Bài Ôn tập chương 3 trang 48, 49, 50 SBT Hóa 11 Chân trời sáng tạo

Bài tập 1

Để tách các chất lỏng có nhiệt độ sôi khác nhau thường dùng phương pháp

A. chưng cất.                B. chiết.                        C. kết tinh.                    D. sắc kí.

Phương pháp giải:

Phương pháp chưng cất:

- Nguyên tắc: Chưng cất là phương pháp tách và tinh chế chất lỏng dựa trên sự khác nhau về nhiệt độ sôi của các chất trong hỗn hợp ở áp suất nhất định.

- Cách tiến hành: Đun nóng hỗn hợp chất lỏng, chất nào có nhiệt độ sôi thấp hơn sẽ chuyển thành hơi sớm hơn và nhiều hơn. Sau đó làm lạnh, hơi ngưng tụ thành dạng lỏng chứa chủ yếu chất có nhiệt độ sôi thấp hơn.

Lời giải chi tiết:

Để tách các chất lỏng có nhiệt độ sôi khác nhau thường dùng phương pháp chưng cất.

→ Chọn A.

Bài tập 2

Để tách các chất từ một hỗn hợp lỏng không đồng nhất thường dùng phương pháp

A. chưng cất.                B. chiết.                        C. kết tinh.                    D. sắc kí.

Phương pháp giải:

Chiết là phương pháp tách và tinh chế các chất từ hỗn hợp dựa trên độ hoà tan khác nhau của các chất đó trong hai môi trường không hoà tan vào nhau.

Lời giải chi tiết:

Để tách các chất từ một hỗn hợp lỏng không đồng nhất thường dùng phương pháp chiết.

→ Chọn B.

Bài tập 3

Để tinh chế các chất rắn tan ra khỏi dung dịch thường dùng phương pháp

A. chưng cất.                B. chiết.                        C. kết tinh.                    D. sắc kí.

Phương pháp giải:

Nguyên tắc của phương pháp kết tinh: Với hỗn hợp các chất rắn, người ta thường dựa vào độ tan khác nhau và sự thay đổi độ tan theo nhiệt độ của chúng để tách và tinh chế.

Lời giải chi tiết:

Để tinh chế các chất rắn tan ra khỏi dung dịch thường dùng phương pháp kết tinh.

→ Chọn C.

Bài tập 4

Cặp chất nào sau đây là đồng phân của nhau?

A. CH₃COOH, HCOOCH₃.                                B. CH₃OOH, HCOOH.

C. CH₃OH, C₂H₅OH.                                         D. C₂H₅OH, CH₃OCH₂CH₃.

Phương pháp giải:

Những hợp chất khác nhau nhưng có cùng công thức phân tử được gọi là những chất đồng phân.

Lời giải chi tiết:

Vì CH₃COOH và HCOOCH₃ đều có công thức phân tử là C₂H₄O₂ nên CH₃COOH và HCOOCH₃ là đồng phân của nhau.

→ Chọn A.

Bài tập 5

Cặp chất nào sau đây là đồng đẳng của nhau?

A. CH₄, CH₃-CH₂-CH₂-CH₃.                             B. CH₃OCH₃, CH₃-CH₂OH.

C. HCHO, CH₃COOH.                                       D. CH₂OH-CH₂OH, C₃H₅(OH)₃.

Phương pháp giải:

Đồng đẳng là những chất có cấu tạo hoá học tương tự nhau nên có tính chất hoá học cơ bản giống nhau, nhưng phân tử khác nhau một hay nhiều nhóm CH₂.

Lời giải chi tiết:

CH₄, CH₃-CH₂-CH₂-CH₃ là đồng đẳng của nhau, chúng đều là những alkane no, đơn, hở.

CH₃OCH₃ là ether, CH₃-CH₂OH là alcohol no, đơn hở. Hai chất này khác nhau về tính chất hóa học.

HCHO là aldehyde, CH₃COOH là carboxylic acid. Hai chất này khác nhau về tính chất hóa học.

CH₂OH-CH₂OH, C₃H₅(OH)₃ đều là polyalcohol, nhưng trong phân tử mỗi chất này lại khác nhau một nhóm (-CH(OH)) nên chúng không phải là đồng đẳng của nhau.

→ Chọn A.

