Cách vẽ công thức cấu tạo hóa học năm 2024

Muốn học về chất hữu cơ, trước tiên cần nắm được cấu tạo hoá học hợp chất hữu cơ đó. Cấu tạo hoá học sẽ giúp cho chúng ta nắm được cách liên kết, thứ tự liên kết của những chất đó. Điều này vô cùng quan trọng, bởi vậy VUIHOC đã tổng hợp tất cả lý thuyết cùng với bộ bài tập vô cùng hữu ích qua bài viết dưới đây để giúp các em ôn tập được phần kiến thức này.

1. Thuyết cấu tạo hóa học

Vào năm 1861, nhà hoá học Butlerov (Bút-lê-rốp) đã đề ra khái niệm về cấu tạo hoá học cùng với thuyết cấu tạo hoá học bao gồm những luận điểm chính cần nhớ như sau:

Thứ nhất: Trong một phân tử hợp chất hữu cơ, các nguyên tử sẽ liên kết với nhau theo đúng hóa trị cũng như theo đúng một thứ tự nhất định. Thứ tự liên kết ấy được gọi là cấu tạo hóa học. Sự thay đổi liên kết ấy cũng sẽ tạo ra chất hoá học mới.

Ví dụ: Đimetyl ete và ancol etylic đều có công thức phân tử là C2H6O nhưng chúng lại có tính chất vật lý và hoá học hoàn toàn khác nhau vì chúng có hai công thức cấu tạo khác nhau (thứ tự liên kết giữa nguyên tử khác nhau) ứng với 2 hợp chất như sau:

CH3−O−CH3: đimetyl ete, chất khí, nhiệt độ sôi là -24,9oC, ít tan trong nước, không tác dụng với Na.

CH3−CH2−OH: ancol etylic, chất lỏng, nhiệt độ sôi là 78,3oC, tan vô hạn trong nước, tác dụng với Na giải phóng hidro.

Thứ hai: Trong phân tử hợp chất hữu cơ, Cacbon có hóa trị là 4. Nguyên tử Cacbon không chỉ liên kết được với nguyên tử của nguyên tố khác mà còn có thể liên kết với nhau hình thành nên mạch cacbon: mạch hở (mạch hở không nhánh hoặc mạch hở có nhánh) hoặc có thể là mạch vòng (mạch vòng không nhánh hoặc mạch vòng có nhánh)

Thứ ba: Tính chất của những chất phụ thuộc dựa trên thành phần phân tử (loại nguyên tố và số lượng nguyên tử) và cấu tạo hóa học (trật tự liên kết giữa những nguyên tử với nhau)

Ví dụ:

- Phụ thuộc vào thành phần phân tử: CH4 là chất khí rất dễ cháy, CCl4 là một chất lỏng không cháy; CH3Cl là một chất khí không có vai trò gây mê, còn CHCl3 là một chất lỏng có vai trò gây mê.

- Phụ thuộc vào cấu tạo hóa học: CH3CH2OH và CH3OCH3 khác nhau hoàn toàn về tính chất hóa học.

Đăng ký khóa học DUO 11 để được học hóa cùng các thầy cô của vuihoc nhé!

2. Công thức cấu tạo

2.1 Khái niệm

Công thức cấu tạo thể hiện thứ tự và cách thức liên kết (có thể là liên kết đơn hoặc liên kết bội) của những nguyên tử có mặt trong phân tử.

2.2 Cách biểu diễn cấu tạo phân tử hợp chất hữu cơ

Công thức cấu tạo thể hiện tất cả những nguyên tử cùng liên kết ở trong phân tử được gọi là công thức cấu tạo đầy đủ. Tuy nhiên, có thể sử dụng cả công thức cấu tạo thu gọn lẫn công thức khung phân tử để thể hiện cấu tạo hoá học một cách nhanh chóng và thuận tiện hơn.

