Công thức tính liên kết Pi

Công thức tính liên kết Pi là một trong những kiến thức cơ bản trong chương trình Hóa học THPT đặc biệt là lớp 11.

Cách tính liên kết Pi tổng hợp toàn bộ kiến thức về lý thuyết, công thức tính kèm theo ví dụ minh họa và các dạng bài tập có đáp án và tự luyện kèm theo. Qua đó giúp các bạn học sinh tham khảo, hệ thống lại kiến thức để giải nhanh các bài tập về tính số liên kết. Lưu ý tài liệu này được dùng cho cả 3 sách Kết nối tri thức, Cánh diều, Chân trời sáng tạo theo chương trình mới. Bên cạnh đó các bạn xem thêm: công thức tính độ bão hòa, công thức tính độ điện li, bài tập phương pháp tính pH.

1. Liên kết pi là gì?
2. Công thức tính số liên kết pi
3. Phương pháp giải bài tập tính số liên kết pi
4. Bài toán về số Mol, liên kết pi
5. Bài tập tự luyện

1. Liên kết pi là gì?

Liên kết pi là liên kết cộng hóa trị được tạo nên khi hai thùy của một obitan nguyên tử tham gia xen phủ với hai thùy của electron orbital khác tham gia liên kết. Liên kết pi (liên kết π) với kí tự Hy Lạp π trong tên của liên kết này ám chỉ các orbital p.

+ Phản ứng phá vỡ liên kết pi (tham gia phản cộng): Hiđrocacbon không no, như alken và alkin, có thể tham gia vào các phản ứng phá vỡ liên kết pi. Điều này thường xảy ra trong các phản ứng cộng với các chất phản ứng như hidrogen (H₂) hoặc halogen (như Br₂). Trong quá trình này, liên kết pi giữa các nguyên tử cacbon của liên kết đôi (trong alken) hoặc liên kết ba (trong alkin) bị phá vỡ để tạo ra các sản phẩm mới.

+ Bảo toàn liên kết pi: Khi thực hiện phản ứng cộng, việc bảo toàn liên kết pi có nghĩa là số liên kết pi trong phân tử không no sau phản ứng vẫn giữ nguyên. Trong trường hợp phản ứng với hidrogen (H₂) hoặc halogen (Br₂₎, các nguyên tử này thường được thêm vào các nguyên tử cacbon, và do đó, không có sự mất mát liên kết pi.

Ví dụ: Trong trường hợp alken: CH₂ = CH₂ + H₂ → CH ₃ − CH₃. Trong trường hợp alkin: CH ≡ CH + H₂→ CHBr − CHBr. Cả hai phản ứng trên đều tham gia phản cộng để tạo ra các hợp chất no, và liên kết pi được bảo toàn trong quá trình này.

2. Công thức tính số liên kết pi

Số liên kết π hợp chất hữu cơ mạch hở A, công thức được kí hiệu là CxHy hoặc CxHyOz dựa vào mối liên quan của số mol CO₂; H₂O thu được khi đốt cháy A được tính theo công thức sau:

A là CxHy hoặc CxHyOz mạch hở, cháy cho nCO₂ – nH₂O = k.nA thì A có số π=k+1

Lưu ý: Hợp chất CxHyOz có số

$\pi_{\max }=\frac{2 x-y-u+t+2}{2}$

3. Phương pháp giải bài tập tính số liên kết pi

Để làm bài tập dạng này ta cần lưu ý:

Tính chất cơ bản của hiđrocabon không no là tham gia phản cộng để phá vỡ liên kết pi.

Đối với hiđrocacbon mạch hở số liên kết π được tính theo công thức: C_xH_y

Số liên kết $=\frac{2 x+2-y}{2}$

Đối với mạch vòng thì 1π = 1 vòng ta xem số mol liên kết π được tính bằng = số mol phân tử nhân số liên kết π

Ví dụ: Có a mol C_nH_2n+2-2k thì số mol liên kết π = a.k. Hiđrocacbon không no khi tác dụng với H₂ hay halogen thì:

$\begin{aligned} &C_{n} H_{2 n+2-2 k}+k H_{2} \rightarrow C_{n} H_{2 n+2}(\pi=k) \\ &C_{n} H_{2 n+2-2 k}+k B r_{2} \rightarrow C_{n} H_{2 n+2-2 k} B r_{2 k} \end{aligned}$

Như vậy số mol liên kết π bằng số mol H₂ hay Br₂ phản ứng. Từ đây người ta có thể giải các bài toán đơn giản hơn. Phương pháp này thường áp dụng với bài toán hiđrocacbon không no cộng.

