Bài 2: Bài tập tìm CTPT các hợp chất hữu cơ

- Trình bày đầy đủ các bước thiết lập CTPT

- Luyện tập các ví dụ thiết lập CTPT.

Bây giờ thầy sẽ đi vào bài tập tìm các công thức phân tử của hợp chất hữu cơ các em sẽ nắm rõ từ bài đầu đến các bài sau, sau đó nắm cách giải và cách hướng dẫn giải.

Bài 1: Chất hữu cơ chứa 3 nguyên tố C, H, O. Phần trăm khối lượng C và H lần lượt là 60%; 13,33%. Tìm công thức đơn giản của A?

A. C₃H₈O                         B. C₃H₈                       C. C₂H₆O                    D. C₆H₆O

Giải:

%m_O = 100 – 60 – 13,33 = 26,67

\(\\ \frac{\%m_{C}}{12}:\frac{\%m_{H}}{1}:\frac{\%m_{O}}{16} \ \\ \\ =\frac{60}{12}:\frac{13,33}{1}:\frac{26,67}{16} \\ \\ =5:13,33:\frac{26,67}{16}=3:8:1\)

⇒ CTĐG: C₃H₈O

Bài 2: Đốt cháy hoàn toàn 6g chất hữu cơ A thu được 8,8g CO₂ và 3,6g H₂O. Tìm công thức đơn giản của A?

Giải:

\(\\ n_{H_{2}O}=\frac{3,6}{18}=0,2 \ mol \Rightarrow n_{H}=0,4\)

\(\\ \Rightarrow m_{O \ (A)}=6-0,2 \times 12-0,2 \times 2 =3,2 \ g\)

\(\\ n_{O}=\frac{3,2}{16}=0,2 \ mol \\ \\ n_{C}:n_{H}:n_{O}= 0,2:0,4:0,2 = 1:2:1\)

⇒ CTĐG: CH₂O

Bài 3: Đốt cháy hoàn toàn 13,2g A chỉ thu được CO₂ và H₂O. Dẫn toàn bộ sản phẩm cháy vào dung dịch Ca(OH)₂ dư thấy khối lượng bình tăng 37,3 g đồng thời xuất hiện 60g kết tủa và có tỉ khối hơi của A so với H₂ = 44. Tìm công thúc phân tử A?

Giải:

+ Sản phẩm cháy gồm CO₂ và H₂O

+ m _{bình tăng} = \(m_{CO_{2}}+m_{H_{2}O}\)

+ Khối lượng dung dịch tăng x(g)

\(m_{CO_{2}}+m_{H_{2}O}\) - m_{(kết tủa)} = +x (g)

+ khối lượng dung dịch giảm x (g)

\(m_{CO_{2}}+m_{H_{2}O}\) - m_{(kết tủa)} = -x (g)

Đặt: CO₂ : t mol; H₂O: p mol

\(m_{CO_{2}}+m_{H_{2}O}\) = 37,2 (g)

⇒ 44t + 18p = 37,2 (1)

CO₂ + Ca(OH)_{2  \(\rightarrow\)}   CaCO₃↓ + H₂O

t                           \(\rightarrow\)       t

\(n_{CaCO_{3}}=t=\frac{60}{100}=0,6 \ mol\)

Từ (1) ⇒ \(n_{H_{2}O}=p=0,6 \ mol\)

\(d\tfrac{A}{H_{2}}=44 \Rightarrow M_{A}=44 \times 2 = 88\)

⇒ m_C = 12 x 0,6 = 7,2 g

     m_H = 0,6 x 2 x 1 = 1,2 g

⇒ m_O = 13,2 – 7,2 – 1,2 = 4,8 g ⇒ n_O = 0,3

n_C : n_H : n_O = 0,6 : 1,2 : 0,3

                     = 2 : 4 : 1

⇒ CTĐG: C₂H₄O ⇒ CTPT: (C₂H₄O)_n

⇒ M_A = 88 = 44n ⇒ n = 2

⇒ CTPT: C₄H₈O₂

Bài 4: Đốt cháy 0,2 mol chất hữu cơ A thu được 26,4 g H₂O và 2,24 lít N₂ (đkc) và lượng CO₂ cần dùng là 0,75 mol. Tìm công thức phân tử A?

