Chọn đến phần học sinh cần nhanh chóng thông qua mục lục bằng cách click đến phần đó
Câu hỏi mở đầu trang 74
Đề bài: Tại sao số lượng các chất hữu cơ lớn hơn rất nhiều các chất vô cơ?
Lời giải:
Số lượng các chất hữu cơ lớn hơn rất nhiều chất vô cơ vì:
- Carbon có hoá trị IV và các nguyên tử carbon có khả năng liên kết trực tiếp với nhau tạo thành mạch carbon với nhiều kiểu: mạch hở không phân nhánh, mạch hở phân nhánh và mạch vòng.
- Carbon còn liên kết được với nhiều nguyên tố khác (H, O, N, halogen, S, P,…).
- Trong hoá học hữu cơ có hiện tượng đồng phân: cùng một công thức phân tử có thể có nhiều công thức cấu tạo khác nhau → mỗi đồng phân là một chất khác nhau.
I. Thuyết cấu tạo hoá học
Câu 1 trang 75
Đề bài: Viết công thức cấu tạo các hợp chất hữu cơ có cùng công thức phân tử sau:
a) $\text{C}_3\text{H}_8\text{O}$; b) $\text{C}_4\text{H}_8$.
Lời giải:
a) $\text{C}_3\text{H}_8\text{O}$ có 3 công thức cấu tạo:
- $\text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-CH}_2\text{-OH}$ (alcohol mạch không phân nhánh)
- $\text{CH}_3\text{-CH(OH)-CH}_3$ (alcohol có nhóm OH ở giữa)
- $\text{CH}_3\text{-O-CH}_2\text{-CH}_3$ (ether)
b) $\text{C}_4\text{H}_8$ có thể có các công thức cấu tạo:
Mạch hở (có 1 liên kết đôi C=C):
- $\text{CH}_2\text{=CH-CH}_2\text{-CH}_3$ (but-1-ene)
- $\text{CH}_3\text{-CH=CH-CH}_3$ (but-2-ene)
- $\text{CH}_2\text{=C(CH}_3\text{)-CH}_3$ (2-methylpropene)
Mạch vòng:
- Vòng 4 cạnh (cyclobutane): vòng $-\text{CH}_2\text{-CH}_2\text{-CH}_2\text{-CH}_2-$
- Vòng 3 cạnh có nhánh $\text{CH}_3$ (methylcyclopropane)
Câu 2 trang 75
Đề bài: Hãy cho biết có loại mạch carbon nào trong công thức cấu tạo của các chất sau đây:
a) $\text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-CH}_2\text{-CH}_3$
b) $\text{CH}_3\text{-CH(CH}_3\text{)-CH}_3$
c) Hợp chất limonene (vòng 6 cạnh có 2 nhánh, theo hình trong SGK).
Lời giải:
Phân tích từng chất:
a) $\text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-CH}_2\text{-CH}_3$: các nguyên tử carbon nối thành dãy thẳng, không có nhánh, không khép kín → mạch hở không phân nhánh.
b) $\text{CH}_3\text{-CH(CH}_3\text{)-CH}_3$: có nhóm $\text{CH}_3$ gắn vào carbon ở giữa → mạch hở phân nhánh.
c) Hợp chất có vòng 6 cạnh khép kín, trên vòng còn gắn thêm nhóm $-\text{CH}_3$ và nhóm $-\text{C(CH}_3\text{)=CH}_2$ → mạch vòng (cụ thể là vòng có nhánh).
II. Công thức cấu tạo
Câu 3 trang 77
Đề bài: Viết công thức cấu tạo dạng thu gọn có thể có của các hợp chất hữu cơ ứng với công thức phân tử $\text{C}_4\text{H}_{10}\text{O}$.
Lời giải:
Hợp chất $\text{C}_4\text{H}_{10}\text{O}$ có thể là alcohol (chứa nhóm $-\text{OH}$) hoặc ether (chứa nhóm $-\text{O}-$ giữa 2 nhóm carbon).
