Dạng 3: Xác định công thức phân tử hợp chất hữu cơ dựa vào phản ứng đốt cháy
B. Bài tập ôn tập
Câu 1: Chất hữu cơ X có % khối lượng C, H, O lần lượt bằng 40%, 6,67 % và 53, 33%. Công thức phân tử của hợp chất hữu cơ có dạng
A. (C2H4O)n B. (CH2O)n
C. (CHO)n D. (C2HO)n
Hướng dẫn giải:
Gọi công thức tổng quát CxHyOz
x:y:z=
%C12:
%H1:
%O16=
4012:
6,671:
53,3316=1:2:1x:y:z=%C12:%H1:%O16
=4012:6,671:53,3316=1:2:1
Công thức của A là (CH2O)n Đáp án B
Câu 2: Chất hữu cơ X có M = 123 và khối lượng C, H, O và N trong phân tử theo thứ tự tỉ lệ với 72 : 5 : 32 : 14. Công thức phân tử của hợp chất là
A. C6H14O2N B. C6H6O2N C. C6H12ON
D. C6H5O2N
Hướng dẫn giải:
Gọi công thức tổng quát CxHyOzNt
x:y:z:t=
mC12:
mH1:
mO16:
mN14=
7212:
51:
3216:
1414=6:5:2:1x:y:z:t=mC12:mH1:
mO16:mN14=7212:51:3216:1414=6:5:2:1
Công thức đơn giản của X là C6H5O2N Mà M = 123 nên X là C6H5O2N
Đáp án D
Câu 3: Đốt cháy hoàn toàn 9,0 gam hợp chất hữu cơ A (chứa C, H, O) thu được 6,72 lít CO2 (đktc) và 5,4 gam H2O. Biết tỉ khối của A so với khí oxi là 1,875. Công thức phân tử của A là
A. C2H4O B. C2H4O2 C. CH2O D. C4H4O2
Hướng dẫn giải:
Gọi công thức tổng quát CxHyOz Ta
có:
n
CO2=0,3(mol);n
H2O=0,3(mol)nCO2=0,3(mol); nH2O=0,3(mol)
n
O=
mO16=
mA−mC−mH16=
9−0,3.12−0,3.2.116=0,3molnO=mO16=mA−mC−mH 16=9−0,3.12−0,3.2.116=0,3mol
x : y : z = 0,3 : 0,6 : 0,3 = 1 : 2 : 1 Công thức A là (CH2O)n
M = 1,875.32 = 60 → 30n = 60 → n = 2 A là C2H4O2
Đáp án B
Câu 4: Đốt cháy hoàn toàn 18 gam hợp chất hữu cơ A cần vừa đủ 16,8 lít O2 (đktc). Hỗn hợp sản phẩm cháy gồm CO2 và H2O theo tỉ lệ thể tích
V
CO2:V
H2OVCO2:VH2O
= 3 : 2. Công thức phân tử của A là (biếtd
A/H2dA/H2
= 36)A. C3H8O B. C3H4 C. C3H4O D. C3H4O2
Hướng dẫn giải:
Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có:
m
CO2+m
H2O=m
A+m
O2= 18+
16,822,4. 32 =42gmCO2+mH2O =mA+ m O2= 18+16,822,4. 32 =42g
Vì
V
CO2:V
H2OVCO2:VH2O
= 3:2 nênn
CO2:n
H2O=3:2nCO2:nH2O=3:2
Gọi số mol của H2O và CO2 lần lượt là 2x và 3x, ta có:
2x.18 + 3x.44 = 42
⇒ x = 0,25
{n
CO2=3x=0,75mol⇒n
c=0,75moln
H2O=0,5mol⇒n
H=0,5.2=1mol⇒{m
C=0,75.12=9gamm
H=1gamnCO2=3x=0,75 mol⇒nc=0,75 molnH2O
=0,5 mol⇒nH=0,5.2=1 mol⇒mC=0,75.12=9 gammH=1 gam
⇒ mO = 18-9-1=8g ⇒ nO = 0,5 mol Gọi CTTQ của A là CxHyOz, ta có:
x : y : z = nC : nH : nO = 0,75 : 1 : 0,5 = 3 : 4 : 2 Vậy CTĐGN của A là (C3H4O2)n.
