Xác định công thức phân tử của hợp chất hữu cơ biết thể tích các khí đo trong cùng điều kiện về nhiệt độ và áp suất.. Trong phương pháp này giáo viên có thể giới thiệu cho học sinh 2 t[r]
Trang 1DẠNG BÀI TẬP LẬP CTPT CHẤT HỮU CƠ THEO PHƯƠNG PHÁP
THỂ TÍCH
Phạm vi áp dụng: Phương pháp này được dùng để lập công thức phân tử của hợp chất hữu cơ ở thể khí hoặc hơi
I PHƯƠNG PHÁP GIẢI
- Bước 1: Xác định thể tích các chất trước và sau phản ứng đốt cháy
- Bước 2: Viết phương trình phản ứng cháy dưới dạng tổng quát
CxHy + (x +
4
y
) O2 to xCO2 +
2
y
H2O
CxHyOz + (x +
4
y
-
2
Z
)O2 to xCO2 +
2
y
H2O
CxHyNt + (x +
4
y
-
2
Z
)O2 to
xCO2 +
2
y
H2O +
2
t
N2 Đưa thể tích các khí đã xác định được ở bước 1 vào phương trình phản ứng cháy
Bước 3: Lập tỉ lệ mol và tỉ lệ thể tích tương ứng với các chất Sau đó giải hệ các phương trình đã lập
được để tìm ra kết quả
* Lưu ý: Các nghiệm số tìm được là các số nguyên dương
II BÀI TẬP VẬN DỤNG
1 Đốt cháy hoàn toàn 15cm3 hiđrocacbon trong 98 cm3 O2 (lấy dư) Sau đó làm lạnh hỗn hợp thì thu được 68cm3 khí, cho qua dung dịch KOH thì còn lại 8cm3 khí Thể tích các khí đo trong cùng một điều kiện về nhiệt độ, áp suất Xác định công thức phân tử của hiđrocacbon
Đối với phương pháp thể tích giáo viên nên cho học sinh lập sơ đồ để dễ dàng tìm thể tích của các chất
CxHy 15cm3 đốt CO2 làm lạnh CO2 dd KOH
O2 98cm3 H2O – H2O O2 dư - CO2
O2 còn dư 68cm3 8cm3
Bước 1: Từ sơ đồ trên giáo viên hướng dẫn học sinh rút ra thể tích các chất
VCxHy = 15 cm3
V
2
O ban đầu = 98cm3 -> V
2
O cháy = 98 – 8 = 90 cm3 V
2
O dư = 8cm3
V
2
CO = 68 – 8 = 60 (cm3)
Bước 2: Viết phương trình cháy:
O2 còn dư
Trang 2CxHy + (x +
4
y
) O2 to xCO2 +
2
y
H2O
Bước 3: Lập tỉ lệ
Trong cùng điều kiện về nhiệt độ, áp suất ta có tỉ lệ thể tích bằng tỉ lệ số mol
y
x H
C
CO
V
V
2
=
1
x
=
15
60
-> x = 4
y
x H
C
O
V
V
2
=
1
4
y
x
=
15
90
= 6
-> y = 4(6 – 4) = 8
-> Công thức phân tử cần lập là C4H8
2 Đốt cháy hoàn toàn 10cm3 hợp chất hữu cơ chứa 3 nguyên tố C, H và O, trong 40 cm3 khí O2 (lấy dư), sau khi phản ứng kết thúc thu được 60cm3 hỗn hợp khí Làm lạnh hỗn hợp sản phẩm thu được 30cm3 hỗn hợp khí, dẫn tiếp qua bình đựng dung dịch NaOH thấy có 10cm3 thoát ra khỏi bình Xác định công thức phân tử của hợp chất hữu cơ biết thể tích các khí đo trong cùng điều kiện về nhiệt độ và
áp suất
Trong phương pháp này giáo viên có thể giới thiệu cho học sinh 2 trường hợp biến dạng có thể gặp
