chuyên đề xác định công thức phân tử hợp chất hữu cơ

Đây là phiên bản tài liệu đơn giản

Xem phiên bản đầy đủ của tài liệu chuyên đề xác định công thức phân tử hợp chất hữu cơ

Ngày soạn: 28/07/2012
Ngày giảng: 1/8/2012
Tiết: 4 + 5 + 6
CHUYÊN ĐỀ
XÁC ĐỊNH CTPT HỢP CHẤT HỮU CƠ
A. MỤC TIÊU
1) Kiến thức: : HS biết được
- Một số Phương pháp xác định CTPT hợp chất hữu cơ thông dụng.
- Viết được CTCT và phân loại các đồng phân của HCHC.
- Một số biến dạng thường gặp trong kỳ thi chọn HSG các cấp.
2) Kĩ năng:
-Rèn luyện kỹ năng giải toán tính theo CTHH và Phương trình hoá học.
- Lập CTPT viết CTCT của hợp chất hữu cơ.
B .CHUẨN BỊ:
- Giáo án + SGK + Tài liệu tham khảo.
C .HOẠT ĐỘNG DẠY – HỌC
I. Kiến thức cơ bản cần nhớ.
1.TÌM CÔNG THỨC CHỈ BIẾT DẠNG TỔNG QUÁT C
x
H
y
O
z
N
t
 Đặc điểm của bài toán :
- Chỉ biết hợp chất cần tìm là hợp chất hữu cơ, hidrocacbon hay dẫn xuất gì chưa biết.
- Để dấu loại hợp chất, bài toán chỉ dựa vào tính chất chung của hợp chất hợp chất hữu
cơ đó là phản ứng cháy.
- Để tìm được CTPT ở dạng này cần phải biết 2 điều kiện :
* Biết tỉ lệ khối lượng hoặc tỉ lệ mol của các nguyên tố
* Biết khối lượng mol
Nếu chỉ biết một trong 2 điều kiện, thì có thể biện luận tìm được công thức trong
một số trường hợp cụ thể.
- Loại này được thể hiện ở một số dạng sau :
1.1- BIẾT KHỐI LƯỢNG HOẶC PHẦN TRĂM KHỐI LƯỢNG CÁC NGUYÊN TỐ
a.phương pháp
Cách 1. Dựa vào khối lượng của các nguyên tố và M
A
- Đặt công thức A : C
x
H
y
N
z
O
t
- Tỉ lệ khối lượng các nguyên tố :

=
mC
x12
mH
y
=
mN
z14
=
mO
t16
=
mA
MA
Từ tỉ lệ trên ta tìm được x ; y, t, z
Công thức phân tử của A
Cách 2. Dựa vào tỉ lệ mol các nguyên tố và M
A
:
- tính số mol các nguyên tố trong A
- Gọi CTĐG của A là C
x
H
y
N
z
O
t

- Tỉ lệ mol các nguyên tố.
x:y:z:t = n
C
: n
H
: n
N
: n
O

- suy ra ctđg nhất (C
x
H
y
N
z
O
t
)n dựa vào khối lượng mol tìm n
Suy ra công thức phân tử của A .
Nhận xét : Phương pháp 2 ưu điểm hơn ở chỗ : tìm được công thức đơn giản và công
thức nghiệm mà không cần biết đến khối lượng mol M. Nhưng một số học sinh không chọn
phương pháp này. Vì đổi tỉ lệ không nguyên về tỉ lệ nguyên thường gặp lúng túng trong một số
trường hợp.
b: ví dụ áp dung
Ví dụ 1. Khi phân tích 7,5 gam một hợp chất hữu cơ A, thấy có 2,4 gam C, 0,5 gam H, 1,4 gam
N và 3,2 gam O. Tìm công thức phân tử của A. Biết tỉ khối hơi của A đối với hidro bằng 37,5.
(H=1, C=12, N=14, O=16)
Lời giải
Cách 1. Dựa vào khối lượng của các nguyên tố
Khối lượng mol của A : M = 37,5 x 2 = 75 ( gam)
Khối lượng phân tử ( KLPT) = 75 ( đvc)
- Đặt công thức A : C
x
H
y
N
z
O
t
- Tỉ lệ khối lượng các nguyên tố :
12x : y : 14z : 16t = 2,4 : 0,5 : 1,4 : 3,2
Hay :
=
4,2
12x
5,0
y
=
4,1
14z
=
2,3
16t
=
2,34,15,04,2
161412
+++
+++ tzyx
=
5,7
75
Từ tỉ lệ trên ta tìm được x = 2; y=5, t=1, z=2
Công thức phân tử của A là : C
2
H
5
NO
2
Cách 2. Dựa vào tỉ lệ mol các nguyên tố :
n
C
: n
H
: n
N
: n
O
=
12
4,2
:
1
5,0
:
14
4,1
:
16
2,3
= 0,2 : 0,5 : 0,1 : 0,2
= 2 : 5 : 1 : 2
Công thức đơn giản nhất : C
2
H
5
NO
2
Công thức tổng quát có dạng : ( C
2
H
5
NO
2
)
n
= 75n = 75
Suy ra n =1, Vậy công thức phân tử của A là C
2
H
5
NO
2
.
Nhận xét : Phương pháp 2 ưu điểm hơn ở chỗ : tìm được công thức đơn giản và công
thức nghiệm mà không cần biết đến khối lượng mol M. Nhưng một số học sinh không chọn
phương pháp này. Vì đổi tỉ lệ không nguyên về tỉ lệ nguyên thường gặp lúng túng trong một số
trường hợp.
Ví dụ 2. Một hợp chất hữu cơ A có chứa 40%C, 6,67% H và 53,33%O về khối lượng. Tìm công
thức phân tử của A, biết khối lượng mol của A: M = 180
Lời giải
Tương tự bài tập 1, Nếu qui về 100 gam A thì số gam từng nguyên tố là :
m
C
= 40 (gam), m
H
= 6,67 (gam), m
O
= 53,33 (gam).
Cách 1. Đặt công thức phân tử của A : C
x
H
y
O
z
Tỉ lệ khối lượng các nguyên tố :

