Công thức cấu tạo của các hợp chất hữu cơ Ôn tập Hóa học 9

Công thức cấu tạo của các hợp chất hữu cơ là một trong những kiến thức cơ bản trong chương trình Hóa học THCS, THPT.

Cách viết công thức cấu tạo của các hợp chất hữu cơ mà Wikihoc.com sẽ giới thiệu trong bài học hôm nay gồm toàn bộ kiến thức về lý thuyết, công thức tính, ví dụ minh họa và các dạng bài tập trắc nghiệm có đáp án và bài tập tự luận tự luyện. Qua đó giúp các bạn học sinh tham khảo, hệ thống lại kiến thức để giải nhanh các bài tập Hóa học. Ngoài ra các bạn xem thêm công thức Hóa học 9.

Cách viết Công thức cấu tạo của các hợp chất hữu cơ

1. Lý thuyết cần nắm về các hợp chất hữu cơ

a. Hợp chất hữu cơ là gì?

Hợp chất hữu cơ là các hợp chất của cacbon, hay nói cách khác, trong hợp chất đó có chứa cacbon. Tuy nhiên, có những trường hợp hợp chất chứa cacbon nhưng lại là hợp chất vô cơ. Cụ thể là CO, CO₂, H₂CO₃ và các muối cacbonat.

Các hợp chất hữu cơ lớp 9 như metan có công thức là CH₄ , hay rượu etylic C₂H₅ OH – loại rượu được sử dụng để uống hàng ngày. Ngoài ra, các hợp chất hữu cơ còn rất nhiều ví dụ khác như C₃H₆ hay C₄H₈. Hợp chất hữu cơ cũng xuất hiện rất nhiều trong cơ thể con người dưới dạng protein hay chất béo.

– Các hợp chất hữu cơ có cùng công thức phân tử nhưng có cấu tạo hóa học khác nhau, dẫn tới tính chất hóa học khác nhau được gọi là các chất đồng phân của nhau.

– Ankan là những hidrocacbon no mạch hở có công thức chung C_nH_2n+2 (n ≥ 1).

– Xicloankan là hidrocacbon không no, mạch hở chứa 1 nối đôi C=C trong phân tử, có công thức chung là C_nH_2n (n ≥ 2).

– Ankadien: là hidrocacbon mạch hở, chứa 2 nối đôi trong phân tử, có công thức chung là C_nH_2n-2 (n ≥ 3).

– Ankin là hidrocacbon mạch hở, chứa một nối ba C ≡ C trong phân tử, có công thức chung C_nH_2n-2 (n ≥ 3).

– Hidrocacbon thơm (aren) là loại hidrocacbon trong công thức phân tử có một hay nhiều nhân bezen, đại diện cho dãy đồng đẳng aren là phân tử benzen có công thức tổng quát C_nH_2n-6 (n ≥ 6).

b. Tính chất của hợp chất hữu cơ

Tính chất vật lý của các hợp chất hữu cơ thường bao gồm định tính và định lượng. Các thông số cho quá trình định lượng bao gồm điểm nóng chảy, điểm sôi, và chỉ số khúc xạ. Định tính bao gồm nhận biết về mùi, độ đồng nhất, độ tan, và màu sắc.

*Điểm nóng chảy và điểm sôi

Hợp chất hữu cơ rất dễ nóng chảy hay sôi. Ngược lại, trong khi các vật liệu vô cơ nói chung có thể bị nóng chảy, nhiều chất không thể đun sôi, thay vào đó có xu hướng phân hủy. Trước đây, điểm nóng chảy (m.p.) và điểm sôi (b.p.) cung cấp những thông tin cơ bản về độ tinh khiết và định danh sơ lược các hợp chất hữu cơ. Chúng có mối tương quan với tính phân cực của phân tử và khối lượng phân tử. Vài chất hữu cơ, đặc biệt là các hợp chất đối xứng dễ bay hơi hơn là tan chảy. Các chất hữu cơ thường không ổn định ở nhiệt độ trên 300°C, nói cách khác, chúng dễ bị phân hủy khi vượt quá nhiệt độ trên, mặc dù có một số ngoại lệ.

