Xác định công thức hóa học hợp chất hữu cơ - Hoá học lớp 11

Xác định công thức hóa học hợp chất hữu cơ

Với Xác định công thức hóa học hợp chất hữu cơ Hoá học lớp 11 gồm đầy đủ phương pháp giải, ví dụ minh họa và bài tập trắc nghiệm có lời giải chi tiết sẽ giúp học sinh ôn tập, biết cách làm dạng bài tập Xác định công thức hóa học hợp chất hữu cơ từ đó đạt điểm cao trong bài thi môn Hoá học lớp 11.

A. Phương pháp giải & Ví dụ minh họa

Xét chất hữu cơ C_xH_yO_z

a. Dựa vào % khối lượng của cac nguyên tố

Bước 1: Đặt CTTQ

Bước 2: Tính số nguyên tử của mỗi nguyên tố C_xH_yO_zNt

        - Áp dụng công thức : suy ra từng giá trị : x, y, z, t.

        - Tính tỉ lệ số nguyên tử của các nguyên tố

        - Khi đề cho % các nguyên tố áp dụng : suy ra : x, y, z, t

Bước 3: Tính n, suy ra CTPT

*Gợi ý: Tỷ lệ số nguyên tử các nguyên tố phải là tỷ lệ nguyên và tối giản.

        - Chỉ số CTĐGN có thể tìm từ:

                + M

                + Dự kiện bài toán

                + Điều kiện hoá trị

b. Theo phương trình phản ứng cháy

Bước 1. Tính M_A

Bước 2. Viết phương trình phản ứng cháy

Bước 3. Lập tỷ lệ x:y:z:t

Bước 4. Sau khi biết được x, y, t và M ta suy ra z

Ví dụ minh họa

Bài 1: Phân tích nguyên tố 1 hợp chất hữu cơ A cho kết quả : 70,97 % C , 10,15 % H còn lại là O . Cho biết khối lượng mol phân tử của A là 340 g/mol. Xác định công thức phân tử của A. Hãy giải bài tập trên bằng 2 cách dưới đây

a) Qua công thức đơn giản nhất?

b) Không qua công thức đơn giản nhất ?

Hướng dẫn:

a) Qua CTĐGN:

%m_O= 100 - ( 70,97 + 10,15) = 18,88 %

Đặt CTPT của hợp chất là C_xH_yO_z

x : y : z = 5 : 9 : 1 → Vậy CTĐGN là C₅H₉O

ta có : ( C₅H₉O )_n = 340

Vậy CTPT hợp chất là C₂₀H₃₆O₄

b) Từ %C và %H %O = 18,88%

Đặt CTPT của hợp chất là C_xH_yO_z , M_A = 340

x = 20 , y = 36 , z = 4

Vậy CTPT hợp chất là C₂₀H₃₆O₄

Bài 2: Phân tích 0,45 gam hợp chất hữu cơ X (C, H, N), thu được 0,88 gam CO₂. Mặt khác , nếu phân tích 0,45 gam X để toàn bộ N trong X chuyển thành NH₃ rồi dẫn NH₃ vừa tạo thành vào 100ml dung dịch H₂SO₄ 0,4M thu được dung dịch Y. Trung hòa axit dư trong Y cần 70 ml dung dịch NaOH 1M. Biết 1 lít hơi chất X (đktc) nặng 2,009 gam. Công thức phân tử của X là

Hướng dẫn:

n_CO2 = 0,88/44 = 0,03 mol; n_H2SO4 = 0,04 mol; n_NaOH = 0,07 mol

        2NH₃ + H₂SO₄ → (NH₄)₂SO₄

        2NaOH + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + 2H₂O

2n_H2SO4 = n_NaOH + n_NH3 ⇒ n_NH3 = 0,01 mol

M_X = 2,009.22,4 = 45

Đặt CTPT của X là C_xH_yN_z

⇒ 0,01x = 0,02 x = 2; 0,01z = 0,01 z = 1

12.2 + y + 1.14 = 45 ⇒ y = 7 ⇒ CTPT là C₇H₇N

Bài 3: Đốt cháy hoàn toàn 3,61g chất hữu cơ X thu được hỗn hợp khí gồm CO₂, H₂O và HCl. Dẫn hỗn hợp này qua bình chứa dung dịch AgNO₃/HNO₃ ở nhiệt độ thấp thấy có 2,87g kết tủa và bình chứa tăng 2,17g. Cho biết chỉ có H₂O và HCl bị hấp thụ. Dẫn khí thoát ra vào 100ml dung dịch Ba(OH)2 1M thu được 15,76g kết tủa Y, lọc bỏ Y, lấy dung dịch đem sôi lại có kết tủa nữa.

a. Tính khối lượng các nguyên tố trong hợp chất.

b. Lập công thức phân tử X, biết khối lượng phân tử của X < 200.

