Bài 20 : Mở đầu về hóa học hữu cơ

Lý thuyết

I. Hợp chất hữu cơ và hóa học hữu cơ

1. Khái niệm - Hợp chất hữu cơ là các hợp chất của C trừ oxit của C, muối cacbua, muối cacbonat, muối xianua. - Hoá học hữu cơ là ngành hóa học chuyên nghiên cứu các hợp chất hữu cơ. 2. Phân loại hợp chất hữu cơ. Hợp chất hữu cơ được chia thành hidrcacbon và dẫn xuất hidrcacbon. a/ Hidrcacbon là loại hợp chất hữu cơ đơn giản nhất, trong thành phần phân tử chỉ chứa hai nguyên tố là cacbon và hidro. - Hidrocacbon mạch hở: + Hidrocacbon no: Ankan CH₄ + Hidrocacbon không no có một nối đôi: Anken C₂H₄ + Hidrcacbon không no có hai nối đôi: Ankadien - Hidrocacbon mạch vòng: + Hidrocacbon no: xicloankan + Hidrocacbon mạch vòng: Aren b/ Dẫn xuất của hidrocacbon là những hợp chất mà trong phân tử ngoài C, H ra còn có một số hay nhiều nguyên tố khác như O, N, S, halogen... - Dẫn xuất halogen: R – X ( R là gốc hidrocacbon) - Hợp chất chứa nhóm chức: - OH - : ancol; - O - : ete; - COOH: axit...... 3/ Đặc điểm chung - Hợp chất hữu cơ nhất thiết phải chứa C, hay có H thường gặp O ngoài ra còn có halogen, N, P... - Liên kết chủ yếu trong hợp chất hữu cơ là liên kết cộng hóa trị. - Các hợp chất hữu cơ thường dễ bay hơi, dễ cháy, kém bền nhiệt. - Các phản ứng trong hoá học hữu cơ thường chậm, không hoàn toàn, xảy ra theo nhiều hướng thường phải đun nóng và có xúc tác. 4/ Các phương pháp tinh chế hợp chất hữu cơ - Chưng cất: để tách các chất lỏng có nhiệt độ sôi khác nhau nhiều. - Chiết: để tách hai chất lỏng không trộn lẫn vào nhau. - Kết tinh lại: để tách các chất rắn có độ tan khác nhau theo nhiệt độ.

