Môn hoá là bộ môn học mới và khó đối với học sinh bậc THCS. Số tiết phân bố trong chương trình ít ( 2tiết tuần) nhưng lượng kiến thức lại quá nhiều và rộng, lượng bài tập phong phú đa dạng song sách giáo khoa và sách bài tập lại chưa phân dạng từng loại bài tập cũng như chưa nêu lên cách thiết lập phương pháp giải cụ thể cho từng dạng toán. Đó chính là cái khó cho người học và cũng là nội dung mà mỗi giáo viên dạy hoá phải trăn trở tìm tòi, biên soạn nội dung giảng dạy làm thế nào để học sinh rèn luyện kỹ năng giải tốt các dạng bài tập theo yêu cầu của chương trình. Trong quá trình giảng dạy và theo dõi chuyên môn tôi nhận thấy : Đối với học sinh cấp trung học cơ sở môn hóa học đặc biệt là hóa học hữu cơ thật là mới mẻ và khó khăn. Học sinh tiếp cận với hóa hữu cơ thật không dễ dàng gì, nhất là bài toán về lập công thức hóa học của hợp chất hữu cơ.Vì vậy tôi chọn đề tài: “ Rèn luyện kĩ năng giúp học sinh lớp 9 giải thành thạo dạng bài tập lập công thức phân tử hợp chất hữu cơ” với ước nguyện cùng với giáo viên bộ môn hóa học của trường THCS Nga Mỹ Nga Sơn giúp các em học sinh lớp 9 tiếp cận tốt với loại bài toán này trong quá trình học tập.
Trang 1RÈN LUYỆN KĨ NĂNG GIÚP HỌC SINH LỚP 9 GIẢI THÀNH THẠO DẠNG
BÀI TẬP LẬP CÔNG THỨC PHÂN TỬ HỢP CHẤT HỮU CƠ
PHẦN A : ĐẶT VẤN ĐỀ
Cũng như các bộ môn khoa học, hóa học là một môn khoa học có vị trí hết sức quan trọng trong nhà trường phổ thông Môn hóa học đòi hỏi người học sinh phải
có trình độ hiểu biết ở mức độ tương đối cao Do đó đến lớp 8 bộ môn hóa học mới được đưa vào chương trình học của học sinh và chương trình dạy của giáo viên Mục đích đưa môn hóa học vào dạy ở lớp 8 và lớp 9 góp phần làm cho các em phát triển tri thức một cách toàn diện, có cách nhìn duy vật về thế giới vật chất từ vĩ
mô đến vi mô, nắm được những khái niệm, những nguyên tắc chung nhất về hóa học, có những hiểu biết nhất định về một số ngành sản xuất hóa học, có kĩ năng kĩ xảo thực hành làm cơ sở quan trọng cho các em học lên, đi sâu, đi xa vào thế giới khoa học hóa học và các môn khoa học khác cũng như đi vào đời sống thực tiễn Môn hoá là bộ môn học mới và khó đối với học sinh bậc THCS Số tiết phân bố trong chương trình ít ( 2tiết/ tuần) nhưng lượng kiến thức lại quá nhiều và rộng, lượng bài tập phong phú đa dạng song sách giáo khoa và sách bài tập lại chưa phân dạng từng loại bài tập cũng như chưa nêu lên cách thiết lập phương pháp giải cụ thể cho từng dạng toán Đó chính là cái khó cho người học và cũng là nội dung mà mỗi giáo viên dạy hoá phải trăn trở tìm tòi, biên soạn nội dung giảng dạy làm thế nào để học sinh rèn luyện kỹ năng giải tốt các dạng bài tập theo yêu cầu của chương trình Trong quá trình giảng dạy và theo dõi chuyên môn tôi nhận thấy : Đối với học sinh cấp trung học cơ sở môn hóa học đặc biệt là hóa học hữu cơ thật