CƠ SỞ LÝ THUYẾT: Khi đề bài yêu cầu tìm công thức phân tử hiđrocacbon và dẫn xuất của chúng, tùy theo bài mà ta giải theo các phương pháp sau: 1 Phương pháp khối lượng: - Xác định CTPT:
Trang 1BÀI TẬP HỮU CƠ
GV: Đặng Hữu Tú – THCS Phú Ninh-Tam Nông
I CƠ SỞ LÝ THUYẾT:
Khi đề bài yêu cầu tìm công thức phân tử hiđrocacbon và dẫn xuất của chúng, tùy theo bài mà ta giải theo các phương pháp sau:
1) Phương pháp khối lượng:
- Xác định CTPT: CxHyOzNt
- Biết % các nguyên tố và MA Áp dụng công thức:
100
%
14
%
16
%
%
N
t O
z H
y C
x
x, y, z, t
- Biết mCO2, mH2O, mN2, MA và khối lượng chất đốt cháy (a gam) Áp dụng công thức:
a
M m
t m
z m
y m
N O H C
12
x, y, z, t
- Biết khối mCO2, mH2O, khối lượng chất đốt cháy (a gam) và MA:
CxHyOzNt + (x +y/4 + z/2)O2 xCO2 + y/2H2O + t/2N2
a
M m
t m
y m
N O H CO
2 2
2
14 9
44
2) Phương pháp thể tích:
Khi đề bài cho biết V các khí CO2, H2O, O2 và chất A (chất cần xác định CTPT)
- Viết và cân bằng PTHH đốt cháy chất A với công thức tổng quát
- Lập các tỉ lệ V, tính được x, y, z, t
CxHyOzNt + (x +y/4 + z/2)O2 xCO2 + y/2H2O + t/2N2
V lít (x +y/4 + z/2)V xV yV/2 tV/2
x = V2/V1; y = 2V3/V1 ; t = 2V4/V1
Thay x, y, t vào (x + y/4 + t/2)V1 = V5 => z
II BÀI TẬP VÍ DỤ:
VD1: Chất hữu cơ A có thành phần khối lượng: 31,58%C; 5,26%H; 63,16%O Tỉ khối hơi của A so với CO2 là 1,7273 Xác định CTPT của A
Giải:
MA = 1,7273.44 = 76 g/mol
Gọi CTPT của A là CxHyOz, ta có:
100
%
14
%
16
%
%
N
t O
z H
y C
x
100
76 16 , 63
16 26 , 5 58 , 31
12
x
Trang 2 x = 0,76.31,58/12 = 2
y = 0,76.5,26 = 4
z = 0,76.63,16/16 = 3 Vậy CTPT của A là C2H4O3
VD2: Đốt cháy hoàn toàn 10 cm3 một hiđrocacbon ở thể khí phải dùng hết 225 cm3 không khí (chứa 20% thể tích oxi), thu được 30 cm3 CO2 Các khí đo ở cùng điều kiện Xác định CTPT hiđrocacbon
Giải:
VO2 = 225.20/100 = 45 cm3
CxHy + (x +y/4)O2 xCO2 + y/2H2O 1V (x +y/4)V xV yV/2
10 cm3 45cm3 30 cm3
Ta có:
10(x + y/4) = 45 10x = 30
x = 3; y = 6 Vậy CTPT của hiđrocacbon là C3H6
III BÀI TẬP VẬN DỤNG:
Bài 1: Xác định CTPT đơn giản nhất của hiđrocacbon A Biết A chứa 80% C và 20% H
Đs: C2H6
Bài 2: Chất A chứa 85,71% C và 14,29% H, một lít khí A (đktc) nặng 1,25g Xác định CTPT cùa A Đs: C2H4
Bài 3: Đốt cháy hoàn toàn một hợp chất A chỉ chứa 2 nguyên tố, ta thu được 22g khí CO2 và 9g H2O Biết rằng 1 dm3 chất đó trong những đktc nặng 1,25g Hỏi:
a) A là chất vô cơ hay hữu cơ? Giải thich
b) Tính tỉ lệ kết hợp các nguyên tử của 2 nguyên tố trong phân tử chất A
c) Tìm CTPT của A, viết CTCT của A
Đs: C:H = 1:2; C2H4
Bài 4: Đốt cháy hoàn toàn 2,25g hỗn hợp chất hữu cơ A chứa C, H, O phải cần 3,08 lít O2 (đktc) và thu được VH2O = 5/4VCO2 Biết tỉ khối hơi của A đối với H2 là 45 Xác định CTPT của A
Đs: C4H10O2
Bài 5: Một hỗn hợp gồm mêtan và etylen có khối lượng 3g ở đktc chiếm thể tích là 3,36 lít
a) Tính thành phần % theo khối lượng của các chất trong hỗn hợp đầu
b) Dẫn 1,68 lít hỗn hợp khí trên qua một bình chứa dung dịch brom, thấy dung dịch bị mất màu
và khối lượng tăng lên m gam Tính m, biết rằng phản ứng xảy ra hoàn toàn
Đs: a) %CH4 = 53,33%; %C2H4 = 46,47% b) 0,7g
Bài 6: dung dịch A gồm rượu etylic và nước Cho 20,2g A tác dụng với Na (lấy dư), thấy thoát ra 5,6 lít H2 (đktc)
a) Xác định độ rượu dung dịch A Biết Drượu = 0,8g/ml
Trang 3b) Nếu dùng rượu 400 cho tác dụng với Na thì cần bao nhiêu gam để cũng thu được lượng H2
nói trên ?