=
40
12x
67,6
y
=
33,53
16z
=
33,5367,640
1612
++
++ zyx
=
100
180
Suy ra : x = 6 ; y = 12; z = 6. Công thức phân tử của A : C
6
H
12
O
6
Cách 2.
Tỉ lệ mol các nguyên tố :
n
C
: n
H
: n
O
=
12
40
:
1
67,6
:
16
33,53
= 3,33 : 6,67 : 3,33
= 1 : 2 : 1
Công thức nghiệm của A (CH
2
O)
n
= 30n = 180  n= 6
Công thức phân tử của A : C
6
H
12
O
6
Chú ý : Một số cách giải khác trong trường hợp này, chỉ là các phép biến đổi toán học
tương đương của một trong các tỉ lệ trên.
Chẳng hạn, số gam từng nguyên tố có trong 1 mol chất A
M
C
=
100
180*40
= 72  số nguyên tử C =
12
72
= 6
m
H
=
100
180*67,6
= 12  số nguyên tử H =
1
12
= 12
m
O
=
100
180*33,53
= 96  số nguyên tử O =
16
96
= 6
1.2- BIẾT KHỐI LƯỢNG, SỐ MOL(THỂ TÍCH) CÁC CHẤT TRONG PHẢN ỨNG CHÁY.
 Đặc điểm : ở dạng này chúng ta phải thêm một bước là: tìm khối lượng của từng
nguyên tố có trong các sản phẩm cháy.
Cách 1. Dựa vào tỉ lệ khối lượng hoặc tỉ lệ mol của từng nguyên tố
- Tìm khối lượng C, H và O nếu có trong A
- Đặt công thức của A : C
x
H
y
O
z
,
- ta có tỉ lệ :

=
mC
x12
mH
y
=
mH
z16
=
mA
MA
- Suy ra x , y , z. Công thức phân tử của A
Cách 2. Dựa vào tỉ lệ khối lượng hoặc tỉ lệ mol hoặc thể tích của của từng chất trong
phản ứng cháy.
- Đặt công thức của A: C
x
H
y
O
z
- Phương trình phản ứng cháy
C
x
H
y
O
z
+ ( x +
2
y
-
2
z
)  xCO
2
+
2
y
H
2
O
- Từ pt đốt cháy suy ra CTPT cần tìm.
 Bài tập áp dụng
Bài tập1: Đốt cháy hoàn toàn 2,3 gam một hợp chất hữu cơ A, thu được 2,24 lít CO
2
(đktc) và
2,7 gam nước. Tìm công thức phân tử của A, biết khi hoá hơi 2,3 gam A thì thu được thể tích
đúng bằng thể tích của1,6 gam Oxi ở cùng điều kiện.
Lời giải
- Khối lượng mol của A, M =
6,1
3,2
32 = 46 ( gam)
Cách 1. Dựa vào tỉ lệ khối lượng hoặc tỉ lệ mol của từng nguyên tố
- Số gam C, H và O nếu có trong 2,3 gam A
m
C
=
4,22
24,2
x12 = 1,2 ( gam)
m
C
=
18
7,2
x2 = 0,3 ( gam)
m
O
= 2,3 – 1,2 – 0,3 = 0,8 ( gam)
- Đặt công thức của A : C
x
H
y
O
z
, ta có tỉ lệ :

=
2,1
12x
3,0
y
=
8,0
16z
=
8,03,02,1
1612
++
++ zyx
=
3,2
46
- Suy ra x = 2, y = 6, z =1. Công thức phân tử của A C
2
H
6
O
Cách 2. Dựa vào tỉ lệ khối lượng hoặc tỉ lệ mol hoặc thể tích của của từng chất trong
phản ứng cháy.
- Đặt công thức của A: C
x
H
y
O
z
- Phương trình phản ứng cháy
C
x
H
y
O
z
+ ( x +
2
y
-
2
z
)  xCO
2
+
2
y
H
2
O
Theo pt : 46 (g) 22,4x(lít) 9y(g)
Theo gt : 2,3 (g) 2,24 2,7
Từ tỉ lệ trên, suy ra : x = 2 ; y = 6
Công thức có dạng C
2
H
6
O
z
= 24 + 6 + 16z = 46  z = 1. CTPT : C
2
H
6
O.
Bài tập2 : Đốt cháy hoàn toàn 50 ml hơi một hợp chất X phải cần 150 mlO
2
Thu được 100 ml CO
2
và 150 ml hơi nước. Tìm công thức phân tử của X, biết các thể tích đều
được đo ở cùng điều kiện.
Lời giải
-Trong trường hợp này, việc dựa vào tỉ lệ khối lượng hoặc tỉ lệ mol của từng nguyên tố sẽ
rất phức tạp, bởi vì chưa biết thể tích các chất đã cho ở điều kiện nào.
Cho nên ta phải dựa vào tỉ lệ mol hoặc thể tích của từng chất trong phương trình phản ứng cháy
để tính toán.
- Đặt công thức của X là C
x
H
y
O
z
.
- Phương trình phản ứng cháy :
C
x
H
y
O
z
+ ( x +
4
y
-
2
z
)O
2
 xCO
2
+
2
y
H
2
O
- Theo pt : 1 ( x +
4
y
-
2
z
) x
2
y
( mol)
- Theo gt : 50 150 100 150 ( mol hoặc lít)
- Rút gọn : 1 3 2 3
- Tỉ lệ :
1 ( x +
4
y
-
2
z
) x
2
y
1 3 2 3
x = 2 ;
2
y
= 3 y = 6 ; thay x, y vào phương trình
( x +
4
y
-
2
z
) = 3 z = 1. CTPT của X : C
2
H
6
O
Bài tập 3 : 200 ml hỗn hợp gồm có một hidrocacbon X và N
2
được trộn với 300 ml O
2
( lấy
dư). Tiến hành đốt cháy hỗn hợp thì thu được 500 ml hỗn hợp khí và hơi, dẫn hỗn hợp này qua
bình chứa dung dịch H
2
SO
4
đặc, thu được 300 ml hỗn hợp, dẫn tiếp qua bình chứa dung dịch
NaOH dư, thấy còn 200 ml hỗn hợp khí. Tìm công thức phân tử của X.
Lời giải
- Tìm thể tích các chất trong phương trình phản ứng cháy.
Nhận xét : Độ giảm thể tích hỗn hợp khí và hơi khi qua bình H
2
SO
4
đ là thể tích hơi H
2
O. Độ
giảm thể tích của hỗn hợp khi qua bình NaOH là thể tích CO
2
. hỗn hợp khí đi qua được cả 2
bình là N
2
và O
2
dư.
V
H2O
= 500 – 300 = 200
V
CO2
= 300- 200 = 100
V
O2
phản ứng = V
CO2
+
2
1
V
H2O
= 100 + 100 = 200
V
O2
còn dư = V
O2
ban đầu - V
O2
phản ứng = 300 – 200 = 100
V
N2
= V
hh