II. Phân tích nguyên tố

Để xác định công thức phân tử hợp chất hữu cơ người ta phải xác định : - Thành phần định tính nguyên tố. - Thành phần định lượng nguyên tố. - Xác định khối lượng phân tử. 1. Phân tích định tính nguyên tố. - Phân tích định tính nguyên tố để xác định thành phần các nguyên tố hóa học chứa trong một chất. - Muốn xác định thành phần các nguyên tố , người ta chuyển các nguyên tồ trong hợp chất hữu cơ thành các hợp chất vô cơ đơn giản rồi nhận ra các sản phẩm đó. a. Xác định cacbon và hidro. - Nhận Cacbon: Đốt cháy hợp chất hữu cơ: C −^+O₂→ CO₂ −^+Ca(OH)₂→ CaCO₃ - Nhận Hidro: Đốt cháy hợp chất hữu cơ: 2H −^+O₂→ H₂O −^{+CuSO₄ khan}→ CuSO₄.5H₂O ( màu xanh lam) - Hoặc có thể dùng chất hút nước mạnh như : H₂SO_{4 đđ}, CaCl₂ khan, P₂O₅. b. Xác định nitơ và oxi. - Nhận N: Đốt cháy hợp chất hữu cơ, nếu có mùi khét thì hợp chất đó có nitơ. Hoặc đun hợp chất hữu cơ với H₂SO₄ đặc ( NaOH đặc) có mùi khai NH₃ thì hợp chất đó có chứa nitơ. C_xH_yO_zN_t −^{+ H₂SO₄đ, tº}→ (NH₄)₂SO₄+...... (NH₄)₂SO₄ + 2NaOH −^tº→ Na₂SO₄ + H₂O + NH₃↑ - Nhận O : Khó phân tích định tính trực tiếp, thường xác định nhờ định lượng: m_O = m_{hợp chất} – tổng khối lượng các nguyên tố c. Xác định halogen. Khi đốt cháy hợp chất hữu cơ chứa clo bị phân hủy, clo tách ra dưới dạng HCl, ta dùng dung dịch AgNO₃ HCl + AgNO₃ → AgCl↓ + HNO₃ 2. Phân tích định lượng các nguyên tố: - Phân tích định lượng các nguyên tố xác định khối lượng của mỗi nguyên tố hóa học chứa trong hợp chất hữu cơ. - Muốn định lượng nguyên tố, người ta chuyển các nguyên tố trong hợp chất hữu cơ thành các hợp chất vô cơ đơn giản, định lượng chúng, từ đó suy ra khối lượng từng nguyên tố có trong một chất. a. Định lượng cacbon và hidro. VD: Đốt cháy chất hữu cơ A thu được CO₂ và H₂O và N₂ m_{C (A)} = m_C(CO2) = n_CO2.12 m_H(A) = m_H(H2O) = n_H2O.2 b. Định lượng nitơ m_N(A) = n_N2.28 c. Định lượng oxi m_O = m_(A) – ( m_C + m_H + m_N ). * Chú ý : - Dùng H₂SO₄ đặc, P₂O₅, CaCl₂ khan hấp thụ H₂O. - Dùng NaOH, KOH, Ca(OH)₂ hấp thụ CO₂, độ tăng khối lượng của bình hay khối lượng kết tủa CaCO₃ giúp ta tính được CO₂ - Chỉ dùng CaO, Ca(OH)₂, NaOH hấp thụ sản phẩm gồm CO₂ và H₂O thì khối lượng bình tăng chính là tổng khối lượng CO₂ và H₂O. 3. Thành phần nguyên tố:

Bài 1 (trang 91 SGK Hóa 11): 

So sánh hợp chất vô cơ và hợp chất hữu cơ về: thành phần nguyên tố, đặc điểm liên kết hoá học trong phân tử. Lời giải: Thành phần nguyên tố:

Hợp chất hữu cơ	Hợp chất vô cơ
- Là những hợp chất có chứa nguyên tố cacbon(trừ CO, O2, muối cacbonat, xianiua, cacbua…)	- Là những chất có thể có cacbon, có thể không hợp chất vô cơ chứa cacbon CO, CO2, muối cacbonat, xianiua, cacbua…

Đặc điểm liên kết hoá học trong phân tử:

Hợp chất hữu cơ	Hợp chất vô cơ
- Được cấu tạo chủ yếu từ các nguên tố phi kim có độ âm điện khác nhau không nhiều. Thí dụ hay gặp nhất ngoài C là H, O, halogen, S, P… - Liên kết trong hợp chất chủ yếu là liên kết cộng hoá trị.	- Được cấu tạo chủ yếu từ các nguyên tố kim loại với phi kim. Ví dụ: NaCl, Mg(NO3)2… - Liên kết trong hợp chất chủ yếu là liên kết ion.

Bài 2 (trang 91 SGK Hóa 11): 

Nếu mục đích và phương pháp tiến hành phân tích định tính và định lượng nguyên tố. Lời giải:

Phân tích định tính	Phân tích định lượng
a/ Mục đích
- Xác định nguyên tố nào có trong thành phần phân tử hợp chất hữu cơ	- Không những xác định được các nguyên tố nào có trong thành phần hợp chất hữu cơ mà còn xác định được thành phần phần trăm về khối lượng của các nguyên tố đó.
b/ Phương pháp tiến hành
- Tìm C và H người ta nung hợp chất hữu cơ với CuO để chuyển C thành CO2, H thành H2O.	- Nung hợp chất hữu cơ với CuO. Hấp thụ nước bằng H2SO4 đặc, hấp thụ CO2 bằng KOH. Khối lượng tăng mỗi bình chính là khối lượng H2O và CO2
- Chuyển N trong hợp chất hữu cơ thành NH3	- Khối lượng khí N2 sinh ra thường được quy về đktc và tính
- Rồi nhận biết các hợp chất vô cơ đơn giản và quen thuộc trên.	- Từ đó tính được khối lượng C, H, N và phần trăm của chúng trong hợp chất
	- Phầm trăm oxi được tính gián tiếp theo các chất đã tính được.

