Các bài tập điển hình về tìm công thức phân tử hợp chất hữu cơ - Nguyễn Thành Tín

CÁC BÀI TẬP ĐIỂN HÌNH VỀ TÌM CÔNG THỨC PHÂN TỬ HỢP CHẤT HỮU CƠ A. Nhắc sơ qua về lí thuyết : THIẾT LẬP CÔNG THỨC PHÂN TỬ CHẤT A có dạng CxHyOzNt CÁCH 1 CÁCH 2 CÁCH 3 qua CT thực nghiệm (CaHbOdNd)n, , khi biết MA suy ra n. CÁCH 4 phương pháp thể tích (phản ứng cháy) TÌM QUA CÔNG THỨC ĐƠN GIẢN B1. PHÂN TÍCH NGUYÊN TỐ Dùng định luật bảo toàn nguyên tố, bảo toàn khối lượng A (C, H, O, N) + O2 CO2 + H2O + N2 Bảo toàn cacbon Bảo toàn hiđro Bảo toàn nitơ Bảo toàn oxy Cũng thể dựa vào công thức Khi chỉ biết tỷ lệ CO2 và H2O dùng công thức định luật bảo toàn khối lượng Khi chuyển hóa Nitơ thành NH3, rồi cho NH3 tác dụng H2SO4 thì nhớ phản ứng 2NH3 + H2SO4 (NH4)2SO4 Định lượng CO2 bằng phản ứng với kiềm phải chú ý bài toán CO2 Định lượng nước bằng cách sử dụng các chất hút nước như: CuSO4 khan (không màu) CuSO4 + 5H2O CuSO4.5H2O (màu xanh) CaCl2 khan chuyển thành CaCl2.6H2O P2O5 có phản ứng P2O5 + 3H2O 2H3PO4 H2SO4 đặc chuyển thành dung dịch có nồng độ loãng hơn. CaO hoặc kiềm KOH, NaOH đặc Nếu dùng chất hút nước mang tính bazơ thì khối lượng bình tăng là khối lượng của CO2 và của H2O Nếu dùng chất mang tính axit hay trung tính (CaCl2, P2O5, H2SO4) hấp thụ sản phẩm cháy thì khối lượng bình tăng lên chỉ là khối lượng của H2O. B2. THIẾT LẬP CÔNG THỨC ĐƠN GIẢN Sauk hi xác định số mol mỗi nguyên tố; xác định công thức đơn giản Đặt công thức của A là CxHyOzNt Ta có trong đó a : b : c : d là tỉ lệ nguyên tối giản CTĐG của A là CaHbOcNd, công thức phân tử của A có dạng (CaHbOcNd)n với n ³ 1 nguyên. B3. XÁC ĐỊNH CHỈ SỐ n TRONG CÔNG THỨC THỰC NGHIỆM Có 2 cách phổ biến để tìm chỉ số n DỰA VÀO KHỐI LƯỢNG MOL PHÂN TỬ (MA) Khi biết MA ta có: (12a + b + 16c + 14d).n = MA Có thể tìm MA theo một trong những dấu hiệu sau nay Dựa vào khối lượng riêng hay tỷ khối lơi chất khí. Dựa công thức tính MA = Dựa vào phương trình Menđeleep : Dựa vào hệ quả của định luật Avogađro ( ở cùng một điều kiện về nhiệt độ và áp suất, tỉ lệ về thể tích khí hay hơi cũng là tỉ lệ về số mol). Khi đề cho VA = k.VB Đơn giản nhất là khi k=1 (thể tích bằng nhau). Dựa vào định luật Raun với biểu thức toán học Dựa vào quan hệ mol ở phản ứng cụ thể theo tính chất của A (xét sau khi đã có tính chất hoá học) BIỆN LUẬN ĐỂ TÌM n Căn cứ vào điều kiện của chỉ số n ³ 1, nguyên. Thường dùng cơ sở này khi đề cho giới hạn của MA, hay giới hạn của dA/B Dùng độ bất bão hoà theo công thức tính hoặc điều kiện của nó và nguyên. Căn cứ vào giới hạn số nguyên tử nguyên tố trong từng loại hợp chất với đặc điểm cấu tạo của nó hoặc điều kiện để tồn tại chất đó. Dựa vào công thức tổng quát của từng loại hợp chất bằng cách tách nhóm