Chuyên đề Công thức phân tử hợp chất hữu cơ 2023 hay, chọn lọc

Đào Đình Đại Ngày: 08-03-2024 Lớp 11

Tải xuống 13 1.3 K 14

Tailieumoi.vn sưu tầm và biên soạn chuyên đề Công thức phân tử hợp chất hữu cơ gồm đầy đủ lý thuyết, các dạng bài tập chọn lọc và ví dụ minh họa từ cơ bản đến nâng cao giúp học sinh ôn luyện kiến thức, biết cách làm bài tập môn Hóa học 11.

Chuyên đề Công thức phân tử hợp chất hữu cơ

I. LÍ THUYẾT TRỌNG TÂM

1. Công thức tổng quát

Cho biết trong phân tử hợp chất hữu cơ có chứa những nguyên tố nào.

2. Công thức đơn giản nhất

a. Định nghĩa

• Công thức đơn giản nhất là công thức biểu thị tỉ lệ tối giản về số nguyên tử của các nguyên tố trong phân tử.

b. Cách thiết lập công thức đơn giản nhất

• Thiết lập công thức đơn giản nhất của hợp chất hữu cơ C_xH_yO_zN_tlà thiết lập tỉ lệ:

$x : y : z : t = n_{C} : n_{H} : n_{O} : n_{N} = \frac{m_{C}}{12} : \frac{m_{H}}{1} : \frac{m_{O}}{16} : \frac{m_{N}}{14}$

Hoặc $x : y : z : t = \frac{% C}{12} : \frac{% H}{1} : \frac{% O}{16} : \frac{% N}{14}$

3. Công thức phân tử

a. Định nghĩa

• Công thức phân tử là công thức biểu thị số lượng nguyên tử của mỗi nguyên tố trong phân tử.

b. Cách thiết lập công thức đơn giản nhất

• Có 3 cách thiết lập công thức phân tử

Cách 1: Dựa vào thành phần phần trăm khối lượng các nguyên tố.

Cho chất hữu cơ có công thức phân tử

C_xH_yO_z.

Ta có: $\frac{M}{100 %} = \frac{12. x}{% C} = \frac{1. y}{% H} = \frac{16. z}{% O}$

$\to x = \frac{M . % C}{12.100 %}; y = \frac{M . % H}{1.100 %}; z = \frac{M . % O}{16.100 %}$

Cách 2: Dựa vào công thức đơn giản nhất.

Cách 3: Tính trực tiếp theo khối lượng sản phẩm cháy.

Ví dụ: Ứng với công thức C_xH_yO_zN_tta biết

hợp chất hữu cơ này có các nguyên tố C, H, O, N.

Từ công thức đơn giản nhất, kết hợp với khối lượng mol phân tử để tìm ra công thức phân tử.

Từ dữ kiện liên quan tới sản phẩm cháy, kết hợp với phương trình hóa học của phản ứng.

II. CÁC DẠNG BÀI TẬP

Dạng 1: Lập công thức đơn giản nhất của hợp chất hữu cơ

Phương pháp giải

Thiết lập công thức đơn giản nhất của hợp chất hữu

cơ C_xH_yO_zN_tCl_q(x, y, z, t, q N*) là thiết lập tỉ lệ:

$x : y : z : t : q = n_{C} : n_{H} : n_{O} : n_{N} : n_{C l}$

$= \frac{m_{C}}{12} : \frac{m_{H}}{1} : \frac{m_{O}}{16} : \frac{m_{N}}{14} : \frac{m_{C l}}{35.5}$

Hoặc $x : y : z : t : q = \frac{% C}{12} : \frac{% H}{1} : \frac{% O}{16} : \frac{% N}{14} : \frac{% C l}{35.5}$

Tìm bộ số nguyên tối giản nhất để được tỉ lệ các nguyên tử của các nguyên tố.

Ví dụ: Hợp chất hữu cơ A có thành phần phần trăm

khối lượng các nguyên tố như sau: C chiếm 24,24%; H chiếm 4,04%; Cl chiếm 71,72%. Lập công thức đơn giản nhất của A.

Hướng dẫn giải

Gọi công thức đơn giản nhất của chất A là: C_xH_yCl_z (x, y, z N*).