Đồng phân alcohol (4 công thức):
- $\text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-CH}_2\text{-CH}_2\text{-OH}$
- $\text{CH}_3\text{-CH(OH)-CH}_2\text{-CH}_3$
- $(\text{CH}_3)_2\text{CH-CH}_2\text{-OH}$
- $(\text{CH}_3)_3\text{C-OH}$
Đồng phân ether (3 công thức):
- $\text{CH}_3\text{-O-CH}_2\text{-CH}_2\text{-CH}_3$
- $\text{CH}_3\text{-O-CH(CH}_3\text{)-CH}_3$
- $\text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-O-CH}_2\text{-CH}_3$
→ Tổng cộng có 7 công thức cấu tạo ứng với $\text{C}_4\text{H}_{10}\text{O}$.
III. Đồng phân
Câu 4 trang 78
Đề bài: Viết các công thức cấu tạo của hợp chất có công thức phân tử $\text{C}_5\text{H}_{12}$.
Lời giải:
$\text{C}_5\text{H}_{12}$ là alkane → chỉ có liên kết đơn, mạch hở. Các đồng phân:
- Mạch không phân nhánh: $\text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-CH}_2\text{-CH}_2\text{-CH}_3$ (pentane)
- Mạch phân nhánh tại C số 2: $\text{CH}_3\text{-CH(CH}_3\text{)-CH}_2\text{-CH}_3$ (2-methylbutane)
- Mạch phân nhánh có 2 nhóm $\text{CH}_3$ ở C trung tâm: $\text{C(CH}_3\text{)}_4$ (2,2-dimethylpropane)
→ Có 3 công thức cấu tạo ứng với $\text{C}_5\text{H}_{12}$.
Câu 5 trang 78
Đề bài: Cặp chất nào sau đây là đồng phân của nhau?
A. $\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}$ và $\text{CH}_3\text{-O-C}_2\text{H}_5$.
B. $\text{CH}_3\text{-O-CH}_3$ và $\text{CH}_3\text{CHO}$.
C. $\text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-CH}_2\text{-OH}$ và $\text{CH}_3\text{-CH(OH)-CH}_3$.
D. $\text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-CH}_2\text{-CH}_3$ và $\text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-CH=CH}_2$.
Lời giải:
Nhắc lại: Đồng phân là các chất khác nhau nhưng có cùng công thức phân tử.
Xét CTPT của từng chất trong mỗi cặp:
- A. $\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}$ ($\text{C}_2\text{H}_6\text{O}$) và $\text{CH}_3\text{-O-C}_2\text{H}_5$ ($\text{C}_3\text{H}_8\text{O}$) → khác CTPT → không đồng phân.
- B. $\text{CH}_3\text{-O-CH}_3$ ($\text{C}_2\text{H}_6\text{O}$) và $\text{CH}_3\text{CHO}$ ($\text{C}_2\text{H}_4\text{O}$) → khác CTPT → không đồng phân.
- C. $\text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-CH}_2\text{-OH}$ ($\text{C}_3\text{H}_8\text{O}$) và $\text{CH}_3\text{-CH(OH)-CH}_3$ ($\text{C}_3\text{H}_8\text{O}$) → cùng CTPT ✓ → là đồng phân.
- D. $\text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-CH}_2\text{-CH}_3$ ($\text{C}_4\text{H}_{10}$) và $\text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-CH=CH}_2$ ($\text{C}_4\text{H}_8$) → khác CTPT → không đồng phân.
→ Đáp án C.
IV. Đồng đẳng
Hoạt động trang 78 – Tìm hiểu về đồng đẳng
Đề bài: Trong quá trình chế biến dầu mỏ, người ta thu được nhiều khí như $\text{C}_2\text{H}_4$, $\text{C}_3\text{H}_6$, $\text{C}_4\text{H}_8$,… với công thức cấu tạo lần lượt là $\text{CH}_2\text{=CH}_2$; $\text{CH}_2\text{=CH-CH}_3$; $\text{CH}_2\text{=CH-CH}_2\text{-CH}_3$. Cả ba đều làm mất màu dung dịch bromine.
