Giải SGK Hóa 11 Chân trời sáng tạo Bài 10: Công thức phân tử hợp chất hữu cơ - Giải SGK Hóa học 11 - Chân trời sáng tạo

Mở đầu SGK Hóa 11 Chân trời sáng tạo Bài 10 (trang 57): Phổ khối lượng (Mass spectrometry - MS) thường được sử dụng để xác định nguyên tử khối, phân tử khối của các chất và hàm lượng đồng vị bền của một số nguyên tố với độ dinh dưỡng chính xác cao. Xác định được phân tử khối là một trong những yếu tố quan trọng trong việc lập công thức phân tử hợp chất hữu cơ. Công thức phân tử hợp chất hữu cơ được lập như thế nào từ dữ liệu phân tích nguyên tố và phân tử khối?

Trả lời:

- Công thức phân tử hợp chất hữu cơ được lập dựa vào % khổi lượng nguyên tố và phân tử khối từ dữ liệu phân tích nguyên tố.

1. Xác định phân tử khối của hợp chất hữu cơ

Câu hỏi 1 SGK Hóa 11 Chân trời sáng tạo Bài 10 (trang 57): Quan sát Hình 10.1, xác định giá trị phân tử khối của naphthalene và phenol. Biết phân tử khối tương ứng với peak có cường độ tương đối lớn nhất hiển thị trên phổ khối lượng.

Trả lời:

Quan sát Hình 10.1 xác định được:

+ Phân tử khối của naphthalene là: 128;

+ Phân tử khối của phenol là: 94.

2. Công thức phân tử hợp chất hữu cơ

Câu hỏi 2 SGK Hóa 11 Chân trời sáng tạo Bài 10 (trang 58): Từ phổ khối lượng, làm thế nào để xác định được phân tử khối của hợp chất hữu cơ cần khảo sát?

Trả lời:

- Từ phổ khối lượng, ta xác định được phân tử khối của hợp chất hữu cơ là peak của mảnh ion phân tử có giá trị m/z lớn nhất.

Luyện tập SGK Hóa 11 Chân trời sáng tạo Bài 10 (trang 58): Một hợp chất hữu cơ Y có 32% C, 6,67% H, 18,67% N về khối lượng còn lại là O. Phân tử khối của hợp chất này được xác định thông qua kết quả phổ khối lượng với peak ion phân tử có giá trị m/z lớn nhất. Lập công thức phân tử của Y

Lời giải:

%mO = 100% - 32% - 6,67% - 18,67% = 42,66%.

Đặt công thức phân tử của Y là CxHyOzNt.

Từ phổ khối lượng của Y xác định được: MY = 75.

Vậy:

$x = \frac{% m_{C}}{12} . \frac{M}{100} = \frac{32}{12} . \frac{75}{100} = 2$

$y = \frac{% m_{H}}{1} . \frac{M}{100} = \frac{6, 67}{1} . \frac{75}{100} = 5$

$z = \frac{% m_{O}}{16} . \frac{M}{100} = \frac{42, 66}{16} . \frac{75}{100} = 2$

$t = \frac{% m_{N}}{14} . \frac{M}{100} = \frac{18, 67}{14} . \frac{75}{100} = 1$

Công thức phân tử của Y: C2H5O2N.

Bài tập

Bài tập 1 SGK Hóa 11 Chân trời sáng tạo Bài 10 (trang 59): Acetone là một hợp chất hữu cơ dùng để làm sạch dụng cụ trong phòng thí nghiệm, tẩy rửa sơn móng tay và là chất đầu trong nhiều quá trình tổng hợp hữu cơ. Kết quả phân tích nguyên tố của acetone như sau: 62,07% C; 27,59% O về khối lượng, còn lại là hydrogen. Phân tử khối của acetone được xác định thông qua phổ khối lượng với peak ion phân tử có giá trị m/z lớn nhất bằng 58. Lập công thức phân tử của acetone.

Lời giải:

Gọi công thức phân tử của acetone là: C_xH_yO_z

%mH = 100% − (62,07% + 27,59%) = 10,34%

Từ phổ khối lượng, ta có M = 58 (amu)

Công thức phân tử của acetone là: C₃H₆O

Bài tập 2 SGK Hóa 11 Chân trời sáng tạo Bài 10 (trang 60): Chất hữu cơ X được sử dụng khá rộng rãi trong ngành y tế với tác dụng chống vi khuẩn, vi sinh vật. Kết quả phân tích của nguyên tố X như sau: 52,17% C; 13,04% H về khối lượng, còn lại là oxygen. Phân tử khối của X được xác định thông qua kết quả phổ khối lượng với peak ion phân tử có giá trị m/z lớn nhất bằng 46. Lập công thức phân tử của X.

Lời giải:

%m_O = 100% - 52,17% - 13,04% = 34,79%.

Đặt công thức phân tử của X là: C_xH_yO_z.

Từ phổ khối lượng của X xác định được M_X = 46.

Ta có:

Công thức phân tử của X là: C₂H₆O.

Bài tập 3 SGK Hóa 11 Chân trời sáng tạo Bài 10 (trang 60): Aniline là hợp chất quan trọng trong công nghiệp phẩm nhuộm sản xuất polymer. Kết quả phân tích nguyên tố aniline như sau 77,42% C, 7,53% H về khối lượng còn lại là Nitrogen. Phân tử khối của Aniline được xác định trên phổ khối lượng nguyên tử tương ứng với peak có cường độ tương đối mạnh nhất. Lập công thức của Aniline.

Lời giải:

- Gọi công thức phân tử của Aniline là C_xH_yN_z

- Phân tử khối của Aniline được xác định trên phổ khối lượng nguyên tử tương ứng với peak có cường độ tương đối mạnh nhất. --> M_Aniline = 93

%m_C = 77,42, %m_H = 7,53, %m_N = 15,05%

Ta có:

%mC =x.1293=77,42100⇒x=6

%mH = y.193=7,53100⇒y=7

%mN = z.1493=15,05100⇒z=1

Vậy công thức phân tử của Aniline là C6H7N