(N2, O2 dư )
– V
O2
còn dư =200 - 100 = 100
V
X
= V
hh

( X, N2 )
– V
N2
= 200 – 100 = 100
- Đặt công thức của X là C
x
H
y
- Phương trình phản ứng cháy :
C
x
H
y
O
z
+ ( x +
4
y
)O
2
 xCO
2
+
2
y
H
2
O
—— = —————— = —— = ——
- Theo pt : 1 ( x +
4
y
) x
2
y
( mol)
- Theo gt : 100 200 100 200 ( mol hoặc lít)
1 ( x +
4
y
) x
2
y
100 200 100 200
x = 1 ;
2
y
= 2 y = 4  CTPT của X : CH
4
Bài tập 4 : Đốt cháy hoàn toàn 100ml hơi chất hữu cơ (A) chứa 3 nguyên tố: C, H, O, cần
250 ml khí O
2
, thu được 200ml CO
2
và 200ml H
2
O (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) :
C
x
H
y
O
z
+ (
4
y
x +
-
2
z
)O
2

→
0
t
x CO
2
+
2
y
H
2
O
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
24
200.2200100
1
zy
x
yx
−+
===

2
100
200
200100
1
==⇒=⇔ x
x


4
100
200.2
200.2100
1
==⇒= y
y

1
2
12
24
4
2
100
250
250
24
100
1
=⇒−+=−+=⇒
−+
= z
zy
zy
x
Vậy công thức phân tử của hợp chất hữu cơ (A) là : C
2
H
4
O
2. MỘT SỐ BIẾN DẠNG.
- Các biến dạng của bài toán lập công thức phân tử so với dạng cơ bản rất nhiều, vì chỉ cần
thay đổi chất hoặc tỉ lệ, hoặc điều kiện, các phản ứng sẽ xảy ra theo các chiều hướng khác nhau.
Sau đây là một số biến dạng thường gặp.
2.1: Biến dạng 1
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) + O
2

→
0
t
CO
2
+ H
2
O
=> lượng chất (A) đem đốt : m
A
= ( m
CO2
+ m
H2O
) - m
O2
- 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) : C
x
H
y
+ (
4
y
x +
) O
2

→
0
t
x CO
2
+
2
y
H
2
O
- Ta luôn có phương trình toán học :
n
O2
(phản ứng cháy) = n
CO2
+
2
1
n
H2O
- Các khí và hơi đo ở cùng điều kiện, ta cũng có :
V
O2
(phản ứng cháy) = V
CO2
+
2
1
VH2O
(hơi)
c) Bài tập minh họa:
VD1: Đốt cháy hoàn toàn chất hữu cơ (A) cần vừa đủ 6,72 lít khí O
2
ở đktc thu được 13,2 (g)
CO
2
và 5,4(g) H
2
O . 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) + O
2

→
0
t
CO
2
+ H
2
O
- Ta có: m
A
= ( m
CO2
+ m
H2O
) - m
O2
(phản ứng)
= ( 13,2 + 5,4 ) - (
32.
4,22
72,6
) = 9 (g)
( Vận dụng phương pháp giải dạng cơ bản )
- Khối lượng mol của chất (A) M
A
= M
He
. d
A/He
= 4. 7,5 = 30(g)
- Khối lượng các nguyên tố có trong (A):
—— = —————— = —— = ——
m
C
=
)(6,312.
44
2,13
12.
44
2
g
m
CO
==
; m
H
=
)(6,02.
18
4,5
2.
18
2
g
m
OH
==
- Tng: m
C
+ m
H
= 3,6 + 0,6 = 4,2(g) < m
A
em t 9(g)
=> cht (A) cú cha ụxi : m
O
= 9 - 4,2 = 4,8(g)
- Dng cụng thc ca (A) l C
x
H
y
O
z

- Ta cú t l :
A
A
OHC
m
M
m
z
m
y
m
x
===
1612



9
30
8,4
16
6,06,3
12
===
zyx
=> x = 1 ; y = 2 ; z = 1
- Vy cụng thc phõn t ca (A) l CH
2
O
VD2: t chỏy hon ton a gam mt hp cht A phi cn 2,8 lớt O
2
(ktc), thu c 2,24 lớt
CO
2
(ktc) v 2,7 gam H
2
O. Tỡm cụng thc phõn t ca A. Bit t khi hi ca A i vi H
2
bng
31.
Li gii
- Tỡm a. ỏp dng nh lut bo ton khi lng
m
X
+ m
O2
= m
CO2
+ m
H2O
m
X
+
4,22
8,2
x 32 =
4,22
24,2
x 44 + 2,7 m
X
= 3,1
- S gam C, H v O ( nu cú) trong 3,1 gam A
m
C
=
4,22
24,2
x 12 = 1,2 m
H
=
18
7,2
x 2 = 0,3
m
O
= 3,1 1,2 0,3 = 1,6
- T l mol : C : H : O =
12
2,1
:
1
3,0
:
16
6,1