Giải:

\(\left.\begin{matrix} n_{CO_{2}}=\dfrac{26,4}{44}=0,6 \ mol & \\ n_{H_{2}O}=\dfrac{12,6}{18}=0,7 \ mol & \\ n_{N_{2}}= 0,1 \ mol \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ & \end{matrix}\right\}\begin{matrix} C=\dfrac{n_{C}}{n_{A}}\\ \\ H=\dfrac{n_{H}}{n_{A}} \end{matrix}\)

\(\\ C=\frac{0,6}{0,2}=3 \\ \\ H =\frac{0,7 \times 2}{0,2}=7 \\ \\ N = 0,2\)

\(n_{O \(A)}+n_{O}\)_{đốt cháy \(=n_{O \(CO_{2})}+n_{O \ (H_{2}O)}\)}

_{\(\\ \Rightarrow n_{O \ (A)}=12+0,7-0,75 \times 2 = 0,4 \ mol\)}

_{\(\Rightarrow O=\frac{n_{O}}{n_{A}}=\frac{0,4}{0,2}=2\)}

⇒ CTPT = C₃H₇O₂

Bài 5: Đốt cháy hoàn toàn A chỉ thu được CO₂ và H₂O. Dẫn toàn bộ sản phẩm cháy qua dung dịch Ca(OH)₂ dư thấy có 60 gam kết tủa, đồng thời khối lượng dung dịch giảm 24,6 gam. Khi hóa hơi 3,24 gam A thu được thể tích bằng thể tích của 0,64 gam O₂ (đkc). Tìm công thức phân tử của A?

Giải:

Ca(OH)₂ dư: \(n_{CO_{2}}=n_{CaCO_{3}\downarrow}=\frac{60}{100}=0,6 \ mol\)

\(\\ -24,6 =m_{CO_{2}}+m_{H_{2}O}-m\downarrow \\ \\ \Leftrightarrow -\ 24,6 =44 \times 0,6 + 18t -60 \\ \\ \Rightarrow n_{H_{2}O}=t=0,5 \ mol \\ \\ n_{3,2 g \ A}=n_{0,6g \ O_{2}} \\ \\ n_{A}=\frac{0,64}{32}=0,02 \ mol \\ \\ \Rightarrow M_{A}=\frac{3,24}{30,02}=162 \\ \\ n_{A \ d/c}=\frac{16,2}{162}=0,1 \ mol \\ \\ C=\frac{n_{CO_{2}}}{n_{A}}=6 ; \ H=\frac{1}{0,1}=10\)

Ta có: 162 + 6 x 12 + 10 x 1 + 16 x z ⇒ z = 5

⇒ CTPT: C₆H₁₀O₅

Bài 6: Khi phân tích chất hữu cơ A thu được phần trăm khối lượng: C, H, N, O lần lượt là: 32%; 6,66%; 18,66%; 42,66%. Biết M_A < 100. Tìm công thức phân tử A?

Giải:

\(\\ \ \ \frac{32}{12}:\frac{6,66}{1}:\frac{18,66}{14}:\frac{42,66}{16}\)

= 2 :      5     :        1    :        2

⇒ CTĐG: C₂H₅NO₂

CTPT: \(M_{(C_{2}H_{5}NO_{2})_{n} }< 100\)

⇒ 75n < 100

⇒ n < 1,3

⇒ n = 1

⇒ CTPT: C₂H₅NO₂

Bài 7: Hỗn hợp X gồm 2 chất hữu cơ A có CTPT C₂H₆O₂ và B: C₃H₈O₂. \(d\tfrac{X}{H_{2}}=35,2\). Phần trăm số mol A, B lần lượt là?