H₂ sau đó cộng brom. Khi đó ta có công thức sau:

$n_{\pi}=n_{H_{2}}+n_{B r_{2}}$

4. Bài toán về số Mol, liên kết pi

Câu 1: Hỗn hợp X gồm 0,1 mol C₂H₄, 0,2 mol C₂H₂ và 0,7 mol H₂. Ta tiền hành nung X trong bình kín, xúc tác Ni. Sau một khoảng thời gian nhất định ta thu được 0,8 mol hỗn hợp Y. Sau đó cho Y phản ứng vừa đủ với 100ml dd Br₂ a mol/l. a là giá trị nào trong các phương án trả lời dưới đây?

A. 0,3M
B. 3M
C. 0,2M
D. 2M

Gợi ý trả lời: B. 3M

Câu 2: Cho một hỗn hợp khí X có 0,3 mol H₂ và 0,1 mol vinylaxetilen. Tiến hành nung hỗn hợp X một thời gian (xúc tác Ni) thu được hỗn hợp khí Y có tỉ khối so với không khí là 1. Trong quá trình cho toàn bộ Y sục từ từ vào dung dịch brom (dư) thì có m gam brom tham gia phản ứng thì giá trị của m là giá trị nào dưới đây?

A. 32,0
B. 8,0
C. 3,2
D. 16,0

Gợi ý trả lời: D. 16,0

Câu 3: Cho một hỗn hợp khí X gồm 0,15 mol vinylaxetilen và 0,6 mol H₂. Trong quá trìnhkhi nung nóng hỗn hợp X (xúc tác Ni) một thời gian, thu hỗn hợp Y có tỉ khối so với H₂bằng 10. Dẫn hỗn hợp Y qua dung dịch brom dư, phản ứng xảy ra hoàn toàn. Tính khối lượng dung dịch Brom sau phản ứng xảy ra hoàn toàn?

A. 12 gam.
B. 24 gam.
C. 8 gam.
D. 16 gam

Gợi ý trả lời: B. 24 gam.

Câu 4 : Trong một bình khí có chứ hỗn hợp các khí tỉ lệ: 0,35 mol C₂H₂; 0,65 mol H2 và ít bột Ni. Thực hiện quá trình nung nóng bình thu được hỗn hợp khí X có tỉ khối so với H₂ bằng 8. Sau đó, tiến hành sục X vào lượng dư dung dịch AgNO₃ trong NH₃ cho xảy ra phản ứng hoàn toàn, thu được hỗn hợp khí Y và 12 gam kết tủa. Tìm số mol Br₂ phản ứng vừa đủ với hỗn hợp khí Y. Chọn Gợi ý trả lời nhất.

A. 0,20 mol.
B. 0,15 mol.
C. 0,25 mol.
D. 0,10 mol.

Gợi ý trả lời: C. 0,25 mol.

Câu 5 : Dẫn 22,4 lít (đktc) hỗn hợp khí E gồm các khí tỉ lệ: x mol C₂H₄, z mol C₂H₂, y mol H₂ (d(E/He)=3,6 ) qua bình đựng Ni nung nóng. Sau một thời gian quá trình phản ứng diễn ra thu được 15,68 lít hỗn hợp khí G (đktc). Tiếp tục cho toàn bộ khí G lội chậm vào bình đựng dung dịch Brom dư, khối lượng Brom phản ứng 80 gam. Giá trị của x và y lần lượt là bao nhiêu trong các kết quả dưới đây?

A. 0,3mol và 0,4 mol.
B. 0,2 mol và 0,5 mol.
C. 0,3 mol và 0,2 mol.
D. 0,2 mol và 0,3 mol.

Gợi ý trả lời: B. 0,2 mol và 0,5 mol.

Câu 6: Cho một hỗn hợp khí X gồm 0,3 mol H₂ và 0,1 mol vinylaxetilen. Tiến hành quá trình nung X một thời gian ( xúc tác Ni) thu được hỗn hợp khí Y có tỉ khối so với không khí là 1. Nếu cho toàn bộ Y sục từ từ vào dung dịch Brom (dư) thì có m gam brom tham gia phản ứng. Giá trị của m là bao nhiêu để thỏa mãn các điều kiện và dữ liệu cho trước?

