Bài tập có đáp án chi tiết về lập công thức phân tử hợp chất hữu cơ môn hóa học lớp 11 | Lớp 11, Hóa học - Ôn Luyện

VD: Axit cacboxylic đơn chức A: do có một nhóm COOH nên A có 2 nguyên tử O... Sau khi ngưng tụ hỗn hợp khí X thì thu được 600 ml hỗn hợp khí Y.[r]

I Các bước lập CTPT hợp chất hữu cơ:

1 Xác định dữ kiện đề bài cho:

- Tính mCO2(VCO2), mH2O(VH2O), mN2(VN2)hoặc %C ,% H ,%O ,% N hoặc m C , m H , m O , m Nhoặc các dữ kiện

tương ứng

- Tính số mol các chất theo đề cho:

nCO2=mCO2

44 ;(nCO2= VCO2

22 , 4)⇒mC=12∗ nCO2(%mC=m C

m A100)

n H2O=m H2O

18 ⇒m H=2∗ nH2O(%mH=m H

m A

100)

n N2= V N2

22 , 4 ⇒m N=28∗ n N2(%mN=m N

m A100)

m O=mA −(m C+mH+m N)hoăc :% m O=100 %−(%mC+%m H+%mN)

Nếu mO = 0 (hoặc %mO = 0) thì HCHC không chứa nguyên tố O

2 Tìm KLPT của hợp chất hữu cơ:

Cách 1: Qua công thức tính số mol:

n= m

M ⇒ m A=nA ∗ M A

Cách 2: Qua tỉ khối:

d A B= M A

M B=

d A

d B=

m A

m B ⇒ M A=d A B M B

VD1: Tỉ khối hơi của HCHC A so với Hiđro là 44 (Hoặc d A H2=44) Tính KLPT của A?

Ta có: d A H2=M A

H2=

M A

2 ⇒ M A=44∗ 2=88(gam/mol)

VD2: Tỉ khối hơi của HCHC A so với không khí là 2 (Hoặc d A KK=2) Tính KLPT của A?

MKK=

M A

VD3: Hóa hơi hoàn toàn 17,6 gam HCHC A thì thu đượcV A=VO2của 6,4 gam O2 (cùng đk: to, p) Tính

KLPT của A?

@ Ta có:

V A=VO2(cùng to , p) ⇒n A=n O2=m O2

M O2=

6,4

⇒ M A=m A

n A

=17 , 6

@ Ta có:

d A O2=M A

M O2=

m A

m O2⇒ M A=m A ∗ M O2

m O2 =

17 , 6 ∗32

Cách 3: Đôi khi đề bài không cho các thông tin về KLPT của HCHC nhưng đề cho số lượng nguyên tử của

một nguyên tố nào đó trong phân tử của HCHC (số nguyên tử C hoặc H hoặc O hoặc N, …) thì dữ kiện này

tương đương M A

VD: Axit cacboxylic đơn chức A: do có một nhóm COOH nên A có 2 nguyên tử O

3 Các cách lập CTPT cơ bản nhất:

Bài tập 1: Đốt cháy hoàn toàn 17,8 gam hợp chất hữu cơ A thì thu được 13,44 lit CO 2 ; 2,24 lit N 2

(cùng đo ở đktc) và 12,6 gam H 2 O Nếu hóa hơi hoàn toàn 22,25 gam A thì thu được thể tích hơi đúng bằng thể tích của 8 gam khí ôxi (đo ở cùng t o , p) Lập CTPT của A?

Giải

Cách 1: Theo % khối lượng các nguyên tố:

2

8 32

N

o

V V cung t p n n

Đặt CTTQ của A là: C x H y O z N t Điều kiện: - x, y, z, t: nguyên, dương

- y 2x + 2 + t

- y + t: chẵn

Từ CTTQ, ta có tỉ lệ: 100 12% % 16% %14

A

100A* 12 100* 12 3; 100A* 1 100* 1 7; 100A* 16 100* 16 2; 100A* 14 100* 14 1

CTPT của A là: C 3 H 7 O 2 N.

