Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (424.76 KB, 17 trang )
<span class='text_page_counter'>(1)</span><div class='page_container' data-page=1>
<i>- Bước 1 : Đặt công thức phân tử của hợp chất hữu cơ là : (CTĐGN)n (với</i> n e N*)
- <i>Bước 2 : Tính độ bất bão hịa (A) của phân tử.</i>
+ <i>Đoi với một phân tử bất kì thì</i> A > 0 <i>và</i> A e N .
+ <i>Đoi với các hợp chất có nhóm chức chứa liên kết</i> 71 <i>như nhóm -CHO, - COOH\</i> ... <i>thì</i>
A > <i>sổ liên kết 71 ở nhóm chức (vì ở gốc hỉđrocacbon cũng có thế chứa liên kết 71).</i>
<i>- Bước 3 : Dựa vào biếu thức</i> A <i>đế chọn giá trị n (n thường là 1 hoặc 2), từ đó suy ra CTPT</i>
<i>của hợp chất hữu cơ.</i>
• <i>Lưu ỷ : Giả sử một hợp chất hữu cơ có cơng thức phân tử là CxHyO-Ni thì tống sổ liên kết 71 và</i>
<i>vỏng của phân tử được gọi là độ bất bão hịa của phân tử đó. Cơng thức tỉnh độ bất bão hòa :</i>
A = x(4 - 2) + y(1- 2) + z(2 - 2) + t(3 -2 ) + 2 ^ 2 x - y + t + 2 (A > 0 vó A <E N)
___________________________2______________________2_____________________________
<i>Ví dụ 1:</i> Hợp chất X có CTĐGN là CH3O. CTPT nào sau đây ứng với X ?
A. C3H9O3. B. C2ĨỈ6O2. c . CH3O. D. Không xác định được.
<i>Hướng dẫn giải</i>
Đặt công thức phân tử (CTPT) của X là (CH30)n (ne N*).
1 Ấ 1 , , * . A 2 n -3 n + 2 2 - n _
Độ bât bão hòa của phân tử À = ---—---= —-— > 0.
2 2
Vì độ bất bão hịa của phân tử E N nên suy ra n = 2.
Vậy công thức phân tử của A là C2H6O2.
Đáp án B.
<i>Ví dụ 2:</i> Hợp chất X có CTĐGN là C4H9CIO. CTPT nào sau đây ứng với X ?
A. C4H9CIO._______ B. C8Hi8Cl20 2. c . C12H27CI3O3. D. Không xác định được.
<i>Hướng dẫn giải</i>
Đặt công thức phân tử của X là (C4H9 0Cl)n (n E N*).
1 Ẩ 1 * 1 . , 1 * _ , A 8 n - 1 0 n + 2 2 - 2 n ,
Độ bât bão hòa của phân tử À = ---7-= — -— = 1 - n > 0 .
2 2
Vì độ bất bão hịa của phân tử <b>E </b>N nên suy ra n = 1.
V ậ y c ô n g t h ứ c p h â n t ử c ủ a X là C 4 H 9 O C I.
Đáp án B.
<i>Ví dụ 3:</i> Axit cacboxylic A có cơng thức đơn giản nhất là C3H4O3. A có cơng thức phân tử là :
________A. C3H 4O 3.____________B. C óH gO ó.____________c . C ị8H24Q i8._________D. C12H16O12._____________
<i>Hướng dẫn giải</i>
T-IS1 í 1 * 1 1 6n -4n + 2 2 + 2n 3n 2- n
Độ bât bão hòa của phân tử A = --- ---= —--- > — =>--- > 0 => n < 2.
2 2 2 2
Vì độ bất bão hòa của phân tử e N nên suy ra n = 2.
Vậy công thức phân tử của X là CơHg.
Đáp án B.
• Giải thích tại sao A > — : <i>Một chức axit -COOH có 2 nguyên tử </i>
<i>axit cũng có thế có chứa liên kết</i> 71.
<i>- Bước 1 : Lập tỉ lệ mol của các nguyên tố trong hợp chất hữu c ơ :</i>
<i>%c %H </i> <i>% 0 %N</i> m m m m
n : n : n : n = —— : : — : — = ; ^ 0 ; ^ỈL <i>(I)</i>
c H 0 N 12 1 16 14 12 1 16 14
- <i>Bước 2 : Biến đoi tỉ lệ trên thành tỉ lệ của các số nguyên đơn giản nhất (thường ta lấy các số</i>
<i>trong dãy (1) chia cho số bé nhất của dãy đó. Neu dãy số thu được vân chưa phải là dãy số nguyên</i>
<i>toi giản thì ta biến đối tiếp bằng cách nhân với 2 ; 3 ;...), suy ra công thức đơn giản nhất.</i>
<i>- Bước 3 : Đặt CTPT = (CTĐGN)„</i>
=> <i>u.Mctđgn</i> = <i>M (Mlà KLPT của hợp chất hữu cơ)</i> =>??=> <i>CTPT của hợp chất hữu cơ.</i>
<i>Vỉ dụ 1:</i> Một chất hữu cơ A có 51,3%
a. Xác định CTĐGN của A.
b. Xác định CTPT của A.
<i>Hướng dẫn giải</i>
a. Xác định CTĐGN của A :
_ 51 3 9 4 27 3 12
Ta có : nr :n H :n G :nN = — : — — = 4,275:9,4:1,706:0,857 = 5:11:2:1
c H 0 N 1 2 1 16 14
V ậ y công thức đơn giản nhất của A là C 5H 11O 2N .
Đặt công thức phân tử của A là (C5H n0 2N)n. Theo giả thiết ta có :
(12.5 + 11 + 16.2 + 14).n = 4,034.29 <i>=>n=</i> 1
Vậy công thức phân tử của A là C5H11O2N.