• Công thức khung phân tử (hay còn biết đến là công thức thu gọn nhất) chỉ biểu diễn khung cacbon và nhóm chức.
• Công thức cấu tạo thu gọn

- Các nguyên tử và nhóm nguyên tử có cùng liên kết với một nguyên tử cacbon được viết vào thành một nhóm.

Ví dụ: CH2 = CH – CH = CH2, CH3 – CH2 – OH,…

- Hoặc chỉ thể hiện liên kết giữa những nguyên tử cacbon cùng với nhóm chức.

+ Mỗi đầu một đoạn thẳng hoặc là điểm gấp khúc tương ứng với một nguyên tử cacbon.

+ Không thể hiện số nguyên tử hiđro liên kết với từng nguyên tử cacbon.

Ví dụ:

3.Cấu tạo hoá học hợp chất hữu cơ là phần kiến thức vô cùng quan trọng khi học về hoá hữu cơ ở chương trình Hóa 11. Học về cấu tạo sẽ giúp các em hiểu được cách liên kết và thứ tự liên kết của những chất đang nghiên cứu. Bài viết trên không chỉ giúp các em nắm được lý thuyết mà còn có thể ôn tập dựa vào những bài tập được tuyển chọn kỹ càng từ VUIHOC. Để có thể học được thêm những kiến thức bổ ích và thú vị về môn Hoá học, nhanh tay truy cập vào website vuihoc.vn và đăng ký các khoá học cùng thầy cô VUIHOC ngay nhé! Chuyên đề Hóa học lớp 10: Cách viết công thức cấu tạo của các phân tử được VnDoc sưu tầm và biên soạn giới thiệu tới các bạn học sinh cùng quý thầy cô tham khảo.

Bài tập: Sự hình thành liên kết cộng hóa trị

A. Phương pháp và ví dụ

1. Lý thuyết và phương pháp giải

1. Liên kết cộng hóa trị hình thành giữa các nguyên tử giống nhau

Sự hình thành đơn chất H2

Mỗi chấm bên kí hiệu nguyên tố biểu diễn một electron ở lớp ngoài cùng.

Ký hiệu H:H là công thức electron; H-H là công thức cấu tạo.

Giữa 2 nguyên tử hidro có 1 cặp electron liên kết biểu thị bằng (-) đó là liên kết đơn.

Liên kết cộng hóa trị là gì?

Liên kết cộng hóa trị là liên kết được tạo nên giữa hai nguyên tửu bằng một hay nhiều cặp electron chung.

Mỗi cặp electron chung tạo nên 1 liên kết cộng hóa trị, nên ta có liên kết đơn (trong phân tử H2), liên kết ba (trong phân tử N2)

• Viết cấu hình e của các nguyên tử tạo hợp chất
• Tính nhẩm số e mỗi nguyên tử góp chung = 8 – số e lớp ngoài cùng
• Biểu diễn các e lớp ngoài cùng và các cặp e chung (bằng các dấu chấm) lên xung quanh kí hiệu nguyên tử ⇒ công thức electron
• Thay mỗi cặp e chung bằng 1 gạch ngang ta được công thức cấu tạo

Lưu ý:

• Khi hai nguyên tử liên kết mà trong đó có một nguyên tử A đạt cấu hình bền còn nguyên tử B kia chưa thì lúc này A sử dụng cặp electron của nó để cho B dùng chung → hình thành liên kết cho nhận (hay phối trí) biểu diễn bằng → hướng vào nguyên tử nhận cặp electron đó.
• Khi có nhiều nguyên tử đều có thể đưa cặp electron ra cho nguyên tử khác dùng chung thì ưu tiên cho nguyên tử nào có độ âm điện nhỏ hơn.
• Khi viết công thức cấu tạo (CTCT) của:

* Axit có oxi: theo thứ tự

+ Viết có nhóm H – O

+ Cho O của nhóm H – O liên kết với phi kim trung tâm

+ Sau đó cho phi km trung tâm liên kết với O còn lại nếu có.

* Muối:

+ Viết CTCT của axit tương ứng trước.

+ Sau đó thay H ở axit bằng kim loại.