Cách 2: Lập CTPT qua CTĐGN: (Có thể lập CTĐGN qua %m nguyên tố hoặc qua khối lượng nguyên tố)

2

2

2

13,44

22,4

6,4 16

2

32*22,25 8

)

O

ol

V V cung t p  d    M   gam mol

Đặt CTTQ của A là: C x H y O z N t Điều kiện:

3 : 7 : 2 :1

n n n n



Ta có CTĐGN: C 3 H 7 O 2 N  CTPT là: (C3H7O2N)n = 89  n = 1.

Vậy CTPT của A là: C 3 H 7 O 2 N.

Chú ý: Nếu ta lập CTĐGN qua % ng tố thì ta có CT: x : y : z : t = %12C : %1H : %16O : %14N

Cách 3: Lập CTPT qua phản ứng đốt cháy:

8

o

2 ,

Đặt CTTQ của A là: C x H y O z N t Điều kiện:

ptpư:

x y z t 4 2 2 2 2 2 2 2 2 2 C H O N ( ) 1( ) ( ) ( ) ( ) 0, 2( ) 0,6( ) 0,7( ) 0,1( ) o y z t y t y t x O xCO H O N mol x mol mol mol mol mol mol mol         x = 3; y = 7; t = 1  Ta có: C3H7OzN = 89  z = 2 Vậy CTPT của A là: C 3 H 7 O 2 N. Chú ý: nếu hợp chất hữu cơ chỉ chứa C, H hoặc C, H và O thì điều kiện của đề bài là: Bài tập 2: Đốt cháy hoàn toàn 12,4 gam hợp chất hữu cơ A thì thu được 8,96 lit CO2 (đktc) và 10,8 gam H 2 O Biết rằng d A H2=31 Lập CTPT của A? Cách 1: Theo % khối lượng các nguyên tố: - Tính MA: Từ d A H2=31⇒ MA=2∗31=62(gam/ mol) - Tính %m các nguyên tố: nCO2=8 , 96 22 , 4=0,4 (mol)⇒%C=0,4∗ 12 12 , 4 100=38 ,71(%) n H2O=10 , 8 18 =0,6(mol)⇒%H =0,6∗2 12 , 4 100=9 , 68(%) %O=100 % −(38 , 71% +9 , 68 %)=51, 61 % Vậy A chỉ chứa 3 nguyên tố: C, H, O - x, y, z, t: nguyên, dương

- y 2x + 2 + t - y + t: chẵn

- x, y, z, t: nguyên, dương

- y 2x + 2 + t - y + t: chẵn

- x, y, z, t: nguyên, dương

- y 2x + 2 + t - y + t: chẵn

- x, y, z: nguyên, dương

- y 2x + 2 - y: chẵn

- x, y, z: nguyên, dương

- y 2x + 2 - y: chẵn

Đặt CTTQ của A là: CxHyOz Điều kiện:

Từ CTTQ, ta có tỉ lệ:M A

12 x

%C=

y

%H=

16 z

%O x= M A

100

%C

62∗ 38,71

M A

100

%H

62∗ 9,68

M A

100

%O

62∗ 51,61

Vậy CTPT của A là: C 2 H 6 O 2

Cách 2: Lập CTPT qua CTĐGN: (Có thể lập CTĐGN qua %m nguyên tố hoặc qua khối lượng nguyên tố)

- Tính m các nguyên tố:

nCO2=8 , 96

22 , 4=0,4 (mol)⇒m C=0,4∗12=4,8(g)⇒n C=nCO2=0,4(mol)

n H2O=10 , 8

m O=1,2,4 −(4,8+1,2)=6,4 (g)⇒ nO=6,4

Vậy A chỉ chứa 3 nguyên tố: C, H, O

Đặt CTTQ của A là: CxHyOz Điều kiện:

- Ta có:

x : y : z=n C :n H : n O ⇒ x : y : z=0,4 :1,2 :0,4=1 :3:1

⇒ CTĐGN :CH3O ⇒ CTPT :¿

¿

Vậy CTPT của A là: C 2 H 6 O 2

Cách 3: Lập CTPT qua phản ứng đốt cháy:

- Tính số mol các chất:

nCO2=8 , 96

22 , 4=0,4 (mol);nH2O=10 , 8

18 =0,6(mol);nA=12 , 4

Do A⃗ O2,t oCO2, H2Onên A chứa: C, H và có thể có O.