<i>Ví dụ 2:</i> Chất hữu cơ A chứa 7,86% H ; 15,73% N về khối lượng. Đốt cháy hoàn toàn 2,225 gam A
thu được CƠ2, hơi nước và khí nitơ, trong đó thể tích khí CO2 là 1,68 lít (đktc). CTPT của A là (biết
M a< 100):
A. C6Hi4Q2N.______ B. C3H702N._______ c . C3H7ON.________ D. C3H7ON2.__________
<i>Hướng dẫn giải</i>
Ta có : nr = n ro = = 0,075 mol ^ mr = 0,9 gam => % c = - ^ - . 1 0 0 = 40,45%.
c c ° 2 22,4 c 2,225
Do đó : % 0 = (100 - 40,45 - 15,73 - 7,86)% = 35,96%.
40,45 7,86 35,96 15,73 „ „„ „ 0<r „ <i>„Anc</i> , „ <i>n</i> „ ,
nr : nH : nn : nN = _ : — : : — = 3,37 :7,86:2,2475:1,124 = 3 :7 :2: l
c H 0 N 12 1 16 14
=^> Công thức đơn giản nhất của A là C3H7O2N.
Đặt công thức phân tử của A là (C3H70 2N)n. Theo giả thiết ta có :
(12.3 + 7 + 16.2 + 14).n < 100 => n < 1,12 => n =1
Vậy công thức phân tử của A là C3H7O2N.
Đáp án B.
<i>Ví dụ 3:</i> Một hợp chất hữu cơ
A. CHCỈ2. B. C2H2CI4. c . C2H4CI2. D. một kết quả khác.
<i>Hướng dẫn giải</i>
<i>^</i> , 14,28 1,19 84,53 , , „
Ta có : nr : nH : n r, = : -2— : — =1:1:2
12 1 3,35
=> công thức đơn giản nhất của
, , , 2 n -3 n + 2 2 - n
Đơ bât bão hịa của phân tử À = --- ;---= --- > 0.
2 2
Vì độ bất bão hịa của phân tử eN nên suy ra n=2.
Vậy công thức phân tử của
Đáp án B.
<i>Ví dụ 4:</i> Chất hữu cơ X có M = 123 và khối lượng
A. C6Hm0 2N. B. C6H6ON2. c . C6Hi2ON. D. C6H502N.
<i>Hướng dẫn giải</i>
<i><b>T </b></i> <i>'</i> <b>7 2 5 3 2 1 4 </b> A < 0 1
Ta CÓ : nc : nH : n0 : nN = Ỷ ậ: Y : = 6 :5 :2:1.
<i>Cách 1 : Từ các giả thiết của đề bài, ta tiến hành lập CTĐGN rồi từ đó suy ra CTPT.</i>
<i>- Bước 1 : Từ giả thiết ta tính được nc, ỈĨH, ỈĨM >mc, niH, HĨN. Áp dụng định luật bảo toàn khối</i>
<i>lượng cho các nguyên tố trong hợp chất hữu cơ (hchc), suy ra mo (trong hchc)</i><b> = </b><i>mttchc - rnc - mn - rriN</i><b> = ></b>
<i>M() (trong hchc)</i>
<i>- Bước 2 : Lập tỉ lệ mol của các nguyên tổ trong hợp chất hữu c ơ :</i>
<b>n c • n H • n O • n N </b><i><b>(1)</b></i>
<i>- Bước 3 : Biển đoi tỉ lệ trên thành tỉ lệ của các sổ nguyên đơn giản nhất (thường ta lấy các sổ</i>
<i>trong dãy (1) chìa cho số bé nhất của dãy đó. Neu dãy sổ thu được vân chưa phải là dãy số nguyên</i>
<i>- Bước 4 : Đặt CTPT = (CTĐGN)n</i>
=^> <i>ĩi.Mctđgn = M (M là KLPT của hợp chất hữu cơ)</i> =^> <i>n => CTPT của hợp chất hữu cơ.</i>
<i>Ví dụ 1:</i> Khi đốt cháy hoàn toàn một amin đơn chức X, thu được 16,80 lít khí CƠ2 ; 2,80 lít N2 (các
thể tích đo ở đktc) và 20,25 gam H2O. CTPT của X là :
A. C4H9N.________ B. C3H7N.________ c . C2H7N.________ D. C3H9N.___________
<i>Hướng dẫn giải</i>
Ta có :
16?8 ^ 0 0 20,25 0 lB
nc = nco2 = = 0,75 mol; nH = 2.nH20 = 2 . ^ j - = 2,25 mol;
n N=2.nN = <i>l . ị ệ - -</i> 0,25 mol.
22,4
=^>nc :nH :n N =0,75:2,25:0,25 = 3:9 :1 .
C ă n c ứ v à o c á c p h ư ơ n g á n t a t h ấ y C T P T c ủ a X là C 3H 9N .
Đáp án D.
<i>Ví dụ 2:</i> Oxi hóa hồn tồn 4,02 gam một hợp chất hữu cơ X chỉ thu được 3,18 gam Na2CƠ3 và
A. C 02Na. B. C 02Na2. c . C30 2Na. D. C20 2Na.
<i>Hướng dẫn giải</i>
Ta có : nNa — 2.nNa C0 — 2. — 0,06 mol; nc — nCQ2 + n Na C0 — 22 4 + 106 — mo^
=^ > n 0(hchc) 06.23—0,06.12 _ ^ ^ mol nc :n H :n 0 := 0,06:0,06:0,12 = 1:1:2
16
Vậy CTĐGN của X là : CNaơ2.
Đáp án A.
<i>Trên đây là những vỉ dụ đơn giản. Ngồi ra có những bài tập đế tìm công thức phân tử của hợp</i>
<i>chất hữu cơ ta phải áp dụng một số định luật như : định luật bảo toàn nguyên tố, định luật bảo toàn</i>
<i>khối lượng. Đối với những bài tập mà lượng chất phản ứng và lượng sản phẩm thu được là những</i>
<i>đại lượng có chứa tham sổ, khỉ đó ta sử dụng phương pháp tự chọn lượng chất đế chuyến bài tập</i>
<i>phức tạp thành bài tập đơn giản.</i>
<i>Ví dụ 3:</i> Đốt cháy hoàn toàn m gam một amin X bằng lượng khơng khí vừa đủ thu được 17,6 gam
CƠ2, 12,6 gam H20 và 69,44 lít N2 (đktc). Giả thiết khơng khí chỉ gồm N2 và O2 trong đó oxi chiếm
20% thể tích khơng khí. X có cơng thức là :
A. C 2H 5N H 2. B. C 3H 7N H 2. c . C H 3 N H 2 . D. C 4H 9N H 2.
<i>Hướng dẫn giải</i>
Ta có : nr = nrn = L L U 2 = 0,4 mol; nM<i>ti</i> =2.nMn H 2U <i>ỵ</i> g = 1,4 mol.
Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố đối với oxi suy ra :
no2(kk) = 2-nco2+ nH2o= 0 J 5 mol=>nNj(tk) =0,75.4 = 3 moi
Do đó : nN(hchc) = 2 . ( - ^ y - 3 ) = 0,2mol=>nc :n H :n N = 0,4:1,4:0,2 = 2:7:1
Căn cứ vào các phương án ta thấy công thức của X là C 2 H 5 N H 2 .
Đáp án A.
<i>Ví dụ 4:</i> Đốt cháy hoàn toàn 1,47 gam chất hữu cơ X (chỉ chứa
A. C3H4O3. B. C3H6O3. c . C3H8O3. D. Đáp án khác.
<i>Hướng dẫn giải</i>
Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có :
mx + m02 = mco2 + mH20 => mH20 = 0,882 gam
nc = nco = <i>2,156</i> _ ^ moj. - 2.nH 0 = = 0,098 mol
1,47-0,049.12-0,098 _ ,
=> n 0(hchc) = --- ^ --- — = °> 0 4 9 m o1
=> nc : nH : n0 = 0,049:0,098:0,049 = 1:2:1 => CTĐGN của X là : CH2Ơ
Đặt công thức phân tử của X là (CH2O) n. Theo giả thiết ta có :
3.29 < 30n < 4.29 => 2,9 < n < 3,87 => n=3
<b>V ậ y C T P T c ủ a X là C sH ^ O s.</b>
Đáp án B.
<i>Ví dụ 5:</i> Đốt cháy hoàn toàn 1,88 gam chất hữu cơ A (chứa
A. C8Hĩ2oi. b. c4h8o2. c . c8h12o3. D. c6Hi2o6.
<i>Hướng dẫn giải</i>
Theo giả thiết: 1,8 8 gam A + 0,085 mol O2 -» 4a mol CO2 + 3a mol H2O.
Áp dụng định luật bảo tồn khối lượng ta có :
mco +mH 0 =1,88 + 0,085.32 = 46 gam
Ta có: 44.4a+18.3a = 46 => a = 0,02mol
Trong chất A có:
V ậ y c ô n g t h ứ c c ủ a c h ấ t h ữ u c ơ A là C8ĨỈ12O 5 c ó M a < 203
Đáp án A.
<i>Ví dụ 6:</i> Phân tích X gam chất hữu cơ X chỉ thu được a gam CO2 và b gam H20. Biết 3a = 1 lb và
7x = 3(a + b). Tỉ khối hơi của X so với khơng khí nhỏ hơn 3. CTPT của X là :
A . C3H4O.__________ B . C3H4O2._________ c . C3H6Q .__________ D . C3H6O2.____________
<i>Hướng dẫn giải</i>
Để đơn giản cho việc tính tốn ta chọn : b = 18 gam =^> a = 6 6 gam, X = 36 gam.
Ta có :
6 6 18 3 6 -1 ,5 .1 2 -2 ^ ,
n c = n c o 2 = - 7 7 = m o 1 ; n H = h 20 <i>= 2 - T ^ = 2</i> m o 1 ; n O ( h c h c ) = ---<i>T T</i> --- = 1 m o L
44 iỡ io
=> n c : n H : n0 = 1,5:2:1 = 3 :4 :2
C ă n c ứ v à o c á c p h ư ơ n g á n t a t h ấ y C T P T c ủ a X là C 3H 4O 2.
Đáp án B.
<i>Ví dụ 7:</i> Đốt cháy hoàn toàn m gam ancol X, sản phẩm thu được cho đi qua bình đựng dung dịch
nước vơi trong dư thấy khối lượng bình tăng thêm p gam và có t gam kết tủa. Công thức của X là
(Biết p = 0,7 1 t;t = m + p ) ;
1,02
A. C2H5OH._______B. C 3H5(OH)3. c . C 2H4(OH)2. D. C3H5OH._________
<i>Hướng dẫn giải</i>
Chon t = m + p = 100 gam
1,02
=^> p = 71 gam ; m = 31 gam
Gọi công thức tổng quát của ancol R là CxHyOz
Phương trình phản ứng :
C H O + (x + 2—- ) 0 , --- > xCO, + —H o (1)
X y z v 4 2 2 2 2 2
CO2 + Ca(OH) 2 ---<i>></i> CaCOs + H20 (2)
Theo phương trình (2) => nc = nco^ = nc co = 1 mol
Khối lượng bình tăng lên: p = mco + m HO
=> mH 0 = 7 1 -4 4 = 27 gam => nH 0 = 1,5 mol
Vì nu „ > n„» nên ancol X là ancol no<b><sub>H2U </sub></b> <b><sub>L/</sub><sub>v</sub><sub>J2</sub></b>
n0 = --- ---= l m o 1
Vậy ta có X : y : z = nc : nH : no = 1 : 3 : 1
Đặt công thức phân tử (CTPT) của X là (CH30)n (ne N*).
, í , , , , 2 n - 3 n + 2 2 - n
Độ bât bão hòa của phân tử A = --- —---= —-— > 0.
2 2
Vì độ bất bão hịa của phân tử e N nên suy ra n = 2.
