Bài 4: Bài tập tìm CTCT hoá học các hợp chất hữu cơ

- Trình bày đầy đủ bài toán hóa hữu cơ từ thiết lập CTPT đến viết CTCT của HCHC.

Bây giờ thầy sẽ đi vào một số bài tập xác định tìm công thức cấu tạo của hợp chất hữu cơ.

Bài 1: Chất hữu cơ A mạch hở có tỉ khối hơi so với H₂ là 35. Đốt cháy hoàn toàn m(g) A cần vừa đủ 8,4 lit O₂ (đkc), chỉ thu được 11(g) CO₂ và 4,5(g) H₂O. Số CTCT của A?

Giải:

M_A = 35 x 2 = 70

⇒ n_O(A) = 0,25 x 2 + 0,25 – 0,375 x 2 = 0

⇒ C : H = 0,25 : 0,5 = 1 : 2

⇒ CTĐG: (CH₂)_n

70 = 14n ⇒ n = 2

⇒ C₅H₁₀

\(\Delta =\frac{2\times 5 + 2 - 10}{2}=1\)

. H₂C = CH-CH₂-CH₂-CH₃

. C – C = C – C – C

. C = C – C – C
         ∣
        C

. C – C = C – C
         ∣
        C

. C – C – C = C
         ∣
        C

⇒ 5 

Bài 2: Hóa hơi 1,16 (g) chất hữu cơ A mạch hở thu được thể tích bằng thể tích 0,64(g) O₂ (cùng đk). Đốt cháy hoàn toàn 5,8(g) A chỉ thu được 6,72 lit CO₂ (đkc) và 5,4(g) H₂O. Số CTCT A?

Giải: 

+ Hóa hơi tìm số mol

\(\\ n_{A} = n \times 0,64 g \ (O_{2}) = \frac{0,64}{32}=0,02 \ mol \\ \\ M_{A}=\frac{1,16}{0,02} = 58 \\ \\ n_{A}=\frac{5,8}{58}=0,1 \ mol \\ \\ n_{CO_{2}}= \frac{6,72}{58}=0,1 \ mol \\ \\ n_{H_{2}O}=\frac{5,4}{18}=0,3 \ mol \\ \\ \Rightarrow C=\frac{0,3}{0,1}=3 \\ \\ \Rightarrow H=\frac{0,3}{0,1} \times 2 = 6 \\ \\ 58 = 3 \times 12 + 6 \times 1 + 16 \times z \\ \\ \Rightarrow z = 1 \Rightarrow CTPT: C_{3}H_{6}O \\ \\ \Delta =\frac{2 \times 3 + 2 - 6}{2}=1\)

H₂C = CH – CH₂ – O –H

+ Chú ý:

Nhóm –OH không được liên kết trên nguyên tử C có liên kết pi

H₃C – H₂C – 1C = O

         \(\begin{pmatrix} -C-H\\ ^\parallel \ \ \ \ \\ O \ \ \ \ \end{pmatrix}\)

\(\begin{matrix}H_{3}C - C - CH_{3}\\ ^\parallel \\ O \\ \\ \end{matrix}\)

H₂C = CH – O – CH₃

 ⇒ 4 CTCT

Bài 3: Đốt cháy hoàn toàn m(g) chất hữu cơ A mạch hở (thể khí điều kiện thường) cần vừa đủ 12,32(l) O₂ (đkc) thu được 8,96(l) CO₂ (đkc) và 5,4(g) H₂O. Số CTCT A?

Giải:

Thể khí C ≤ 4

\(\\ n_{O_{2}}=\frac{12,32}{22,4}=0,55 \ mol \\ \\ n_{CO_{2}}= \frac{8,96}{22,4}=0,4 \ mol \\ \\ n_{H_{2}O}= \frac{5,4}{18}=0,3 \ mol \\ \\ \Rightarrow n_{C}=n_{CO_{2}}=0,4 \\ \\ \Rightarrow n_{H}= 0,3 \times 2 = 0,6 \\ \\ \Rightarrow n_{O}= 0,4 \times 2 + 0,3 - 0,55 \times 2 = 0 \\ \\ \Rightarrow C:H=4:6 =2:3\)

CTĐG: C₂H₃

(C₂H₃)_n

+ Lưu ý: H luôn chẵn

    H ≤ 2C + 2

⇒ n = 2 ⇒ CTPT: C₄H₆

Bài 4: Đốt cháy m(g) chất hữu cơ mạch hở đơn chất chứa 3 nguyên tố C, H, O thu được 4,48(l) CO₂ (đkc) 3,6(g) H₂O và cần 5,6(l) O₂ (đkc). Số CTCT?

Giải:

\(\\ n_{CO_{2}}=\frac{4,48}{22,4}=0,2 \ mol \ ; \ n_{H_{2}O}=\frac{3,6}{18}=0,2 \ mol \\ \\ n_{O_{2}}=\frac{5,6}{22,4}=0,25 \ mol \\ \\ n_{C}=0,2; \ n_{H}=0,4 \\ \\ n_{O \ (A)}=0,2 \times 2 + 0,2 - 0,25 \times 2= 0,1\)

C : H : O = 0,2 : 0,4 : 0,1

                = 2 : 4 : 1

CTĐG: C₂H₄O

⇒ (C₂H₄O)_n

+ Đơn chức:

1) n = 1 ⇒ CTPT C₂H₄O

2) n = 2 ⇒ CTPT: C₄H₈O₂

Δ = 1

Axit: CH₅-CH₂-CH₂COOH

\(\begin{matrix} C-C-COOH\\^| \ \ \ \ \ \ \ \\ C \ \ \ \ \ \ \ \end{matrix}\)

Este: H – COO – C – C- C 

\(\begin{matrix} H-COO-C-C \\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ ^| \\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ C \end{matrix}\)

    C – COO – C – C

    C – C – COO – C

⇒ 7 CTCT

Bài 5: X chất hữu cơ đơn chức mạch hở chứa 3 nguyên tố C, H, O có M_X = 74. Số CTCT X?

Giải:

X: C_xH_yO_z

+ Chọn z = 1 ⇒ 12x + y =74 – 16 = 58

H ≤ 2C + 2

10 = 2.4 + 2

⇒ C₄H₁₀O 

 . Ancol (-OH)

C – C – C – C – OH

⇒ Ancol (-OH): 4 CTCT

. Ete:

C – C – C – O –C 

\(\begin{matrix} C-C-O-C \ \ \ \ \ \\^| \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \\ C-C-O-C-C \end{matrix}\)

⇒ Ete: 3 CTCT

+ Chọn z = 2

12x + y = 74 – 16.2 = 42

. Axit: CH₃ – CH₂ – COOH

⇒ Axit: 1 CTCT

. Este: H – COO – CH₂ – CH₃

 H₃C – COO – CH₃

⇒ Este: 2 CTCT

⇒ Vậy ta có tổng cộng 10 CTCT