2. Ví dụ bài tập minh họa

Ví dụ 1. Trình bày sự hình thành liên kết cho nhận trong các phân tử và sau H3O+, HNO3

Đáp án hướng dẫn giải chi tiết

• Xét H3O+ ta có

• Xét phân tử HNO3

Sau khi hình thành các liên kết cộng hóa trị, N (chứ không phải O) sẽ cho 1 cặp electron đến nguyên tử O thứ ba (đang thiếu 2e để đạt cấu hình khí trơ) hình thành liên kết cho - nhận .

Chú ý:

• Cấu tạo phân tử và biểu diễn với liên kết cho nhận là để phù hợp với quy tắc bát tử.
• Với nguyên tử cho cặp electron có 3 lớp trở lên, có thể có hóa trị lớn hơn 4 nên còn biểu diễn bằng liên kết cộng hóa trị.

Ví dụ 2: Viết công thức cấu tạo của phân tử H2SO4 và HClO4 để thấy được quy tác bát tử chỉ đúng với 1 số trường hợp

Đáp án hướng dẫn giải chi tiết

Ví dụ 3: Viết công thức electron và công thức cấu tạo các ion đa nguyên tử sau: CO32-, HCO3-

Đáp án hướng dẫn giải

Ví dụ 4. Viết công thức cấu tạo của các chất sau

Cl2O, Cl2O5, HClO3.

Đáp án hướng dẫn giải chi tiết

Cl2O:

Cl2O5:

HClO3:

B. Bài tập vận dụng công thức cấu tạo của các phân tử

Câu 1. Hãy viết công thức electron và công thức cấu tạo của các phân tử sau: PH3, SO2

Đáp án hướng dẫn giải

Câu 2. Viết công thức electron, công thức cấu tạo của HClO, HCN, HNO2.

Đáp án hướng dẫn giải chi tiết

Câu 3. Viết công thức cấu tạo của các phân tử và ion sau: H2SO3, Na2SO4, HClO4, CuSO4, NaNO3, CH3COOH, NH4NO3, H4P2O7.

Đáp án hướng dẫn giải chi tiết

Câu 4. Viết công thức electron, công thức cấu tạo của các phân tử:NH3, C2H2, C2H4, CH4, Cl2, HCl, H2O.

Đáp án hướng dẫn giải chi tiết

Câu 5. Viết công thức cấu tạo của các phân tử và ion sau: NH4+, Fe3O4, KMnO4, Cl2O7

Đáp án hướng dẫn giải chi tiết

Câu 6. Viết công thức electron và công thức cấu tạo các chất sau:HNO3, Al(OH)3, K2Cr2O7, N2O5, Al2S3, H2CrO4, PCl5

Đáp án hướng dẫn giải chi tiết

Câu 7. Viết công thức cấu tạo các chất sau: Cl2O, HClO, Cl2O3, HClO2, Cl2O5,HClO3,Cl2O7.

Đáp án hướng dẫn giải chi tiết

Cl2O: Cl - O - Cl

Axit tương ứng: H - O - Cl; HClO: Axit hipocloro

HClO2: H-O-Cl→O hay H-O-Cl =O: Axit cloro

Cl2O5:

HClO3:

Cl2O7:

Câu 8. R là một nguyên tố phi kim. Tổng đại số số oxi hóa dương cao nhất với 2 lần số oxi hóa âm thấp nhất của R là +2. Tổng số proton và nơtron của R nhỏ hơn 34.

1. Xác định R2.

2. X là hợp chất khí của R với hiđro, Y là oxit của R có chứa 50% oxi về khối lượng. Xác định công thức phân tử của X và Y.

3. Viết công thức cấu tạo các phân tử RO2; RO3; H2RO4.

Đáp án hướng dẫn giải chi tiết

Gọi số oxi hóa dương cao nhất và số oxi hóa âm thấp nhất của R lần lượt là +m và -n.

Số oxi hóa cao nhất của R trong oxit là +m nên ở lớp ngoài cùng nguyên tử R có m electron.

