Bài 8. Hợp chất hữu cơ và hóa học hữu cơ trang 46, 47, 48, 49, 50, 51 Hóa học 11 Chân trời sáng tạo

MĐ

Tầm quan trọng của các hợp chất hữu cơ không chỉ bởi số lượng mà còn vì vai trò rất lớn của chúng trong đời sống và sản xuất của con người. Những thành tựu của hoá học hữu cơ còn là cơ sở để nghiên cứu hoá học của sự sống. Chất hữu cơ là gì? Chúng được phân loại như thế nào?

Phương pháp giải:

Nêu được định nghĩa của hợp chất hữu cơ (Trang 47/ SGK Hóa 11 – Chân trời sáng tạo).

Có nhiều cách phân loại hợp chất hữu cơ, trong đó có cách dựa theo thành phần nguyên tố tạo nên hợp chất hữu cơ.

Lời giải chi tiết:

- Hợp chất hữu cơ là hợp chất của carbon, trừ một số hợp chất oxide của carbon, muối carbonate, các carbide,…

- Dựa theo thành phần nguyên tố tạo nên hợp chất hữu cơ, hợp chất hữu cơ được chia thành 2 loại:

+ Hydrocarbon.

+ Dẫn xuất của hydrocarbon.

CH

Nhận xét sự khác nhau về thành phần nguyên tố của các hợp chất hữu cơ và hợp chất vô cơ trong một số sản phẩm ở Hình 8.1 và nguyên liệu ở Hình 8.2. Hãy cho biết nguyên tố nào luôn có trong thành phần của hợp chất hữu cơ.

Phương pháp giải:

Hợp chất hữu cơ là hợp chất của carbon, trừ một số hợp chất oxide của carbon, muối carbonate, các carbide,…

Lời giải chi tiết:

- Thành phần nguyên tố của các hợp chất hữu cơ trong Hình 8.1 luôn chứa C. Thành phần nguyên tố của các hợp chất vô cơ trong Hình 8.2 có thể chứa C hoặc không.

- Nguyên tố carbon luôn có trong thành phần của hợp chất hữu cơ.

Câu hỏi 1

Cho các chất sau: Na₂CO₃, BaCl₂, MgSO₄, CH₃COONa, C₂H₅Br, CaO, CHCl₃, HCOOH. Xác định chất nào là hợp chất hữu cơ, chất nào là hợp chất vô cơ trong các chất trên.

Phương pháp giải:

Hợp chất hữu cơ là hợp chất của carbon, trừ một số hợp chất oxide của carbon, muối carbonate, các carbide,…

Lời giải chi tiết:

Hợp chất hữu cơ: CH₃COONa, C₂H₅Br, CHCl₃, HCOOH.

Hợp chất vô cơ: Na₂CO₃, BaCl₂, MgSO₄, CaO.

Câu hỏi 2

Hãy liệt kê một số hợp chất hữu cơ có ứng dụng trong đời sống và sản xuất.

Phương pháp giải:

Hãy liệt kê một số hợp chất hữu cơ có ứng dụng trong đời sống và sản xuất.

Lời giải chi tiết:

Một số hợp chất hữu cơ có ứng dụng trong đời sống và sản xuất:

+ Saccharose (C₁₂H₂₂O₁₁) trong đường kính.

+ Ethanol (C₂H₅OH) trong rượu, cồn rửa tay, cồn sát khuẩn...

+ Acetic acid (CH₃COOH) trong giấm.

Câu hỏi 3

Xác định loại liên kết (liên kết cộng hoá trị, liên kết ion) trong phân tử các hợp chất hữu cơ ở Hình 8.3.

Phương pháp giải:

- Liên kết ion là liên kết được hình thành bởi lực hút tĩnh điện giữa các ion mang điện tích trái dấu. Liên kết ion thường được hình thành khi kim loại điển hình tác dụng với phi kim điển hình.

- Liên kết cộng hóa trị là liên kết được hình thành giữa hai nguyên tử bằng một hay nhiều cặp electron chung. Liên kết cộng hóa trị được hình thành giữa các nguyên tử của cùng một nguyên tố hoặc giữa các nguyên tử của các nguyên tố không khác nhau nhiều về độ âm điện.

Lời giải chi tiết:

- Phân tử CH₃ – CH₂ – OH chứa liên kết cộng hóa trị.

- Phân tử CH₃ – COOH chứa liên kết cộng hóa trị.

- Phân tử CH₃ – COONa chứa các liên kết cộng hóa trị (C – H, C – C, C – O, C = O) và liên kết ion (O – Na)

Câu hỏi 4

So sánh nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi của các chất hữu cơ với các chất vô cơ trong Bảng 8.1. Giải thích.