Ta có: $x : y : z = \frac{% C}{12} : \frac{% H}{1} : \frac{% C l}{35, 5}$

$= \frac{24, 24}{12} : \frac{4, 04}{1} : \frac{71, 72}{35, 5} = 2, 02 : 4, 04 : 2, 02 = 1 : 2 : 1$

$\to$ Công thức đơn giản nhất của A là: CH₂Cl.

Ví dụ mẫu

Ví dụ 1: Chất X có phần trăm khối lượng các nguyên tố như sau: %C = 40,45%; %H = 7,87%; %N = 15,73%. Biết đốt X chỉ thu được CO₂, H₂O và N₂. Công thức đơn giản nhất của X là

A. C₃H₇ON. B. C₃H₇O₂N.\

C. C₃H₇ON₂. D. C₃H₇O₂N₂.

Hướng dẫn giải

Ta thấy: %C + %H + %N < 100%

Mà đốt X chỉ thu được CO₂, H₂O và N₂ nên X gồm các nguyên tố: C, H, O và N.

%O = 100% – 40,45% – 7,87% – 15,73% = 35,95%

Gọi công thức đơn giản nhất của X là C_xH_yO_zN_t(x, y, z, t N*).

Ta có: $x : y : z : t = \frac{% C}{12} : \frac{% H}{1} : \frac{% O}{16} : \frac{% N}{14}$

$= \frac{40, 45}{12} : \frac{7, 87}{1} : \frac{35, 95}{16} : \frac{15, 73}{14} = 3, 37 : 7, 87 : 2, 25 : 1, 12 = 3 : 7 : 2 : 1$

$\to$ Chọn B.

Ví dụ 2: Từ tinh dầu chanh người ta tách được chất limonen thuộc loại hiđrocacbon có hàm lượng nguyên tố H là 11,765%. Xác định công thức đơn giản nhất của limonen.

Hướng dẫn giải

Gọi công thức đơn giản nhất của limonen là C_xH_y(x, y N*).

Chất limonen thuộc loại hiđrocacbon nên chỉ gồm hai nguyên tố là C và H:

%C = 100 - 11,765 = 88,235%

Ta có: $x : y = \frac{% C}{12} : \frac{% H}{1}$

$= \frac{88, 235}{12} : \frac{11, 765}{1} = 7, 35 : 11, 765 = 5 : 8$

$\to$ Công thức đơn giản nhất của limonen là C₅H₈.

III. Bài tập tự luyện dạng 1

Bài tập cơ bản

Câu 1: Nilon-6, loại tơ nilon phổ biến nhất có 63,71%C; 9,74%H; 14,16%O và 12,39%N. Công thức đơn giản nhất của nilon-6 là

A. C₆H₁₁ON₂. B. C₆H₁₁ON.

C. C₅H₁₁O₂N. D. C₅H₁₁ON₂.

Câu 2: Đốt cháy hoàn toàn 2,20 gam chất hữu cơ X người ta thu được 4,40 gam CO₂ và 1,80 gam H₂O. Công thức đơn giản nhất của chất X là

A. C₂H₄. B. C₂H₄O.

C. C₂H₄O₂. D. CH₂O.

Bài tập nâng cao

Câu 3: Oxi hóa hoàn toàn 4,02 gam một hợp chất hữu cơ X chỉ thu được 3,18 gam Na₂CO₃và 0,672 lít khí CO₂ (ở đktc). Công thức đơn giản nhất của X là

A. CO₂Na. B. CO₂Na₂.

C. C₃O₂Na. D. C₂O₂Na.

Câu 4: Phân tích 1,47 gam chất hữu cơ Y (chứa C, H, O) bằng CuO thì thu được 2,156 gam CO₂và lượng CuO giảm 1,568 gam. Công thức đơn giản nhất của Y là

A. CH₃O. B. CH₂O.

C. C₂H₃O. D. C₂H₃O₂.

Dạng 2: Lập công thức phân tử của hợp chất hữu cơ

Bài toán 1: Lập công thức phân tử của hợp chất hữu cơ dựa vào phần trăm khối lượng các nguyên tố

Phương pháp giải

Cho chất hữu cơ có công thức phân tử C_xH_yO_zN_t(x, y, z, t N^*).