Vậy công thức phân tử của A là C2H6O2 hay CTCT là C2H4(OH)2
<i>Ví dụ 8:</i> Hỗn hợp X gồm 2 hiđrocacbon A và B có khối lượng a gam. Nếu đem đốt cháy hoàn toàn
132a 45a
X thì thu được — gam CƠ2 và ——- gam H2O. Nếu thêm vào X một nửa lượng A có trong X rồi
41 41
đốt cháy hồn tồn thì thu được gam
<i>Hướng dẫn giải</i>
Giả sử a = 41 gam
132 45
Khi đổt cháy X: n™ = —— = 3 m o l; nu = -— = 2,5 mol
<i><b>J </b></i> <b>co2 </b> <b>4 4 </b> <b>2 </b> 18
Khi đốt cháy X + — A: nrn = — = 3,75 m o l; nH _ = = 3,375 mol
2 co2 44 H.° 18
Vậy khi đốt cháy — A ta thu được: n( ( K - 0,75 m o l; nH 0 = 0,875 mol
Vì n™ < nu „ =^> A là hiđrocacbon no<b><sub>CU2 </sub></b> <b><sub>M2 vJ</sub></b>
Gọi công thức của A là CnH2n + 2
Phương trình phản ứng :
2CnH2n + 2 + (3n + 1) Ơ2 --- > 2n CO2 + 2(n+l)H20
x , V o _ 2 (n + l ) _ 0,875
Ta có —2— = —=-— = _ =^> n = 6
<b>n c o 2 </b> <b>2 n </b> <b>° ’ 7 5</b>
Vậy công thức phân tử của A là CôHh
Khi đốt cháy B ta thu được số mol của H2O và CO2 là :
nco2 = 3 -0 ,7 5 .2 = 1,5 mol =^>nc = 1,5 mol
n 0 = 2,5-0,875.2 = 0,75 mol =^>nH = 1,5 mol
=> nc : IIH = 1,5 : 1,5 = 1 : 1
Vậy công thức đơn giản nhất của B là CH, công thức phân tử của B là Cnĩỉn
Theo giả thiết B không làm mất màu dung dịch nước brom =^> B chỉ có thể là aren CnH2n-6
=^> số nguyên tử H = 2.số nguyên tử
Hay n = 2 n - 6 =^> n = 6
Vậy công thức của B là CơHộ.
• Chú ý : Đối với những dạng bài tập : “Đốt cháy (oxi hóa) hồn tồn một họp chất hữu cơ X.
Cho toàn bộ sản phẩm cháy vào bình đựng dung dịch Ca(OH)2 hoặc Ba(OH)2 ...” t h ì :
+ <i>Khối lượng bình tăng</i> = <i>tông khối lượng của CO2 và H2O.</i>
+ <i>Khối lượng dung dịch tăng</i> = <i>tông khối lượng của CO2 và H2O - khối lượng của kết tủa</i>
<i>CaCŨ3 hoặc BaCOĩ.</i>
<i>Ví dụ 9:</i> Đốt c h á y h o à n t o à n một hiđrocacbon X ở thể khí. Sản phẩm c h á y thu được cho hấp thụ hết
vào dung dịch Ca(OH)2 thấy có 10 gam kết tủa xuất hiện và khối lượng bình đựng dung dịch
Ca(OH) 2 tăng 16,8 gam. Lọc bỏ kết cho nước lọc tác dụng với dung dịch Ba(OH) 2 dư lại thu được
kết tủa, tổng khối lượng hai lần kết tủa là 39,7 gam. CTPT của X là :
A. C3H8.___________<b>B. </b>C3H6.___________ c . C 3H4._______________<b>D. </b>Kết quả khác._______
<i>Hướng dẫn giải</i>
Các phản ứng xảy ra :
CO2 + Ca(OH) 2 -> CaCOs + H20 (1)
mol: 0 ,1 <— 0 ,1
2CO2 + Ca(OH) 2 -> Ca(HC0 3)2 (2)
mol: 2x <b>X</b>
Ca(HC03) 2 + Ba(OH) 2 -> BaCOs + CaCOs + H20 (3)
mol: <b>X </b> <b>—</b>» <b>X </b> <b>—</b>» <b>X</b>
Theo các phương trình phản ứng và giả thiết ta có :
10<b> + </b>197<b>x + lO O x = </b>39,7<b> =^> X = </b>0,1<b> m o l</b>
Tổng số mol CO2 sinh ra từ phản ứng đốt cháy X là : 2.0,1 + 0,1 = 0,3 mol
Khối lượng bình tăng = <i>m co</i> +m =16,8 gam =^> m = 16,8-0,3.44 = 3,6 gam
=^> nH = 2.nH Q = 0,4 mol =^> nc : nH = 0,3 : 0,4 = 3 :4
VậyCTPT c ủ a X là C 3H 4.
<b>Đáp án </b>c .
<i>Ví dụ 10:</i> Đốt cháy hoàn toàn một hợp chất hữu cơ X cần 6,72 lít O2 (đktc). Sản phẩm cháy gồm
cháy hấp thụ hết vào bình đựng dung dịch Ba(OH) 2 thấy có 19,7 gam kết tủa xuất hiện và khối
A. C2H6 ._________________________________________________________<b>B. </b>C2H6Q._____ c . C2H6 0 2.____<b>D. </b>Không thể xác định.
<i>Hướng dẫn giải</i>
Các phản ứng xảy ra khi cho sản phẩm cháy vào bình đựng dung dịch Ba(OH) 2 :
CO2 + Ba(OH) 2 -> BaCOs + H20 (1)
2CO2 + Ba(OH) 2 -> Ba(HC03) 2 (2)
Ba(HC03) 2 BaCOs + CO2 + H20 (3)
Theo (1) : nC0 (pit) = n BaCOs =0,1 mol
Theo (2), (3): nco^ pư) — 2.nBa(HC0^^ — 2.nBaC0^ —0,1 moi
Tổng số mol CƠ2 sinh ra từ phản ứng đốt cháy hợp chất hữu cơ là 0 ,2 mol.
Theo giả thiết khối lượng dung dịnh giảm 5,5 gam nên ta có :
19,7 - 0,2.44 - m 0 = 5,5 m 0 =5,4 gam =^> nH = 2.Ĩ1 0 = 0, 6 mol.
Áp dụng đinh luật bảo tồn ngun tố đối với oxi ta có :
nn , , . =O ( h c h c ) 2.nrn +n„ n -C 0 2 H 20 2.nn 0 2 ( b đ ) =2.0 , 2<i>’></i> + 0<i>’></i>,3 - 0 ,3<i>’></i> .2 = 0 ,1? mol
=> nc : nH : n 0 = 0,2:0,6:0,1 = 2:6:1
Vậy CTPT của X là C2H<,0.