A. 16,0
B. 8,0
C. 3,2
D. 32,0

Gợi ý trả lời: A. 16,0

Câu 7: Tiến hành dẫn 5,04 lít (đktc) hỗn hợp khí X gồm C₂H₂ và H₂ qua bột niken nung nóng ta thu được hỗn hợp Y chỉ chứa 3 hiđrocacbon. Biết rằng, Y có tỉ khối so với H₂ là 14,25. Tiếp tục cho Y tác dụng với dung dịch nước brom dư. Tính số mol brom phản ứng? Chọn Gợi ý trả lời nhất trong các câu sau:

A. 0,075
B. 0,0225
C. 0,75
D. 0,225

Gợi ý trả lời: A. 0,075

Câu 6. Đốt cháy hoàn toàn 14,28 gam hỗn hợp X chứa C4H8, C4H6, C4H4, C4H2 và H2 thu được 1,04 mol khí CO2. Mặt khác, nếu cho một ít bột Ni vào bình kín chứa hỗn hợp X trên rồi nung nóng một thời gian thu được hỗn hợp khí Y có tỷ khối so với H2 là 17,85. Biết các chất trong X đều có mạch hở. Nếu sục toàn bộ Y vào dung dịch nước Br2 dư thì số mol Br2 phản ứng tối đa là

A. 0,54.
B. 0,52.
C. 0,48.
D. 0,46.

Đáp án A

Câu 7: Hỗn hợp X gồm 0,02 mol C₂H₂; 0,03 mol C₂H₄ và 0,07 mol H₂, đun nóng hỗn hợp X với xúc tác Ni, sau một thời gian thu được hỗn hợp khí Y có tỉ khối so với H₂ là 9,375. Nếu cho toàn bộ Y sục từ từ vào dung dịch brom (dư) thì có a mol brom tham gia phản ứng. Giá trị của a là

A. 0,03.
B. 0,04.
C. 0,05.
D. 0,06.

Đáp án A

Câu 8 Dẫn 1,68 lít hỗn hợp X gồm 2 hiđrocacbon vào bình đựng dung dịch brom dư. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, có 4 gam brom đã phản ứng và còn lại 1,12 lít khí. Nếu đốt cháy hoàn toàn 1,68 lít X thì sinh ra 2,8 lít khí CO₂. CTPT của 2 hiđrocacbon là

A. CH₄và C₂H₄B. CH₄ và C₃H₆C. CH₄ và C₄H₈D. CH₄ và C₅H₁₀

Đáp án B

Câu 9: Hỗn hợp khí A gồm 0,5 mol H₂ và 0,25 mol hai ankin X, Y kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng (M_X < M_Y). Nung A một thời gian với xúc tác Ni thu được hỗn hợp B có tỉ khối so với H₂ bằng 9,25. Dẫn hỗn hợp B qua dung dịch brom dư, sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, khối lượng brom tham gia phản ứng là 40 gam. Công thức phân tử của Y là

A. C₃H₄.
B. C₂H₂.
C. C₄H₆.
D. C₃H₆.

Đáp án A

Câu 10: Hỗn hợp khí X gồm 0,6 mol H2 và 0,15 mol vinylaxetilen. Nung nóng X một thời gian với xúc tác Ni thu được hỗn hợp Y có tỉ khối so với H2 bằng 10. Dẫn hỗn hợp Y qua dung dịch brom dư, sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn khối lượng brom tham gia phản ứng là

A. 8 gam.
B. 16 gam.
C. 12 gam.
D. 24 gam.

Đáp án d

Câu 11: Hỗn hợp khí X gồm 0,6 mol H2 và 0,15 mol vinylaxetilen. Nung X một thời gian với xúc tác Ni thu được hỗn hợp Y có tỉ khối so với H2 bằng 10. Dẫn hỗn hợp Y qua dung dịch brom dư, sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, khối lượng brom tham gia phản ứng là:

A. 16.
B. 0.
C. 24.
D. 8.

Ta có: n_X = 0,6 + 0,15 = 0,75 mol

Gọi y là số mol H2 phản ứng.

