30 Bài tập về Cấu tạo phân tử hợp chất hữu cơ (2024) có đáp án chi tiết nhất

Bài tập về Cấu tạo phân tử hợp chất hữu cơ

I. Lý thuyết và phương pháp giải

1. Đặc điểm cấu tạo phân tử hợp chất hữu cơ

a. Hóa trị và liên kết giữa các nguyên tử

- Trong các hợp chất hữu cơ, cacbon luôn có hóa trị IV, hiđro có hóa trị I, oxi có hóa trị II.

- Các nguyên tử liên kết với nhau theo đúng hóa trị của chúng. Mỗi liên kết được biểu diễn bằng một nét gạch nối giữa hai nguyên tử.

- Ví dụ với phân tử CH₄:

+) Nguyên tử C liên kết với 4 nguyên tử H, nguyên tử C có hóa trị IV.

+) Nguyên tử H có hóa trị I nên mỗi nguyên tử H tạo được 1 liên kết với nguyên tử cacbon.

b. Mạch cacbon

- Những nguyên tử cacbon trong phân tử hợp chất hữu cơ có thể liên kết trực tiếp với nhau tạo thành mạch cacbon.

- Có 3 loại mạch cacbon: mạch không phân nhánh (mạch thẳng), mạch nhánh và mạch vòng.

-

Ví dụ:

c. Trật tự liên kết giữa các nguyên tử trong phân tử

- Mỗi hợp chất hữu cơ có một trật tự liên kết giữa các nguyên tử trong phân tử.

- Ví dụ cùng công thức phân tử C₂H₆O có 2 chất:

rượu etylic (chất lỏng)

đimetyl ete (chất khí)

2. Công thức cấu tạo

- Công thức biểu diễn đầy đủ liên kết giữa các nguyên tử trong phân tử gọi là công thức cấu tạo

Ví dụ:

Công thức cấu tạo của etan:  viết gọn CH₃ – CH₃

Công thức cấu tạo của rượu etylic: ; viết gọn CH₃ – CH₂ – OH

- Như vậy, công thức cấu tạo cho biết thành phần của phân tử và trật tự liên kết giữa các nguyên tử trong phân tử.

3. Phương pháp giải

Cách viết công thức cấu tạo của hợp chất hữu cơ:

- Công thức biểu diễn đầy đủ liên kết giữa các nguyên tử trong phân tử là công thức cấu tạo

Ví dụ:

Công thức cấu tạo của etan: viết gọn CH₃ – CH₃

- Để viết được công thức cấu tạo của hợp chất hữu cơ, học sinh cần phải nắm được các đặc điểm về cấu tạo phân tử hợp chất hữu cơ như sau:

+ Trong các hợp chất hữu cơ, cacbon luôn có hóa trị IV, hiđro có hóa trị I, oxi có hóa trị II. 

+ Các nguyên tử liên kết với nhau theo đúng hóa trị của chúng. Mỗi liên kết được biểu diễn bằng một nét gạch nối giữa hai nguyên tử.

+ Những nguyên tử cacbon trong phân tử hợp chất hữu cơ có thể liên kết trực tiếp với nhau tạo thành mạch cacbon.  

+ Có 3 loại mạch cacbon:  mạch không phân nhánh (mạch thẳng), mạch nhánh và mạch vòng.

- Các bước viết công thức cấu tạo của hợp chất hữu cơ:

Bước 1: Tính độ bất bão hòa (số liên kết pi và vòng) để định hướng mạch C, nhóm chức (nếu đề bài chưa cho đặc điểm cấu tạo của hợp chất).

Ví dụ hợp chất: C_xH_yO_zN_tX_v (với X là các nguyên tố nhóm halogen)

Độ bất bão hòa k 

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 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 chọn được ngay đáp án mà không cần điền số nguyên tử H.

II. Ví dụ minh họa

Ví dụ 1. Số liên kết đơn trong phân tử C₄H₁₀ là 

A. 10.

B. 13. 

C. 14. 

D. 12.

Lời giải:

Đáp án B

Cách 1:

Liên kết trong phân tử C₄H₁₀ có thể biểu diễn như sau:

Vậy có 13 liên kết đơn trong phân tử C₄H₁₀.