<b>Đáp án A.</b>
<i>Cách 2 : Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố</i>
<i>- Bước 1 : Từ giả thiết ta có thế xác định được thành phần nguyên tổ trong hợp chất, riêng đối</i>
<i>với nguyên tổ oxi có những trường hợp ta khơng thế xác định chính xác trong hợp chất cần tìm có</i>
<i>oxi hay khơng, trong những trường hợp như vậy ta giả sử là hợp chất có oxl</i>
<i>- Bước 2 : Đặt công thức phân tử của hợp chất</i>: <i>CỵỉỉyO-Nt</i>. <i>Lập sơ đồ chuyến hóa :</i>
CxHyOzNt + O2 —> CO2 + H2O + N2
- <i>Bước 3 : Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tổ đế tìm sổ nguyên tử </i>
n C ( C xH yO zN t ) n C ( C 0 2 )
n H ( C xH yO zN t ) = n H ( H 20 )
n N ( C xH yO zN t ) — n N ( N 2 )
n O ( C xH yO zN t ) + n 0 ( 0 2 ) — n 0 ( C 0 2 ) + n 0 ( H 20 )
<^>
<b>X =</b>
z =
t =
<i>•L ư u ỷ :</i>
<i><b>-</b> Nếu khơng tính đươc z ở hê trên thì ta tính z bằng cơng thức:</i> z <b>= — —</b>
16
<i>(M là khối lượng phân tử của hợp chất hữu cơ)</i>
<i>- Đê đặt được công thức phân tử của hợp chất thì điều quan trọng nhất là ta phải xác định được</i>
<i>thành phần nguyên tố của hợp chất đó vì các hợp chất khác nhau sẽ có thành phần nguyên tổ khác</i>
<i>nhau.</i>
<i>Ví dụ 11:</i> 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 :
<b>A. </b>C 4H 10O . <b>B . </b>C 4H 802. c . C4H10O 2. <b>D . C sH gO .</b>
Sơ đồ phản ứng :
<i>Hướng dẫn giải</i>
<b>C XH y O Z</b> +
C O 2
4
+ H2O
5
(1)
lít: 1
Áp dụng đinh luật bảo toàn nguyên tố đối với các nguyên tố c , H, o ta có :
1 <b>.X </b>= 4.1 íx = 4
< l.y = 5.2 => j y = 10
l.z + 6.2 = 4.2 + 5.1 [z = l
Vậy công thức phân tử của X là C4H10O.
<b>Đáp án A.</b>
<i>Ví dụ 12:</i> Đốt cháy hồn tồn 1 0 ml một este cần dùng hết 45 ml O2, thu được Vco2- Vh2o= 4 : 3.
Ngưng tụ sản phẩm cháy thấy thể tích giảm 30 ml. Các thể tích đo ở cùng điều kiện. Cơng thức của
este đó l à :
<b>A. C</b>8<b>H</b>6<b>Ơ</b>4<b>.</b> <b>B . </b>C 4H 6O 2. c . C 4H 8O 2 <b>D . </b>C 4H 6O 4.
<i>Hướng dẫn giải</i>
Sơ đồ phản
CxHyOz
m l: 10
Áp dụng địn
Vậy este có (
Đáp án B.
ứng :
+ O2 —> CO2 + H2O
45 40 30
ih luật bảo toàn nguyên tố cho các nguyên tố c , H, 0 ta có :
ìo .x = 40.1 íx = 4
10.y = 30.2 <=> < y = 6
10.z + 45.2 = 40.2 + 30.1 [z = 2
rông thức là : C4H6O2
<i>Ví dụ 13:</i> Đốt cháy 1 lít hơi hiđrocacbon với một thể tích khơng 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 cịn 16,5 lít, cho
hỗn hợp khí đi qua ống đựng photpho dư thì cịn 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, cịn lại là N2.
A. C2H6. B. C2H4. c . C3H8. D. C2H2.
Theo giả thi
Sơ đồ phản
CxHy
lít: 1
Áp dụng địn
=^> Cơng thi
Đáp án A.
<i>Hướng dẫn giải</i>
ết, ta có : Vco = 2 l í t ; V0 (dư) = 0,5 lí t ; VN =16 lít =^> V0 (ban đầu) = 4 lít.
ứng :
+ O2 —> CO2 + H2O + O2 dư
4 2 a 0,5
ih luật bảo toàn nguyên tố đối với các nguyên tố c , H, 0 ta có :
1 .X = 2.1 X = 2
l.y = a.2 <i>o ị y = 6</i>
4.2 = 2.2 + a + 0.5.2 [a = 3
íc của hiđrocacbon là C2ĨỈ6.
<i>Ví dụ 14:</i> Cho 0,5 lít hỗn hợp gồm hiđrocacbon và khí cacbonic vào 2,5 lít oxi (lấy dư) rồi đốt. Thể
tích của hỗn hợp thu được sau khi đốt là 3,4 lít. Cho hỗn hợp qua thiết bị làm lạnh, thể tích hỗn hợp
khí cịn lại 1,8 lít và cho lội qua dung dịch KOH chỉ còn 0,5 lít khí. Thể tích các khí được đo trong
cùng điều kiện. Tên gọi của hiđrocacbon là :
A. propan. B. xiclobutan. c . propen. D. xiclopropan.
Theo giả thi'
Sơ đồ phản 1
(Cxĩỉy +
lít: a
Áp dụng địn
=^> Cơng thi
<i>Hướng dẫn giải</i>
ết, ta có : VH 0 = 1, 6 l í t ; Vco = 1,3 l í t ; V0 (dư) = 0,5 lít.
ứng:
C O 2 ) + O2 <i>—></i> C O 2 + H 2 O + O 2 dư
b 2,5 1,3 1,6 0,5
ih luật bảo toàn nguyên tố đối với các nguyên tố c , H, 0 ta có :
a.x + b.l = l,3 x = 3
a.y = 1,6 .2 y = 8
b.2 + 2,5.2 = 1,3.2 +1,6.1 + 0 ,5 .2 ^ la = 0,4
a + b = 0,5 b = 0,l
íc của hiđrocacbon là C3ĨỈ8.
