DẠNG 2: BÀI TẬP LẬP CÔNG THỨC PHÂN TỬ CỦA HỢP CHẤT HỮU CƠ
A. Lý thuyết và phương pháp giải
Hợp chất hữu cơ X có công thức phân tử dạng CxHyOzNt. Để xác định được công thức phân tử, dựa vào khối lượng CO2, H2O, N2 hoặc NH3 (xác định do phân tích hợp chất X).
Một số cách xác định công thức phân tử hợp chất hữu cơ:
1. Tính trực tiếp
2 2 2
C CO H H O N N
m =12.n ; m =2n ; m =28n
O X C H N
m m (m m m )
→ = − + +
Áp dụng công thức: X
C H O N X
12x y 16z 14t M m = m = m = m = m Hay 12x y 16z 14t MX
%C =%H = %O =%N =100
Suy ra: C X X CO2
X X
m .M %C.M n
x = 12m = 12.100 = n
H O2
H X X
X X
m .M %H.M 2n
y= m = 100 = n
O( X )
O X X
X X
m .M %O.M n
z= 16m = 16.100 = n
N2
N X X
X X
m .M %N.M 2n
t= 14m = 14.100 = n 2. Tính gián tiếp
C H O N
m m m m %C %H %O %N
x : y : z : t : : : : : :
12 1 16 14 12 1 16 14
= =
2 2 2
CO H O O N
n : 2n : n : 2n a : b : c : d
→ =
→ Công thức (CaHbOcNd)n
n = 1 → công thức đơn giản nhất MX
n=12a b 16c 14d →
+ + + công thức phân tử 3. Dựa vào phản ứng đốt cháy
t0
x y z t 2 2 2 2
y z y t
C H O N (x )O xCO H O N
4 2 2 2
ay at
a mol ax mol mol mol
2 2
+ + − ⎯⎯→ + +
2
2
2
CO
H O
X
N
x n a y 2n
a
M 12x y 14t
z 16
t 2n a
=
=
→ = − − −
=
B. Ví dụ minh họa
Ví dụ 1: Đốt cháy hoàn toàn 10 gam hợp chất hữu cơ A, sinh ra 33,85 gam CO2 và 6,94 gam H2O. Tỉ khối hơi đối với không khí là 2,69. Xác định công thức phân tử của A
Hướng dẫn giải:
MA = 2,69.29 = 78 gam
Do sản phẩm cháy của phản ứng là CO2 và H2O
→ thành phần của A có C, H và có thể có O.
C CO2
33,85
m 12n 12. 9, 23 gam
= = 44 =
H H O2
m 2n 2.6,94 0,77 gam
= = 18 =
→ mC + mH = 9,23 + 0,77 = 10 gam
→ A không có oxi
Đặt công thức phân tử của A là CxHy (x, y nguyên dương)
Áp dụng A
C H A
x 6
12x y M
m m m y 6
=
= = → =
→ Công thức phân tử của A là C6H6
Ví dụ 2: Đốt cháy hoàn toàn 0,295 gam chất hữu cơ X chứa C, H, O thu được 0,44 gam CO2; 0,225 gam H2O. Trong một thí nghiệm khác, khi phân tích một lượng chất X như trên cho 55,8 cm3 N2 (đo ở đktc). Tỉ khối hơi của X so với H2 là 29,5.
Lập công thức phân tử của X.
Hướng dẫn giải:
MX = 2.29,5 = 59 gam
Đặt công thức phân tử của X là CxHyOzNt
C CO2
0, 44
m 12n 12. 0,12 gam
= = 44 =
H H O2
0, 225
m 2n 2. 0,025 gam
= = 18 = mN = 55,8
.2.14
1000.22, 4 = 0,06975 mol
→ mO = 0,295 – 0,12 – 0,025 – 0,06875 = 0,08125 gam
Áp dụng công thức: X
C H O N X
12x y 16z 14t M m = m = m = m = m
→ 12x y 16z 14t 59
0,12 = 0,025= 0,08125= 0,06975=0, 295
→ x = 2; y = 5; z = 1; t = 1
Vậy công thức phân tử của X là C2H5ON
Ví dụ 3: Trộn 200 ml hơi hợp chất A (C, H, O) với 1000 ml O2 dư rồi đốt thu được hỗn hợp khí có thể tích bằng 1600 ml. Cho hơi nước ngưng tụ còn lại 800 ml và cho qua dung dịch KOH dư thấy còn lại 200 ml. Xác định công thức phân tử của A, biết các khí đo cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất.