Bài tập 6

Cho các chất sau: AlCl₃, HNO₃, CH₃–CH₂–CH₃, CH₂=CH–CH₂CH₃, NaOOC-COONa, CH₂OH-CH₂OH, H-CH=O, Ba(OH)₂, Na₂CO₃, CO, CaC₂, NaCN. Chất nào là chất hữu cơ, chất nào là chất vô 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:

Chất hữu cơ: CH₃–CH₂–CH₃, CH₂=CH–CH₂CH₃, NaOOC-COONa, CH₂OH-CH₂OH, H-CH=O.

Chất vô cơ: AlCl₃, HNO₃, Ba(OH)₂, Na₂CO₃, CO, CaC₂, NaCN.

Bài tập 7

Cho các chất sau: CH₄, CH₃–CH₂-NH₂, CH₂=CH₂, CH₃-COOH, CH₂=C(CH₃)-CH=CH₂, C₃H₅(OH)₃, CH≡CH, C₆H₅OH, CH₃CHO, CH₃COOCH₂CH₃, H₂N–CH(CH₃)-COOH. 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: CH₄, CH₂=CH₂, CH₂=C(CH₃)-CH=CH₂, CH≡CH.

Dẫn xuất của hydrocarbon: CH₃–CH₂-NH₂, CH₃-COOH, C₃H₅(OH)₃, C₆H₅OH, CH₃CHO, CH₃COOCH₂CH₃, H₂N–CH(CH₃)-COOH.

Bài tập 8

Người ta thực hiện chiết xuất tinh dầu hồi trong phòng thí nghiệm như sau:

 – Giai đoạn 1 (xử lí nguyên liệu): Sau khi lấy về, quả hồi phải được xử lí sơ bộ nhằm loại bỏ các tạp chất cơ học chứa lẫn như lá, cành vụn, cây, đất cát ... (không nên loại bỏ cuống của quả hồi vì cuống quả hồi có chứa một hàm lượng tinh dầu khá cao, từ 5,49% – 6,01%).

– Giai đoạn 2 (cản dập): Sau khi xử lí, nguyên liệu quả hồi dùng để chưng cất nên được cán dập.

– Giai đoạn 3: Chiết xuất tinh dầu hồi dựa trên cơ sở nhiệt độ sôi khác nhau giữa tinh dầu và nước có trong nguyên liệu.

– Giai đoạn 4: Tinh dầu hồi thu được ở giai đoạn 3 vẫn còn lẫn một ít nước, dù không đáng kể nhưng sẽ làm ảnh hưởng lớn đến chất lượng của tinh dầu hồi. Do đó, sau khi hoàn thành giai đoạn 3, tinh dầu hồi phải được khử nước bằng cách để lắng yên một ngày đêm trong phễu, sau đó tiến hành tách bỏ lớp nước phía dưới. Để dễ dàng hơn cho quá trình phân lớp, có thể cho thêm một ít muối ăn để làm tăng tỉ trọng của nước còn lẫn trong tinh dầu. Sau khi tách bỏ lớp nước phía dưới, lớp tinh dầu còn lại phía trên phễu vẫn còn chứa lẫn một lượng nước rất ít và sẽ được khử bỏ bằng cách xử lí với Na₂SO₄ khan.

Hãy cho biết phương pháp tách và tinh chế nào được sử dụng ở giai đoạn 3 và giai đoạn 4 trong quy trình trên.

Phương pháp giải:

* Phương pháp chưng cất: là phương pháp tách và tinh chế chất lỏng dựa trên sự khác nhau về nhiệt độ sôi của các chất trong hỗn hợp ở áp suất nhất định.

Cách tiến hành: Đun nóng hỗn hợp chất lỏng, chất nào có nhiệt độ sôi thấp hơn sẽ chuyển thành hơi sớm hơn và nhiều hơn. Sau đó làm lạnh, hơi ngưng tụ thành dạng lỏng chứa chủ yếu chất có nhiệt độ sôi thấp hơn.

* Phương pháp chiết: là phương pháp tách và tinh chế các chất từ hỗn hợp dựa trên độ hoà tan khác nhau của các chất đó trong hai môi trường không hoà tan vào nhau.

Cách tiến hành chiết lỏng – lỏng:

Bước 1: Cho hỗn hợp có chất cần chiết vào phễu chiết, thêm dung môi vào (dung môi phải có khả năng hoà tan tốt chất cần chiết và không trộn lẫn với hỗn hợp ban đầu).

Bước 2: Lắc đều phễu chiết rồi để yên, hỗn hợp trong phễu sẽ tách thành 2 lớp.

Bước 3: Sau đó từ từ mở khoá phễu chiết để lần lượt thu từng lớp chất lỏng.