= 0,1 : 0,3 : 0,1
= 1 : 3 : 1
- Cụng thc nghim ( CH
3
O)
n
= 31n = 31*2 =32 n = 2 CTPT : C
2
H
6
O
2.2. Bin dng 2
a) c im bi toỏn : khụng cho d kin tớnh M
A
, yờu cu xỏc nh cụng thc phõn t
hp cht hu c (A)
b) Phng phỏp gii :
Bc1 : t cụng thc (A) dng tng quỏt : C
x
H
y
O
z
N
t
Sau ú da vo d kin bi toỏn thit lp t l :
x : y : z : t =
14
:
16
:
1
:
12
NO
H
C
mm
m
m
=> cụng thc n gin nht ( CTGN ) v cụng thc
thc nghim ( CTTN ) ca cht (A) .
Bc 2 : Bin lun t cụng thc thc nghim ( CTTN ) suy ra cụng thc phõn t ỳng ca
(A)
Bng bin lun mt s trng hp thng gp
CTTQ iu kin Vớ d minh ho
C
x
H
y
C
x
H
y
O
z
y

2x + 2
x , y

0, nguyờn
y luụn chn
CTTN (A) : (CH
3
O)
n
=> C
n
H
3n
O
n

3n

2n + 2 => 1

n
2
, n nguyờn
=> n = 1 , CTPT (A) : CH
3
O (loi , y l)
n = 2 , CTPT(A) : C
2
H
6
O
2
(nhn)
C
x
H
y
N
t
C
x
H
y
O
z
N
t
y

2x + 2+ t
x , y , t

0 , nguyờn
y l nu t l
y chn nu t chn
CTTN(A) : (CH
4
N)
n
=> C
n
H
4n
N
n
4n
2122 ++ nnn
, nguyeõn
=> n = 1 => CH
4
N (loaùi)
n = 2 => C
2
H
8
N
2
(nhaọn)
c) vớ d minh ha:
vớ d1 - t chỏy hon ton 2,64 gam mt Hydrụcacbon (A) thu c 4,032 lớt khớ CO
2

ktc . Xỏc nh cụng thc phõn t ca (A) ?
Gii
- Khi lng cỏc nguyờn t cú trong (A):
m
C
=
)(16,212.
4,22
032,4
12.
4,22
2
g
V
CO
==

vì (A) là Hydrôcacbon => m
H
= m
A
- m
C

= 2,64 - 2,16 = 0,48(g)
- Dạng công thức của(A) : C
x
H
y

- Ta có tỷ lệ : x : y =
48,0:18,0
1
48,0
:
12
16,2
1
:
12
==
H
C
m
m

=> x : y = 3 : 8
CTĐGN của (A) là: C
3
H
8
=> CTTN của (A): (C
3
H
8
)
n
hay C
3n
H
8n

Điều kiện : 8n
,123.2 ≤⇒+≤ nn
vì n nguyên , > 0, buộc n = 1 .
- Vậy công thức phân tử của (A) là: C
3
H
8
.
ví dụ2 : Đốt cháy hoàn toàn 4,5 gam một hợp chất A, thu được 4,48 lít CO
2
(đktc) Và 4,5
gam H
2
O. Tìm công thức phân tử của A.
Lời giải
-Lượng nguyên tố trong 4,5 gam
m
C
=
4,22
48,4
x 12 = 2,4 m
H
=
18
5,4
x 2 = 0,5
m
O
= 4,5 – 2,4 – 0,5 = 1,6
-Tỉ lệ mol các nguyên tố
C : H : O =
12
4,2
:
1
5,0
:
16
6,1
= 0,2 : 0,5 : 0,1
= 2 : 5 : 1
- Công thức nghiệm của A : ( C
2
H
5
O)
n
hay C
2n
H
5n
O
n
- Biện luận tìm công thức :
Theo thuyết cấu tạo hoá học, với hợp chất chứa 2 nguyên tố C
x
H
y
hoặc 3 nguyên tố
C
x
H
y
O
z
, ta có :
* Số nguyên tử H là số chẵn : y = 5n chẵn
* Quan hệ giữa C và H : y <= 2x +2 = 2*2n+2
Kết hợp, ta được 5n < = 4n + 2  n =2
Vậy công thức phân tử của A : C
4
H
10
O
2
.
- Lưu ý : trong trường hợp này không phải lúc nào cũng tìm được công thức
Chẳng hạn ứng với công thức nghiệm (CH
2
O)
n
đúng với mọi n.
n= 1 CTPT : CH
2
O  A là andehit HCHO
n=2 CTPT : C
2
H
4
O  A là axit CH
3
COOH hoặc este HCOOCH
3
,
n=3 CTPT : C
3
H
6
O
3
 A là hợp chất hữu cơ tạp chức CH
3
CH(OH)COOH
n=4 CTPT : C
4
H
8
O
4
 A là tetraozơ CH
2
OH(CHOH)
2
CHO, ………
n=5 CTPT : C
5
H
10
O
5
 A là pentoandozơ:CH
2
OH(CHOH)
3
CHO,….
n=5 CTPT : C
6
H
12
O
6
 A là Hexoandozơ:CH
2
OH(CHOH)
4
CHO,…
2.3. Biến dạng 3:
a) Đặc điểm bài toán : Thường gặp 2 kiểu đề bài sau :
* Kiểu đề1:
HCHC CO
2
m
B1
(tăng lên)
(A) H
2
O m
B2
(tăng lên)
+ Yêu cầu : Xác định công thức phân tử hợp chất hữu cơ (A)
- Cách giải : Tư ø m
B1
(tăng lên) = m
H2O
; m
B2
(tăng lên) = m
CO2
.
Sau đó đưa bài toán về dạng cơ bản để giải .
* Kiểu đề2:
HCHC CO
2
m
Bình
(tăng lên)
(A) H
2
O m
muối trung hoà

m
muối axit
+ Yêu cầu : Xác định công thức phân tử hợp chất hữu cơ (A) .
+ O
2

t
0
Bình(1)H
2
SO
4(đ)
Bình(2)
d
2
kiềm dư
+ O
2

t
0
Bình d
2
Ca(OH)
2
hay Ba(OH)
2

hấp thụ toàn bộ CO
2
và H
2
O
- Cách giải : Viết phương trình phản ứng CO
2
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 CO
2
.
- Vì độ tăng khối lượng bình chứa : m
B2
(tăng lên) = m
CO2
+ m
H2O
=> m
H2O
= m
B2
(tăng lên) - m
CO2
- Tính được m
CO2
và m
H2O
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 H
2
SO
4
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 O
2
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 CO
2
và H
2
O ; H
2
O bị H
2
SO
4
đậm
đặc giữ lại ; CO
2
phản ứng với Ca(OH)
2