Đặt CTTQ của A là: CxHyOz Điều kiện:

- Ta có:

C x H y O z+(x+ y

z

2)O2⃗t oxCO2+ y

2H2O

2(mol)

0,2(mol)− −− −−− −−→ 0,4 (mol)→0,6 (mol)

⇒ x= 0,4 ∗ 1

0,6∗ 1∗2 0,2 =6⇒ CTPT :C2H6O z=62

⇔12∗ 2+6+16∗ z=62⇒ z=2

Vậy CTPT của A là: C 2 H 6 O 2

Chú ý: Khi HCHC đốt cháy chỉ tạo ra CO2 và H 2O trong đó nCO2<nH2O(k=π +v=2 x +2 − y

có thể sử dụng một số cách giải sau để lập CTPT của A:

Cách 4: Sử dụng CTĐGN kết hợp điều kiện của hợp chất hữu cơ:

- x, y, z: nguyên, dương

- y 2x + 2 - y: chẵn

- x, y, z: nguyên, dương

- y 2x + 2 - y: chẵn

- x, y, z: nguyên, dương

- y 2x + 2 - y: chẵn

nCO2=8 , 96

22 , 4=0,4 (mol)⇒m C=0,4∗12=4,8(g)⇒n C=nCO2=0,4(mol)

n H2O=10 , 8

m O=1,2,4 −(4,8+1,2)=6,4 (g)⇒ nO=6,4

Vậy A chỉ chứa 3 nguyên tố: C, H, O

Đặt CTTQ của A là: CxHyOz Điều kiện:

- Ta có:

x : y : z=n C :n H : n O ⇒ x : y : z=0,4 :1,2 :0,4=1 :3:1

⇒ CTĐGN :CH3O ⇒ CTPT :¿

¿

- Với n = 1 thì y = 3 (lẻ: loại)

- Với n = 2 thì y = 6 (chẵn: nhận)

Vậy CTPT của A là: C2H6O2

Cách 5: Sử dụng CTĐGN kết hợp độ bất bão hòa của hợp chất hữu cơ:

- Tính m các nguyên tố:

nCO2=8 , 96

22 , 4=0,4 (mol)⇒m C=0,4∗12=4,8(g)⇒n C=nCO2=0,4(mol)

n H2O=10 , 8

m O=1,2,4 −(4,8+1,2)=6,4 (g)⇒ nO=6,4

Vậy A chỉ chứa 3 nguyên tố: C, H, O

Đặt CTTQ của A là: CxHyOz Điều kiện:

- Ta có:

x : y : z=n C :n H : n O ⇒ x : y : z=0,4 :1,2 :0,4=1 :3:1

⇒ CTĐGN :CH3O ⇒ CTPT :¿

¿

- Do nCO2<nH2Onên ta có kHCHC = 0 (kHCHC=π + v=2 x+2 − y

2 , π: số liên kết pi, v: số vòng)

2 =0⇔2 ∗n+2− 3∗ n=0⇒n=2

Vậy CTPT của A là: C2H6O2

Cách 6: Sử dụng d A H2=31, kết hợp điều kiện đề bài và độ bất bão hòa của hợp chất hữu cơ:

Do A⃗ O2,t oCO2, H2Onên A chứa: C, H và có thể có O.

Đặt CTTQ của A là: CxHyOz Điều kiện:

Ta có: 12x + y + 16z = 62

16z < 62 (12x + y + 16z = 62)

⇒z < 3,875.

- với z = 0⇒12x + y = 62⇔12x < 62⇒x < 5,167 ⇒x = 5, y = 2 ( y < 2x + 2 ) ⇒CTPT: C5H2.

- với z = 1⇒12x + y = 46⇔12x < 46⇒x < 3,8 ⇒x = 3, y = 10 ( y > 2x + 2 ): Loại.

- với z = 2⇒12x + y = 30⇔12x < 30⇒x < 2,5 ⇒x = 2, y = 6 ( y = 2x + 2 ) ⇒CTPT: C2H6O2.

- với z = 3⇒12x + y = 14⇔12x < 14⇒x < 1,167⇒x = 1, y = 2 ( y < 2x + 2 )⇒CTPT: CH2O3.