Hướng dẫn giải:
Theo đầu bài:
H O2
V =1600 800 800 ml− =
CO2
V =800 200− =600 ml
2 2
O (du ) O ( pu )
V =200 ml→V =1000 200− =800 ml Đặt công thức phân tử của A là CxHyOz
t0
x y z 2 2 2
y z y
C H O (x )O xCO H O
4 2 2
y z y
1 ml (x ) ml x ml ml
4 2 2
200 800 600 800
+ + − ⎯⎯→ +
+ −
y z
1 x 4 2 x y
200 800 600 1600
→ = + − = =
x 3 y 8 z 2
=
→ =
=
Vậy công thức phân tử của A là C3H8O2
C. Bài tập tự luyện
Câu 1: Khi đốt 1 lít khí X cần 5 lít O2 sau phản ứng thu được 3 lít CO2 và 4 lít hơi nước. Biết các khí đo cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất. CTPT của X là:
A. C2H6O.
B. C3H8O.
C. C3H8. D. C2H6.
Câu 2: Khi đốt 1 lít khí X cần 6 lít O2 thu được 4 lít CO2 và 5 lít hơi H2O (các thể tích khí đo ở cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất). CTPT của X là:
A. C4H10O.
B. C4H8O2. C. C4H10O2. D. C3H8O.
Câu 3: Đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol hợp chất hữu cơ X cần 7,84 lít O2 thu được 5,6 lít khí CO2 (đktc), 4,5 gam H2O và 5,3 gam Na2CO3. CTPT của X là:
A. C2H3O2Na.
B. C3H5O2Na.
C. C3H3O2Na.
D. C4H5O2Na.
Câu 4: Đốt cháy hoàn toàn 0,6 gam hợp chất hữu cơ X rồi cho sản phẩm cháy qua bình đựng dung dịch Ca(OH)2 dư thấy có 2 gam kết tủa và khối lượng bình tăng thêm 1,24 gam. Tỉ khối của X so với H2 bằng 15. CTPT của X là:
A. C2H6O.
B. CH2O.
C. C2H4O.
D. CH2O2.
Câu 5: Đốt cháy hoàn toàn 3 gam hợp chất hữu cơ X thu được 4,4 gam CO2 và 1,8 gam H2O. Biết tỉ khối của X so với He (MHe = 4) là 7,5. CTPT của X là
A. CH2O2. B. C2H6. C. C2H4O.
D. CH2O.
Câu 6: Đốt 0,15 mol một hợp chất hữu cơ thu được 6,72 lít CO2 (đktc) và 5,4 gam H2O. Mặt khác đốt 1 thể tích hơi chất đó cần 2,5 thể tích O2. Các thể tích đo ở cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất. CTPT của hợp chất đó là :
A. C2H6O2. B. C2H6O.
C. C2H4O2.
D. C2H4O.
Câu 7: Phân tích 1,5 gam chất hữu cơ X thu được 1,76 gam CO2 ; 0,9 gam H2O và 112 ml N2 đo ở 0oC và 2 atm. Nếu hóa hơi cũng 1,5 gam chất X ở 127o C và 1,64 atm người ta thu được 0,4 lít khí chất X. CTPT của X là :
A. C2H5ON.
B. C6H5ON2. C. C2H5O2N.
D. C2H6O2N.
Câu 8: Đốt cháy 1 lít hơi hiđrocacbon với một thể tích không khí (lượng dư). Hỗn hợp khí thu được sau khi hơi H2O ngưng tụ có thể tích là 18,5 lít, cho qua dung dịch KOH dư còn 16,5 lít, cho hỗn hợp khí đi qua ống đựng photpho dư thì còn lại 16 lít. Xác định CTPT của hợp chất trên biết các thể tích khí đo ở cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất và O2 chiếm 1/5 không khí, còn lại là N2.
A. C2H6. B. C2H4. C. C3H8. D. C2H2.
Câu 9: Đốt cháy hoàn toàn một hiđrocacbon trong 0,5 lít hỗn hợp của nó với CO2
bằng 2,5 lít O2 thu được 3,4 lít khí. Hỗn hợp này sau khi ngưng tụ hết hơi nước còn 1,8 lít, tiếp tục cho hỗn hợp khí còn lại qua dung dịch kiềm dư thì còn lại 0,5 lít khí. Các thể tích được đo ở cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất. CTPT của hiđrocacbon là :
A. C4H10. B. C3H8. C. C4H8. D. C3H6.
Câu 10: Cho 400 ml một hỗn hợp gồm nitơ và một hiđrocacbon vào 900 ml oxi (dư) rồi đốt. Thể tích hỗn hợp thu được sau khi đốt là 1,4 lít. Sau khi cho nước ngưng tụ còn 800 ml hỗn hợp, người ta cho lội qua dung dịch KOH thấy còn 400 ml khí. Các thể tích khí đều đo ở cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất. Công thức phân tử của chất hữu cơ là:
A. C3H8. B. C2H4. C. C2H2. D. C2H6.
ĐÁP ÁN
Câu 1 Câu 2 Câu 3 Câu 4 Câu 5 Câu 6 Câu 7 Câu 8 Câu 9 Câu 10
C A B B D D C A B D