là mới mẻ và khó khăn Học sinh tiếp cận với hóa hữu cơ thật không dễ dàng gì, nhất là bài toán về lập công thức hóa học của hợp chất hữu cơ.Vì vậy tôi chọn đề tài: “ Rèn luyện kĩ năng giúp học sinh lớp 9 giải thành thạo dạng bài tập lập công thức phân tử hợp chất hữu cơ” với ước nguyện cùng với giáo viên bộ môn hóa học của trường THCS Nga Mỹ -Nga Sơn giúp các em học sinh lớp 9 tiếp cận tốt với loại bài toán này trong quá trình học tập
Trang 2B- GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ
I- CƠ SỞ LÝ LUẬN:
1- Đặc điểm tâm sinh lý học sinh bậc THCS:
Ở bậc THCS là thời kì quá độ chuyển giao từ trẻ con sang người lớn nên cần tạo cho các em một nhân cách đa dạng phong phú thể hiện ở một số điểm sau:
- Hứng thú của các em phát triển ở mức độ cao và dần đậm nét , đây là thuận lợi giúp các em từ tò mò dẫn đến say mê trong bộ môn
- Học sinh đã có ý thức tự lập và khả năng tìm tòi đi sâu vào khám phá khoa học.Tuy nhiên việc đi sâu vào bản chất khái niệm, khả năng phân tích tổng hợp, so sánh của các em chưa hoàn toàn rõ nét
- Bên cạnh những ưu điểm trên các em còn bộc lộ những nhược điểm như: Rụt
rè, e ngại hay nản chí, mất lòng tin khi gặp công việc khó khăn Vì vậy giáo viên cần tôn trọng nhân cách học sinh, tin tưởng vào các em và giúp đỡ các em hoàn thành công việc cũng như hoàn thành nhân cách
2- Những thuận lợi và khó khăn của việc giảng dạy bộ môn hóa ở trường THCS.
a Thuận lợi:
-Hóa học là khoa học thực nghiệm, khoa học nghiên cứu nên dễ gây hứng thú học tập cho học sinh Những hiện tượng hóa học xảy ra hàng ngày của các em đều có thể vận dụng kiến thức đã học hoặc sẽ học để giải thích và làm rõ Đây là một thuận lợi hết sức to lớn Mỗi một hiện tượng, mỗi một chất các em được biết được tiếp xúc cũng có thể khiến các em tò mò đặt ra những câu hỏi: Đây là chất gì? Công thức của
nó ra sao? Tính chất của nó như thế nào? Nó có ứng dụng gì? và các em mong mỏi được khám phá để giải đáp
- Hóa học là môn khoa học tự nhiên với sự chính xác cao của tri thức, tính hợp
lý của kiến thức, tính suy luận và logic chặt chẽ càng gây tính tò mò hứng thú cho các em
b Khó khăn:
- Phân phối chương trình hạn chế về mặt thời gian, trong khi yêu cầu về kiến thức lại cao
- Sách giáo khoa, sách bài tập chưa có phân chia dạng bài tập hoặc cách giải cụ thể cho từng dạng Mặt khác bộ môn hóa học ở một mức độ nào đó vẫn bị coi như là một môn phụ Hầu hết học sinh tập trung vào các môn Văn, Toán, Tiếng Anh nên thời gian để học môn hóa ít
II THỰC TRẠNG CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU:
1 Thực trạng:
Dạng bài toán lập công thức phân tử các hợp chất hữu cơ đây là dạng toán mới và khó đối với HS lớp 9 hơn nữa sách bài tập lại không thiết lập cách giải cho từng dạng