 

Bài 3 (trang 91 SGK Hóa 11): 

Oxi hoá hoàn toàn 0,6 gam hợp chất hữu cơ A thu được 0,672 lít CO₂ (đktc) và 0,72 gam H₂O. Tính thành phần phần trăm khối lượng của các nguyên tố trong phân tử chất A. Lời giải: Gọi CTPT của hợp chất hữu cơ là C_xH_yO_z (x, y, z nguyên dương; z ≥ 0) Ta có: BT nguyên tố ⇒ n_C = n_CO2 = 0,03 mol ⇒ m_C = 12. 0,03 = 0,36g BT nguyên tố ⇒ n_H = 2.n_H2O = 2. 0,04 = 0,08 mol ⇒ m_H = 0,08. 1 = 0,08 g m_O = 0,6 - 0,36 - 0,08 = 0,16(g) ⇒ Hợp chất A có chứa C, H, O Phần trăm khối lượng các nguyên tố trong phân tử A là:

Bài 4 (trang 91 SGK Hóa 11):

β-Caroten (chất hữu cơ có trong củ cà rốt) có màu da cam. Nhờ tác dụng của enzim ruốt non,β-Croten chuyển thành vitamin A nên nó còn được gọi là tiến vitamin A. Oxi hoá hoàn toàn 0,67 gam β-Caroten rồi dẫn sản pẩm oxi hoá qua bình (1) đựng dung dịch H₂SO₄ đặc, sau đó qua bình (2) đựng dung dịch Ca(OH)₂ dư. Kết quả cho thấy khối lượng bình (1) tăng 0,63 gam; bình (2) có 5 gam kết tủa. Tính phần trăm khối lượng của các nguyên tố trong phân tử β-Caroten Lời giải: Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃ + H₂O   Khối lượng bình (1) tăng là khối lượng của H₂O = 0,63(g) m_CaCO3 = 5g ⇒ n_CO2 = n_CaCO3 = 5/100 = 0,05 mol   BT nguyên tố ⇒ n_C = n_CO2 = 0,05 mol ⇒ m_C = 12. 0,05 = 0,6 g %m_O = 100% - (89,55 + 10,45)% = 0%

Trắc nghiệm 

Bài 1: Mục đích của phân tích định lượng chất hữu cơ. A. xác định nhiệt độ sôi của chất hữu cơ. B. xác định phần trăm khối lượng các nguyên tố trong phân tử chất hữu cơ. C. xác định cấu tạo của chất hữu cơ. D. xác định các nguyên tố trong phân tử chất hữu cơ.

Đáp án: B

Bài 2: Oxi hóa hoàn toàn 6 gam chất hữu cơ X, thu được 6,72 lít CO₂ (đktc) và 7,2 gam H₂O. Khối lượng nguyên tố oxi trong 6 gam X là A. 2,4 gam.                                       B. 1,6 gam.                                         C. 3,2 gam                                        D. 2,0 gam.

Đáp án: B n_CO2 = 0,3 mol; n_H2O = 0,4 mol m_X = m_C + m_H + m_O = 12n_CO2 + 2n_H2O + m_O ⇒ 12.0,3 + 2.0,4 + m_O = 6 ⇒ m_O = 1,6 gam

Bài 3: Oxi hóa hoàn toàn 1,5 gam hợp chất hữu cơ X, thu được 0,224 lít N₂ và 0,896 lít CO₂ (các khí đều đo ở đktc) và 0,9 gam H₂O. Khối lượng nguyên tố oxi trong 1,5 gam X là A. 0,32 gam                                   B. 0,16 gam                                       C. 0,64 gam                                            D. 0,78