Ca(OH)
2
+ CO
2

→
CaCO
3
+ H
2
O
Vậy m
H2O
= m
B1
(tăng lên) = 3,6(g) ; n
CO2
= n
CaCO3
=
)(3;0
100
30
mol=
( Vận dụng phương pháp giải dạng cơ bản )
- Khối lượng các nguyên tố có trong (A):
m
H
=
)(4,02.
18
6,3
2.
18
2
g
m
OH
==
; m
C
=
)(6,312.3,012.
2
gm
CO
==
- Tổng: m
C
+ m
H
= 3,6 + 0,4 = 4(g) < m
A
( đem đốt )
=> Chất hữu cơ (A) có chứa ôxi : m
O
= 10,4 - 4 = 6,4(g)
- Khối lượng mol của chất (A): M
A
= d
A/O2
.M
O2
= 3,25 .32 = 104(g)
- Dạng công thức phân tử của (A) là: C
x
H
y
O
z

- Ta có tỉ lệ :
A
A
OHC
m
M
m
z
m
y
m
x
===
1612



4,10
104
4,6
16
4,06,3
12
===
zyx
Giải ra ta được kết quả : x = 3 ; y = 4 ; z = 4
Vậy công thức phân tử của (A) là : C
3
H
4
O
4
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 CO
2
và H
2
O , CO
2
phản ứng với dung dịch Ba(OH)
2

tạo ra 2 muối theo phương trình phản ứng sau :
CO
2
+ Ba(OH)
2
→

BaCO
3
+ H
2
O (1)
2CO
2
+ Ba(OH)
2

→
Ba(HCO
3
)
2
(2)
Từ (1) ; (2) và đề bài cho : tổng nCO
2
= nBaCO
3
+ 2nBa(HCO
3
)
2

=
)(08,005,003,0
259
475,6
2
197
91,5
mol=+=+
Vì độ tăng khối lượng bình chứa bằng tổng khối lượng CO
2
và H
2
O nên :
m
H2O
= 4,6 - m
CO2
= 4,6 - 0,08 . 44 = 4,6 - 3,52 = 1,08(g)
( Vận dụng phương pháp giải dạng cơ bản )
- Khối lượng các nguyên tố có trong chất hữu cơ (A) :
m
C
= 12 . n
CO2
= 12 . 0,08 = 0,96(g) ; m
H
= 2
)(12,0
18
08,1
2
18
2
g
m
OH
==
- Tổng : m
C
+ m
H
= 0,96 + 0,12 = 1,08(g) đúng bằng lượng chất (A) đem đốt

chất (A) không chưa ôxy
- M
A
= M
He
. d
A/He
= 4 . 13,5 = 54(g)
- Dạng công thức chất (A) : C
x
H
y
; ta có tỉ lệ :

A
A
HC
m
M
m
y
m
x
==
12



08,1
54
12,096,0
12
==
yx
giải ra : x = 4 ; y = 6
Vậy công thức phân tử của (A) là : C
4
H
6

2.3. Biến dạng 4:
a. Đặc điểm bài toán
- Chỉ cho biết khối lượng mol M
- Thông thường giả thiết cho biết khối lượng mol và thành phần định tính, và kết quả tìm
được cho nhiều chất khác nhau.
b. phương pháp giải .
-Tính khối lượng mol M
A
- Gọi Công thức của A có dạng : C
x
H
y
O
z
, ta có :
- Xét phương trình M = 12x + y + 16z
- Rút y = M – 12x - 16z
- Biện luận z cho z tiến dần từ 1 kem theo đk y < = 2x + 2 suy ra x chọn nghiệm phù
hợp CTPT cần tìm :
c. Ví dụ áp dụng
Ví dụ 1 ; X, Y, Z là hợp chất hữu cơ mạch hở chứa C, H, O. Đều có tỉ khối đối với H
2
bằng
23. Tìm công thức phân tử và công thức cấu tạo của X, Y, Z.
Lời giải
-Khối lượng mol M
X
= M
Y
= M
Z
= 23x2 = 46
- Công thức của X, Y, Z có dạng : C
x
H
y
O
z
, ta có :
M = 12x + y + 16z = 46
y = 46 – 12x - 16z
Với z = 1  y = 30 – 12 x
y < = 2x + 2. Nghiệm phù hợp x = 2, y= 6  CTPT: C
2
H
6
O
Với z = 2  y = 14 – 12x, Nghiệm phù hợp x =1, y = 2 CTPT : CH
2
O
2
Công thức cấu tạo : X, Y, Z nhận một trong các cấu tạo sau
Ancol ( rượu) : CH
3
CH
2
OH ( ancol etylic)
Ete : CH
3
-O-CH
3
( dimetyl ete)
Axit : H-COOH ( axit fomic )
2.5. Biến dạng 5 :
a) Đặc điểm bài toán : - Đề không cho biết lượng sản phẩm cháy CO
2
và H
2
O 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 CO
2
và H
2
O làm ẩn số ; rồi lập phương trình toán học để tính
lượng CO
2
và lượng H
2
O cụ thể . Sau đó đưa bài toán về dạng cơ bản để giải
- Để chuyển từ tỉ lệ số mol CO
2
và H
2
O (hay tỉ lệ thể tích đo ở cùng điều kiện) về tỉ lệ khối
lượng như sau :

b
a
Mn
Mn
m
m
b
a
n
n
V
V
OHOH
COCO
OH
CO
OH
CO
OH
CO
18
44
.
.
22
22
2
2
2
2
2
2
==⇒==
c) Bài tập minh hoạ :
Bài tập 1: Đốt cháy hoàn toàn 18(g) chất hữu cơ (A) cần vừa đủ 16,8(lit) khí O
2
ở đktc , hỗn
hợp sản phẩm cháy gồm CO
2
và hơi H
2
O có tỉ lệ thể tích : V
CO2
: V
H2O(hơi)
= 3 : 2
Xác định công thức phân tử của (A) . Biết tỉ khối hơi của (A) đối với khí H
2
là 36 .
Giải
- Từ tỉ lệ thể tích V
CO2
: V
H2O(hơi)
= 3 : 2 . Ta có tỉ lệ khối lượng :