Cách 2: 

Áp dụng công thức: Số liên kết đơn = số C + số H – 1 = 4 + 10 – 1 = 13.

Ví dụ 2. Công thức cấu tạo dưới đây là của hợp chất nào?

A. C₂H₄Br 

B. CH₃Br 

C. C₂H₅Br₂  

D. C₂H₅Br

Lời giải:

Đáp án D

Dựa vào công thức cấu tạo dễ dàng xác định được, trong hợp chất có:

+ 2 nguyên tử C.

+ 5 nguyên tử H.

+ 1 nguyên tử Br.

Vậy công thức phân tử của hợp chất là C₂H₅Br.

Ví dụ 3. Một hợp chất hữu cơ có công thức C₃H₇Cl, có số công thức cấu tạo là 

A. 4.

B. 3.

C. 1. 

D. 2.

Lời giải:

Đáp án D

Có hai công thức cấu tạo là:

III. Bài tập tự luyện

Bài 1: Hiđrocacbon X có 83,33% khối lượng Cacbon. Số đồng phân cấu tạo của X là:

A. 4                    

B. 3

C. 2                    

D. 1

Lời giải

X là hiđrocacbon => X chỉ chứa C và H

Gọi CTPT của X có dạng C_xH_y (y ≤ 2x + 2)

=> %m_H = 100% - %m_C = 100% - 83,33% = 16,67%

=> x : y = 

=> CTPT của X có dạng: (C₅H₁₂)_n hay C_5nH_12n

Vì y ≤ 2x + 2 => 12n ≤ 5n + 7 => n ≤ 1 => n = 1

=> CTPT của X là C₅H₁₂

Ta có: ∆ = = 0 => C₅H₁₂ là hiđrocacbon no, mạch hở

Các CTCT của X là:

Đáp án: B  

Bài 2: Phân tử hợp chất hữu cơ A có 2 nguyên tố. Đốt cháy hoàn toàn 3 gam chất A thu được 5,4 gam nước. Biết khối lượng mol của A là 30 gam. Công thức phân tử của A là

A. C₂H₆                   

B. C₃H₈

C. C₂H₄                   

D. CH₃

Lời giải

Hợp chất hữu có A có 2 nguyên tố, khi đốt cháy thu được nước => A chứa C và H

n_H = 2.n_H2O = 0,6 mol

Vì A chỉ chứa C và H => m_A = m_C + m_H = 3 - 0,6 = 2,4 gam

=> n_C =  = 0,2 mol

=> n_C : n_H = 0,2 : 0,6 = 1 : 3

=> Công thức đơn giản nhất của A là (CH₃)_n 

M = 30 => n = 2

=> CTPT của A là C₂H₆

Đáp án: A

Bài 3: Vitamin A là một chất dinh dưỡng thiết yếu cho con người. Trong thực phẩm, vitamin A tồn tại ở dạng chính là retinol (chứa C, H, O) trong đó thành phần % khối lượng H và O tương ứng là 10,49% và 5,594%. Biết CTPT của retinol là:

A. C₁₈H₃₀O

B. C₂₂H₂₆O

C. C₂₁H₁₈O

D. C₂₀H₃₀O

Lời giải

Vì A chỉ chứa C, H và O

=> %m_C = 100% - %m_H - %m_O = 100% - 10,49% -  5,594% = 83,916%

=> x : y : z = 

=  6,993 : 10,49 : 0,349 = 20 : 30 : 1

Vì renitol chứa một nguyên tử O => z = 1

=> x = 20 và y = 30

=> CTPT của retinol là C₂₀H₃₀O

Đáp án: D

Bài 4: Một hợp chất hữu cơ Y khi đốt cháy hoàn toàn thu được CO₂ và H₂O có số mol bằng nhau. Đồng thời số mol oxi tối thiểu cần dùng bằng 4 lần số mol của Y. Biết trong Y chỉ chứa 1 nguyên tử O. Công thức phân tử của Y là