Đáp án: C n_N = 2n_N2 = 0,02 ⇒ m_N = 0,28 n_C = n_CO2 = 0,04 ⇒ m_C = 0,48 n_H = 2n_H2O = 0,1 ⇒ m_H = 0,1 ⇒ m_O = 1,5 – m_N – m_C – m_H = 0,64

Bài 4: Đốt chấy hoàn toàn 8,2 gam hợp chất hữu cơ X, thu được 3,36 lít CO₂ (đktc), 5,3 gam Na₂CO₃ và 2,7 gam H₂O. Khối lượng nguyên tố oxi trong 8,2 gam X là A. 6,1 gam.                               B. 3,8 gam.                                 C. 5,5 gam.                            D. 3,2 gam.

Đáp án: D n_C = n_CO2 + n_Na2CO3 = 0,15 + 0,05 = 0,2 ⇒ m_C = 2,4 n_H = 2n_H2O = 0,3 ⇒ m_H = 0,3 n_Na = 2n_Na2CO3 = 0,1 ⇒ m_Na = 2,3 ⇒ m_O = m_X – m_Na – m_C – m_H = 3,2 gam

Bài 5: Đốt cháy hoàn toàn 8,8 gam hợp chất hữu cơ X (C, H, O). Dẫn sản phẩm cháy lần lượt qua bình (1) đựng dung dịch H₂SO₄ đặc, bình (2) đụng dung dịch KOH dư, sau thí nghiệm, khối lượng bình (1) tăng 7,2 gam, khối lượng bình (2) tăng 17,6 gam. Thành phần phần trăm khối lượng oxi trong X là A. 36,36%                                         B. 27,27%                                              C. 40,91%                                     D. 54,54%.

Đáp án: A m_{bình (1) tăng} = m_H2O = 7,2 gam ⇒ m_H = 0,8 gam m_{bình (2) tăng} = m_CO2 = 17,6 ⇒ m_C = 4,8 gam ⇒ m_O = m_X – m_O – m_C = 3,2 gam ⇒ %m_O = 36,36%

Bài 6: Đốt cháy hoàn toàn 7,4 gam hợp chất hữu cơ X (C, H, O). Dẫn sản phẩm chảy lần lượt qua bình (1) đựng dung dịch H₂SO₄ đặc, bình (2) đựng dung dịch Ca(OH)₂ dư, sau thí nghiệm, khối lượng bình (1) tăng 5,4 gam, ở bình (2) có 30 gam kết tủa. Thành phần phần trăm khối lượng oxi trong X là A. 16,62%                                        B. 45,95%                                      C. 28,85 %                                    D. 43,24%.

Đáp án: D m_{bình (1) tăng} = m_H2O = 5,4 gam ⇒ m_H = 0,6 g n↓ = n_CaCO3 = n_CO2 = 0,3 mol ⇒ m_C = 3,6 g ⇒ m_O = m_X – m_C – m_H = 3,2 g ⇒ %m_O = 43,24%

Bài 7: Đốt cháy hoàn toàn 3 gam hợp chất hữu cơ X (C, H, O). Hấp thụ toàn bộ sản phẩm cháy vào dung dịch Ca(OH)₂ dư. Sau thí nghiệm, thu được 10 gam kết tủa và khối lượng dung dịch giảm 3,8 gam so với dung dịch Ca(OH)₂ ban đầu. Thành phần phần trăm khối lượng oxi trong X là A. 26,67%                                           B. 56,67%                                    C. 53,33 %                                           D. 37,04%.