Đs: a) 92,740 ; b) 11,408g
Bài 7: Xác định khối lượng dung dịch CH3COOH 1% thu được khi cho 15 lít rượu etylic 200 lên men giấm Biết rằng hiệu suất của quá trình là 90% Khối lượng riêng của rượu etylic là 0,8g/ml
Đs: 281,7kg
Bài 8: đốt cháy 200 cm3 hơi một chất hữu cơ A chứa C, H, O trong 900 cm3 oxi Thể tích hỗn hợp khí thu được 1,3 lít Sau khi cho hơi nước ngưng tụ chỉ còn 700ml Sau khi cho lội qua dung dịch KOH đặc chỉ còn 100 cm3 (các thể tích đo ở đktc) Tìm CTPT của A
Đs: C3H6
Bài 9: Đốt cháy hoàn toàn a lít hiđrocacbon A cần b lít khí oxi, sinh ra c lít khí cacbonic và d lít hơi nước (các thể tích đo ở cùng điều kiện) Biết b/(c+d) = ¾ và a/b = 1/3 Xác định công thức phân tử của A, thử lại sau khi tìm ra công thức phân tử của A
Đs: C2H4
Bài 10: Đốt cháy hoàn toàn m gam một hiđrocacbon A thu được 3,52g cacbon đioxit và 2,16g nước; khối lượng oxi cần cho phản ứng là 4,48g Biết m gam chất A chiếm thể tích 0,896 lít (đktc)
a) Tìm CTPT của A
b) Viết công thức cấu tạo, dự đoán tính chất hóa học đặc trưng của A và minh họa bằng PTHH Đs: C2H6; phản ứng thế với Cl2
Bài 11: Đốt cháy hoàn toàn 30ml rượu etylic chưa rõ độ rượu rồi cho toàn bộ sản phẩm đi vào nước vôi trong (dư) Lọc kết tủa, sấy khô cân nặng 100g
a) Tính thể tích không khí để đốt cháy rượu hoàn toàn Biết thể tích khí oxi chiếm 1/5 thể tích không khí
b) Xác định độ rượu Biết Drượu = 0,8g/ml
Đs: a) 168 lít; b) 95,830
Bài 12: Đốt cháy hoàn toàn 0,224 lít một hợp chất hữu cơ X cần 0,616 lít oxi, thu được 1,344 lít hỗn hợp CO2, hơi nước và N2 Sau khi ngưng tụ hơi nước, hỗn hợp khí còn lại chiếm thể tích 0,56 lít và có tỉ khối hơi so với oxi là 1,275 Xác định CTPT của X Biết các thể tích đo ở đktc
Đs: C2H7O2N
THAM KHẢO THÊM
* Bài toán dạng cơ bản:
a) Sơ đồ phân tích đề bài toán:
m (g) + O2 mCO2 (g) ( hay nCO2(mol) , VCO2(lít) ở đktc )
HCHC mCO2(g) hay nH2O(mol)
(A) VN2(lít) ở đktc ( hay nN2(mol) )
- Yêu cầu : Xác định công thức phân tử hợp chất hữu cơ (A) ?
b) Phương pháp giải :
đốt cháy hoàn toàn
Trang 4Bước1: Xác định thành phần nguyên tố trong hợp chất hữu cơ (A) đem đốt
mC ( trong A ) = mC (trong CO2) = 1244 m CO2 = 12.Vco22,42
= 12.n CO2
mH ( trong A ) = mH (trong H2O) =
18
2
m H O
2 = n H O
2 2
mN ( trong A ) = 2822.V,4N2
= 28 n N2 Tính tổng khối lượng : ( mC + mH + mN ) rồi so sánh
- Nếu ( mC + mH + mN ) = mA ( đem đốt ) => A không chứa ôxy
- Nếu (mC + mH + mN ) mA (đem đốt) => A có chứa ôxy
=> mO ( trong A ) = mA - ( mC +mH + mN )
Cách xác định thành phần % các nguyên tố trong hợp chất hữu cơ (A)
%C =
A
C
m
m 100.
; %H =
A
H
m
m 100.
; %N =
A
N
m
m 100.
%O =
A
O
m
m 100.
