,75. Công thức phân tử của Z là

A. CH₂Cl.                      

B. C₂H₄Cl₂.               

C. C₂H₆Cl.                

D. C₃H₉Cl₃.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: B 

Giải thích:

$\frac{M_X}{M_{He}}$= 24,75 → M_X = 24,75.4 = 99 (g/mol)

Đặt CTPT của Z là (CH₂Cl)_n

→ 49,5.n = 99 → n = 2

→ CTPT của Z là C₂H₄Cl₂

Câu 9: Tỉ khối hơi cuả chất X so với hiđro bằng 44. Phân tử khối của X là

A. 44                             

B. 46                          

C. 22                           

D. 88.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: D

Giải thích:

 $\frac{M_X}{M_{H_2}}$= 44 → M_X = 44.2 = 88 (g/mol)

Câu 10: Thể tích của 1,5 gam chất X bằng thể tích của 0,8 gam khí oxi (đktc cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất). Phân tử khối của X là

A. 60                               

B. 30                         

C. 120                         

D. 32.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: A

Giải thích:

Do ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất thì tỉ lệ về thể tích cũng chính là tỉ lệ về số mol.

n_X = $n_{O_2}=\frac{0,8}{32}$  = 0,025 mol

→ M_X = $\frac{1,5}{0,025}$= 60 (g/mol)

Xem thêm các bài tổng hợp lý thuyết Hóa học lớp 11 đầy đủ, chi tiết khác:

Lý thuyết Bài 22: Cấu trúc phân tử hợp chất hữu cơ

Lý thuyết Bài 23: Phản ứng hữu cơ

Lý thuyết Bài 24: Luyện tập: Hợp chất hữu cơ, công thức phân tử và công thức cấu tạo

Lý thuyết Bài 25: Ankan

Lý thuyết Bài 26: Xicloankan