Bước 4: Làm bay hơi dung môi của dịch chiết để thu được chất cần tách.

Lời giải chi tiết:

Phương pháp tách và tinh chế được sử dụng ở giai đoạn 3: phương pháp chưng cất.

Phương pháp tách và tinh chế được sử dụng ở giai đoạn 4: phương pháp chiết.

Bài tập 9

Glycerol là hợp chất dùng làm dược phẩm để giảm cân, cải thiện hoạt động tập thể dục, giúp cơ thể bù lượng nước bị mất trong suốt thời gian bị tiêu chảy và nôn mửa cũng như làm giảm áp lực bên trong mắt ở những người bị tăng nhãn áp. Dựa vào phổ IR dưới đây, hãy cho biết peak nào có thể xác định được nhóm chức –OH có trong hợp chất (X).

Phương pháp giải:

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

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 X là A.

Bài tập 10

Naphthalene là một hydrocarbon đóng vai trò quan trọng để tổng hợp các sản phẩm sử dụng trong sản xuất thuốc nhuộm, thuốc trừ sâu, dung môi hữu cơ và nhựa tổng hợp. Naphthalene là nguồn nguyên liệu chính cho carbaryl, sử dụng như một dạng thuốc trừ sâu nói chung. Lập công thức phân tử của naphthalene, biết kết quả phân tích nguyên tố của naphthalene có 93,75% C về khối lượng. Khối lượng mol phân tử của naphthalene được xác định trên phổ khối lượng tương ứng với peak có giá trị m/z lớn nhất.

Phương pháp giải:

Có thể dự đoán phân tử khối của hợp chất hữu cơ đơn giản bằng tín hiệu của mảnh ion phân tử (kí hiệu là [M⁺]). Mảnh ion phân tử này thường ứng với tín hiệu có giá trị m/z lớn nhất.

Thiết lập công thức phân tử hợp chất hữu cơ (C_xH_yO_zN_t) từ dữ liệu phân tích nguyên tố và phân tử khối (M) được khái quát như sau:

\[{\rm{x  =  }}\frac{{{\rm{\% }}{{\rm{m}}_{\rm{C}}}}}{{{\rm{12}}}} \times \frac{{\rm{M}}}{{{\rm{100}}}}{\rm{; y  =  }}\frac{{{\rm{\% }}{{\rm{m}}_{\rm{H}}}}}{{\rm{1}}} \times \frac{{\rm{M}}}{{{\rm{100}}}}{\rm{; z  =  }}\frac{{{\rm{\% }}{{\rm{m}}_{\rm{O}}}}}{{{\rm{16}}}} \times \frac{{\rm{M}}}{{{\rm{100}}}}{\rm{; t  =  }}\frac{{{\rm{\% }}{{\rm{m}}_{\rm{N}}}}}{{{\rm{14}}}} \times \frac{{\rm{M}}}{{{\rm{100}}}}\]

Với x, y, z, t lần lượt là số nguyên tử C, số nguyên tử H, số nguyên tử O, số nguyên tử N; %m_C, %m_H, %m_O, %m_N lần lượt là % khối lượng của các nguyên tố C, H, O, N trong hợp chất hữu cơ.

Lời giải chi tiết:

Naphthalene là một hydrocarbon, do đó ta gọi công thức phân tử của naphthalene là C_xH_y.

%m_H = 100% - 83,75% = 6,25%

Khối lượng mol phân tử của naphthalene được xác định trên phổ khối lượng tương ứng với peak có giá trị m/z lớn nhất. Do đó, từ phổ khối lượng của naphthalene, ta có: \[{{\rm{M}}_{naphthalene}} = 128\]

\[\begin{array}{l}{\rm{x  =  }}\frac{{{\rm{\% }}{{\rm{m}}_{\rm{C}}}}}{{{\rm{12}}}} \times \frac{{\rm{M}}}{{{\rm{100}}}}{\rm{  =  }}\frac{{93,75}}{{{\rm{12}}}} \times \frac{{128}}{{{\rm{100}}}} = 10\\{\rm{y  =  }}\frac{{{\rm{\% }}{{\rm{m}}_{\rm{H}}}}}{{\rm{1}}} \times \frac{{\rm{M}}}{{{\rm{100}}}}{\rm{ =  }}\frac{{6,25}}{{\rm{1}}} \times \frac{{128}}{{{\rm{100}}}} = 8\end{array}\]

Vậy công thức phân tử của naphthalene là C₁₀H₈.