A. C₂H₆O

B. C₄H₈O

C. C₃H₆O

D. C₃H₈O.

Lời giải

Gọi CTPT của Y có dạng C_xH_yO

Vì đầu bài chỉ cho các tỉ lệ, không cho số mol cụ thể => giả sử đốt cháy 1 mol Y

C_xH_yO + O₂xCO₂ + H₂O

  1 mol → mol → x mol → mol

Phản ứng thu được số mol CO₂ và H₂O bằng nhau => x =  (1)

Số mol oxi cần dùng bằng 4 lần số mol của Y =>  =4 (2)

Thay (1) vào (2) ta có:  = 4 => 1,5y – 1 = 8 => y = 6

Thay y = 6 vào (1) => x = 3

=> CTPT của Y là C₃H₆O

Đáp án: C

Bài 5: Đốt cháy hoàn toàn 0,42 gam hợp chất hữu cơ X rồi dẫn toàn bộ sản phẩm cháy (chỉ gồm CO₂ và H₂O) lần lượt qua bình (1) đựng H₂SO₄ đặc dư, bình (2) đựng dung dịch KOH dư. Kết thúc thí nghiệm thấy khối lượng bình (1) và bình (2) tăng lần lượt là 0,54 gam và 1,32 gam. Biết rằng 0,42 gam X chiếm thể tích hơi bằng thể tích của 0,192 gam O₂ ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất. Công thức phân tử của X là

A. C₅H₁₀O

B. C₅H₁₀

C. C₄H₆O

D. C₃H₂O₂.

Lời giải

Cho hỗn hợp sản phẩm qua bình (1) đựng H₂SO₄ đặc, dư => H₂O bị giữ lại

=>m_H2O = 0,54 gam => n_H2O = 0,03 mol => n_{H (trong X)} = 2.n_H2O = 0,06

Cho qua bình (2) đựng KOH dư => CO₂ bị giữ lại

=>m_CO2 = 1,32 gam => n_CO2 = 0,03 mol => n_C = n_CO2 = 0,03

Vì đốt cháy X chỉ thu được CO₂ và H₂O => X gồm C, H và có thể có O

Ta có: m_C + m_H = 0,03.12 + 0,06 = 0,42 = m_X

=> trong X không chứa O

=> n_C : n_H = 0,03 : 0,06 = 1 : 2

=> CTĐGN của X là CH₂ => CTPT của X có dạng (CH₂)_n 

0,42 gam X chiếm thể tích hơi bằng thể tích của 0,192 gam O₂

=> n_X = 

=> M_X= 70 => 14n = 70 => n = 5

=> CTPT X là C₅H₁₀

Đáp án: B

Bài 6: Có bao nhiêu CTPT hợp chất hữu cơ X (chứa C, H, O) có tỉ khối hơi so với H₂ bằng 30?

A. 1                 

B. 3

C. 2                 

D. 4

Lời giải

Tỉ khối hơi so với H₂ bằng 30 => M = 30.2 = 60

Gọi CTPT của X có dạng C_xH_yO_z

=> M = 12x + y + 16z = 60  (1)

=> 16z < 60 => z < < 3,75

TH1: z = 1, thay vào (1) => 12x + y = 44  (2)

+) x = 1, thay vào (2) => y = 44 – 12 = 32 (loại)

+) x = 2, thay vào (2) => y = 44 – 12.2 = 20 (loại)

+) x = 3, thay vào (2) => y = 8 (thỏa mãn X là C₃H₈O)

TH2: z = 2, thay vào (1) => 12x + y = 28  (3)

+) x = 1 => y = 28 – 12 = 16 (loại)

+) x = 2 => y = 28 – 12.2 = 4 (thỏa mãn X là C₂H₄O₂)

TH3: z = 3, thay vào (1) => 12x + y = 12 => loại vì x và y đều ≥ 1

Vậy có 2 CTPT thỏa mãn đầu bài

Đáp án: C

Bài 7: Axit axetic có công thức là C₂H₄O₂. Phần trăm nguyên tố C trong phân tử axit axetic là

