Cô rất vui được cùng các em tìm hiểu về bài tập hóa học thú vị này. Chúng ta sẽ cùng nhau phân tích và giải quyết từng bước, dựa trên kiến thức đã học trong chương trình Hóa học lớp 11 nhé.

Đề bài cho chúng ta hai chất là benzen và ethylbenzen, cùng với các giá trị nhiệt độ sôi và nhiệt độ nóng chảy nhưng chưa được sắp xếp tương ứng. Nhiệm vụ của chúng ta là xác định nhiệt độ sôi và nhiệt độ nóng chảy của từng chất và giải thích tại sao lại có sự khác biệt đó.

Để giải quyết bài tập này, chúng ta cần nhớ lại những kiến thức sau:

1. Cấu tạo phân tử của Benzen và Ethylbenzen:
* Benzen có công thức phân tử là C₆H₆. Cấu trúc của nó là một vòng sáu cạnh với ba liên kết đôi xen kẽ, tạo thành một hệ pi bền vững.
* Ethylbenzen có công thức phân tử là C₈H₁₀. Cấu trúc của nó bao gồm một vòng benzen gắn với một nhóm ethyl (-CH₂-CH₃).

2. Lực liên phân tử:
* Các phân tử benzen và ethylbenzen đều là phân tử không phân cực. Do đó, lực liên phân tử chủ yếu giữa các phân tử này là lực Van der Waals, cụ thể là lực hút London.
* Lực hút London hình thành do sự xuất hiện của các lưỡng cực tạm thời trong phân tử, có khả năng cảm ứng lưỡng cực trong các phân tử lân cận.
* Độ lớn của lực hút London phụ thuộc vào hai yếu tố chính:
* Số lượng electron trong phân tử: Phân tử càng lớn, số electron càng nhiều, khả năng hình thành lưỡng cực tạm thời càng lớn, dẫn đến lực London càng mạnh.
* Diện tích bề mặt tiếp xúc giữa các phân tử: Phân tử càng có hình dạng duỗi thẳng, diện tích bề mặt tiếp xúc càng lớn, lực London càng mạnh.

3. Mối liên hệ giữa lực liên phân tử và nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy:
* Nhiệt độ sôi và nhiệt độ nóng chảy là những đại lượng đặc trưng cho nhiệt độ cần cung cấp để phá vỡ các lực liên phân tử, cho phép các phân tử chuyển động tự do hơn (trong quá trình nóng chảy) hoặc tách rời nhau hoàn toàn (trong quá trình sôi).
* Lực liên phân tử càng mạnh thì càng cần nhiều năng lượng để phá vỡ, do đó, nhiệt độ sôi và nhiệt độ nóng chảy càng cao.

Bây giờ, chúng ta sẽ áp dụng những kiến thức này vào bài tập cụ thể:

Bước 1: Phân tích cấu tạo và khối lượng phân tử của hai chất.
* Benzen (C₆H₆): Khối lượng phân tử là \(6 \times 12 + 6 \times 1 = 78\) g/mol.
* Ethylbenzen (C₈H₁₀): Khối lượng phân tử là \(8 \times 12 + 10 \times 1 = 96 + 10 = 106\) g/mol.

Từ đây, ta thấy ethylbenzen có khối lượng phân tử lớn hơn benzen. Điều này có nghĩa là phân tử ethylbenzen có nhiều electron hơn so với phân tử benzen.

Bước 2: So sánh lực liên phân tử giữa hai chất.
Do ethylbenzen có khối lượng phân tử lớn hơn, phân tử của nó có nhiều electron hơn, do đó lực hút London giữa các phân tử ethylbenzen sẽ mạnh hơn so với lực hút London giữa các phân tử benzen.

Ngoài ra, xét về hình dạng phân tử:
* Benzen có cấu trúc vòng phẳng.
* Ethylbenzen có cấu trúc vòng benzen gắn với nhóm ethyl. Mặc dù có nhóm ethyl gắn vào, khả năng tiếp xúc bề mặt giữa các phân tử ethylbenzen vẫn đủ lớn để các lực London đóng vai trò quan trọng.

Kết luận: Lực liên phân tử (lực London) giữa các phân tử ethylbenzen mạnh hơn so với lực liên phân tử giữa các phân tử benzen.

Bước 3: Dựa vào lực liên phân tử để suy ra nhiệt độ sôi và nhiệt độ nóng chảy.
Vì lực liên phân tử của ethylbenzen mạnh hơn, nên chúng ta dự đoán ethylbenzen sẽ có nhiệt độ sôi và nhiệt độ nóng chảy cao hơn so với benzen.

Bước 4: Đối chiếu với dữ liệu đề bài cho và sắp xếp.
Đề bài cho các giá trị:
* Nhiệt độ sôi: 80 °C và 136 °C.
* Nhiệt độ nóng chảy: -95 °C và 5 °C.

Dựa vào suy luận ở Bước 3, chất nào có nhiệt độ sôi và nóng chảy cao hơn sẽ là ethylbenzen.
* Nhiệt độ sôi cao hơn: 136 °C.
* Nhiệt độ nóng chảy cao hơn: 5 °C.

Chất nào có nhiệt độ sôi và nóng chảy thấp hơn sẽ là benzen.
* Nhiệt độ sôi thấp hơn: 80 °C.
* Nhiệt độ nóng chảy thấp hơn: -95 °C.

Bước 5: Kết luận cuối cùng và giải thích.

* Benzen:
* Nhiệt độ sôi: 80 °C.
* Nhiệt độ nóng chảy: -95 °C.
Giải thích: Phân tử benzen có khối lượng phân tử tương đối nhỏ (78 g/mol), do đó lực hút London giữa các phân tử benzen yếu hơn. Vì vậy, cần ít năng lượng hơn để phá vỡ lực liên phân tử, dẫn đến nhiệt độ sôi và nhiệt độ nóng chảy thấp hơn.

* Ethylbenzen:
* Nhiệt độ sôi: 136 °C.
* Nhiệt độ nóng chảy: 5 °C.
Giải thích: Phân tử ethylbenzen có khối lượng phân tử lớn hơn (106 g/mol) so với benzen, do đó có nhiều electron hơn và lực hút London giữa các phân tử ethylbenzen mạnh hơn. Điều này đòi hỏi năng lượng cao hơn để thắng được lực hút liên phân tử, dẫn đến nhiệt độ sôi và nhiệt độ nóng chảy cao hơn.

Vậy, chúng ta đã hoàn thành bài tập bằng cách phân tích cấu tạo, so sánh lực liên phân tử và đối chiếu với dữ liệu đề bài.

Hy vọng phần giải thích chi tiết này giúp các em hiểu rõ hơn về mối quan hệ giữa cấu tạo phân tử và các tính chất vật lí của hợp chất hữu cơ. Nếu có bất kỳ thắc mắc nào, đừng ngần ngại hỏi cô nhé!