Ta có: $\frac{M}{100%} = \frac{12.x}{%C} = \frac{1.y}{%H} = \frac{16.z}{%O} = \frac{14.t}{%N}$

$\to \{\begin{cases} x = \frac{M . % C}{12.100 %} \\ y = \frac{M . % H}{1.100 %} \\ z = \frac{M . % O}{16.100 %} \\ t = \frac{M . % N}{14.100 %} \end{cases}$

Ví dụ: Hợp chất X có %C = 54,54%; %H = 9,1%; còn lại là oxi. Khối lượng phân tử của X bằng 88. Công

thức phân tử của X là

A. C₄H₁₀O. B. C₅H₁₂O₂.

C. C₄H₁₀O₂. D. C₄H₈O₂.

Hướng dẫn giải

Gọi công thức của X là: C_xH_yO_z(x, y, z N^*).

$\to$ %O = 100% – 54,54% – 9,1% = 36,36%

Ta có: $x = \frac{M.%C}{12.100 %} = \frac{88.54, 54 %}{12.100 %} = 4$

$y = \frac{M.%H}{1.100 %} = \frac{88.9, 1 %}{1.100 %} = 8 z = \frac{M.%O}{16.100 %} = \frac{88.36, 36 %}{16.100 %} = 2$

$\to$ Công thức phân tử của X là C₄H₈O₂.

$\to$ Chọn D.

Ví dụ mẫu

Ví dụ 1: Kết quả phân tích các nguyên tố trong nicotin như sau: 74,00%C; 8,65%H; 17,35%N. Xác định công thức phân tử của nicotin, biết nicotin có khối lượng mol phân tử là 162.

Hướng dẫn giải

Theo đề bài: %C + %H + %N = 74% + 8,65% + 17,35% = 100%

Do đó, nicotin chỉ chứa C, H, N trong phân tử.

Gọi công thức đơn giản nhất của nicotin là C_xH_yN_z(x, y, z N^*).

Ta có: $x = \frac{M.%C}{12.100 %} = \frac{162.74 %}{12.100 %} = 10$

$y = \frac{M.%H}{1.100 %} = \frac{162.8, 65 %}{1.100 %} = 14 z = \frac{M.%N}{14.100 %} = \frac{162.17, 35 %}{14.100 %} = 2$

$\to$ Công thức phân tử của nicotin là: $C_{10} H_{14} N_{2} .$

Bài toán 2: Lập công thức phân tử thông qua công thức đơn giản nhất

Phương pháp giải

Bước 1: Lập công thức đơn giản nhất (CTĐGN)

của hợp chất.

Bước 2: Đặt CTPT = (CTĐGN)_n (n N^*).

Ta có: n.M_CTĐGN= M

(Trong đó M là khối lượng phân tử của hợp chất

hữu cơ)

Bước 3: Tìm n $\to$ Công thức phân tử của hợp chất hữu cơ.

Ví dụ: Chất hữu cơ A chứa 7,86% H; 15,73% N về khối lượng. Đốt cháy hoàn toàn 2,225 gam A thu được CO₂, hơi nước và khí nitơ, trong đó thể tích khí CO₂ là 1,68 lít (đktc). Công thức phân tử của A là (biết M_A < 100)

A. $C_{6} H_{14} O_{2} N .$ B. $C_{3} H_{7} O_{2} N .$

C. $C_{3} H_{7} O N .$ D. $C_{3} H_{7} O N_{2} .$

Hướng dẫn giải

$n_{C O_{2}} = 0.075$ mol

Bảo toàn nguyên tố C: $n_{C} = n_{C O_{2}} = 0.075$ mol

$\to m_{C} = 0, 075.12 = 0, 9$ gam

$\to % C = \frac{0, 9}{2, 225} .100 % = 40, 45 %$

Ta có: $% O = 100 % - % C - % H - % N = 35, 96 %$

$n_{C} : n_{H} : n_{O} : n_{N} = \frac{% C}{12} : \frac{% H}{1} : \frac{% O}{16} : \frac{% N}{14}$

$= \frac{40, 45 %}{12} : \frac{7, 86 %}{1} : \frac{35, 96 %}{16} : \frac{15, 73 %}{14} = 3, 37 : 7, 86 : 2, 2475 : 1, 124 = 3 : 7 : 2 : 1$

$\to$ Công thức đơn giản nhất của A là $C_{3} H_{7} O_{2} N$ .