3
11
18.2
44,3
.
.
22
22
2
2
)(
===
OHhôiOH
COCO
OH
CO
MV
MV
m
m
m
O2
( phản ứng ) =
)(24
4,22
32.8,16
g=
- Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có :
m
CO2
+ m
H2O
= m
A
+ m
O2
(phản ứng) = 18 + 24 = 42(g)


m
CO2
=
)(33
311
42.11
g=
+
và m
H2O
= 42 - 33 = 9(g)
( Vận dụng phương pháp giải dạng cơ bản )
- Khối lượng các nguyên tố có trong (A) :
m
C
=
)(933.
44
12
g=
; m
H
=
)(19.
18
2
g=
Tổng: m
C
+ m
H
= 9 + 1 = 10(g) < m
A
(đem đốt)

chất (A) chứa cả ôxy ;
m
O
= m
A
- ( m
C
+ m
H
) = 18 - 10 = 8(g)
- M
A
= d
A/H2
. M
H2
= 36 . 2 = 72(g)
- Dạng công thức của (A) là : C
x
H
y
O
z
Ta có tỉ lệ :
A
A
OHC
m
M
m
z
m
y
m
x
===
1612



18
72
8
16
19
12
===
zyx


x = 3 ; y = 4 ; z = 2
- Vậy công thức phân tử của chất (A) là : C
3
H
4
O
2

Bài tập 2: Đốt cháy hoàn toàn 6,0 gam một hợp chất A phải cần 10,08 lít O
2
(đktc). Thu
được CO
2
và hơi nước có tỉ lệ về thể tích là 3 : 4. Tìm công thức phân tử của A. Biết tỉ khối hơi
của A đối với không khí là 2,069.
Lời giải.
-Tìm lượng CO
2
và H
2
O
Đặt số mol CO
2
và H
2
O là a và b, ta có :
Theo giả thiết : a : b = 3 : 4 (1)
Theo định luật bảo toàn khối lượng :
m
(CO2, H2O)
= m
(A, O2 )
44a + 18b= 6,0 +
4,22
08,10
x 32 = 20,4 (2)
Giải hệ phương trình (1) và (2) được : a = 0,3 mol CO
2
; b = 0,4 mol H
2
O.
- Lượng C, H, O (nếu có) trong 6,0 gam A
m
C
= 0,3x12 = 3,6 ; m
H
= 0,4 x 2 = 0,8 ; m
O
= 6 – 3,6 – 0,8 = 1,6
- Tỉ lệ mol các nguyên tố: C : H : O =
12
6,3
:
1
8,0
:
16
6,1
= 0,3 : 0,8 : 0,1
= 3 : 8 : 1
- Công thức nghiệm của A (C
3
H
8
O)
n
= 60n = 2,069*29 = 60  n =1
- Công thức phân tử của A : C
3
H
8
O.
Chú ý : Phương pháp được trình bày ở trên, là chuyển bài toán về dạng cơ bản , ta còn có
nhiều cách giải khác, chẳng hạn
Từ giả thiết : n
CO2
: n
H2O
= 3: 4n
C
: n
H
= 3 : 8 với tỉ lệ này ứng với hợp chất no
Cho nên A có dạng C
3
H
8
O
m
= 36+8+16m =60 m =1.
II. Bài tập áp dụng và nâng cao
Bài 1:Đốt cháy hoàn toàn 0,295g hợp chất A sinh ra 0,44g CO
2
và 0,225g H
2
O. Trong một thí
nghiệm khác một khối lượng chất A như trên cho 55,8cm
3
N
2
(đkc). Tỉ khối hơi của A đối với
không khí là 2,05. Xác định CTPT cảu A? Đs:C
2
H
5
ON
Bài 2:Xác định CTPT cho mỗi chất theo số liệu sau:
a/85,8%C ; 14,2%H ;M=56
b/51,3%C ; 9,4%H ; 12%N; 27,3%O ;tỉ khối hơi so với không khí là 4,05
c/ 54,5%C; 9,1%H; 36,4%%O ; 0,88g hơi chiếm thể tích 224 ml (đo ở đktc)
Bài 3: Tìm CTPT chất hữu cơ trong mỗi trường hợp sau:
a/Đốt cháy hoàn toàn 10g hợp chất sinh ra 33,85g CO
2
và 6,94g H
2
O. Tỉ khối hơi đối với
không khí là 2,69.
b/Đốt cháy 0,282g hợp chất và cho các sản phẩm đi qua các bình đựng CaCl
2
và KOH
thấy bình CaCl
2
tăng thêm 0,194g, còn bình KOH tăng 0,8g. Mặt khác đốt 0,186g chất đó sinh
ra 22,4 ml Nitơ (ở đktc). Phân tử chất đó chỉ chứa 1 nguyên tử Nitơ? Đs: a/C
6
H
6
b/C
6
H
7
N
Bài 4: Phân tích 1 hợp chất hữu cơ ta thấy : cứ 2,1 phần khối lượng C lại có 2,8 phần khối
lượng oxi và 0,35 phần khối lượng hiđro.Hãy xác định CTPT của chất hữu cơ nói trên biết 1g
hơi chất đó ở đktc chiếm thể tích 37,3cm
3
? Đs: C
2
H
4
O
2
Bài 5: Hãy xác định CTPT của 1 hợp chất hữu cơ có khối lượng phân tử là 26 : biết rằng sản
phẩm của sự đốt cháy hợp chất đó là khí cacbonnic và hơi nước. Đs: C
2
H
2
Bài 6: Đốt cháy hoàn toàn 0,9g một chất hữu cơ có thành phần : C,H,O ta được 1,32g CO
2