chức rồi đồng nhất 2 công thức (một là CTTQ và một là công thức triển khai có chi số n). B. Bài tập Câu 1: Xác định CTPT của một chất A có tỉ lệ khối lượng các nguyên tố như sau :mC: mH : mN: mS = 3 : 1 : 7 : 8 : biết trong phân từ A có 1 nguyên tử S. Giải : Gọi CTPT của A có dạng CxHyNtSr ta có : x : y : t : r = = 0.25 : 1 : 0.5 : 0.25 = 1 : 4 : 2: 1 ( thường chia cho số nhỏ nhất 0.25 ) à Công thức dơn giản nhất : (CH4N2S)n vì theo đề CTPT của A chỉ chưa 1 S nên CTPT A là CH4N2S Câu 2 : Đốt cháy hoàn toàn a g một chất hữu cơ chứa C , H , Cl thu được 0,22g CO2 , 0,09g H2O. Khi phân tích ag hợp chất trên có mặt AgNO3 thì thu được 1,435g AgCl . Xác định CTPT biết tỉ khối hơi của hợp chất so với NH3 là 5. Giải : Gọi CTPT chất A là CxHyClv ( ko có oxy ). Khi đọc xong đề bài nên hình dung ý tưởng cách làm trước nếu vẫn chưa hiểu thì đọc là rồi hình thành “đường lối “ theo đó giải tiếp. Với bài này thì đề bài tôi giải như sau : Theo bảo toàn nguyên tố thì : nC = nCO2 = 0.22/44 = 0.005 mol nH2 = nH2O = 0.09/18*2 = 0.01 mol nAgCl = nCl =0.01 mol ( ở đây tôi lập tỉ lệ theo số mol cho nhanh các bạn có thể lập theo khối lượng à x : y : v = 0.005 : 0.01 : 0.01 = 1:2:2 à CT đơn giản nhất : (CH2Cl2)n . Ta có MA = 5*17 = 85 à n= 1 Vậy CTPT chất A là : CH2Cl2 Câu 3 : Đốt cháy hoàn toàn a g chất A cần dùng 0,15 mol oxi , thu được 2,24 lít CO2 (đkc) và 2,7g H2O . Định CTPT A. Giải : Gọi CTPT chất A là CxHyOz ( có thể có O hoặc không). Đọc xong đề bài ta nên chú ý dữ kiện đề cho cần dùng 0,15 mol oxi để làm gì. Để xác định CTPT A ta phải tính bằng cách : mA + mO = mCO2 + mH2O à mA = mCO2 + mH2O – mO = 2.24/22.4*44 + 2.7 – 0.15*32 = 2.3 g Ta có mC = 2.24/22.4*12 = 1.2 g ; mH = 2.7/18*2 = 0.3 g à mO = 2.3 - 1.2 – 0.3 = 0.8 g à x : y : z = 1.2/12 : 0.3/1 : 0.8/16 = 2:6:1 à CT đơn giản A : C2H6O Câu 4 : Đốt cháy hoàn toàn 0,01 mol một hidrocacbon rồi dẫn toàn bộ sản phẩm sinh ra vào bình chứa dd Ca(OH)2 dư thấy bình nặng thêm 4,86g đồng thời có 9g kết tủa tạo thành . Xác định CTPT. Giải : Vì là hidrocacbon nên chỉ có CxHy . khi đốt cháy CxHy nhất thiết phải tạo ra { CO2 & H2O } lưu ý là cho toàn bộ 2 sp này vào Ca(OH)2 dư “thấy bình nặng thêm 4,86g đồng thời có 9g kết tủa tạo thành“. +bình nặng thêm 4,86g : khối lượng bình nặng thêm = m { CO2 + H2O } +9g kết tủa tạo thành ( CaCO3) : nCO2 = nCaCO3 = 0.09 mol. à nC = 0.09 mol Kết hợp hai điều này ta có : mCO2 = 0.09*44 = 3.96 g à mH2O = 4.86 – 3.96 = 0.9 à nH2 = 0.9/18*2 = 0.1 mol à x : y = 0.09 : 0.1 = 9:10 à CT đơn gian nhất C9H10. Ngoài ra ta có M = m/n = ( 1.08+0.1)/0.01 = 118 à CTPT của A là C9H10. Câu 5 : Khi đốt 1 lít chất X cần 5 lít oxi thu được 3 lít CO2 , 4 lít hơi nước (thể tích các khí đo ở cùng