Phương pháp giải:

Các hợp chất hữu cơ thường có nhiệt độ sôi và nhiệt độ nóng chảy thấp.

Lời giải chi tiết:

- Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi của các chất hữu cơ (C₂H₅-OH, CH₂Cl₂) thấp hơn nhiều so với các chất vô cơ (KOH, CaCl₂).

- Trong phân tử C₂H₅-OH và CH₂Cl₂ chứa liên kết cộng hóa trị. Trong phân tử KOH, CaCl₂ chứa liên kết ion. Độ bền của liên kết ion lớn hơn liên kết cộng hóa trị, do đó cần nhiều năng lượng để phá vỡ liên kết ion hơn so với liên kết cộng hóa trị, nên nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của các hợp chất vô cơ lớn hơn hợp chất hữu cơ.

Câu hỏi 5

Quan sát Bảng 8.2, nhận xét về tính tan của các hợp chất hữu cơ trong dung môi nước và một số dung môi hữu cơ.

Phương pháp giải:

Quan sát Bảng 8.2, nhận xét về tính tan của các hợp chất hữu cơ trong dung môi nước và một số dung môi hữu cơ.

Lời giải chi tiết:

Các hợp chất hữu cơ tan ít (hoặc không tan) trong nước và tan nhiều trong các dung môi hữu cơ.

Câu hỏi 1

Nhận xét đặc điểm cấu tạo của hai sản phẩm tạo thành trong phản ứng tách nước của butan – 2 – ol.

Phương pháp giải:

Cho biết số lượng nguyên tử C và H và nhận xét về vị trí của liên kết đôi C = C.

Lời giải chi tiết:

But – 1 – ene và but – 2 – ene đều có 4 nguyên tử C và 8 nguyên tử H, chỉ khác nhau về vị trí liên kết đôi C = C.

Câu hỏi 2

Nhận xét thành phần nguyên tố của hydrocarbon và dẫn xuất của hydrocarbon trong Hình 8.5 và 8.6.

Phương pháp giải:

• Hợp chất hữu cơ gồm hydrocarbon và dẫn xuất của hydrocarbon.

• Hydrocarbon là những hợp chất hữu cơ chỉ được tạo thành từ hai nguyên tố carbon và hydrogen.

• Dẫn xuất của hydrocarbon là những hợp chất hữu cơ mà trong phân tử ngoài nguyên tố carbon còn có các nguyên tố như oxygen, nitrogen, sulfur, halogen, ...

Lời giải chi tiết:

Thành phần nguyên tố của hydrocarbon trong Hình 8.5 là carbon và hydrogen.

Thành phần nguyên tố trong dẫn xuất của hydrocarbon trong Hình 8.6: ngoài carbon và hydrogen, còn có các nguyên tố khác như nitrogen, oxygen, chlorine.

Câu hỏi 3

Cho các hợp chất hữu cơ sau: CH₃COONa, C₂H₅Br, C₂H₆, CHCl₃, HCOOH, C₆H₆. Cho biết chất nào là hydrocarbon, chất nào là dẫn xuất của hydrocarbon.

Phương pháp giải:

• Hydrocarbon là những hợp chất hữu cơ chỉ được tạo thành từ hai nguyên tố carbon và hydrogen.

• Dẫn xuất của hydrocarbon là những hợp chất hữu cơ mà trong phân tử ngoài nguyên tố carbon còn có các nguyên tố như oxygen, nitrogen, sulfur, halogen, ...

Lời giải chi tiết:

• Hydrocarbon: C₂H₆, C₆H₆.

• Dẫn xuất của hydrocarbon: CH₃COONa, C₂H₅Br, CHCl₃, HCOOH.

Câu hỏi 1

So sánh thành phần nguyên tố và cấu tạo phân tử của ethanol và dimethyl ether. Nhận xét về khả năng phản ứng của hai chất này với sodium.

Phương pháp giải:

Cho biết, thành phần nguyên tố, số lượng nguyên tử C, H, O và nhận xét về vị trí của O của hai hợp chất.

Dựa vào phương trình phản ứng dưới đây để nhận xét về khả năng phản ứng của hai chất với sodium.

Lời giải chi tiết:

- Phân tử ethanol và dimethyl ether được cấu tạo bởi

+ 3 nguyên tố là carbon, hydrogen và oxygen;

+ 2 nguyên tử C, 6 nguyên tử H, 1 nguyên tử O;

2 phân tử trên khác nhau về vị trí của O trong cấu tạo.

- Ethanol phản ứng được với sodium còn dimethyl ether thì không.