Gọi công thức phân tử A là ${(C_{3} H_{7} O_{2} N)}_{n} (n \in N^{*}) .$

Ta có: n.(12.3 + 7 + 16.2 + 14) < 100

$\to$ n < 1,12

$\to$ n = 1

Vậy công thức phân tử của A là C₃H₇O₂N.

$\to$ Chọn B.

Ví dụ mẫu

Ví dụ 1: Chất hữu cơ X có M = 123 và khối lượng C, H, O và N trong phân tử theo thứ tự tỉ lệ với 72 : 5 : 32 : 14. Công thức phân tử của X là

A. $C_{6} H_{14} O_{2} N .$ B. $C_{6} H_{6} O N_{2} .$

C. $C_{6} H_{12} O N .$ D. $C_{6} H_{5} O_{2} N .$

Hướng dẫn giải

Ta có: $n_{C} : n_{H} : n_{O} : n_{N} = \frac{72}{12} : \frac{5}{1} : \frac{32}{16} : \frac{14}{14}$

$= 6 : 5 : 2 : 1$

$\to$ Công thức đơn giản nhất của X là: $C_{6} H_{5} O_{2} N .$

Gọi công thức phân tử của X là: ${(C_{6} H_{5} O_{2} N)}_{n}$ (n N*).

Theo đề bài: $M_{X} = 123 \Leftrightarrow (12.6 + 5 + 16.2 + 14) . n = 123$

$\to$ n = 1

Vậy công thức phân tử của X là $C_{6} H_{5} O_{2} N .$

$\to$ Chọn D.

Bài toán 3: Lập công thức phân tử của hợp chất trực tiếp theo lượng sản phẩm cháy

Phương pháp giải

Bước 1: Tính số mol các chất theo dữ kiện bài toán.

Bước 2: Xác định được thành phần nguyên tố trong hợp chất, riêng đối với nguyên tố oxi có những trường hợp ta không thể xác định chính xác trong hợp chất cần tìm có oxi hay không, trong những trường hợp như vậy ta giả sử là hợp chất có oxi.

Bước 3: Đặt công thức phân tử của hợp chất là $C_{x} H_{y} O_{z} N_{t} (x, y, z, t \in N^{*}) .$

Cách 1: Lập phương trình hóa học và tính theo phương trình hóa học.

Cách 2: Dùng định luật bảo toàn nguyên tố:

x = Số C = $\frac{n_{{CO}_{2}}}{n_{hc}}$

y = Số H = $\frac{{2n}_{H_{2} O}}{n_{hc}}$

t = Số N = $\frac{{2n}_{N_{2}}}{n_{hc}}$

z = Số O = $\frac{n_{O (h c)}}{n_{h c}} = \frac{M_{h c} - 12 x - y - 14 z}{16}$

Ví dụ: Đốt cháy hoàn toàn 11,7 gam hợp chất hữu cơ A sinh ra 39,6 gam CO₂ và 8,1 gam H₂O. Tỉ khối hơi của A đối với không khí là 2,69. Công thức phân tử của A là

A. CH₄. B. C₂H₂.

C. C₆H₆. D. C₂H₄.

Hướng dẫn giải

Ta có: d_A/kk = 2,69 $\to$ M_A = 2,69.29 = 78

$\to n_{A} = \frac{11, 7}{78} = 0, 15$ mol

$n_{CO2} = \frac{39, 6}{44} = 0, 9$ mol; $n_{H_{2} O} = \frac{8, 1}{18} = 0, 45$ mol

Vì $m_{C} + m_{H} = 0, 9.12 + 0, 45.2 = 11, 7 = m_{A}$

$\to$ A chỉ chứa C và H.

Gọi công thức của A là $C_{x} H_{y} (x, y \in N^{*}) .$

Cách 1: Phương trình hóa học:

$C_{x} H_{y} +(x+ \frac{y}{2} {)O}_{2} \overset{t^{0}}{\to} {xCO}_{2} + \frac{y}{2} H_{2} O$

1 x $\frac{y}{2}$ mol

0,15 0,9 0,45 mol

Ta có phương trình: $\frac{0, 15}{1} = \frac{0, 9}{x} = \frac{0, 45}{\frac{y}{2}}$

$\to$ x = y = 6

Vậy công thức phân tử của A là $C_{6} H_{6} .$

Cách 2: Bảo toàn nguyên tố C, H:

$x = \frac{n_{{CO}_{2}}}{n_{A}} = \frac{0, 9}{0, 15} = 6$

$y = \frac{{2n}_{H_{2} O}}{n_{A}} = \frac{2.0, 45}{0, 15} = 6$

Vậy công thức phân tử của A là $C_{6} H_{6} .$

$\to$ Chọn C.