cụ thể do vậy nhiều học sinh còn mơ hồ, chưa hiểu thấu đáo rõ ràng về cách phân loại cũng như cách giải loại toán này Trong quá trình khảo sát cuối năm tôi nhận thấy nhiều học sinh lớp 9 còn yếu về dạng toán này Trong thực tế trường THCS Nga Mỹ
Trang 3Nga sơn cũng còn nhiều học sinh chưa có kĩ năng, đa số học sinh còn lúng túng khi giải các bài toán lập công thức phân tử các hợp chất hữu cơ
2 Kết quả, hiệu quả của thực trạng:
* Khảo sát chất lượng lần 1đối với học sinh lớp 9
- Kiểm tra bài 1 tiết với kiến thức là bài toán lập công thức phân tử hợp chất hữu cơ Kết quả như bảng tổng hợp sau:
Số học
Có 30% HS làm chưa thành thạo hoặc không làm được bài tập dạng xác định công thức hợp chất hữu cơ Điều này làm chúng tôi ( Phó hiệu trưởng phụ trách chuyên môn và giáo viên dạy bộ môn hóa học) vô cùng trăn trở
Từ những nguyên nhân trên tôi bắt tay vào việc tiến hành nghiên cứu phân loại dạng bài tập lập công thức phân tử HCHC, bằng kinh nghiệm giảng dạy nhiều năm của bản thân kết hợp với các đồng nghiệp về kiến thức từ các sách tham khảo tôi tiến hành xây dựng nội dung, phương pháp thích hợp và chọn nội dung phù hợp đề nghị giáo viên bộ môn đưa vào giảng dạy, tôi tiến hành khảo sát thăm dò nguyện vọng của
HS kết quả như sau:
* 20% thích học môn hoá, dễ hiểu
* 15% không thích học vì quá khó, không hiểu bài
* 25% HS không biết thiết lập cách giải
* 20% HS cho là môn Hoá quá khó, mau quên
* 20% HS không phân loại được bài toán đẫn đến không định dạng được cách giải
- Qua kết quả trên cho thấy học sinh không làm bài được chủ yếu do không hiểu bài, không phân được các loại bài tập trong dạng cũng như không biết thiết lập cách giải cụ thể cho từng loại bài tập, Giáo viên hướng dẫn giải bài tập theo sách, Giáo viên không đưa ra cách giải cụ thể cho từng dạng bài tập
III CÁC GIẢI PHÁP TỔ CHỨC THỰC HIỆN:
1 Bài toán cơ bản
1.1- Phương pháp chung:
* Dạng toán xác định công.thức phân tử hợp chất hữu cơ (HCHC) là dạng bài tập rất phong phú của bộ môn hoá học, có rất nhiều phương pháp để xác định công thức phân tử hợp chất hữu cơ, ở đây tôi chỉ đề cập đến việc xác định công thức phân tử hợp chất hữu cơ bằng việc đi xác định các chỉ số x,y,z trong công thức phân tử CxHyOz tùy theo dữ kiện đề bài cho để có cách giải phù hợp
Trang 4* Cách 1: Tính trực tiếp x,y,z dựa vào thành phần phân trăm, khối lượng các
nguyên tố và khối lượng mol hợp chất ( MA)
áp dụng biểu thức:
% 100 16
.%
;
% 100
.%
;
% 100 12 %
% 100
%
16
%
% 12
x O MA z
H MA y x
C MA x
MA O
z H
y C x
Hoặc:
mA
MA mO
z mH
y mC
x
12
Chú ý: nếu đề bài chưa cho sẵn mc, mH,mO có thể tính dựa vào:
+ mC dựa vào m CO2
+ mH dựa vào m H2O
+ mO = mA- ( mC + mH)
* Cách 2:Xác định công thức đơn giản( công thức nguyên)
áp dụng biểu thức:
x:y:z =
16
% : 1
% :
12
Hoặc:
16
: 1
: 12 :
Từ công thức đơn giản nếu biết MA công thức phân tử
Trtường hợp chưa biết MA có thể biện luận theo điều kiện:
y 2 x 2 ;ychẵn