Số oxi hóa trong hợp chất của R với hiđro là -n nên để đạt được cấu hình 8 electron bão hòa của khí hiếm, lớp ngoài cùng nguyên tử R cần nhận thêm n electron. Ta có: m + n = 8. Mặt khác, theo bài ra: +m + 2(-n) = +2 => m - 2n = 2.

Từ đây tìm được: m = 6 và n = 2. Vậy R là phi kim thuộc nhóm VI.

Số khối của R < 34 nên R là O hay S. Do oxi không tạo được số oxi hóa cao nhất là +6 nên R là lưu huỳnh.

2. Trong hợp chất X, S có số oxi hóa thấp nhất nên X có công thức là H2S.

Gọi công thức oxit Y là SOn.

Do %S = 50% nên 32/16n = 50/50 => n = 2

Công thức của Y là SO2

3. Công thức cấu tạo của SO2; SO3; H2SO4

Câu 9. Để khử hoàn toàn 16 gam oxit của một kim loại thành kim loại cần dùng 6,72 lit H2. Hòa tan hết lượng kim loại thu được vào dung dịch HCl loãng thấy thoát ra 4,48 lit khí H2. Biết các khí đo ở điều kiện tiêu chuẩn. Xác định công thức của oxit. Cho biết số oxi hóa và hóa trị của kim loại trong oxit.

Đáp án hướng dẫn giải chi tiết

Gọi công thức oxit là RxOy = a mol.

RxOy + yH2 → xR + yH2O

(mol): a ay ax

Ta có: a(Mx + 16y) = 16 và ay = 0,3. Như vậy Max = 11,2.

2R + 2nHCl → 2RCln + nH2

(mol): ax 0,5nax

Ta có: 0,5nax = 0,2 hay nax = 0,4.

Lập tỉ lệ: M/n = Max/nax = 11,2/0,4 . Vậy M = 28n.

Ta lập bảng sau:

n123M28 loại56 thỏa mãn84 loại

Vậy kim loại M là Fe.

Lập tỉ lệ: x/y = ax/ay = 2/3. Vậy công thức oxit là Fe2O3.

Số oxi hóa của sắt trong oxit là +3, hóa trị của sắt là III.

C. Bài tập viết công thức cấu tạo của các phân tử

1. Câu hỏi bài tập tự luận

Câu 1. Hãy viết công thức electron và công thức cấu tạo của các phân tử sau: PH3, SO2

Câu 2. Viết công thức electron, công thức cấu tạo của HClO, HCN, HNO2.

Câu 3. Viết công thức cấu tạo của các phân tử và ion sau: H2SO3, Na2SO4, HClO4, CuSO4, NaNO3, CH3COOH, NH4NO3, H4P2O7.

Câu 4. Viết công thức electron, công thức cấu tạo của các phân tử:NH3, C2H2, C2H4, CH4, Cl2, HCl, H2O.

Câu 5. Viết công thức cấu tạo của các phân tử và ion sau: NH4+, Fe3O4, KMnO4, Cl2O7

Câu 6. Viết công thức electron và công thức cấu tạo các chất sau: HNO3, Al(OH)3, K2Cr2O7, N2O5, Al2S3, H2CrO4, PCl5

Câu 7. Giải thích tại sao nito là một khí tương đối trơ ở nhiệt độ thường? Viết công thức electron, công thức cấu tạo của NH3, NH4Cl, HNO3

Câu 8. Hãy trình bày đặc điểm cấu tạo không gian của phân tử metan (CH4)

Câu 9. Năng lương liên kết là gì? Năng lượng liên kết có ảnh hưởng gì đến hiệu nhiệt của phản ứng.

Câu 10. Trong các loại mạng tinh thể (nguyên tử, phân tử, kim loại, ion), thì kimcuowng, photpho trắng, nước đá, KCl, Mg thuộc loại mạng tinh thể nào.