Ví dụ mẫu

Ví dụ 1: Khi đốt 1 lít khí X cần 6 lít O₂ được 4 lít CO₂ và 5 lít hơi H₂O (các thể tích khí đo ở cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất). Công thức phân tử của X là

A. $C_{4} H_{10} O .$ B. $C_{4} H_{8} O_{2} .$

C. $C_{4} H_{10} O_{2} .$ D. $C_{3} H_{8} O .$

Hướng dẫn giải

Gọi công thức tổng quát của chất X là $C_{x} H_{y} O_{z} (x, y, z \in N^{*}) .$

Ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất, với chất khí và hơi, tỉ lệ số mol bằng tỉ lệ thể tích nên ta có sơ đồ phản ứng:

$C_{x} H_{y} O_{z} {+ O}_{2} \overset{t^{0}}{\to} {CO}_{2} {+ H}_{2} O$

1 6 4 5 mol

Bảo toàn nguyên tố C, H:

$x = \frac{n_{{CO}_{2}}}{n_{X}} = \frac{4}{1} = 4 y = \frac{{2n}_{H_{2} O}}{n_{X}} = \frac{2.5}{1} = 10$

Bảo toàn nguyên tố O: $n_{O(X)} = 2 n_{{CO}_{2}} + n_{H_{2} O} - 2 n_{O_{2}} = 2.4 + 5 - 2.6 = 1$ mol

$\to z = \frac{n_{O(X)}}{n_{X}} = \frac{1}{1} = 1$

Vậy công thức phân tử của X là $C_{4} H_{10} O .$

$\to$ Chọn A.

IV. Bài tập tự luyện dạng 2

Bài tập cơ bản

Câu 1: Một chất hữu cơ A có 51,3% C; 9,4% H; 12,0% N; 27,3% O. Tỉ khối hơi của A so với không khí là 4,034. Công thức phân tử của A là

A. $C_{5} H_{11} O_{2} N .$ B. $C_{5} H_{12} O_{2} N .$

C. $C_{5} H_{11} O_{3} N .$ D. $C_{5} H_{10} O_{2} N .$

Câu 2: Đioxin là chất độc hoá học được quân đội Mĩ dùng nhiều trong chiến tranh tại việt Nam. Phần trăm khối lượng các nguyên tố trong đioxin: %C = 44,72%; %H = 1,24%; %Cl = 44,10%; %O = 9,94%. Biết tỉ khối hơi của X so với nitơ là 11,5. Công thức phân tử của X là

A. $C_{12} H_{4} O_{2} C l_{4} .$ B. $C_{6} H_{2} O C l_{2} .$

C. $C_{6} H_{2} O_{2} C l_{2} .$ D. $C_{12} H_{4} O C l_{4} .$

Câu 3: Đốt cháy hoàn toàn 1,605 gam hợp chất hữu cơ A thu được 4,62 gam CO₂; 1,215 gam H₂O và 168 ml N₂ (đktc). Tỉ khối hơi của A so với không khí không vượt quá 4. Công thức phân tử của A là

A. $C_{5} H_{5} N .$ B. $C_{6} H_{9} N .$

C. $C_{7} H_{9} N .$ D. $C_{6} H_{7} N .$

Câu 4: Đốt cháy hoàn toàn 3 gam hợp chất hữu cơ X thu được 4,4 gam CO₂ và 1,8 gam H₂O. Biết tỉ khối hơi của X so với He (M_He = 4) là 7,5. Công thức phân tử của X là

A. $C H_{2} O_{2} .$ B. $C_{2} H_{6} .$

C. $C_{2} H_{4} O .$ D. $C H_{2} O .$

Câu 5: Đốt cháy hoàn toàn 0,2 mol hiđrocacbon X. Hấp thụ toàn bộ sản phẩm cháy vào nước vôi trong thu được 20 gam kết tủa. Lọc bỏ kết tủa rồi đun nóng phần nước lọc lại có 10 gam kết tủa nữa. X không thể là