<b>Đáp án A.</b>
<b>IV. Lập CTPT của hợp chất hữu cơ dựa trên sự thay đổi áp suất trước và sau khi đốt cháy</b>
<b>hồn tồn hợp chất hữu cơ trong bình kín (khí nhiên kế).</b>
<i>- Bước 1 : Đặt công thức phân tử của hợp chất hữu cơ. Chọn lượng chất hữu cơ phản ứng (nếu</i>
<i>đề bài chưa cho biết, thường chọn sổ mol của hợp chất hữu cơ là 1 mol), suy ra lượng O2 cần cho</i>
<i>phản ứng đốt cháy hoàn toàn hợp chất hữu cơ (dựa vào phản ứng).</i>
<i>- Bước 2 : Viết phương trình phản ứng cháy. Căn cứ vào phương trình phản ứng suy ra sổ mol</i>
<i>các chất đã phản ứng; sổ mol chất dư và sổ mol sản phẩm tạo thành.</i>
<i>- Bước 3 : Tỉnh tống số mol khỉ trước và sau phản ứng. Lập biếu thức liên quan giữa số mol khỉ</i>
<i>và áp suất, nhiệt độ của bình chứa đế được phương trình liên quan đến sổ nguyên tử của các</i>
<i>nguyên tổ trong hợp chất. Từ đó tìm được số ngun tử của các nguyên tố, suy ra cơng thức phân</i>
• <i>Lưu ỷ : Moi quan hệ giữa sổ mol khí và áp suất, nhiệt độ khỉ thực hiện phản ứng trong bình kín</i>
<i>có thê tích khơng đ ơ i :</i>
„i= £ ! Í ; „j = £ Z ^ ^ = £ Ì
RT^ R T 2 n 2 p 2T 1
<i>Nếu T2=Tị thì ta có :</i> — = —
________________________ n2 p2__________________________________________________
<i>Ví dụ 1:</i> X mạch hở có cơng thức C3Ĩỉy. Một bình có dung tích khơng đổi chứa hỗn hợp khí X và O2
dư ở 150°c, có áp suất 2atm. Bật tia lửa điện để đốt cháy X sau đó đưa bình về 150°c, áp suất bình
vẫn là 2atm. Cơng thức phân tử của X là :
A . C 3ĨỈ8. B . C 3H4. c . C 3ĨỈ6. D . A h o ặ c B h o ặ c c .
Để đơn giản cho việc tính tốn ta chọn số mol của X là 1 mol.
Phương trình phản ứng :
C,H + (3 + <i>—) 0 1 — ^</i> 3CO, + — H ,0 (1)
3 y 4 2
mol: 1 (3 + —) 3 ^
4 2
ở 150°c nước ở thể hơi và gây áp suất lên bình chứa. Vì trước và sau phản ứng nhiệt độ không
đổi, áp suất không đổi nên số mol khí trong bình cũng khơng thay đổi, suy ra :
Tổng số mol khí tham gia phản ứng = Tổng số mol khí và hơi thu được
=> 1 + (3 + - ) = 3 + — =>y = 4
4 2
Vậy công thức phân tử của X là C3H4.
<i>Ví dụ 2:</i> Nạp một hỗn hợp khí có 20% thể tích ankan A (CnĩỈ2n+2) và 80% thể tích Ơ2 (dư) vào khí
nhiên kế. Sau khi cho nổ rồi cho hơi nước ngưng tụ ở nhiệt độ ban đầu thì áp suất trong khí nhiên
kế giảm đi 2 lần. Công thức phân tử của ankan A là :
A. C H 4.___________ <b>B. </b>C2H6.___________ c . C3H8.__________ <b>D. </b>C4H10._________________
<i>Hướng dẫn giải</i>
Để đơn giản cho việc tính tốn ta chọn số mol của A là 1 mol và của O2 là 4 mol (Vì ankan
chiếm 2 0% và O2 chiếm 80% về thể tích).
Phương trình phản ứng :
CnH2n+2 + (3n2+1) o2 - nC 02 + (n + l)H20 (1)
bđ: 1 4 : mol
pư: 1 3n + I
2
n (n+1) : mol
spư: 0 4 - (3n + 1) n (n+1) : mol
Vì sau phản ứng hơi nước đã ngưng tụ nên chỉ có O2 dư và CO2 gây áp suất nên bình chứa.
Tổng số mol khí trước phản ứng : ni = 1 + 4 = 5 mol
Tổng số mol khí sau phản ứng : n2 = 4 - + + n = (3,5 - 0,5n) mol
Do nhiệt độ trước và sau phản ứng không đổi nên :
ì = £ l.= > _ Ẽ _ = - a _ = 2 j n = 2
n2 p2 3,5-0,5n 0,5p1
Vậy A là C2H6.
<b>Đáp án B.</b>
<i>Ví dụ 3:</i> Trong một bình kín chứa hơi este no, đơn chức, mạch hở A (CnĩỈ2n02) và một lượng O2
gấp đôi lượng O2 cần thiết để đốt cháy hết A ở nhiệt độ 140°c và áp suất 0,8 atm. Đốt cháy hoàn
toàn A rồi đưa về nhiệt độ ban đầu, áp suất trong bình lúc này là 0,95 atm. A có cơng thức phân tử
l à :
A . C2H4O2._________ B . C3H6O2._________ c . C4H8Q 2._________ D . C5H io Q 2.____________
<i>Hướng dẫn giải</i>
Để đơn giản cho việc tính tốn ta chọn số mol của A là 1 mol thì từ giả thiết và phương trình
phản ứng ta thấy số mol O2 đem phản ứng là (3n - 2).
Phương trình phản ứng :
c H O + <sub>n </sub> <sub>2n 2 </sub> <sub>v </sub> <sub>2 </sub> - ) 0 , <sub>2 </sub> nCO + nH o <sub>2 </sub> <sub>2</sub> (1)
bđ: 1 3n - 2 : mol
3n —2 ,
p ư : 1 ( — :--- ) n n : m o l
.311-2
s p ư : 0 ( — --- ) n n : m o l
Ở 140°c nước ở thể hơi và gây áp suất lên bình chứa.