*Độ hòa tan

Chất hữu cơ không phân cực có xu hướng kỵ nước, nghĩa là chúng ít tan trong nước và tan nhiều trong các dung môi hữu cơ khác. Có một vài ngoại lệ với một số chất hữu cơ có trọng lượng phân tử thấp như rượu, amine, và acid carboxylic nhờ các liên kết hydro. Các chất hữu cơ thường dễ tan trong dung môi hữu cơ. Dung môi có thể là ether tinh khiết hay rượu ethanol, hay hỗn hợp, cũng có thể là các dung môi thân dầu như ether dầu hỏa hoặc các dung môi có vòng benzen khác chưng cất phân đoạn và tinh chế lại từ dầu hỏa. Độ hòa tan trong các dung môi khác nhau tùy thuộc vào loại dung môi và các nhóm chức hiện diện.

*Tính chất ở thể rắn

Các tính chất đặc biệt khác nhau của tinh thể phân tử và polyme hữu cơ với các hệ liên hợp được quan tâm tùy thuộc vào các ứng dụng, ví dụ: cơ nhiệt và cơ điện như tính áp điện, tính dẫn điện (xem polyme dẫn điện và chất bán dẫn hữu cơ) và tính chất quang điện (Ví dụ: quang học phi tuyến tính). Vì lý do lịch sử, các tính chất như vậy chủ yếu là chủ đề của các lĩnh vực khoa học polyme và khoa học vật liệu.

2. Cách viết công thức cấu tạo của các hợp chất hữu cơ

Bước 1: Tính độ bất bão hòa (số liên kết và vòng).

Bước 2: Viết cấu trúc mạch cacbon (không phân nhánh, có nhánh, vòng) và đưa liên kết bội (đôi, ba) vào mạch cacbon nếu có.

Bước 3: Đưa nhóm chức vào mạch cacbon (thông thường các nhóm chức chứa cacbon thường được đưa luôn vào mạch ở bước 3). Lưu ý đến trường hợp kém bền hoặc không tồn tại của nhóm chức (ví dụ nhóm –OH không bền và sẽ bị chuyển vị khi gắn với cacbon có liên kết bội).

Bước 4: Điền số H vào để đảm bảo đủ hóa trị của các nguyên tố, sau đó xét đồng phân hình học nếu có. Chú ý với các bài tập trắc nghiệm có thể không cần điền số nguyên tử H.

♦ Xác định độ bất bão hòa của hợp chất hữu cơ C_xH_yO_zN_tX_v theo công thức:

Chú ý:

– Công thức tính ở trên chỉ áp dụng cho hợp chất cộng hóa trị.

– Các nguyên tố hóa trị II như oxi, lưu huỳnh không ảnh hưởng tới độ bất bão hòa.

3. Bài tập vận dụng công thức cấu tạo của các hợp chất hữu cơ

Câu 1: Hợp chất hữu cơ chỉ gồm liên kết đơn?

A. C₃H₈, C₂H₂.

B. C₃H₈, C₄H₁₀.

C. C₄H₁₀, C₂H₂.

D. C₄H₁₀, C₆H₆.

Câu 2: Số liên kết đơn trong phân tử C₄H₁₀ là

A. 10.

B. 13.

C. 14.

D. 12.

Câu 3: Số công thức cấu tạo của C₄H₁₀ là

A. 3.

B. 5.

C. 2.

D. 4.

Câu 4: Số công thức cấu tạo của rượu có công thức phân tử C₄H₁₀O là

A. 4.

B. 5.

C. 3.

D. 2.

Câu 5: Số lượng đồng phân ứng với công thức phân tử C₆H₁₄ là

A. 6.

B, 7.

C. 4.

D. 5.

Câu 6: Trong các hợp chất hữu cơ, cacbon luôn có hóa trị là

A. I.

B IV.