* Cách 3:Dụa vào phương trình phản ứng cháy
2 4
z y
x O2 xCO2+
2
y
H2O 1mol x mol
2
y
mol
* Trong quá trình tính toán nếu:
- Số ẩn bằng số phương trình ta có thể xác định ngay công thức phân tử
- Nếu só ẩn ít hơn số phương trình ta có thể tìm tỉ lệ x:y:z rồi từ đó xác định công thức phân tử dựa vào dữ kiện khác của đề bài hoặc vào một trong số các điều kiện sau:
Nếu là hợp chất CxHyOz thì x,y,z Nguyên dương; y 2 x 2; y chẵn
1.2- áp dụng:
Bài 1:
Đốt chất hoàn toàn 3 gam hợp chất hữu cơ (A) chứa các nguyên tố : C, H, O, kết quả thu được 6,6 gam CO2 và 3,6 gam H2O Xác định công thức phân tử của hợp chất hữu cơ (A) Biết MA = 60
* Cách 1:
Giải
Theo đề dạng công thức phân tử hợp chất hữu cơ (A) : CxHyOz ( x,y,z nguyên dương)
- Khối lượng các nguyên tố có trong (A)
Trang 5mC = 6 , 6 1 , 8 ( )
44
12
44
12
m CO ; mH = 3 , 6 0 , 4 ( )
18
2
18
2
=> mO = mA - ( mC + mH ) = 3 - ( 1,8 + 0,4 ) = 0,8 (g)
- Khối lượng mol của (A) :
A
A O H
M m
z m
y m
x
12
3
60 8 , 0
16 4 , 0 8 , 1
12
x
=> x = 3 , y = 8 , z = 1
Vậy công thức phân tử của (A) là : C3H8O
* Cách 2 : Cũng tính tương tự ra mC, mH, mO
Áp dụng biểu thức: x : y : z =
16
: 1
: 12
mO mH mC
=
16
8 , 0 : 1
4 , 0 : 12
8 , 1
= 3:8:1 Vậy công thức đơn giản của A là C3H8O
Ta có MA = 60 M( C3H8O)n= 60 n= 1
Công thức phân tử của hợp chất hữu cơ A là C3H8O
*Cách 3:
- Phương trình phản ứng cháy tổng quát của (A)
CxHyOz + (
4
y
x -
2
z
)O2 t0 x CO2 +
2
y
H 2O Theo pt pứng : MA (60g) 44x 9y
Theo đề : mA (3g) mCO2 (6,6g) mH2 O(3,6g)
Ta có tỉ lệ :
A
A O H
M m
y m
x
2 2
9 44
3
60 6 , 3
9 6 , 6
44
=> x = 3; y = 8
mà MA = 12x + y + 16z => z =
16
) 12
16
) 8 3 12 ( 60
Vậy công thức phân tử của (A) là: C3H8O
Bài 2 : Xác định công thức phân tử của Hydrôcacbon (A) Khi phân tích hợp
chất này có thành phần % khối lượng các nguyên tố như sau : 75%C và 25%H Biết rằng 3,2 gam chất (A) ở đktc có thể tích là 4,48 lít
Giải
- Dạng công thức phân tử của Hydrôcacbon (A) : CxHy
- Khối lượng mol của(A) : MA = 16 ( )
48 , 4
2 , 3 4 , 22 ) (
4 , 22
g lit
V
m A
A
- Ta có tỷ lệ :
100
%
%
H
y C
x
100
16 25 75
12
=> x = 1 , y = 4 Vậy công thức của Hydrôcacbon (A) là: CH4
Bài 3 : Đốt cháy hoàn toàn 100ml hơi chất hữu cơ (A) chứa 3 nguyên tố: C, H,
O, cần 250 ml khí O2 , thu được 200ml CO2 và 200ml H2O (các khí đo ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất ) Xác định công thức phân tử của hợp chất hữu cơ (A)
Giải
- Phương trình phản ứng cháy tổng quát của (A) :
Trang 6CxHyOz + (
4
y
x
-2
z
)O2 t0 x CO2 +
2
y
H2O Theo ptpứng : 1(ml)
4
y
x
-2
z
(ml) x(ml)
2
y
(ml) Theo đề : 100(ml) 250(ml) 200(ml) 200(ml)
Ta có :
250
2 4 200
2 200 100 1
z y x y
100
200 200
100
1
100
200 2 200
2 100
1
2 1 2 2 4
4 2 100
250 250
2 4 100
1
z y x
Vậy công thức phân tử của hợp chất hữu cơ (A) là : C2H4O
2- Bài toán khó:
Từ những bài tập xác định công thức phân tử hợp chất hữu cơ cơ bản đơn giản tôi nâng dần lên những bài toán xác định công thức phân tử các chất phức tạp hơn và nhất là một số bài toán biến dạng giành cho đối tượng học sinh khá giỏi Các bài toán khó thường là các bài toán về phản ứng cháy và thường là phải dựa vào lượng sản phẩm CO2 , H2O để xác định công thức phân tử
Phương trình tổng quát các phản ứng cháy của hợp chất hữu cơ (HCHC) gồm hiđrôcacbon và dẫn xuất hiđrôcacbon (hợp chất hữu cơ có chứa ôxy và nitơ ) trong phạm vi chương trình hoá học lớp 9 như sau :
a) Hiđrôcacbon :
* Họ Ankan ( họ metan): CnH2n +2 + (
2
1
3 n
)O2 t0 n CO2 + (n + 1) H2O
* Họ Anken( họ etilen): CnH2n +
2
3n
O2 t0 n CO2 + n H2O
* Họ Ankin( họ axetilen): CnH2n -2 + (
2
1
3 n
)O2 t0 n CO2 + (n - 1) H2O
* Họ Aren( họ ben zen): CnH2n -6 + (
2
3
3 n
)O2 t0 n CO2 + (n - 3) H2O + Phương trình phản ứng cháy tổng quát của các loại hiđrôcacbon (A)
CxHy + (
4
y
x ) O2 t0 xCO2 +
2
y
H2O
- Dựa vào số mol CO2 và số mol H2O trong sản phẩm cháy suy ra loại hiđrôcacbon (A) đem đốt :
Nếu nCO2 nH2O hay x
2
y
A là Ankan Nếu nCO2 = nH2O hay x =
2
y
A là Anken Nếu nCO2 nH2O hay x
2
y
A là Ankin hoặc Aren
Trang 7b) Dẫn xuất hiđrôcacbon :
* Rượu đơn chức no( họ etylic) :
CnH2n + 1OH +
2
3n
O2 t0 n CO2 + (n +1) H2O
* Axit đơn chức no( họ axit axetic) :
CnH2n + 1COOH + (
2
1
3 n
)O2 t0 (n + 1) CO2 + (n +1) H2O + Phương trình phản ứng cháy tổng quát của các loại dẫn xuất hiđrôcacbon (A) :
- Hợp chất hữu cơ có chứa ôxy :
CxHyOz + (
4
y
x
2
z
) O2 t0 x CO2 +
2
y
H2O
- Dựa vào số mol CO2 và số mol H2O trong sản phẩm cháy suy ra loại dẫn xuất hiđrôcacbon (A) đem đốt :
Nếu nCO2 nH2O hay x
2
y
A có thể là rượu Nếu nCO2 = nH2O hay x =
2
y
A là axit đơn chức no
- Hợp chất hữu cơ có chứa ôxi và nitơ :
CxHyOzNt + (
4
y
x
-2
z
)O2 t0 x CO2 +
2
y
H2O +
2
t
N2
2.1 Dạng 1:
a) Đặc điểm bài toán : Đề không cho dữ kiện tính MA, yêu cầu xác định công thức phân tử hợp chất hữu cơ (A)
b) Phương pháp giải :
Bước1 : Đặt công thức (A) dạng tổng quát : CxHyOzNt
Sau đó dựa vào dữ kiện bài toán thiết lập tỷ lệ :
x : y : z : t =
14
: 16
: 1
: 12
N O H
m
=> công thức đơn giản nhất ( CTĐGN )
và công thức thực nghiệm ( CTTN ) của chất (A)
Bước 2 : Biện luận từ công thức thực nghiệm ( CTTN ) để suy ra công thức
phân tử đúng của (A)
Bảng biện luận một số trường hợp thường gặp
CxHy
CxHyOz
y 2x + 2
x , y 0, nguyên
y luôn chẳn
CTTN (A) : (CH3O)n => CnH3nOn 3n2n + 2 => 1n 2, n nguyên
=> n = 1 , CTPT (A) : CH3O (loại , y lẻ)
n = 2 , CTPT(A) : C2H6O2 (nhận) CxHyNt
CxHyOzNt
y 2x + 2+ t
x , y , t 0 , nguyên
y lẻ nếu t lẻ
y chẳn nếu t chẳn
CTTN(A) : (CH4N)n => CnH4nNn 4n 2n 2 n 1 n 2, nguyên => n = 1 => CH4N (loại)
n = 2 => C2H8N2 (nhận)
c) Bài tập minh hoạ:
Trang 8- Đốt cháy hoàn toàn 2,64 gam một Hydrôcacbon (A) thu được 4,032 lít khí CO2 ở đktc Xác định công thức phân tử của (A) ?