Đáp án: C n_CaCO3 = n_CO2 = 0,1 mol ⇒ m_C = 1,2g m_{dung dịch giảm} = m↓ - (m_CO2 + m_H2O) ⇒ m_CO2 + m_H2O = 10 – 3,8 = 6,2g ⇒ m_H2O = 6,2 – 0,1.44 = 1,8g ⇒ m_H = 0,2 g ⇒ m_O = m_X – m_H – m_C = 1,6g ⇒ %m_O = 53,33%

Bài 8: Đốt cháy hoàn toàn 4 gam hiđrocacbon X. Hấp thụ toàn bộ sản phẩm cháy vào dung dịch Ca(OH)₂. Sau thí nghiệm, thu được 25 gam kết tủa và khối lượng dung dịch giảm 8,2 gam so với dung dịch Ca(OH)₂ ban đầu. Thành phần phần trăm khối lượng cacbon trong X là A. 75%                                     B. 60%                                        C. 80 %                                           D. 90%.

Đáp án: D m_{dung dịch giảm} = m↓ - (m_CO2 + m_H2O) ⇒ m_CO2 + m_H2O = 16,8 gam Gọi n_CO2 = x mol; n_H2O = y mol ⇒ 44x + 18y = 16,8 (1) m_X = m_C + m_H = 12x + 2y = 4 (2) Từ (1)(2) ⇒ x = 0,3; y = 0,2 ⇒ %mC = [(0,3.12) / 4]. 100% = 90%

Bài 9: Đốt cháy hoàn toàn m gam hợp chất hữu cơ X (C, H, O). Cần vừa đủ 6,72 lít O₂ (đktc), thu được 4,48 lít CO₂ (đktc) và 5,4 gam H₂O. Thành phần phần trăm khối lượng oxi trong X là A. 34,78%                                        B. 69,56%                                            C. 76,19 %                                         D. 67,71%

Đáp án: A n_O2 = 0,3 mol Bảo toàn khối lượng: m_X + m_O2 = m_CO2 + m_H2O ⇒ m = 4,6 gam m_C = 2,4; m_H = 0,6 ⇒ m_O = 1,6 ⇒ %mO = 34,78%

Bài 10: Đốt cháy hoàn toàn m gam hợp chất hữu cơ X (C, H, O). Cần vừa đủ 7,84 lít O₂ (đktc), thu được 6,72 lít CO₂ (đktc) và 5,4 gam H₂O. Thành phần phần trăm khối lượng oxi trong X là A. 16,62%                                 B. 45,95%                                        C. 28,85 %                                                 D. 43,24%.

Đáp án: Tương tự câu 15: %mO = 43,24%

Bài 11: Trong thành phần phân tử hợp chất hữu cơ nhất thiết phải có nguyên tố A. cacbon                                  B. hiđro                                 C. oxi                                            D. nitơ.

Đáp án: A

Bài 12: Chất nào sau đây thuộc loại chất hữu cơ ? A. Al₂C₄                                                          B. CH₄                                                  C . CO                                            D. Na₂CO₃.

Đáp án: B

Bài 13: Liên kết hóa học trong phân tử chất hữu cơ chủ yếu là liên kết A. cộng hóa trị                                  B. ion                                           C. kim loại                                                  D. hiđro.

Đáp án: A

Bài 14: Phản ứng hóa học của các chất hữu cơ thường A. xảy ra nhanh và tạo ra hỗn hợp sản phẩm.                                                           B. xảy ra chậm và tạo ra một sản phẩm duy nhất. C. xảy ra chậm và tạo ra hỗn hợp sản phẩm.                                                            D. xảy ra nhanh và tạo ra một sản phẩm duy nhất.

Đáp án: C

Bài 15: Đặc điểm chung của hợp chất hữu cơ là A. tan trong nước, không tan trong dung môi hữu cơ.                                                             B. nhiêt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi cao. C. liên kết trong phân tử chủ yếu là liên kết ion.                                                                      D. thường kém bền với nhiệt và dễ cháy.

Đáp án: D

Bài 16: Mục đích phân tích định tính chất hữu cơ là A. Tan trong nước, không tan trong dung môi hữu cơ.                                               B. Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi cao. C. Xác định phân tử khối của chất hữu cơ.                                                                 D. Xác định các nguyên tố trong phân tử chất hữu cơ.

Đáp án: D

Các bài viết liên quan

Các bài viết được xem nhiều nhất