Mà
d
A/H2dA/H2
= 36 ⇒ MA = 72 ⇒ n=1 Vậy CTPT của A là C3H4O2.Đáp án D
Câu 5: Hợp chất X có thành phần % về khối lượng: C (85,8%) và H (14,2%).
Hợp chất X là A. C3H8
B. C4H10 C. C4H8 D. C3H10
Hướng dẫn giải:
Gọi công thức tổng quát CxHy
x:y=
%C12:
%H1=
85,812:
14,21=1:2x:y=%C12:%H1=85,812:14,21=1:2
Dựa vào đáp án thì ta thấy C4H8 thỏa mãn điều kiên x:y = 1:2 Đáp án C
Câu 6: Đốt cháy hoàn toàn 5,75 gam hợp chất hữu cơ X (chứa C, H, O) thu được 11,0 gam CO2 và 6,75 gam H2O. Biết tỉ khối của A so với khí hiđro là 23.
Công thức phân tử của X là A. C2H6O
B. C2H4O2 C. CH2O D. C4H4O2
Hướng dẫn giải:
Gọi công thức tổng quát CxHyOz
Ta
có:
n
CO2=0,25(mol);n
H2O=0,375(mol)nCO2=0,25(mol);nH2O=0,375(
mol)
n
O=
mO16=
mA−mC−mH16=
5,75−0,25.12−0,375.2.116=0,125(mol)nO=mO16=mA−
mC−mH16=5,75−0,25.12−0,375.2.116=0,125(mol)
x : y : z = 0,25 : 0,375.2 : 0,125 = 2 : 6 : 1
Công thức A là (C2H6O)n
M = 23.2 = 46 → 46n = 46 → n = 1 A là C2H6O
Đáp án A
Câu 7: Từ ogenol (trong tinh dầu hương nhu) điều chế được metylogenol (M = 178 g/mol) là chất dẫn dụ côn trùng. Kết quả phân tích nguyên tố của metylogenol cho thấy: %C = 74,16%, %H = 7,86%, còn lại là oxi. Công thức phân tử của metylogenol là
A. C11H14O B. C11H14O2 C. C12H14O2
D. C6H7O
Hướng dẫn giải:
Gọi công thức tổng quát CxHyOz
x:y:z=
%C12:
%H1:
%O16=
74,1612:
7,861:
17,9816=5,5:7:1x:y:z=%C12:%H1:%
O16=74,1612:7,861:17,9816=5,5:7:1
Công thức của metylogenol là (C5,5H7O)n Mà M =178 nên n =2
Công thức của metylogenol là C11H14O2
Đáp án B
Câu 8: Khi đốt cháy hoàn toàn 15 mg chất A chỉ thu được khí CO2 và hơi nước, tổng thể tích của chúng quy về đktc là 22,4 ml. CTĐGN của A?
A. CH4O2 B. CH2O C. CH4 D. C2H4O
Hướng dẫn giải:
Đặt CTTQ của A là CxHyOz
C
xH
yO
z+(x+
y4−
z2)O
2→xCO
2+
y2H
2OCxHyOz+(x+y4−z2)O2→xCO2 +y2H2O
1512x+y+16z
1512x+y+16z
15x12x+y+16z15x12x+y+16z
7,5y12x+y+16z7, 5y12x+y+16z
Theo bài ra ta có:
15x12x+y+16z
15x12x+y+16z
+ 7,5y12x+y+16z7,5y12x+y+16z
=1⇒ 3x + 6,5y = 16z
Vậy x = 1, y = 2, z = 1.
Vậy CTĐGN là CH2O.