Giải
- Khối lượng các nguyên tố có trong (A):
mC = 12 2 , 16 ( )
4 , 22
032 , 4 12 4 , 22
V CO
vì (A) là Hydrôcacbon => mH = mA - mC
= 2,64 - 2,16 = 0,48(g)
- Dạng công thức của(A) : CxHy
- Ta có tỷ lệ : x : y = 0 , 18 : 0 , 48
1
48 , 0 : 12
16 , 2 1
:
H
C m m
=> x : y = 3 : 8
CTĐGN của (A) là: C3H8 => CTTN của (A): (C3H8)n hay C3nH8n
Điều kiện : 8n 2 3n 2 n 1 , vì n nguyên , > 0, buộc n = 1
- Vậy công thức phân tử của (A) là: C3H8
2.Dạng 2:
a) Đặc điểm bài toán :
- Đề không cho biết lượng chất hữu cơ (A) đem đốt mà lại cho lượng ôxy cần để đốt cháy hoàn toàn (A)
b) Phương pháp giải :
- Trước hết áp dụng định luật bảo toàn khối lượng cho sơ đồ phản ứng cháy của(A) (A) + O2 t0 CO2 + H2O
=> lượng chất (A) đem đốt : mA = ( mCO2 + mH2O ) - mO2
- Sau đó đưa bài toán về dạng toán cơ bản để giải
* Lưu ý:
- Nếu biết (A) là Hydrôcacbon, dựa vào phương trình phản ứng cháy tổng quát của (A) : CxHy + (
4
y
x ) O2 t0 x CO2 +
2
y
H2O
- Ta luôn có phương trình toán học :
nO2 (phản ứng cháy) = nCO2 +
2
1 nH2O
- Các khí và hơi đo ở cùng điều kiện, ta cũng có :
VO2 (phản ứng cháy) = VCO2 +
2
1 VH2O (hơi)
c) Bài tập minh họa:
- Đốt cháy hoàn toàn chất hữu cơ (A) cần vừa đủ 6,72 lít khí O2 ở đktc thu được 13,2 (g) CO2 và 5,4(g) H2O Xác định công thức phân tử của (A) ? Biết tỷ khối hơi của (A) đối với Heli là 7,5
Giải
- Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng cho sơ đồ phản ứng của (A) :
(A) + O2 t0 CO2 + H2O
- Ta có: mA = ( mCO2 + mH2O ) - mO2 (phản ứng)
= ( 13,2 + 5,4 ) - ( 32
4 , 22
72 , 6
) = 9 (g)
- Khối lượng mol của chất (A) MA = MHe dA/He = 4 7,5 = 30(g)
- Khối lượng các nguyên tố có trong (A):
Trang 9mC = 12 3 , 6 ( )
44
2 , 13 12 44
m CO
; mH = 2 0 , 6 ( )
18
4 , 5 2 18
m H O
- Tổng: mC + mH = 3,6 + 0,6 = 4,2(g) < mA đem đốt 9(g)
=> chất (A) có chứa ôxi : mO = 9 - 4,2 = 4,8(g)
- Dạng công thức của (A) là CxHyOz
- Ta có tỉ lệ :
A
A O H
M m
z m
y m
x
12
123,6x 0y,6 164,8z 309 => x = 1 ; y = 2 ; z = 1
- Vậy công thức phân tử của (A) là CH2O
2.3 Dạng 3:
a) Đặc điểm bài toán : Thường gặp 2 kiểu đề bài sau :
* Kiểu đề1:
HCHC CO2 mB1 (tăng lên)
(A) H2O mB2 (tăng lên)
+ Yêu cầu : Xác định công thức phân tử hợp chất hữu cơ (A)
- Cách giải : Tư mB1 (tăng lên) = mH2O ; mB2 (tăng lên) = mCO2
Sau đó đưa bài toán về dạng cơ bản để giải
* Kiểu đề2:
HCHC CO2 mBình (tăng lên)
(A) H2O m muối trung hoà
m muối axit
+ Yêu cầu : Xác định công thức phân tử hợp chất hữu cơ (A)
- Cách giải : Viết phương trình phản ứng CO2 tác dụng với dung dịch kiềm
- Từ lượng muối trung hoà và muối axit thu được ( dữ kiện đề bài ) dự vào phương
trình phản ứng tính lượng CO2
- Vì độ tăng khối lượng bình chứa : mB2 (tăng lên) = mCO2 + mH2O
=> mH2O = mB2 (tăng lên) - mCO2
- Tính được mCO2 và mH2O sinh ra do chất hữu cơ (A) cháy ; đưa bài toán về dạng cơ bản để giải
c) Bài tập minh hoạ:
Bài 1: Đốt cháy hoàn toàn 10,4(g) chất hữu cơ (A) rồi cho sản phẩm lần lượt qua bình (1) chứa H2SO4
đậm đặc và bình (2) chứa nước vôi trong có dư ; thấy khối lượng bình (1) tăng 3,6 (g) ; ở bình (2) thu được 30 (g) kết tủa Biết tỉ khối hơi của chất (A) đối với khí O2 là 3,25 Xác định công thức phân tử của (A) ?