Tổng số mol khí trước phản ứng : ni = 1 + 3n - 2 = (3n - 1) mol
Tổng số mol khí sau phản ứng : <i>ĨÌ2 =</i> (———) + n + n = (3,5n - 1) mol
Do nhiệt độ trước và sau phản ứng không đổi nên :
ni _ Pi 3 n - l _ 0 , 8 _ n _ 3
n2 p2 3 ,5 n - l 0,95
Vậy A là C3H602.
<b>Đáp án B.</b>
<i>Ví dụ 4:</i> Trộn một hiđrocacbon X với lượng Ơ2 vừa đủ để đốt cháy hết X, được hỗn hợp A ở 0°c và
áp suất Pi. Đốt cháy hoàn toàn X, thu được hỗn họp sản phẩm B ở 218,4°c có áp suất P2 gấp 2 lần
áp suất Pi. Công thức phân tử của X là :
A. C4H10.________ B. C2H6._________c . C3H6._________D. C3H8.___________
<i>Hướng dẫn giải</i>
Để đơn giản cho việc tính tốn ta chọn số mol của X (CxHy) là 1 mol thì từ giả thiết và phương
<b>y</b>
trình phản ứng ta thây sô mol O2 đem phản ứng là (x + —).
4
Phương trình phản ứng :
CxHy + (x + ỳ o 2 xC 02 + ^ H 20 (1)
bđ: 1 (x + —) : mol
<b>y </b> <b>y</b>
pư: 1 (x + —) X <i>—</i> : mol
<b>y</b>
spư: 0 0 X — : mol
2
Ở 218,4°c nước ở thể hơi và gây áp suất lên bình chứa.
<b>y</b>
Tơng sơ mol khí trước phản ứng : ni = [1 + (x + —) ] mol
4
<b>y</b>
Tơng sơ mol khí sau phản ứng : n2 = (x + —) mol
Do nhiệt độ trước và sau phản ứng thay đổi đổi nên :
n, P,T p,(218,4 + 273) _ 1 + x + ! _ _ _ , íx = 2
---<i>í</i> = 0 , 9 ^ --- =t = 0 ,9 = > 0 ,2 y -0 ,lx = l=><
n2 2pr 273 x + y Ịy = 6
2
Vậy A là C2H<,.
<i>Có một sổ bài tập tìm cơng thức của hợp chất hữu cơ, khỉ đã khai thác hết các giả thiết mà đề</i>
<i>bài cho nhưng vân khơng tìm được số ngun tử của các nguyên tổ trong hợp chất. Trong những</i>
<i>trường hợp như vậy ta phải biện luận đế tìm sổ nguyên tử của các nguyên tố. Phương pháp thường</i>
<i>sử dụng là chọn nghiệm ngun của phương trình có chứa hai hoặc ba an sổ. Cụ thế như sau :</i>
<i>- Bước 1 : Căn cứ vào giả thiết đế suy ra thành phần nguyên tổ của hợp chất hữu cơ. Đặt CTPT</i>
<i>của hợp chất hữu cơ là : C ỵỉĩy, C xH y O z, C xH y O - N</i>t, ...
- <i>Bước 2 : Lập phương trình theo khối lượng mol của hợp chất: 12x</i> + <i>y +16z</i> + ... = <i>M (M là</i>
<i>khối lượng mol) hoặc phương trình khác có liên quan đến sổ nguyên tử của các nguyên tổ trong</i>
<i>hợp chất hữu cơ.</i>
<i>- Bước 3 : Biện luận đế chọn nghiệm X, y, z</i>, ... <i>Đối với hợp chất C xH y, C ỵ ỉĩy O - thì căn cứ vào</i>
<i>điều kiện</i> A > 0 <i>ta suy ra y < 2x</i> + <i>2 ; đoi với hợp chất CxHyN/ thìy < 2x + t + 2.</i>
<i>Ví dụ 1:</i> Hiđrocacbon A có tỉ khối so với He bằng 14. CTPT của A là :
A. C4H10. <b>B. </b>C4H6. c . C4H4. <b>D. </b>C4H8.
Theo giả thiết ta có : Ma= 14.M H e = 14.4 = 56 gam/mol
Đặt công thức phân tử của họp chất A là CxHy (y < 2x + 2), ta có :
íx = 4
12x + y = 56 <i>\</i>
[y = 8
Vậy công thức phân tử của A là C4ĨỈ8
<b>Đáp án D.</b>
<i>Ví dụ 2:</i> Một hợp chất hữu cơ A có tỉ khối so với khơng khí bằng bằng 2. Đốt cháy hồn tồn A
bằng khí O2 thu được CO2 và H20. Có bao nhiêu cơng thức phân tử phù họp với A ?
A. 2. <b>B. </b>1. c . 3. <b>D. </b>4.
<i>Hướng dẫn giải</i>
Theo giả thiết ta có : MA = 29.2 = 58 gam/mol
Vì khi đốt cháy A thu được CO2 và nước nên thành phần nguyên tố trong A chắc chắn có c , H,
có thể có hoặc khơng có O2.
Đặt cơng thức phân tử của A là CxHyOz (y < 2x + 2), ta có :
12x + y + 16z = 58 => z < 5 8 -1 -1 2 = 2,8125
16
fx = 4
• Neu z = 0 => 12x + y = 5 8 =>< = > A là C4H10
[y = 10
fx = 3
• Neu z = 1 => 12x + y = 42=>< = > A là C3H6O
[y = 6
íx = 2
• Neu z = 2 1 2x + y = 26 ^ > A là C2H2O2
[y = 2
Vậy có 3 công thức phân tử phù hợp với A.