Câu hỏi 2

Chỉ ra các nhóm chức trong các chất hữu cơ sau:

(1) C₂H₅ – O –  C₂H₅ ; (2) C₆H₅ – NH₂; (3) C₂H₅ – CHO; (4) C₂H₅ – COOH; (5) CH₃ – CO – CH₂ – CH₃;

(6) CH₃ - OH; (7) CH₃COOC₂H₅.

Phương pháp giải:

Nhóm chức là nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử gây ra tính chất đặc trưng của hợp chất hữu cơ.

Lời giải chi tiết:

CH

Từ dữ liệu Bảng 8.4 và quan sát Hình 8.7, hãy chỉ rõ peak đặc trưng với số sóng tương ứng của nhóm OH trên phổ IR của benzyl alcohol.

Phương pháp giải:

Phương pháp phổ hồng ngoại (Infrared spectroscopy - IR) là phép đo sự tương tác của bức xạ hồng ngoại với vật chất. Trên phổ hồng ngoại có các tín hiệu (peak) của cực đại hấp thụ (hoặc cực tiểu truyền qua) ứng với những dao động đặc trưng của các nhóm nguyên tử. Nó thường được sử dụng để dự đoán sự có mặt các nhóm chức trong phân tử hợp chất hữu cơ (Bảng 8.4). Phổ hồng ngoại biểu diễn sự phụ thuộc của cường độ hấp thụ bức xạ hồng ngoại của một chất vào số sóng hoặc bước sóng. Trên phổ hồng ngoại, trục nằm ngang biểu diễn số sóng (cm ) của các bức xạ trong vùng hồng ngoại, trục thẳng đứng biểu diễn cường độ truyền qua hoặc độ hấp thụ (theo %).

Để xác định được peak của nhóm OH trên phổ IR của benzyl alcohol, ta xác định số sóng của nhóm chức OH rồi tìm số sóng có giá trị nằm trong khoảng đó trên phổ IR của benzyl alcohol.

Lời giải chi tiết:

Số sóng (peak) đặc trưng của nhóm chức OH nằm trong khoảng 3600 – 3300 (cm^-1)

→ Peak đặc trưng với số sóng tương ứng của nhóm OH trên phổ IR của benzyl alcohol là 3330 cm^-1.

Bài tập 1

Hãy nêu những điểm khác nhau cơ bản giữa hợp chất hữu cơ và hợp chất vô cơ về thành phần nguyên tố, tính chất vật lí và tính chất hoá học.

Phương pháp giải:

- Hợp chất hữu cơ là hợp chất của carbon, trừ một số hợp chất oxide của carbon, muối carbonate, các carbide,…

- Tính chất vật lí: Các hợp chất hữu cơ thường có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi thấp, không tan hoặc ít tan trong nước, tan nhiều trong dung môi hữu cơ.

- Tính chất hoá học: Đa số các hợp chất hữu cơ dễ cháy, thường kém bền với nhiệt nên dễ bị phân huỷ bởi nhiệt. Phản ứng của các chất hữu cơ thường xảy ra chậm, không hoàn toàn và không theo một hướng nhất định nên tạo thành hỗn hợp các sản phẩm.

Lời giải chi tiết:

Bài tập 3

Hợp chất Y có công thức phân tử C₄H₈O, là một hợp chất dễ bay hơi. Dựa vào phổ IR dưới đây, hãy cho biết peak nào giúp dự đoán được trong Y có nhóm chức aldehyde.

Phương pháp giải:

Để xác định được tín hiệu (peak) của nhóm -CHO trên phổ IR của hợp chất Y, ta xác định số sóng của nhóm chức C = O và C - H rồi tìm số sóng có giá trị nằm trong khoảng đó trên phổ IR của Y.

Lời giải chi tiết:

Số sóng (peak) đặc trưng của nhóm chức aldehyde:

- Các tín hiệu đặc trưng của nhóm aldehyde trong hợp chất Y:

+ Peak 1720 cm^-1 là peak đặc trưng của liên kết C = O trong nhóm – CHO.

+ Các peak 2820 cm^-1 và 2715 cm^-1 là các peak đặc trưng của liên kết C – H trong nhóm – CHO.

Lý thuyết

Bài tập 2

Cho các hợp chất sau: (1) CaCl₂; (2) CH₂=CH-Cl; (3) C₆H₅ – CHO; (4) CaC₂; (5) Al(OH)₃; (6) CuSO₄; (7) Ba(NO₃)₂. Hợp chất nào là chất hữu cơ, hợp chất nào là chất vô cơ?

Phương pháp giải:

Dựa vào khái niệm của hợp chất hữu cơ

Lời giải chi tiết:

Hợp chất hữu cơ: (2); (3)

Hợp chất vô cơ: (1); (4); (5); (6); (7)