Do: nCO2=8 , 96

22 , 4=0,4 (mol);nH2O=10 , 8

18 =0,6(mol)⇒ nCO2n H2O ⇒ kHCHC=0⇒CTPT :C2H6O2.

Bài tập 3: Đốt cháy h toàn 15,2 gam HCHC A thì thu được 13,44 lit CO2 (đktc) và 14,4 gam H 2 O Biết rằng

d A CH4=4 , 75 Lập CTPT của A? (Giải bằng các cách giới thiệu ở trên: C 3 H 8 O 2)

- x, y, z: nguyên, dương

- y 2x + 2 - y: chẵn

- x, y, z: nguyên, dương

- y 2x + 2 - y: chẵn

- x, y, z: nguyên, dương

- y 2x + 2 - y: chẵn

Bài tập 4: Trộn 100 ml hợp chất hữu cơ A với 800 ml O2 (dư) rồi đốt cháy hoàn toàn hợp chất hữu cơ A thì thu được 1000 ml hỗn hợp khí X Sau khi ngưng tụ hỗn hợp khí X thì thu được 600 ml hỗn hợp khí Y Dẫn khí Y qua dung dịch NaOH dư thì còn lại 200 ml khí Z (chỉ chứa 1 khí duy nhất, các khí đo ở cùng điều kiện to, áp

suất) Lập CTPT của A?

Giải

Do A⃗ O2,t oCO2, H2Onên A chứa: C, H và có thể có O (Z là O2 dư)

Đặt CTTQ của A là: CxHyOz Điều kiện:

- Theo đề:

V H2O=1000 −600=400(ml)

V O2(pu)=800 − 200=600 (ml)

- Ptpư: CxHyOz + ( x + y

4

-z

2) O2 ⃗t o xCO2 +

y 2 H2O 1 (mol) ( x + 4y-2z) (mol) x (mol) 2y(mol)

100 (ml) 600 (ml) 400 (ml) 400 (ml) x=400∗ 1 100 =4 ; y = 400∗1∗ 2 100 =8 ;600∗1=100 ∗(x+ y 4− z 2)⇒ z=0 ⇒CTPT :C4H8 Bài tập 5: Trộn 200 ml hợp HCHC A với 1500 ml O2 (dư) rồi đốt cháy hoàn toàn HCHC A thì thu được 1800 ml hỗn hợp khí X Sau khi ngưng tụ hỗn hợp khí X thì thu được 1200 ml hỗn hợp khí Y Dẫn khí Y qua dung dịch NaOH dư thì còn lại 400 ml khí Z (1 khí duy nhất, các khí đo ở cùng điều kiện to, áp suất) Lập CTPT của A? (Đáp án: C4 H 6) Bài tập 6: Hợp chất hữu cơ A (C, H, O) Lập CTPT của A? Biết: d A KK=2 Khi đốt cháy A thì thu được VCO2=VH2O (ở cùng đk: to, p) Giải Do A chứa: C, H và O Đặt CTTQ của A là: CxHyOz Điều kiện: - Tính MA: Từ d A KK=2 ⇒ MA=2∗ 29=58(gam/mol) Ta có: 12x + y + 16z = 58 16z < 58 (12x + y + 16z = 58) ⇒z < 3,625 - với z = 1⇒12x + y = 42⇔12x < 42⇒x < 3,5 ⇒x = 3, y = 6 ( y = 2x ) ⇒CTPT: C3H6O - với z = 2⇒12x + y = 26⇔12x < 26⇒x < 2,167 ⇒x = 2, y = 2 ( y < 2x + 2 ) ⇒CTPT: C2H2O2 - với z = 3⇒12x + y = 10: Loại Do: VCO2=VH2O ⇒nCO2=nH2O ⇒kHCHC=1⇒CTPT :C3H6O. Bài tập 7: Hợp chất hữu cơ A (C, H) Lập CTPT của A? Biết: d A He=6,5 (Đáp án: C 2 H 2 ) - x, y, z: nguyên, dương

- y 2x + 2 - y: chẵn

- x, y, z: nguyên, dương

- y 2x + 2 - y: chẵn