Bài tập 11

Acetic acid được sử dụng rộng rãi trên thế giới trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau như tạo ra polymer ứng dụng trong sơn, chất kết dính, là dung môi hoà tan các chất hoá học, sản xuất và bảo quản thực phẩm, đặc biệt dùng để sản xuất giấm.

a) Lập công thức phân tử của acetic acid, biết kết quả phân tích nguyên tố của acetic acid có 40% C; 53,33% O về khối lượng; còn lại là H. Phân tử khối của acetic acid được xác định trên phổ khối lượng tương ứng với peak có giá trị m/z lớn nhất

b) Dựa vào phổ IR bên, hãy cho biết có thể xác định được nhóm chức carboxyl có trong acetic acid từ peak nào.

Phương pháp giải:

a) Có thể dự đoán phân tử khối của hợp chất hữu cơ đơn giản bằng tín hiệu của mảnh ion phân tử (kí hiệu là [M⁺]). Mảnh ion phân tử này thường ứng với tín hiệu có giá trị m/z lớn nhất.

Thiết lập công thức phân tử hợp chất hữu cơ (C_xH_yO_zN_t) từ dữ liệu phân tích nguyên tố và phân tử khối (M) được khái quát như sau:

\[{\rm{x  =  }}\frac{{{\rm{\% }}{{\rm{m}}_{\rm{C}}}}}{{{\rm{12}}}} \times \frac{{\rm{M}}}{{{\rm{100}}}}{\rm{; y  =  }}\frac{{{\rm{\% }}{{\rm{m}}_{\rm{H}}}}}{{\rm{1}}} \times \frac{{\rm{M}}}{{{\rm{100}}}}{\rm{; z  =  }}\frac{{{\rm{\% }}{{\rm{m}}_{\rm{O}}}}}{{{\rm{16}}}} \times \frac{{\rm{M}}}{{{\rm{100}}}}{\rm{; t  =  }}\frac{{{\rm{\% }}{{\rm{m}}_{\rm{N}}}}}{{{\rm{14}}}} \times \frac{{\rm{M}}}{{{\rm{100}}}}\]

Với x, y, z, t lần lượt là số nguyên tử C, số nguyên tử H, số nguyên tử O, số nguyên tử N; %m_C, %m_H, %m_O, %m_N lần lượt là % khối lượng của các nguyên tố C, H, O, N trong hợp chất hữu cơ.

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

Lời giải chi tiết:

a) Gọi công thức phân tử của acetic acid là C_xH_yO_z.

\[{\rm{\% }}{{\rm{m}}_{\rm{H}}} = {\rm{ }}100\%  - (40\%  + 53,33\% ) = 6,67\% \]

Vì phân tử khối của acetic acid được xác định trên phổ khối lượng tương ứng với peak có giá trị m/z lớn nhất.

nên \[{{\rm{M}}_{acetic{\rm{ }}acid}} = 60\]

\[\begin{array}{l}{\rm{x  =  }}\frac{{{\rm{\% }}{{\rm{m}}_{\rm{C}}}}}{{{\rm{12}}}} \times \frac{{\rm{M}}}{{{\rm{100}}}}{\rm{  =  }}\frac{{40}}{{{\rm{12}}}} \times \frac{{60}}{{{\rm{100}}}} = 2\\{\rm{y  =  }}\frac{{{\rm{\% }}{{\rm{m}}_{\rm{H}}}}}{{\rm{1}}} \times \frac{{\rm{M}}}{{{\rm{100}}}}{\rm{ =  }}\frac{{6,67}}{{\rm{1}}} \times \frac{{60}}{{{\rm{100}}}} \approx 4\\{\rm{z  =  }}\frac{{{\rm{\% }}{{\rm{m}}_{\rm{O}}}}}{{{\rm{16}}}} \times \frac{{\rm{M}}}{{{\rm{100}}}}{\rm{ =  }}\frac{{53,33}}{{{\rm{16}}}} \times \frac{{60}}{{{\rm{100}}}} \approx 2\end{array}\]

Vậy công thức phân tử của acetic acid là C₂H₄O₂.

b) Trên phổ IR của acetic acid, peak C (khoảng 1700 cm^-1) giúp dự đoán được trong hợp chất này có nhóm chức C=O và peak A nằm trong khoảng 3300 – 3000 cm^-1 giúp dự đoán được trong hợp chất này có nhóm chức O-H. Dựa vào hai giá trị trên, ta có thể dự đoán hợp chất này có nhóm chức carboxyl trong phân tử.