điều kiện t° , p). Xác định CTPT của X. Giải : Vì (thể tích các khí đo ở cùng điều kiện t° , p) nên ta có tỉ lệ về thể tích cũng chính là tỉ lệ về số mol. VC = 3 lit ; V H = 8 à V O = 0 vì VO2 ban đầu = 5/2 = 10 lit = VO2 sau phản ứng = 2* VC + V H à Công thức tổng quát : CxHy ta có x:y = 3:8 à C3H8. Xong hehe bài này có nhiều sách giải rườm rà, cách này không cần viêt pt đỡ mất thời gian. Câu 6 : Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp 6.72 lit (dktc) { CO2 và 1 ankan X }. Tong hỗn hợp sau đốt cháy có 7.2 g H2O và 11.2 lit CO2. CTPT của X là ?. ( bài này lấy của Cao Thị Thiên An) Giải : Gọi a, b lll số mol của CO2 và X : CnH2n+2 ta có các pt sau : Giải cái này ra à n=3 à C3H8 . Câu 7 : A là chất hữu cơ chứa C, H, O có M = 74 đvC. Tìm CTPT A ?. Giải : bài này thuộc dạng biện luận : + Giả sử A chỉ có 1 O à CxHy có M = 74-16 = 58. Ta có : 12x + y = 58 à y = 58 – 12x. Đk : . Vì x là số nguyên à x =4 à CTPT C4H10O. + Tương tự ta giả sử có 2 O, 3 O các bạn tự giải tiếp Đáp số : C4H10O ; C3H6O2 ; C2H2O3. Câu 8 : Cho hợp chất hữu cơ A gồm C, H, O đốt cháy à 224 cm3 CO2 và 0.24 g H2O. Tỉ khối A với He là 19. Tìm CTPT A. Giải : Đây là bài toán rất hay. Bài này nếu cố gắng suy nghĩ theo “lối cũ” sẽ rất khó tìm ra. Gọi CTPT A : CxHyOz. ta có mC = 0.12 g ; mH = 2/75 à x:y = (0.12/12) : ( 2/75 ) = 3/8 ( cùng chia cho 2/75) à CTPT A có dạng (C3H8)nOz. Vì mO vẫn chưa biết nên ta phải biện luận : Ta đã có M = 19*4 = 76 dvC à (12*3+8)n + 16z = 76 à 44n + 16z = 76. à 44n < 76 à n < 1.7 à n =1 ( số nguyên ) à 16z = 76 – 44*1 à z = 2 à CTPT C3H8O2. Phù. May quá! Sau một hồi suy luận cuối cùng cũng ra haha. Câu 9 : ( ĐH khối A 2008 ) Đốt cháy hoàn toàn 1 lít hỗn hợp khí gồm C2H2 và hiñrocacbon X sinh ra 2 lít khí CO2 và 2 lít hơi H2O (các thể tích khí và hơi nước ở cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất). Công thức phân tử của X là : A.C2H6. B. C2H4. C. CH4. D. C3H8. Giải : Bài giải nhanh rất hay của Lê Phạm Thành : Số nguyên tử C trung bình = 2/1 = 2 à X có 2C. Do : V(CO2) = V(H2O) nên X là ankan. Tóm lại X là C2H6. Các ban có thể xem tất cả các bài giảng của thầy tại đây. Câu 10 : Chất Y chứa C, H, O, N khi đốt cháy hoàn toàn thu được CO2, H2O và N2. Cho biế nH2O = 1.75 nCO2 ; tổng số mol CO2 và số mol H2O bằng 2 lần số mol O2 tham gia phản ứng. Phân tử khối Y < 95. Tìm CTPT Y. A. C3H6O2N B. C2H7 O2N2 C. C2H7 O2N D. C3H5 ON2 Bài làm : Viết pt ta thấy : CxHyOzNt + ( x+ y/4 - z/2 ) O2 à xCO2 + y/2 H2O + t/2 N2 Theo đề ta có y= 3.5x (1) và x + y/2 = 2( x + y/4 – z/2 ) à x = z (2) Từ (1) và (2) à B. C2H7O2N2 Qua các bài tập trên hi vọng giúp ích cho mọi người. Nếu có ý kiến liên hệ thanhtinpk092007@gmail.com Welcome to my blog