= 100% - ( %C + %H + %N )
Bước 2 : Xác định khối lượng mol phân tử hợp chất hữu cơ (MA)
Dựa vào khối lượng riêng của chất hữu cơ (A) ở đktc (DA)
Dựa vào tỷ khối hơi của chất hữu cơ (A) đối với khí B (dA/B) hay không khí (dA/KK)
* Dựa vào khối lượng (mA (g) ) của một thể tích (VA (lít) ) khí A ở đktc
mA (g) khí A chiếm thể tích VA (lít) ở đktc
MA (g) 22,4 (lít) M 22V,4(lít.m)
A
A
A
Bước 3 : Xác định công thức phân tử hợp chất hữu cơ (A)
Cách 1 : Dựa trên công thức tổng quát hợp chất hữu cơ (A) : CxHyOzNt
A
A N O H
M m
t m
z m
y m
x
12
hay
100
%
14
%
16
%
%
N
t O
z H
y C
x
- Tính trực tiếp x , y , z , t từ tỷ lệ trên => công thức phân tử hợp chất (A)
Cách 2 : Tính trực tiếp từ phương trình phản ứng cháy của hợp chất hữu cơ (A)
- Trường hợp 1 : Đề cho biết khối lượng của các chất trong phản ứng cháy:
CxHyOzNt + (
4
y
x
-2
z
)O2 t0 x CO2 +
2
y
H2O +
2
t
N2
MA (g) 44x (g) 9y (g) 14t (g)
mA (g) mCO2 mH2O mN2
=> Tỉ lệ :
A
A N
O H
M m
t m
y m
x
2 2
2
14 9
44
=> x , y , t
Từ MA = 12x + y + 16z + 14t => z =
16
) 14 12
( x y t
M A
=> Xác định công thức phân tử của hợp chất hữu cơ A
- Trường hợp 2 : Đề cho biết thể tích và hơi của các chất trong phản ứng cháy (ở cùng điều kiện
nhiệt độ và áp suất )
MA = 22,4 DA
MA = MB dA/B MA = 29 dA/KK
Trang 5- Trường hợp này ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất, tỷ lệ thể tích của chất khí và hơi cũng chính là tỷ lệ số mol Do đó khi giải nên áp dụng các thể tích trên trực tiếp vào phương trình phản ứng cháy tổng quát
c) Bài tập minh hoạ :
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 Biết tỷ khối hơi của hợp chất này đối với khí H2 là 30 Xác định công thức phân tử của hợp chất hữu cơ (A) ?
- Theo đề dạng công thức phân tử hợp chất hữu cơ (A) : CxHyOz
Cách 1 :
- Khối lượng các nguyên tố có trong (A)
mC = 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) : 30 2 60 ( )
2 2
d
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 :
- Phương trình phản ứng cháy tổng quát của (A)
CxHyOz + (x 4y - 2z )O2 t0 x CO2 + 2y H2O
Theo pt : MA (60g) 44x 9y
Theo đề : mA (3g) mCO2 (6,6g) mH2O(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 ( x y
M A
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
- 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 y
=> 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)
Bài 4 : Đốt cháy hoàn toàn 7,4(g) hợp chất axit đơn chức no, thu được 6,72lít CO2
(ở đktc) Xác định công thức phân tử của axit đó ?
Trang 6ĐA: C 3 H 6 O 2
Bài 5: Đốt cháy hoàn toàn 18(g) chất hữu cơ (A) cần vừa đủ 16,8(lit) khí O2 ở đktc , hỗn hợp sản phẩm cháy gồm CO2 và hơi H2O có tỉ lệ thể tích : VCO2 : VH2O(hơi) = 3 : 2
Xác định công thức phân tử của (A) Biết tỉ khối hơi của (A) đối với khí H2 là 36
ĐA: C 3 H 4 O 2
Bài 6: 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) ?
ĐA: C 3 H 8
Bài 7: Đốt cháy hoàn toàn 0,05 mol một rượu no X (CnH2n+2Ox) mạch hở cần 5,6g khí oxi tạo thành 6,6g khí CO2 xác định công thức phân tử, công thức cấu tạo của X
ĐA: C 3 H 8 O 3
Bài 8: Đốt cháy hoàn toàn 1,52 gam 1 rượu X thu được 1,344 lít khí CO2 ở đktc và 1,44g nước Xác định công thức phân tử và cấu tạo của X Biết X hòa tan được Cu(OH)2 ở điều kiện thường
ĐA: C 3 H 8 O 2
Bài 9: Hỗn hợp 2 hidrocacbon no kế tiếp nhau trong cùng dãy đồng đẳng khi bị đốt cháy hoàn toàn
cần hết 30,24 dm3 oxi (đktc) Sản phẩm cháy dẫn lầ lượt qua bình 1 chứa H2SO4 đăc và bình 2 đựng dung dịch Ba(OH)2 dư thấy độ tan khối lượng bình 2 tăng hơn khối lượng bình 1 là 15,4 gam Tìm công 2 hirocacbon
ĐA: C 2 H 6 , C 3 H 8
Bài 10: Từ một loại tinh dầu người ta tách được hổn hợp chất hữu cơ A Đốt chất cháy hoàn toàn
2,64g A càn 4,704 lít khí oxi (đktc) chỉ thu được CO2 và H2O với tỉ lệ khối lượng là 11: 2 biết MA
< 150 xác định công thức phân tử A
ĐA: C 9 H 8 O