Câu hỏi trắc nghiệm liên quan

Câu 1. Nguyên tử Al có 3 electron hóa trị. Kiểu liên kết hóa học nào được hình thành khi nó liên kết với 3 nguyên tử flo:

1. Liên kết kim loại.

2. Liên kết cộng hóa trị có cực.

3. Liên kết cộng hóa trị không cực.

4. Liên kết ion.

Câu 2. Dãy nào sau đây không chứa hợp chất ion?

1. NH4Cl, OF2, H2S.

2. CO2, Cl2, CCl4

3. BF3, AlF3, CH4 .

4. I2, CaO, CaCl2.

Câu 3. Cho nguyên tử Liti (Z = 3) và nguyên tử Oxi (Z = 8). Nội dung nào sau đây không đúng:

1. Cấu hình e của ion Li+: 1s2 và cấu hình e của ion O2–: 1s22s22p6.

2. Những điện tích ở ion Li+và O2–do: Li → Li ++ e và O + 2e → O2– .

3. Nguyên tử khí hiếm Ne có cấu hình e giống Li +và O2–.

4. Có công thức Li2O do: mỗi nguyên tử Li nhường 1 e mà một nguyên tử O nhận 2 e.

Câu 4: Nước(H2O) có vai trò vô cùng quan trọng đối với đời sống sinh hoạt của con người. Nước là phân tử có liên kết cộng hóa trị,số liên kết cộng hoá trị có trong phân tử H2O là bao nhiêu?

1. 1

2. 2

3. 3

4. 4

Câu 5: Hidrosunfua(H2S) là chất khí có mùi trứng thối và rất độc, sinh ra trong quá trình phân hủy xác động thực vật. Hidrosunfua là phân tử có liên kết cộng hóa trị, số liên kết cộng hoá trị có trong phân tử H2S là bao nhiêu?

1. 1

2. 2

3. 3

4. 4

Câu 6. Trong phân tử CH4 có số đôi e chưa tham gia liên kết là bao nhiêu?

1. 0

2. 1

3. 2

4. 3

Câu 7: Trong phân tử CO2 có số đôi e chưa tham gia liên kết là bao nhiêu?

1. 4

2. 3

3. 2

4. 1

Xem đáp án

Đáp án A

Cấu hình electron nguyên tử của C (Z = 6) là 1s 2 2s 2 2p 2 , nguyên tử cacbon có 4 electron ở lớp ngoài cùng.

Cấu hình electron nguyên tử của O (Z = 8) là 1s 2 2s 2 2p 4 , nguyên tử oxi có 6 electron ở lớp ngoài cùng.

Trong phân tử CO 2 , nguyên tử C nằm giữa hai nguyên tử O và góp chung với mỗi nguyên tử O hai electron, mối nguyên tử O góp chung với nguyên tử C hai electron tạo ra 2 liên kết đôi.

Công thức cấu tạo hóa học cho biết điều gì?

+ Công thức cấu tạo là công thức biểu diễn đầy đủ liên kết giữa các nguyên tử trong phân tử. + Công thức cấu tạo cho biết thành phần của phân tử và trật tự liên kết giữa các nguyên tử trong phân tử.

Công thức cấu tạo là gì lớp 9?

Công thức cấu tạo thể hiện tất cả những nguyên tử cùng liên kết ở trong phân tử được gọi là công thức cấu tạo đầy đủ.

Công thức đơn giản nhất là gì?

Công thức đơn giản nhất (hay còn được biết đến là công thức thực nghiệm) cho chúng ta biết tỉ lệ tối giản nhất về số lượng nguyên tử của những nguyên tố trong một phân tử hợp chất hữu cơ.

Công thức hóa học cho biết những thông tin gì?

Công thức hóa học được dùng để biểu thị thông tin về các nguyên tố có của hợp chất hóa học hoặc đơn chất hóa học. Ngoài ra, nó còn được dùng để diễn tả phản ứng hóa học xảy ra như thế nào. Với phân tử, nó là công thức phân tử, gồm ký hiệu hóa học các nguyên tố với số các nguyên tử các nguyên tố đó trong phân tử.