Đáp án B
Câu 9: Đốt cháy hoàn toàn a gam một chất hữu cơ chứa C, H, Cl thu được 0,22g CO2 và 0,09g H2O. Khi phân tích a gam hợp chất trên có mặt AgNO3 thì
thu được 1,435g AgCl. Công thức phân tử của chất hữu cơ là (biết tỉ khối hơi của hợp chất so với NH3 là 5)
A. CHCl B. C2HCl2
C. CH2Cl2 D. CH2Cl
Hướng dẫn giải:
Gọi CTPT chất A là CxHyClz Theo bảo toàn nguyên tố thì:
n
C= n
CO2=
0,2244= 0,005 moln
H=2.n
H2O=
0,0918.2 = 0.01 molnC = nC O2 = 0,2244 = 0,005 molnH =2.nH2O = 0,0918.2 = 0.01 mol
nAgCl = nCl =0,01 mol
=> x : y : z = 0,005 : 0,01 : 0,01 = 1 : 2 : 2 CT đơn giản nhất: (CH2Cl2)n.
Ta có MA = 5.17 = 85 → n= 1 Vậy CTPT chất A là: CH2Cl2 Đáp án C
Câu 10: Hợp chất X có %C= 54,54%, %H= 9,1 %, còn lại là oxi. Khối lượng phân tử của X bằng 88. CTPT của X là
A. C4H10O B. C5H12O C. C4H10O2 D. C4H8O2
Hướng dẫn giải:
Gọi công thức tổng quát CxHyOz
x:y:z=
%C12:
%H1:
%O16=
54,5412:
9,11:
36,3616=2:4:1x:y:z=%C12:%H1:%O1 6=54,5412:9,11:36,3616=2:4:1
Công thức đơn giản của x là C2H4O Mà MX = 88 nên suy ra X là C4H8O2 Đáp án D
Câu 11: Khi phân tích a (g) chất hữu cơ A chứa C, H, O thấy tổng khối lượng 2 nguyên tố cacbon và hiđro là 0,46g. Nếu đốt cháy hoàn toàn a (g) chất A cần vừa đủ 0,896 lít O2 (ở đktc). Cho toàn bộ sản phẩm cháy qua bình chứa dung dịch NaOH dư, thấy chúng bị hấp thụ hoàn toàn và khối lượng bình chứa tăng thêm 1,9g. Công thức phân tử của A là
A. C6H6O2 B. C6H6O C. C7H8O D. C7H8O2
Hướng dẫn giải
Gọi công thức tổng quát là CxHyOz
n
O2= 0,04 molnO2 = 0,04 mol
Áp dụng bảo toàn khối lượng ta
có
m
A+ m
O2= m
CO2+ m
H2OmA + mO2 = mCO2 + mH2O
Khối lượng bình chứa tăng thêm 1,9 g chính là khối lượng CO2 và H2O nên mA = 1,9 – 0,04.32 = 0,62 g
mC + mH + mO = 0,62 g → mO = 0,16 g → nO = 0,01 mol Áp dụng bảo toàn nguyên
tố
n
O (A)+ n
O (O2)=n
O (CO2)+n
O (H2O)nO A + nO O2 =nO (CO2)+nO H 2O
⇒2.n
CO2+ n
H2O= 0,04.2 + 0,01 = 0,09 mol⇒2n
C+
12n
H=0,09mol⇒2.n CO2 + nH2O = 0,04.2 + 0,01 = 0,09 mol⇒2nC+12nH=0,09mol
Mặt khác mC + mH =0,46 g
⇒12n
C+n
H=0,46⇒12nC+nH=0,46
suy ra nC = 0,035 mol, nH = 0,04 x : y : z = 0,035 : 0,04 : 0,01 = 7: 8: 2 Công thức phân tử của A là C7H8O2 Đáp án D