Giải:

A: C₂H₆O₂: a mol

B: C₃H₈O₂: b mol 

\(\\ \frac{\overline{M_{X}}}{2}=35,2 \Rightarrow \overline{M}_{X}=35,1 \times 2=70,4 \\ \\ \left.\begin{matrix} 70,4 =\dfrac{62a+76b}{a+b} \\ 1=a+b \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \end{matrix}\right\} \begin{matrix} a= 0,4 \ mol \\ b= 0,6 \ mol \end{matrix}\)

Bài 8: Đốt cháy hoàn toàn 0,2 mol hai hydrocacbon có CTPT hơn nhau 1 (-CH₂-) thu được 0,95 mol CO₂ và 0,75 mol H₂O. Tìm công thức phân tử 2 hydrocacbon.

Giải:

\(\\ \overline{C}=\frac{n_{CO_{2}}}{n_{hh}}=\frac{0,95}{0,2}=4,75 \\ \\ n_{H_{2}O}=0,75 \Rightarrow n_{H}=1,5 \\ \\ \overline{H}=\frac{n_{H}}{n_{hh}}=\frac{1,5}{0,2}=7,5 \\ \\ \\ 4 < \overline{C}=4,75 < 5 \\ \\ 6 < \overline{C}=7,5<8\)

⇒ CTPT: C₄H₆ và C₅H₈

Bài 9: Hóa hơi 5 gam thu được thể tích bằng thể tích cảu 1,6 gam O₂ cùng điều kiện. Nếu đốt cháy 10 gam A, dẫn sản phẩm cháy vào 1 lit dung dịch Ca(OH)₂ 0,4 M có 30 gam kết tủa, khối lượng bình tăng 29,2 gam. Tìm công thức phân tử của A?

Giải:

n_{A (đốt)} = \(\frac{10}{100}=0,1 \ mol\)

+ Nếu Ca(OH)₂ dư ⇒ \(n_{CO_{2}}=n_{\downarrow }=\frac{30}{100}=0,3 mol\)

\(\\ 29,2 = m_{CO_{2}}+m_{H_{2}O}=0,3 \times 44 + 18 \times t \\ \\ \Rightarrow t=\frac{29,2-13,2}{18}=\frac{16}{18}=0,88 \ mol \\ \\ n_{H_{2}O}=0,88 \Rightarrow n_{H}=1,67 \\ \\ C:H = 0,3 : 1,67 \\ \\ \left\{\begin{matrix} H\leq 2C+2 \\ (loai) \end{matrix}\right.\)

⇒ CO₂ tác dụng Ca(OH)₂ tạo 2 muối

CO₂ + Ca(OH)₂  CaCO₃↓ + H₂O

0,3          0,3              0,3

CO₂ + Ca(OH)₂  Ca(HCO₃)₂

0,2   ←   0,1

\(\Rightarrow n_{CO_{2}}=0,5 \ mol\)

29,2 = 0,5 x 44 + 18t

⇒ t = 0,4 mol

\(\\ C=\frac{n_{CO_{2}}}{n_{A}}=5 \\ \\ H=\frac{n_{H}}{n_{A}}=8\)

M_A = 100 = 5 x 12 + 8 x 1 + 16 x z

⇒ z = 2

⇒ CTPT: C₅H₈O₂

Bài 10: Đốt cháy hoàn toàn 20 ml hơi chất hữu cơ (C, H, O) cần vừa đủ 110 ml O₂ thu được 160 ml hỗn hợp khí và hơi. Dẫn Y qua dung dịch H₂SO₄ đặc dư còn lại 80 ml khí Z (các thể tích cùng điều kiện). Tìm công thức phân tử của X?

Giải:

+ H₂SO₄ đặc: hấp thụ H₂O, dung dịch KOH, hấp thụ CO₂

_{\(\\ V_{H_{2}O}=160 - 80=80\Rightarrow H=\frac{160}{2}=8 \\ \\ V_{CO_{2}}=80\Rightarrow C=\frac{80}{20}=4 \\ \\ V_{O \ (X)}+V_{O \ (d/c)}=V_{O \ (CO_{2})} + V_{O \ (H_{2}O)} \\ \\ \Rightarrow V_{O \ (X)}=160+80-110 \times 2 = 20 \\ \\ O (X)=\frac{20}{20}=1 \\ \\ \Rightarrow CTPT: C_{4}H_{8}O\)}