0,54g H
2
O. Khối lượng phân tử chất đó là 180.Xác định CTPT của chất hữu cơ trên? Đs:
C
6
H
12
O
6

Bài 7: Khi đốt 1(l) khí A cần 5(l) khí oxi sau phản ứng thu được 3(l) CO
2
và 4(l) hơI nước .Xác
định CTPT phân tử A;biết thể tích các khí đo ở cùng đktc về nhiệt độ và áp suất. Đs: C
3
H
8
Bài 8: Cho 400ml một hỗn hợp gồm nitơ và 1 chất hữu cơ ở thể khí chứa cacbon và hiđro vào
900 ml oxi (dư) rồi đốt .Thể tích hỗn hợp thu được sau khi đốt là 1,4(l) .Sau khi cho nước
ngưng tụ thì còn 800ml hỗn hợp .Ta cho lội qua dd KOH thấy còn 400ml khí .Xác định CTPT
của hợp chất trên ;biết rằng các thể tích khí đo ở cùng đk về nhiệt độ và áp suất. Đs: C
2
H
6
Bài 9: Đốt cháy hoàn toàn 10,4g hợp chất hữu cơ A rồi cho sản phẩm lần lượt qua bình 1 chứa
H
2
SO
4
đậm đặc ,bình 2 chứa nước vôi trong có dư ,thấy khối lượng bình 1 tăng 3,6g ;ở bình 2
thu được 30g kết tủa .Khi hóa hơi 5,2g A thu được thể tích đúng bằng thể tích của 1,6g oxi
cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất .Xác định CTPT của A. Đs: C
3
H
4
O
4
Bài 10: Đốt 0,366g một chất hữu cơ A thu được 0,792g CO
2
và 0,234g H
2
O.Mặt khác phân hủy
0,549g chất đó thu được 37,42cm
3
nitơ (đo ở 27
0
C và 750mmHg).Tìm CTPT của A biết rằng
trong phân tử của nó chỉ có 1 nguyên tử nitơ. Đs: C
9
H
13
O
3
N
Bài 11: Đốt cháy hoàn toàn 0,01mol chất X bằng lượng oxi vừa đủ là 0,616(l) ,thu được
1,344(l) hỗn hợp CO
2
, N
2
và hơi nước. Sau khi làm ngưng tụ hơi nước ,hỗn hợp khí còn lại
chiếm thể tích 0,56(l) và có tỉ khối đối với hiđro là 20,4 .Xác định CTPT của X ,biết rằng thể
tích khí được đo ở đktc. Đs:C
2
H
7
O
2
N
Bài 12: Khi đốt 18g một hợp chất hữu cơ phải dùng 16,8(l) oxi (đo ở đktc) và thu được khí CO
2
và hơi nước với tỉ lệ thể tích là
2 2
: 3: 2
CO H O
V V =
.Tỉ khối hơi của hợp chất hữu cơ đối với hiđro là
36. Hãy xác định CTPT của hợp chất đó. Đs: C
3
H
4
O
2
Bài 13: Đốt cháy hoàn toàn 100ml hơi chất A cần 250ml Ôxi tạo ra 200ml CO
2
và 200ml hơI
nước (các thể tích khí được đo ở cùng điều kiện nhiệt độ áp suất).Tìm CTPT của A?
Đs:C
2
H
4
O
Bài 14. Đốt cháy hoàn toàn 3 gam HCHC A thu được 4,4 gam CO
2
và 1,8 gam H
2
O. XĐ
CTĐGN của A và thành phần % các nguyên tố trong A?
Biết tỉ khối hơi của HCHC A so với He là 7,5. Hãy XĐ CTPT của A?
Bài 15. Đốt cháy hoàn toàn 1,72 gam HCHC A thu được 3,52 gam CO
2
và 1,8 gam H
2
O. Mặt
khác, phân tích 1,29 gan A thu đực 336 ml khí N
2
( đktc). Tìm CTPT của A biết khí hoá hơi
1,29 gam A có thể tích đúng bằng thể tích của 0,96 gam oxi trong cùn g điều kiện.
Bài 16. Phân tích HCHC A chưa C, H, O ta có tỉ lệ khối lượng m
C
: m
H
: m
O
= 2,24 : 0,375: 2
a) Lập CTĐGN cảu A?
b) Xác định CTPT của A. Biết 1 gam A khi làm bay hơi có thể tích 1,2108 lít ở 0
o
C và
0,25 atm.
Bài 17. Đốt cháy hoàn toàn chất hữu cơ A cần vừa đủ 6,72 lít O
2
ở đktc thu được 13,2 gam CO
2
và 5,4 gam H
2
O. XĐCTPT A. Biết tỉ khối hơi A so với He là 7,5.
Bài 20. Đốt cháy hoàn toàn a gam một hiđrocacbon A thì thu được 0,05 mol CO
2
và 1,08 gam
H
2
O.
a) Tính A?
b) XĐCTPT A. Biết tỉ khối hơi A so với H
2
là 36.
Bài 18. Đốt cháy hoàn toàn một HCHC A cần 7,392 lít O
2
( đo ở 1atm, 27,3
0
C). Khi cho toàn
bộ sản phẩm tạo thành ( chỉ gồm CO
2
và H
2
O) vào một lượng nước vôi trong thu được 10g kết
tủa và 200 ml dung dịch muối có nồng độ 0,5M; dung dịch này nặng hơn lượng nước vôi đã
dùng là 8,6 (g).
Tìm công thức đơn giản nhất của chất A. Thành phần % khối lượng các nguyên tố.
Tìm CTPT và CTCT của A. Biết d
A/He
= 7,5
Bài 19. Đốt cháy hoàn toàn 10,4g chất hữu cơ A rồi cho sản phẩm lần lượt qua bình (1) chứa
H
2
SO
4
đậm đặc và bình (2) chứa nước vôi trong dư, thấy khối lượng bình (1) tăng 3,6(g); ở bình
