Công thức tính độ bất bão hòa k lớp 11 (hay, chi tiết)

Bài viết Công thức tính độ bất bão hòa k lớp 11 trình bày đầy đủ công thức, ví dụ minh họa có lời giải chi tiết và các bài tập tự luyện giúp học sinh nắm vững kiến thức trọng tâm về Công thức tính độ bất bão hòa k từ đó học tốt môn Hóa học.

I. Lý thuyết và phương pháp giải

- Tính độ bất bão hòa k: tổng số liên kết pi $\left(\pi \right)$ và số vòng có trong hợp chất hữu cơ.

$k=\pi +v=\frac{2S_4+2+S_3-S_1}{2}$

Trong đó:

$S_4:$ là số nguyên tử có hóa trị IV như carbon…

$S_3:$ là số nguyên tử có hóa trị III như nitrogen…

$S_1:$ là số nguyên tử có hóa trị I như hydrogen, chlorine, bromine…

- Dựa vào k để xác định loại liên kết:

k = 0: trong phân tử chỉ chứa liên kết đơn;

k = 1: xảy ra các trường hợp:

+ Trường hợp 1: $\pi =1$, vòng = 0; trong phân tử chứa 1 liên kết đôi “=”.

+ Trường hợp 2: $\pi =0$, vòng = 1; trong phân tử chứa 1 vòng, chỉ có liên kết đơn.

k = 2: xảy ra các trường hợp:

+ Trường hợp 1: mạch hở, $\pi =2$, vòng = 0; phân tử chứa 2 liên kết đôi “=” hoặc chứa 1 liên kết ba “≡”.

+ Trường hợp 2: mạch vòng, $\pi =1$, vòng = 1; phân tử chứa 1 liên kết đôi “=” và 1 vòng.

+ Trường hợp 3: mạch vòng, $\pi =0$, vòng = 2; phân tử chỉ chứa liên kết đơn, 2 vòng.

II. Ví dụ minh hoạ

Ví dụ 1: Viết các công thức cấu tạo mạch hở ứng với các công thức sau: ${\text{C}}_4{\text{H}}_8;{\text{C}}_4{\text{H}}_{10}$.

Hướng dẫn giải

${\text{(*) C}}_4{\text{H}}_{10}$ có độ bất bão hòa $\text{k}=\frac{2.4+2-10}{2}=0\Rightarrow$phân tử ${\text{C}}_4{\text{H}}_{10}$ chỉ có liên kết đơn.

Các công thức cấu tạo là:

$\left(1\right):{\text{CH}}_3-{\text{CH}}_2-{\text{CH}}_2-{\text{CH}}_3$

(2):

Vậy ứng với công thức C₄H₁₀ có 2 đồng phân cấu tạo.

${\text{(*) C}}_4{\text{H}}_8$ có độ bất bão hòa $\text{k}=\frac{2.4+2-8}{2}=1\Rightarrow$trong phân tử ${\text{C}}_4{\text{H}}_8$ có 1 liên kết đôi (vì đề bài đã cho mạch hở tức là không có vòng). Các công thức cấu tạo là:

(1): ${\text{CH}}_2=\text{CH}-{\text{CH}}_2-{\text{CH}}_3$

(2): ${\text{CH}}_3-\text{CH}=\text{CH}-{\text{CH}}_3$

(3):

Vậy ứng với công thức phân tử C₄H₈ có 3 đồng phân cấu tạo mạch hở.

Ví dụ 2: Viết các đồng phân cấu tạo mạch hở ứng với công thức: ${\text{C}}_3{\text{H}}_8\text{O};{\text{C}}_4{\text{H}}_9\mathrm{Cl}.$

Hướng dẫn giải

${\text{(*) C}}_3{\text{H}}_8\text{O}$ có độ bất bão hòa $\text{k}=\frac{2.3+2-8}{2}=0\Rightarrow$phân tử ${\text{C}}_3{\text{H}}_8\text{O}$ chỉ có liên kết đơn.

Trường hợp 1: Nhóm chức -OH có các đồng phân:

và

Trường hợp 2: Nhóm chức $-\text{O}-$ có 1 đồng phân: ${\text{CH}}_3-\text{O}-{\text{CH}}_2-{\text{CH}}_3$

Vậy ứng với công thức phân tử C₃H₈O có tất cả 3 đồng phân.

(*) ${\text{C}}_4{\text{H}}_9\mathrm{Cl}$ có độ bất bão hòa $\text{k}=\frac{2.4+2-10}{2}=0\Rightarrow$ phân tử ${\text{C}}_4{\text{H}}_9\mathrm{Cl}$ chỉ có liên kết đơn. Các công thức cấu tạo là:

⇒ ${\text{C}}_4{\text{H}}_9\mathrm{Cl}$ có 4 công thức cấu tạo.