A. 30%.                

B. 40%.

C. 50%.                

D. 60%

Lời giải

Khối lượng mol của C₂H₄O₂ là:

M_C2H4O2 = 12.2 + 4 + 16.2 = 60

Đáp án: B

Bài 8: Công thức đơn giản nhất của hợp chất hữu cơ A là CH₂Cl. Biết MA = 99. CTPT của A là

A. CH₂Cl₂

B. C₂H₄Cl₂

C. CHCl₃

D. C₂H₂Cl₃

Lời giải

+) CTĐGN là CH₂Cl => CTPT: (CH₂Cl)_n

+) Vì M_A = 99 => (12 + 2 + 35,5).n = 99 => n = 2

=> CTPT: C₂H₄Cl₂

Đáp án: B

Bài 9: Hợp chất hữu cơ A gồm 3 nguyên tố C, H, O trong đó %m_C = 48,65% và %m_H = 8,11%. Biết khối lượng mol phân tử của A là 74. Xác định CTPT của A

A. C₂H₄O₂

B. C₂H₄O

C. C₃H₆O

D. C₃H₆O₂

Lời giải

Gọi công thức đơn giản nhất là C_xH_yO_z

%m_O = 100% - %m_C - %m_H = 43,24%

Ta có:

=> x : y : z = 1,5 : 3 : 1 = 3 : 6 : 2

=> CTĐGN của A là C₃H₆O₂

=> CTPT của A dạng (C₃H₆O₂)_n

M_A = 74 = (12.3 + 6 + 16.2).n => n = 1

=> CTPT: C₃H₆O₂

Đáp án: D

Bài 10: Một hợp chất X chứa 3 nguyên tố C, H, O có tỉ lệ khối lượng m_C : m_H : m_O = 21 : 2 : 4. Hợp chất X có công thức đơn giản nhất trùng với CTPT. CTPT X là:

A. C₇H₈O

B. C₈H₁₀O

C. C₆H₆O₂

D. C₇H₈O₂.

Lời giải

Gọi CTPT của X là CxHyOz

=> CTPT của X là C₇H₈O (vì CTPT trùng với CTĐGN)

Đáp án: A

Bài 11: Trong các hợp chất hữu cơ, cacbon luôn có hoá trị là

A. I.

B. IV.

C. III.

D. II.

Đáp án: B

Bài 12: Nguyên tử cacbon có thể liên kết trực tiếp với nhau tạo thành các dạng mạch cacbon là

A. mạch vòng.

B. mạch thẳng, mạch nhánh.

C. mạch vòng, mạch thẳng, mạch nhánh.

D. mạch nhánh.

Đáp án: C

Bài 13: Công thức cấu tạo dưới đây là của hợp chất nào?

A. C₂H₄Br

B. CH₃Br

C. C₂H₅Br₂

D. C₂H₅Br

Đáp án: D

Bài 14: Công thức cấu tạo của một hợp chất cho biết

A. thành phần phân tử.

B. trật tự liên kết giữa các nguyên tử trong phân tử.

C. thành phần phân tử và trật tự liên kết giữa các nguyên tử trong phân tử.

D. thành phần phân tử và sự tham gia liên kết với các hợp chất khác.

Đáp án: C

Bài 15: Số liên kết đơn trong phân tử C₄H₁₀ là

A. 10.

B. 13.

C. 14.

D. 12.

Đáp án: B

Liên kết trong phân tử C₄H₁₀ có thể biểu diễn như sau:

Vậy có 13 liên kết đơn trong phân tử C₄H₁₀.

Xem thêm các dạng bài tập hóa học hay, chi tiết khác:

30 Bài tập về Khái niệm về hợp chất hữu cơ và hóa học hữu cơ (2024) có đáp án chi tiết nhất

30 Bài tập về Metan (2024) có đáp án chi tiết nhất

30 Bài tập về Etilen (2024) có đáp án chi tiết nhất

30 Bài tập về Axetilen (2024) có đáp án chi tiết nhất

30 Bài tập về Benzen (2024) có đáp án chi tiết nhất