C. III.

D. II.

Câu 7: Số công thức cấu tạo ứng với công thức C₃H₇Cl là

A. 4.

B. 3.

C. 1.

D. 2.

Câu 8: Số lượng đồng phân ứng với công thức phân tử C₄H₉Cl là

A. 3.

B. 4.

C. 5.

D. 6.

Câu 9: Số công thức cấu tạo của rượu C₃H₇OH là

A. 4.

B. 5.

C. 3.

D. 2.

Câu 10: Hợp chất C₃H₈O có tổng số đồng phân là

A. 4.

B. 3.

C. 6.

D. 5.

ĐÁP ÁN

Bài 10: Hợp chất C₅H₁₀ có bao nhiêu đồng phân cấu tạo của anken?

Hướng dẫn:

Vì C₅H₁₀ là anken nên C5H₁₀ là mạch hở, có 1 liên kết pi.

Có 5 đồng phân anken của C5H₁₀

CH₃-CH₂-CH₂-CH=CH₂

CH₃-CH₂-CH=CH-CH₃

CH₃-CH₂-C(CH₃)=CH₂

CH₃-CH=C(CH₃)-CH₃

CH₃-CH(CH₃)-CH=CH₂

Bài 11: Có bao nhiêu đồng phân cấu tạo có công thức phân tử C₆H₁₄?

Hướng dẫn:

⇒ Ankan ⇒ Chỉ có liên kết đơn

Vậy C₆H₁₄ chỉ có 5 đồng phân cấu tạo.

CH₃-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-CH₃

CH₃-CH(CH₃)-CH₂-CH₂-CH₃

CH₃-CH₂-CH(CH₃)-CH₂-CH₃

CH₃-CH(CH₃)-CH(CH₃)-CH₃

CH₃-C(CH₃)2-CH₂-CH₃

Bài 12: Có bao nhiêu đồng phân ứng với công thức phân tử C4H₁₀

Hướng dẫn:

⇒ Ankan ⇒ Chỉ có liên kết đơn

Vậy C4H₁₀ có 2 đồng phân.

CH₃-CH₂-CH₂-CH₃

CH₃-CH(CH₃)-CH₃

*Một số câu hỏi tự luyện

Bài 1: Công thức cấu tạo nào sau đây sai?

A. CH₃ – CH₂ – OH.
B. CH₃ – O – CH₃.
C. CH₂ = CH – CH₃.
D. CH₃ = CH – CH₂ – CH₃.

Bài 2: Ứng với công thức phân tử C₃H₈O có bao nhiêu công thức cấu tạo?

A. 1.
B. 2.
C. 3.
D. 4.

Bài 3: Số công thức cấu tạo, mạch hở ứng với công thức phân tử C₄H₈ là

A. 1.
B. 2.
C. 3.
D. 4.

Bài 4: Chất nào sau đây trong phân tử chỉ có liên kết có liên kết đơn ?

A. C₃H₆.
B. C₂H₄.
C. C₆H₆
D. C₄H₁₀.

Bài 5. Chất nào sau đây có phân tử có liên kết ba ?

A. CH₄
B. C₂H₂
C. C₂H₆.
D. CH₃OH.

Bài 6. Trong số các chất: C₃H₈, C₃H₇Cl, C₃H₈O và C₃H₉N ; chất có nhiều đồng phân cấu tạo nhất là

A. C₃H₇Cl.
B. C₃H₈.
C. C₃H₉N.
D. C₃H₈O.

Bài 7. Số công thức cấu tạo có thể có ứng với các công thức phân tử C₂H₄Cl₂ là

A. 1.
B. 3.
C. 2.
D. 4.

Bài 8: Số công thức cấu tạo ứng với công thức phân tử C₃H₆ là

A. 1.
B. 2.
C. 3.
D. 4.

Bài 9. Số công thức cấu tạo có thể có ứng với công thức phân tử C₃H₉N là

A. 3.
B. 2.
C. 1.
D. 4.