→ n_Y = 0,75 – y = 0,45

→ y = 0,3 mol

→ Số mol liên kết π phản ứng với H₂ = 0,3 mol

Phân tử Vinylaxetilen có 3 liên kết π

→ Số mol liên kết π phản ứng với brom là 0,15 . 3 – 0,3 = 0,15 = n_Br2

→ m_Br2 = 0,15 . 160 = 24 gam

→ Đáp án C

5. Bài tập tự luyện

Bài 1: Hỗn hợp X gồm 0,15 mol axetilen; 0,1 mol vinylaxetilen; 0,1 mol etilen và 0,4 mol hiđro. Nung hỗn hợp X với niken xúc tác,sau một thời gian được hỗn hợp Y có tỉ khối đối với hiđro bằng 12,7. Hỗn hợp khí Y phản ứng vừa đủ với a mol dung dịch Br2. Giá trị của a là bao nhiêu.

Bài 2: Cho 22,4 lít (đktc) hỗn hợp A gồm x mol C2H4, y mol C2H2 và z mol H2 (biết tỉ khối của E so với He là 3,6) qua bình đựng Ni nung nóng, sau một thời gian phản ứng thì thu được 15,68 lít hỗn hợp khí B (đktc). Dẫn toàn bộ khí B qua bình đựng dung dịch brom dư, khối lượng brom phản ứng là 80 gam. Giá trị x, y và z lần lượt là bao nhiêu.

Bài 3: Hỗn hợp khí A gồm 0,5 mol H ₂ và 0,25 mol hai ankin X, Y kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng (M _X < M _Y ). Nung A một thời gian với xúc tác Ni thu được hỗn hợp B có tỉ khối so với H ₂ bằng 9,25. Dẫn hỗn hợp B qua dung dịch brom dư, sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, khối lượng brom tham gia phản ứng là 40 gam. Công thức phân tử của Y là bao nhiêu.

Bài 4: Hỗn hợp X có tỉ khối so với H ₂ là 27,25 gồm: butan, but-1-en và vinylaxetilen. Đốt cháy hoàn toàn 0,15 mol hỗn hợp X thu được tổng khối lượng của CO ₂ và H ₂ O là m gam. Mặt khác, khi dẫn 0,15 mol hỗn hợp X trên vào bình đựng dung dịch brom dư thấy a gam brom phản ứng. Giá trị m và a lần lượt là bao nhiêu.

Bài 5: Hỗn hợp khí X gồm 0,1 mol C2H2; 0,2 mol C2H4 và 0,3 mol H2. Đun nóng X với xúc tác Ni, sau một thời gian thu được hỗn hợp khí Y có tỉ khối so với H2 bằng 11. Hỗn hợp Y phản ứng tối đa với a mol Br2 trong dung dịch. Giá trị của a là bao nhiêu.

Bài 6: Hỗn hợp khí X gồm 0,3 mol H2 và 0,1 mol vinylaxetilen. Nung X một thời gian với xúc tác Ni thu được hỗn hợp khí Y có tỉ khối so với không khí là 1. Nếu cho toàn bộ Y sục từ từ vào dung dịch brom (dư) thì có a mol brom tham gia phản ứng. Giá trị của a là bao nhiêu.

Bài 7: Dẫn 1,68 lít hỗn hợp X gồm 2 hiđrocacbon vào bình đựng dung dịch brom dư. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, có 4 gam brom đã phản ứng và còn lại 1,12 lít khí. Nếu đốt cháy hoàn toàn 1,68 lít X thì sinh ra 2,8 lít khí CO2. CTPT của 2 hiđrocacbon là bao nhiêu.

Bài 8 Hỗn hợp X gồm 0,02 mol C2H2; 0,03 mol C2H4 và 0,07 mol H2, đun nóng hỗn hợp X với xúc tác Ni, sau một thời gian thu được hỗn hợp khí Y có tỉ khối so với H2 là 9,375. Nếu cho toàn bộ Y sục từ từ vào dung dịch brom (dư) thì có a mol brom tham gia phản ứng. Giá trị của a là bao nhiêu.

Bài 9:

Đốt cháy hoàn toàn 14,28 gam hỗn hợp X chứa C4H8, C4H6, C4H4, C4H2 và H2 thu được 1,04 mol khí CO2. Mặt khác, nếu cho một ít bột Ni vào bình kín chứa hỗn hợp X trên rồi nung nóng một thời gian thu được hỗn hợp khí Y có tỷ khối so với H2 là 17,85. Biết các chất trong X đều có mạch hở. Nếu sục toàn bộ Y vào dung dịch nước Br2 dư thì số mol Br2 phản ứng tối đa là bao nhiêu.