III. Bài tập minh hoạ

Câu 1. Hợp chất X₂ có công thức cấu tạo như sau:

Độ bất bão hòa của X₂ là

A. k = 0.

B. k = 1.

C. k = 2.

D. k = 3.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

X₂ là hợp chất no, có chứa một vòng nên độ bất bão hoà k = 1.

Câu 2. Hợp chất X₃ có công thức cấu tạo như sau:

Độ bất bão hòa của X₃ là

A. k = 3.

B. k = 4.

C. k = 5.

D. k = 6.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

X₃ có 4 liên kết pi và 1 vòng nên có độ bất bão hoà là 5.

Câu 3. Hợp chất X₁ có công thức cấu tạo như sau:

Độ bất bão hòa của X₁ là

A. k = 0.

B. k = 1.

C. k = 2.

D. k = 3.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

Hợp chất X₁ có 1 liên kết ba và 1 liên kết đôi nên độ bất bão hoà là k = 3.

Câu 4. Hợp chất nào sau đây không tồn tại?

A. C₄H₄O₂.

B. C₃H₈O₂.

C. C₆H₁₂O₆.

D. C₂H₆N.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

Hợp chất C₂H₆N không tồn tại do k = 0,5 không đảm bảo hoá trị các nguyên tố trong hợp chất.

Câu 5. Số lượng đồng phân ứng với công thức phân tử C₅H₁₂ là

A. 3.

B. 5.

C. 4.

D. 2.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

C₅H₁₂: k = 0.

Hợp chất no, mạch hở, có các đồng phân là:

CH₃ – CH₂ – CH₂ – CH₂ – CH₃;

CH₃ – CH₂ – CH(CH₃)₂;

C(CH₃)₄.

Câu 6. Số lượng đồng phân ứng với công thức phân tử C₃H₉N là

A. 5.

B. 7.

C. 6.

D. 4.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

C₃H₉N: k = 0, hợp chất no, mạch hở.

Các công thức cấu tạo thoả mãn:

CH₃CH₂CH₂NH₂; CH₃CH(NH₂)CH₃; CH₃CH₂NHCH₃; N(CH₃)₃.

Câu 7. Số đồng phân cấu tạo, mạch hở ứng với công thức phân tử C₄H₆ là

A. 2.

B. 5.

C. 4.

D. 3.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

C₄H₆: k = 2. Vậy hợp chất có 1 liên kết ba hoặc có 2 liên kết đôi.

Công thức thỏa mãn:

(1) CH₂=CH-CH=CH₂;

(2) CH≡C-CH₂-CH₃;

(3) CH₂=C=CH-CH₃;

(4) CH₃-C≡C-CH₃.

Câu 8. Số lượng đồng phân mạch hở, có hai liên kết đôi, ứng với công thức phân tử C₅H₈ là

A. 6.

B. 8.

C. 9.

D. 7.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

Các đồng phân:

CH₂=C=CH₂-CH₂-CH₃; CH₂=CH-CH=CH-CH₃; CH₂=CH-CH₂-CH=CH₂;

CH₂=C=C(CH₃)-CH₃; CH₂=CH-C(CH₃)=CH₂; CH₃-CH=C=CH-CH₃.

Câu 9. Số lượng đồng phân mạch hở, có một liên kết ba, ứng với công thức phân tử C₅H₈ là

A. 3.

B. 4.

C. 5.

D. 2.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

Các đồng phân:

CH≡C-CH₂-CH₂-CH₃; CH₃-C≡C-CH₂-CH₃; CH≡C-CH(CH₃)-CH₃.

Câu 10. Công thức đơn giản nhất của một hydrocarbon là C_nH_2n+1. Hydrocarbon đó thuộc dãy đồng đẳng của

A. alkane.

B. alkyne.

C. alkadiene.

D. alkene.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

Hydrocarbon: (C_nH_2n+1)_x.

Ta có với một hydrocarbon bất kì: C_aH_b luôn có b ≤ 2a + 2

⇒ 2nx + x ≤ 2nx + 2 ⇒ x ≤ 2.

Vậy x = 2 thoả mãn ⇒ X là alkane.

Xem thêm các bài viết về công thức Hóa học 11 hay, chi tiết khác:

• Lập công thức đơn giản nhất của hợp chất hữu cơ

• Công thức tính số đồng phân alkane

• Công thức tính số đồng phân arene

• Công thức tính số đồng phân dẫn xuất halogen

• Công thức tính nhanh số đồng phân alcohol

• Công thức tính đồng phân aldehyde

---