Giải
- Theo đề , chất hữu cơ (A) đốt cháy chắc chắn cho sản phẩn CO2 và H2O ; H2O bị H2SO4 đậm đặc giữ lại ; CO2 phản ứng với Ca(OH)2
Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + H2O
Vậy mH2O = mB1 (tăng lên) = 3,6(g) ; nCO2 = nCaCO3 = 0 ; 3 ( )
100
30
mol
- Khối lượng các nguyên tố có trong (A):
m H = 2 0 , 4 ( )
18
6 , 3 2 18
m H O
; m C = m CO2 12 0 , 3 12 3 , 6 (g)
- Tổng: mC + mH = 3,6 + 0,4 = 4(g) < mA ( đem đốt )
=> Chất hữu cơ (A) có chứa ôxi : mO = 10,4 - 4 = 6,4(g)
+ O 2
Bình(2)
d 2 kiềm dư
+ O 2
hấp thụ toàn bộ CO 2 và H 2 O
Trang 10- Khối lượng mol của chất (A): MA = dA/O2 MO2 = 3,25 32 = 104(g)
- Dạng công thức phân tử của (A) là: CxHyOz
- Ta có tỉ lệ :
A
A O H
M m
z m
y m
x
12
123,6x 0y,4 166,4z 10104,4 Giải ra ta được kết quả : x = 3 ; y = 4 ; z = 4
Vậy công thức phân tử của (A) là : C3H4O4
Bài 2 : Đốt cháy hoàn toàn 1,08(g) chất hữu cơ (A) rồi cho toàn bộ sản phẩm
vào dung dịch Ba(OH)2 ; thấy bình nặng thêm 4,6(g) ; đồng thời tạo thành 6,475(g) muối axit và 5,91(g) muối trung hoà Tỉ khối hơi của (A) đối với Heli là 13,5 Xác định công thức phân tử của (A) ?
Giải
- Chất hữu cơ (A) cháy cho ra CO2 và H2O , CO2 phản ứng với dung dịch Ba(OH)2 tạo ra 2 muối theo phương trình phản ứng sau :
CO2 + Ba(OH)2 BaCO3 + H2O (1)
2CO2 + Ba(OH)2 Ba(HCO3)2 (2)
Từ (1) ; (2) và đề bài cho : tổng nCO2 = nBaCO3 + 2nBa(HCO3)2
= 0 , 03 0 , 05 0 , 08 ( )
259
475 , 6 2 197
91 , 5
mol
Vì độ tăng khối lượng bình chứa bằng tổng khối lượng CO2 và H2O nên :
mH2O = 4,6 - mCO2 = 4,6 - 0,08 44 = 4,6 - 3,52 = 1,08(g)
- Khối lượng các nguyên tố có trong chất hữu cơ (A) :
mC = 12 nCO2 = 12 0,08 = 0,96(g
mH = 2 0 , 12 ( )
18
08 , 1 2 18
m H O
- Tổng : mC + mH = 0,96 + 0,12 = 1,08(g) đúng bằng lượng chất (A) đem đốt
chất (A) không chưa ôxy
- MA = MHe dA/He = 4 13,5 = 54(g)
- Dạng công thức chất (A) : CxHy ; ta có tỉ lệ :
A
A H
M m
y m
x
12
08 , 1
54 12 , 0 96 , 0
12
x
giải ra : x = 4 ; y = 6 Vậy công thức phân tử của (A) là : C4H6
2.Dạng 4 :
a) Đặc điểm bài toán : - Đề không cho biết lượng sản phẩm cháy CO2 và H2O
cụ thể riêng biệt khi đốt cháy chất (A) mà lại cho lượng hỗn hợp các sản phẩm này
và tỉ lệ về lượng hay thể tích giữa chúng
* Yêu cầu : Xác định công thưc phân tử của (A)
b) Phương pháp giải :
- Thông thường đặt số mol CO2 và H2O làm ẩn số ; rồi lập phương trình toán học để tính lượng CO2 và lượng H2O cụ thể Sau đó đưa bài toán về dạng cơ bản để giải
- Để chuyển từ tỉ lệ số mol CO2 và H2O (hay tỉ lệ thể tích đo ở cùng điều kiện) về tỉ
lệ khối lượng như sau :
V V n n b a m m n n M M b a
O H O H
CO CO O H
CO O
H
CO O H
CO
18
44
.
2 2
2 2
2 2
2 2
2
2