Câu 12: Một hợp chất hữu cơ gồm C, H, O; trong đó cacbon chiếm 61,22% về khối lượng. Công thức phân tử của hợp chất là
A. C3H6O2 B. C2H2O3 C. C5H6O2 D. C4H10O
Hướng dẫn giải:
Thử các đáp án ta có:
C
3H
6O
2:%C=
12.312.3+6+16.2.100%=48,64%C
2H
2O
3:%C=
12.212.2+2+16.3.10 0%=32,43%C
5H
6O
2:%C=
12.512.5+6+16.2.100%=61,22%C
4H
10O:%C=
12.4 12.4+10+16.100%=64,86%C3H6O2:%C=12.312.3+6+16.2.100%=48 ,64%C2H2O3:%C=12.212.2+2+16.3.100%=32,43%C5H6O2:%
C=12.512.5+6+16.2.100%=61,22%C4H10O:%C=12.412.4+10+
16.100%=64,86%
Đáp án C
Câu 13: Để đốt cháy hoàn toàn 4,45 g chất hữu cơ X phải dùng hết 4,20 lít khí oxi (đktc). Sản phẩm cháy gồm có 3,15 g H2O và 3,92 lít hỗn hợp khí gồm CO2 và N2 (đktc). Công thức đơn giản nhất của X là (biết công thức của X chỉ có 1 nguyên tử N)
A. C3H9N B. C3H7O2N C. C2H7N D. C2H5O2N
Hướng dẫn giải
n
O2= 0,1875 mol => m
O2= 6 gamnO2 = 0,1875 mol => mO2 = 6 g am
Bảo toàn khối
lượng:
m
A+ m
O2= m
CO2+ m
N2+ m
H2OmA + mO2 = mCO2 + mN2 + mH2O
=> m
CO2+ m
N2= 7,3g=> mCO2 + mN2 = 7,3g
Mặt khác:
n
CO2+ n
N2= 0,175 molnCO2 + nN2 = 0,175 mol
=> n
CO2= 0,15 ; n
N2= 0,025 mol=> nCO2 = 0,15 ; nN2 = 0,025 mo l
Bảo toàn
O:
n
O(A)= 2n
CO2+ n
H2O– 2n
O2= 0,1 molnOA = 2nCO2 + nH2O – 2n O2 = 0,1 mol
=> nC : nH : nO : nN = 0,15 : 0,35 : 0,1 : 0,05 = 3 : 7 : 2 : 1 Vì X chỉ có 1 nguyên tử N nên A có CTPT là: C3H7O2N Đáp án B
Câu 14: Trong một bình kín chứa hơi chất hữu cơ X (có dạng CnH2n+2O2) mạch hở và O2 (số mol O2 gấp đôi số mol cần cho phản ứng cháy) ở 139,9 oC, áp suất trong bình là 0,8 atm. Đốt cháy hoàn toàn X sau đó đưa về nhiệt độ ban đầu, áp suất trong bình lúc này là 0,95 atm. X có công thức phân tử là
A. C2H4O2
B. CH4O2
C. C4H8O2 D. C3H6O2
Hướng dẫn giải:
Gọi số mol CnH2n+2O2 ban đầu là 1 mol
C
nH
2n+2O
2+
3n−22O
2→nCO
2+nH
2OCnH2n+2O2+3n−22O2
→nCO2+nH2O
Ban đầu: 1 3n-2 Phản ứng: 1 3n−22
3n−22
n nSau phản ứng: 0 3n−22
3n−22
n n Có nTrước= 3n-1 (mol) và nsau = 7n−227n−22
(mol)Ta có:
ptnt
=
psns⇒
ptps=
ntns⇒
3n−17n−22=
0,80,95⇒n=3⇒C
3H
6O
2ptnt=psns⇒ptps=ntns
⇒3n−17n−22=0,80,95⇒n=3⇒C3H6O2
Đáp án D
Câu 15: Chất hữu cơ M chứa 7,86% H; 15,75% N; 40,45% C và còn lại là oxi.
Biết M có phân tử khối nhỏ hơn 100. M là chất nào?
A. C3H5O2N B. C3H6O2N C. C2H5O2N