Đáp án c ._________ _____________________________________ __________________________
<i>V í dụ 3 : </i>Thành phần % k h ố i l ư ợ n g của n i t ơ trong h ợ p chất h ữ u c ơ C x H y N là 2 3 ,7 3 % . s ố đ ồ n g p h â n
amin bậc một t h ỏ a m ã n c á c d ữ k i ệ n t r ê n là :
A. 2. B. 3.
Từ giả thiết suy ra :
<i>Hướng dân giải</i>
<b>X </b>= 3
14 _ 23,73 x = 3
— - —— => 12x + y = 45 => í
12x + y 100-23,73 ly = 9 • CTPT của amin là C3H9N
Vậy có hai amin bậc 1 là : CH3-CH2-CH2-NH2; (CH3)2CH-NH2
<b>Đáp án A.</b>
<i>Vi dụ 4:</i> Amin X có phân tử khối nhỏ hơn 80. Trong phân tử X nitơ chiếm 19,18% về khối lượng.
Số đ ồ n g phân cấu tạo của X là :
______ A^8.______________ R 2 .______________ C 4 .______________<b>D. </b>10._______________
<i>Hướng dẫn giải</i>
Đặt CTPT của amin X là <b>C x H y N t</b>, theo giả thiết ta có :
14t 19,18
12x + y 100-19,18 12x + y = 5 9 t:
<b>X </b>= 4
y = l l
t = l
C T P T c ủ a a m i n X là C4H1 iN . s ố đ ồ n g p h â n c ủ a a m i n X là 8 :
C H3 - C H2 - C H2 - C H 2 - N H2 ; C H3 - C H2 - C H - C H3 ; C H3 - c h - C H2 - N H2 ;
c h3
CH3-Ổ- NH2 ; CH3 - CH2 - NH - CH2 - CH3 ; CH3 - CH2 - CH2 - NH - CH3 ;
CH3
CH3 - ỢH -NH - CH3 ; CH3 - CH2 - lỊĨ - CH3
CH3
CH-]
CH3
<i>Ví dụ 4:</i> Đơt cháy hồn tồn 1 mol chât X cân 5,5 mol Ơ2, thu được CO2 và hơi nước với tông sô
mol bằng 9. CTPT của X là :
A. C 4H 10O . B. C4H10O 2.
Phương trình phản ứng :
C H O <sub>X </sub> <sub>y </sub> <sub>z</sub> + (x + ^ -
4
mol: 1 -> (x + ^ -
4
Theo (1) và giả thiết ta có :
X + —- — = 5,5
4 2 =>
<b>X </b>= 4
y = 1 0
x + — = 9
. 2
z = 2
xCCX
2 2
2
(1)
<i>Ví dụ 5:</i> Một hợp chất hữu cơ A gồm
<b>A. </b>C H 2 O 2 . B. C H 4 O . c . CH20. D. C 3 H 4 O .
<i>Hướng dẫn giải</i>
Đặt CTPT của A là <b>C xH yO z. </b>Theo giả thiết ta có :
16z
1 2x + y+ 16z
= 50% => 12x + y = 16z:
<b>X = </b>1
y = 4
z = 1
VậyCTPT của A là CH4O.
<b>Đáp án B.</b>
<i>Ví dụ 6:</i> Khi đốt cháy hoàn toàn 15 miligam chất A chỉ thu được khí CO2 và hơi nước, tổng thể tích
của chúng quy về điều kiện tiêu chuẩn là 22,4 mililít. Cơng thức đơn giản nhất của A là :
A. CH2. <b>B. </b>C H4O .
Đặt <b>C T P T </b>của <b>A </b>là <b>C xH yO z.</b>
Phương trình phản ứng :
mol:
C H O<sub>X </sub> <sub>y </sub> <sub>z</sub>
15
+
1 2x + y+ 16z
Theo (1) và giả thiết ta có :
xCCX
15x
+ ^ h 2o
2 2
7,5y
—^
---1 2x + y + 16z 1 2x + y + 16z
15x 7,5y ^
---—--- + --- —--- =1 => 3x + 6,5 y = 16z => <i>\</i>
1 2x + y + 16z 1 2x + y + 16z
Công thức đon giản nhất của A là CH2O.
<b>X = </b>1
y = 2
z = 1
(1)
<i>Ví dụ 7:</i> Đốt c h á y h o à n toàn 0,01 mol c h ấ t hữu cơ X cần vừa đủ 0,616 lít O2. Sau thí nghiệm thu
đ ư ợ c h ỗ n h ợ p s ả n p h ẩ m Y g ồ m : CO2, N 2 v à h ơ i H 2 O . L à m l ạ n h đ ể n g ư n g t ụ h ơ i H 2 O c h ỉ c ò n 0,56
A . C 2 H 5 O N . B. C 2H 50 2 N . c . C 2 H 7 O 2 N . D. A h o ặ c c .
<i>Hướng dẫn giải</i>
Theo giả thiết ta thấy hỗn hợp khí
M n, ,c o, =40,8 gam /m ol, nN^ co^ =0,025 mol, n0^ =0,0275 mol
Áp dụng sơ đồ đường chéo ta có :
28 ^ ^ 4 4 -4 0 ,8 = 3,2 n
<b>n .</b>
.40,8 <sub>co,</sub>
_ 3,2 _ 1
_ 12,8 _ 4
44 4 0 ,8 -2 8 = 12,8
• nN^ = — .0,025 = 0,005 mol; nC02 = — .0,025 = 0,02 mol
Phương trình phản ứng :
C H O N + <sub>X </sub> <sub>y </sub> <sub>z </sub> <sub>t </sub> (x + — )0, <sub>v </sub> <i><sub>Ạ</sub></i> —^<sub>2 </sub><sub>2 </sub> xCO, + <sub>2</sub> — FLO
mol: 0 ,0 1 —» 0,0 1. (x + — 0,0 1x 0,0 1. —
4 2 2
Theo giả thiết và (1) ta có hệ :
0,01.(x + —- —) = 0,0275
4 2 y - 2 z = 3 z =
1
y = 5 t
0,0 1x =0 , 0 2 => <<b>X </b>= 2 => < hoăc <i><</i>
t = 1 <b>X </b>= 2
t
0,01 .-= 0 ,0 0 5 <i><sub>t = ỉ</sub></i>
2
Vậy CTPT của A là : C2H5ON hoặc C2H702N.
<b>Đáp án D.</b>