(2) thu được 30g kết tủa. Khi hoá hơi 5,2(g) A , thu được một thể tích đúng bằng thể tích của
1,6g oxi ở cùng điều kiện.
Xác định CTPT (A)
Bài 20. Đốt cháy hoàn toàn ag một hiđrocacbon A. Sản phẩm cháy được dẫn qua 1 bình chứa
nước vôi trong có dư ở O
0
C, người ta thu được 3g một chất kết tủa, đồng thời bình chứa nặng
thêm 1,68g. Tính a ? Xác định CTPT A. Biết tỉ khối hơi của A đối với metan là 2,5.
Bài 21. Đốt cháy hoàn toàn 1,08g chất hữu cơ X rồi cho toàn bộ sản phẩm vào dung dịch
Ba(OH)
2
thấy bình nặng thêm 4,6g đồng thời tạo thành 6,475g muối axit và 5,91g muối trung
hoà. Tỉ khối hiưo của X đối với Heli là 13,5.
a/ Xác định CTPT của X.
b/ Viết và gọi tên các đồng phân mạch hở của X.
Bài 22. Đốt cháy hết 1,152 một hiđrocacbon X mạch hở, rồi cho sản phẩm qua dung dịch
Ba(OH)
2
thu được 3,94g kết tủa và dung dịch Y. Cô cạn dung dịch Y rồi nung đến khối lượng
không đổi thu được 4,59g chất rắn.
a/ Tìm CTPT hiđrocacbon.
b/ Tính thể tích khí CO
2
thu được khi cô cạn dung dịch Y ở đktc.
Bài 23. Đốt cháy hoàn toàn 1,12g chất hữu cơ A rồi cho hấp toàn bộ sản phẩm cháy trong dung
dịch Ba(OH)
2
dư thấy khối lượng bình chứa tăng thêm 3,36g. Biết rằng n
CO2
= 1,5n
H2O
Tìm CTPT (A). Biết tỉ khối hơi của A đối với H
2
nhỏ hơn 30.
Bài 24. Đốt cháy chất hữu cơ A ( chứa C, H, O ) phải dùng một lượng oxi bằng 8 lần lượng oxi
có trong A và thu được lượng khí CO
2
và H
2
O theo tỷ lệ khối lượng m
CO2
: m
H2O
= 22:9
a/ Tìm CTĐG nhất của A.
b/ Tìm CTPT A biết thể tích khi hoá hơi 2,9g A đúng bằng thể tích của 0,2g He trong
cùng điều kiện.
Bài 25. Oxi hoá hoàn toàn 0,366g chất hữu cơ A, người ta thu được 0,792g chất CO
2
và 0,234g
H
2
O. Mặt khác phân tích 0,549 g chất đo bằng phương pháp Dumas người ta thu được 37,42 ml
N
2
( đo ở 27
0
C và 750 mmHg)
Xác định công thức nguyên và công thức phân tử A. Biết tỷ khối hơi của (A) với N(IV)
oxit là 3,978.
Bài 26. Đốt cháy hết 0,75g chất hữu cơ A. Hơi sản phẩm cháy được dẫn toàn bộ qua bình đựng
dung dịch nước vôi trong có dư ở O
0
C. Khối lượng bình dung dịch tăng thêm 1,33g. Trong đó
lọc tách được 2(g) một chất kết tủa
Mặt khác phân tích 0,15g A bằng phương pháp Kjel-dahl, khí NH
3
sinh ra được dẫn vào 18ml
dung dịch H
2
SO
4
0,1M. Lượng axit dư được trung hoà vừa đúng bằng 4ml dung dịch NaOH
0,4M. Xác định CTPT A biết 1 lít hơi A ở đktc nặng 3,35g
Bài 27. Đốt cháy hoàn toàn 0,4524g chất hữu cơ A sinh ra 0,3318g CO
2
và 0,2714g H
2
O
Đun nóng 0,3682g chất A với vôi tôi xút ( hỗn hợp rắn gồm NaOH và CaO) để chuyển tất cả
nito trong A thành NH
3
rồi dẫn khí NH
3
vào 20ml dung dịch H
2
SO
4
0,5M. Để trung hoà axit
còn dư (sau khi đã phản ứng với NH
3
), cần dùng 7,7 ml dung dịch NaOH 1M.
a/ Tính thành phần % các nguyên tố trong A.
b/ Xác định CTPT (A) biết tỷ khối hơi của nó đối với khí nitơ là 2,143
Bài 28. Đốt cháy hoàn toàn m(g) chất hữu cơ (A) chứa C, H, O khối lượng sản phẩm cháy là
P(g). Cho toàn bộ sản phẩm này qua dung dịch nước vôi trong có dư thì sau cùng thu được t (g)
kết tủa. Biết P = 0,71t và t = m/1,02
Xác định CTPT (a). Viết CTCT và gọi tên (A)
Bài 29. Đốt cháy hoàn toàn m(g) chất hữu cơ A chỉ thu được a(g) CO
2
và b(g) H
2
O. Biết 3a =
11b và 7m = 3(a + b). Xác định CTPT (A), biết tỉ khối hơi của (A) đối với không khí : d
A/KK
< 3
Bài 30. Đốt cháy hoàn toàn ag chất hữu cơ A chứa C, H, O thu được p(g) CO
2
và q(g) H
2
O.
Cho p =
22
15
a
và q =
3
5
a
. Tìm công thức phân tử của A. Biết rằng 3,6g hơi A có thể tích bằng
thể tích của 1,76g CO
2
cùng điều kiện.

Đây là phiên bản tài liệu đơn giản

Xem phiên bản đầy đủ của tài liệu chuyên đề xác định công thức phân tử hợp chất hữu cơ