Hướng dẫn:

a. n_Cl = n_HCl = n_AgCl = 2,87/143,5 = 0,02 mol

Khối lượng Cl trong X: m_Cl = 0,02.35,5 = 0,71 gam

Khối lượng bình tăng là khối lượng của HCl và H₂O: m_HCl + m_H2O = 2,17 ⇒ m_H2O = 2,17 – 0,02.36,5 = 1,44 gam

Khối lượng H trong X là: m_H = 1,44.2/18 = 0,16 gam

Dẫn khí thoát ra vào dung dịch Ba(OH)₂ thu được kết tủa Y, lọc bỏ Y, lấy dung dịch đem sôi lại có kết tủa nữa ⇒ tạo 2 loại muối là BaCO₃ và Ba(HCO₃)₂

n_BaCO3 = 15,76/197 = 0,08 mol; n_Ba(OH)2 = 0,1 mol ⇒ n_Ba(HCO3)2 = 0,1 – 0,08 = 0,02 mol

Số mol CO₂ là: n_CO2 = 0,08 + 0,02.2 = 0,12 mol ⇒ m_C = 0,12.12 = 1,44 gam

Khối lượng O trong X là: m_O = 3,61 – 1,44 – 0,16 – 0,71 = 1,3 gam

b. Đặt CTPT của hợp chất là C_xH_yO_zCl_t

CTĐGN (C₆H₈O₄Cl)_n Vì M_X < 200 ⇒ CTPT của X là: C₆H₈O₄Cl

Bài 4: Đốt cháy hoàn toàn 4,4 gam hợp chất hữu cơ X ( C, H, O ). Dẫn sản phẩm cháy lần lượt qua bình (1) đựng dung dịch H₂SO₄ đặc, bình (2) đựng dung dịch Ca(OH)₂ dư. Sau thí nghiệm, khối lượng bình (1) tăng 3,6 gam, ở bình (2) có 20 gam kết tủa. Tỉ khối của X đối với hiđro là 30. Xác định công thức của phân tử X.

Hướng dẫn:

Đặt CTPT của X là C_xH_yO_z

M_X = 30.2 = 60 ; n_CO2 = n_CaCO3 = 20/100 = 0,2 mol; n_H2O = 3,6/18 = 0,2 mol

n_X = 6/60 = 0,1 mol

Bảo toàn nguyên tố C: 0,1.x = 0,2 ⇒ x = 2

Bảo toàn nguyên tố H: 0,1y = 2.0,2 ⇒ y = 4

12.4 + 4.1 + 16z = 60 ⇒ z = 2 ⇒ CTPT: C₂H₄O₂

B. Bài tập trắc nghiệm

Bài 1: Hợp chất X có CTĐGN là CH₃O. CTPT nào sau đây ứng với X ?

A. C₃H₉O₃.        B. C₂H₆O₂.        C. C₂H₆O.        D. CH₃O.

Lời giải:

Đáp án: B

Bài 2: Hợp chất X có công thức đơn giản nhất là CH₂O. tỉ khối hơi của X so với hiđro bằng 30. Công thức phân tử của X là

A. CH₂O        B. C₂H₄O₂        C. C₃H₆O₂        D. C₄H₈O₂.

Lời giải:

Đáp án: B

CTPT của X là (CHO)_n hay C_nH_2nO_n

M_X = 30.2 = 60 (12 + 2.1 + 16)n = 60 ⇒ n = 2 ⇒ CTPT là C₂H₄O₂

Bài 3: 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.

Lời giải:

Đáp án: D

CTPT là C_xH_yO_z; ta có x : y : z = = 2 : 4 : 1 ⇒ CTĐGN (C₂H₄O)_n = 88 ⇒ n = 2 Vậy CTPT của X là C4H8O₂

Bài 4: Đốt cháy hoàn toàn 7,4 gam hợp chất hữu cơ X ( C, H, O ). Thu được 6,72 lít CO₂ (đktc) và 5,4 gam H₂O. Khi hóa hơi 1,85 gam X, thu được thể tích bằng với thể tích của 0,7 gam N₂ cùng nhiệt độ,áp suất. Xác định công thức phân tử của X.