1 Trường hợp 1: Đốt cháy hỗn hợp trong đó có 1 chất cần xác định công thức phân tử và một chất khác cháy được
Trong trường hợp này giáo viên cần lưu ý với học sinh thể tích O2 dùng để đốt cháy là đốt hai chất vừa
để đốt cháy chất hữu cơ cần xác định công thức phân tử, vừa để đốt cháy chất có trong hỗn hợp
Bài tập vận dụng: Cho lượng oxi dư vào 300cm3 hỗn hợp gồm hidrocacbon và NH3 rồi đốt cháy Sau khi đốt cháy hoàn toàn thể tích hỗn hợp khí thu được là 1250cm3 Cho hơi nước ngưng tụ, thể tích còn lại là 550cm3 Sau khi cho qua dung dịch KOH thể tích còn lại 250cm3, trong đó có 100cm3 thể tích N2 Thể tích các khí đo trong cùng một điều kiện như nhau Xác định công thức phân tử của hidrocacbon Giáo viên hướng dẫn học sinh cách giải bài toán biến dạng để đưa về dạng cơ bản
2NH3 +
2
3
O2 to N2 + 3H2O
V
3
NH = 200cm3 -> VCxHy = 300 – 200 = 100cm3
VH O
2 (NH3) = 300cm3
VH O
2 thu được = 1250 – 550 = 700cm3
-> VH O
2 (CxHy) = 700 – 300 = 400cm3
V
2
CO = 550 – 250 = 300cm3
Lập phương trình cháy:
Trang 3CxHy + (x +
4
y
) O2 to xCO2 +
2
y
H2O
Lập tỉ lệ:
y
x H
C
CO
V
V
2
=
1
x
=
100
300
-> x = 3
y
x H
C
O
H
V
V
2
=
1
2
y
=
100
400
= 4 -> y = 4 2 = 8
-> Công thức phân tử cần lập C3H8
2 Trường hợp 2: Đốt cháy một hỗn hợp trong đó có một chất cần xác định công thức phân tử và một chất khác không cháy được
Bài tập: Cho 0,5l hỗn hợp CxHy và khí CO2 và 2,5l O2 lấy dư rồi đốt cháy Kết thúc phản ứng được một hỗn hợp mới có thể tích bằng 3,4l Sau khi cho nước ngưng tụ còn 1,8l và sau khi cho qua dung dịch KOH chỉ còn 0,5l Thể tích các khí đo trong cùng một điều kiện Xác định công thức phân tử của CxHy
Hướng giải:
- Xác định thể tích của các chất
V
2
O cháy = 2,5 – 0,5 = 2 (l)
V
2
CO = 1,3 (l)
VH O
2 = 3,4 – 1,8 = 1,6 (l)
Trong bài tập này giáo viên cần lưu ý cho học sinh lượng CO2 thu được vừa do CxHy cháy sinh ra vừa
là lượng CO2 ban đầu
Bài tập này giáo viên cho học sinh phân tích quá trình cháy của từng nguyên tố trong hợp chất hữu cơ 4H + O2 to 2H2O
0,8l 1,6l
C + O2 to CO2
(2-0,8) (l) 1,2 (l)
-> V
2
CO (CxHy) = 1,2 (l) -> V
2
CO ban đầu = 1,3 – 1,2 = 0,1 (l)
VCxHy = 0,5 – 0,1 = 0,4 (l)
Lập phương trình phản ứng cháy:
CxHy + (x +
4
y
) O2 to xCO2 +
2
y
H2O
Lập tỉ lệ:
Trang 4x H
C
CO
V
V
2
=
1
x
=
4 , 0
2 , 1 = 3 -> x = 3
y
x H
C
O
H
V
V
2
=
1
2
y
=
4 , 0
6 , 1 = 4 -> y = 8
Vậy công thức phân tử hợp chất hữu cơ cần lập là C3H8