- So sánh thành phần phân tử và đặc điểm cấu tạo của ba hợp chất trên.
- Tại sao các hợp chất trên đều có cùng tính chất hoá học đặc trưng là làm mất màu dung dịch bromine?
Lời giải:
1. So sánh:
- Thành phần phân tử: cả 3 hợp chất đều là hydrocarbon (chỉ chứa C và H), và hơn kém nhau một (hoặc nhiều) nhóm $\text{CH}_2$:
- $\text{C}_3\text{H}_6 – \text{C}_2\text{H}_4 = \text{CH}_2$
- $\text{C}_4\text{H}_8 – \text{C}_3\text{H}_6 = \text{CH}_2$
- Đặc điểm cấu tạo: cả 3 hợp chất đều có một liên kết đôi C=C trong phân tử.
2. Cả 3 hợp chất đều có cấu tạo tương tự nhau (đều có một liên kết đôi C=C) → chúng có tính chất hoá học tương tự nhau, đều phản ứng cộng với bromine vào liên kết đôi → đều làm mất màu dung dịch bromine.
Câu 6 trang 79
Đề bài: Viết công thức phân tử của các chất có từ 3 đến 5 nguyên tử carbon trong phân tử thuộc dãy đồng đẳng của acetylene ($\text{C}_2\text{H}_2$).
Lời giải:
Dãy đồng đẳng của acetylene có công thức chung $\text{C}_n\text{H}_{2n-2}$ (với $n \geq 2$).
Với chất có từ 3 đến 5 nguyên tử carbon (n = 3, 4, 5):
- $n = 3$: $\text{C}_3\text{H}_{2 \cdot 3 – 2} = \text{C}_3\text{H}_4$
- $n = 4$: $\text{C}_4\text{H}_{2 \cdot 4 – 2} = \text{C}_4\text{H}_6$
- $n = 5$: $\text{C}_5\text{H}_{2 \cdot 5 – 2} = \text{C}_5\text{H}_8$
→ Các công thức phân tử cần tìm là: $\text{C}_3\text{H}_4$, $\text{C}_4\text{H}_6$, $\text{C}_5\text{H}_8$.
Câu 7 trang 79
Đề bài: Trong các dãy chất sau đây, dãy nào gồm các chất là đồng đẳng của nhau?
A. $\text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-OH}$ và $\text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-CH}_2\text{-OH}$.
B. $\text{CH}_3\text{-O-CH}_3$ và $\text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-OH}$.
C. $\text{CH}_4$, $\text{C}_2\text{H}_6$ và $\text{C}_4\text{H}_8$.
D. $\text{CH}_4$ và $\text{C}_3\text{H}_6$.
Lời giải:
Nhắc lại: Các chất đồng đẳng phải có cấu tạo tương tự nhau (cùng nhóm chức, cùng loại liên kết) và thành phần phân tử hơn kém nhau một (hoặc nhiều) nhóm $\text{CH}_2$.
Xét từng đáp án:
- A. Cả 2 đều là alcohol no, đơn chức, mạch hở, hơn kém nhau 1 nhóm $\text{CH}_2$ → đồng đẳng. ✓
- B. $\text{CH}_3\text{-O-CH}_3$ là ether, còn $\text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-OH}$ là alcohol → khác nhóm chức → không đồng đẳng.
- C. $\text{CH}_4$ và $\text{C}_2\text{H}_6$ là alkane (no), nhưng $\text{C}_4\text{H}_8$ là alkene (có liên kết đôi) → khác dãy → không đồng đẳng.
- D. $\text{CH}_4$ là alkane, $\text{C}_3\text{H}_6$ là alkene → khác dãy → không đồng đẳng.
→ Đáp án A.
ThS. Lê Thị Mai Nhi
(Người kiểm duyệt, ra đề)
Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Hoá Học THPT
Trình độ: Thạc sĩ Hóa học, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ STEM, Ngoại ngữ B1
Kinh nghiệm: 10+ năm kinh nghiệm tại Trường THPT Chuyên Nguyễn Huệ