A. C₅H₁₀O        B. C₃H₆O₂        C. C₂H₂O₃        D. C₃H₆O.

Lời giải:

Đáp án: B

Đặt CTPT của X là C_xH_yO_z

n_X = n_N2 = 0,7/28 = 0,025 mol ⇒ M_X = 1,85/0,025 = 74

n_CO2 = 4,48/22,4 = 0,2 mol ⇒ n_H2O = 3,6/18 = 0,2 mol; n_X = 7,4/74 = 0,1 mol

Bảo toàn nguyên tố C: 0,1x = 0,3 ⇒ x = 3

Bảo toàn nguyên tố H: 0,1y = 2.0,3 ⇒ y = 6

12.3 + 6.1 + 16z = 74 z = 2 CTPT: C₃H₆O₂

Bài 5: Đốt cháy 200 ml hơi một hợp chất hữu cơ X chứa C, H, O trong 900 ml O₂, thể tích hỗn hợp khí thu được là 1,3 lít. Sau khi ngưng tụ hơi nước chỉ còn 700 ml. Tiếp theo cho qua dung dịch KOH dư chỉ còn 100 ml khí bay ra. Các thể tích khí đo ở cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất. CTPT của Y là:

A. C₃H₆O        B. C₃H₈O₂.        C. C₃H₈O.        D. C₃H₆O₂.

Lời giải:

Đáp án: A

CTPT của X có dạng C_xH_yO_z ; V_H2O = 600 ml; V_CO2 = 600 ml ; V_O2 dư = 100 ml ⇒ V_O2 pu = 800 ml

Vo(X) = 600 + 600.2 – 800.2 = 200 ml

Ta có x : y : z = 3 : 6 : 1 ⇒ CTPT của X là C₃H₆O.

Bài 6: 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 (M_He = 4) là 7,5. CTPT của X là:

A. CH₂O₂.        B. C₂H6.        C. C₂H₄O.        D. CH₂O.

Lời giải:

Đáp án: D

CTPT của X có dạng C_xH_yO_z ; m_O = 3 - (0,1.12 + 0,1.2) = 1,6 gam

x : y : z = = 0,1 : 0,2 : 0,1 = 1 : 2 : 1 ⇒ CTĐGN: (CH₂O)n ; MX = 30 ⇒ CTPT của X là CH₂O

Bài 7: Hợp chất hữu cơ X ( C, H, O N) có công thức trùng với công thức đơn giản nhất, đốt cháy hoàn toàn 7,5 gam X, thu được 4,48 lít CO₂; 1,12 lít N₂ (các khí đều đo (đktc)) và 4,5 gam H₂O. Số nguyên tử hiđro trong một phân tử X là

A. 7        B. 6        C. 5        D. 9.

Lời giải:

Đáp án: C

Đặt CTPT của X là C_xH_yO_zN_t

n_CO2 = 4,48/22,4 = 0,2 mol; n_H2O = 4,5/18 = 0,25 mol; n_N2 = 1,12/22,4 = 0,05 mol

n_C = n_CO2 = 0,2 mol; n_H = 2n_H2O = 0,5 mol; n_N = 2n_N2 = 0,1 mol

12.0,2 + 1.0,5 + 14.0,1 + 16nO = 7,5 ⇒ n_O = 0,2 mol

x : y : z : t = 0,2 : 0,5 : 0,2 : 0,1 = 2 : 5 : 2 : 1

⇒ Công thức đơn giản nhất là C₂H₅O₂N ⇒ CTPT là C₂H₅O₂N

Bài 8: Kết quả phân tích nguyên tố hợp chất X cho biết %m_C = 54,54% ; %m_H = 9,09% còn lại là oxi. Tỉ khối hơi của X so với CO₂ bằng 2. Công thức phân tử của X là

A. C₅H₁₂O        B. C₂H₄O        C. C₃H₄O₃        D. C₄H₈O₂.

Lời giải:

Đáp án: D

M_X = 2.44 = 88. Đặt CTPT của X là C_xH_yO_z

Bài 9: Đốt cháy hoàn toàn 4,4 gam hợp chất hữu cơ X ( C, H, O ). Dẫn sản phẩm cháy lần lượt qua bình (1) đựng dung dịch H₂SO₄ đặc, bình (2) đựng dung dịch KOH dư. Sau thí nghiệm, khối lượng bình (1) tăng 1,8 gam, khối lượng bình (2) tăng 6,6 gam. Tỉ khối của X đối với hiđro là 44. Xác định công thức của phân tử X.

A. C₂H₄O        B. C₅H₁₂O        C. C₄H₈O₂        D. C₃H₄O₃.

Lời giải:

Đáp án: D

Đặt CTPT của X là C_xH_yO_z

M_X = 44.2 = 88 ; n_CO2 = 6,6/44 = 0,15 mol; n_H2O = 1,8/18 = 0,1 mol

n_X = 4,4/88 = 0,05 mol

Bảo toàn nguyên tố C: 0,05.x = 0,15 ⇒ x = 3

Bảo toàn nguyên tố H: 0,05y = 2.0,1 ⇒ y = 4

12.3 + 4.1 + 16z = 88 ⇒ z = 3 ⇒ CTPT: C₃H₄O₃