A. $C_{2} H_{6} .$ B. $C_{2} H_{4} .$ C. $C H_{4} .$ D. $C_{2} H_{2} .$

Câu 6: Khi đốt 1 lít khí X cần 5 lít O₂ sau phản ứng thu được 3 lít CO₂ và 4 lít hơi nước. Biết các khí đo cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất. Công thức phân tử của X là

A. $C_{2} H_{6} O .$ B. $C_{3} H_{8} O .$

C. $C_{3} H_{8} .$ D. $C_{2} H_{6} .$

Câu 7: Đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol hợp chất hữu cơ X cần 7,84 lít O₂ thu được 5,6 lít khí CO₂ (đktc); 4,5 gam H₂O và 5,3 gam Na₂CO₃. Công thức phân tử của X là

A. $C_{2} H_{3} O_{2} N a .$ B. $C_{3} H_{3} O_{2} N a .$

C. $C_{3} H_{5} O_{2} N a .$ D. $C_{4} H_{5} O_{2} N a .$

Bài tập nâng cao

Câu 8: Đốt cháy 0,282 gam hợp chất hữu cơ X (chỉ chứa C, H, N), cho sản phẩm đi qua các bình đựng CaCl₂ khan và KOH dư, thấy bình đựng CaCl₂ tăng thêm 0,194 gam còn bình đựng KOH tăng thêm 0,8 gam. Mặt khác, nếu đốt cháy 0,186 gam chất X thì thu được 22,4 ml khí N₂ (ở đktc). Biết rằng hợp chất X chỉ chứa một nguyên tử nitơ. Công thức phân tử của hợp chất X là

A. $C_{6} H_{6} N_{2} .$ B. $C_{6} H_{7} N .$

C. $C_{6} H_{9} N .$ D. $C_{5} H_{7} N .$

Câu 9: Đốt cháy hoàn toàn một hợp chất hữu cơ X cần 6,72 lít O₂ (đktc). Sản phẩm cháy gồm CO₂ và H₂O hấp thụ hết vào bình đựng dung dịch Ba(OH)₂ thấy có 19,7 gam kết tủa xuất hiện và khối lượng dung dịch giảm 5,5 gam. Lọc bỏ kết tủa đun nóng nước lọc lại thu được 9,85 gam kết tủa nữa. Công thức phân tử của X là

A. $C_{2} H_{6} .$ B. $C_{2} H_{6} O .$

C. $C_{2} H_{6} O_{2} .$ D. không thể xác định

Câu 10: Đốt cháy hoàn toàn 10,4 gam hợp chất hữu cơ X rồi cho sản phẩm cháy hấp thụ hết vào bình chứa dung dịch Ca(OH)₂ dư thấy khối lượng bình tăng 16,8 gam đồng thời trong bình có xuất hiện 30 gam kết tủa. Biết hóa hơi hoàn toàn 5,2 gam X thu được thể tích đúng bằng thể tích hơi của 1,6 gam O₂ trong cùng điều kiện. Xác định công thức phân tử của X.

PHẦN ĐÁP ÁN

Dạng 1: Lập công thức đơn giản nhất của hợp chất hữu cơ

1 - B

2 - B

3 - A

4 - B

Câu 3:

Ta có $n_{C O_{2}} = 0, 03 m o l; n_{N a_{2} C O_{3}} = 0, 03 m o l$

Bảo toàn nguyên tố C và Na: $\{\begin{cases} n_{C} = n_{C O_{2}} + n_{N a_{2} C O_{3}} = 0, 06 m o l \\ n_{N a} = 2. n_{N a_{2} C O_{3}} = 0, 06 m o l \end{cases}$

Ta có: $n_{C} : n_{N a} = 1 : 1$

Dựa vào 4 đáp án đề bài cho, chọn đáp án A thỏa mãn tỉ lệ trên.

Câu 4:

Ta có: $n_{C} = n_{C O_{2}} = 0, 049 m o l$

Lại có: $m_{C u O giam} = m_{O phan ung} = 1, 568 g a m$

Bảo toàn khối lượng: $m_{Y} + m_{O} = m_{C O_{2}} + m_{H_{2} O}$

$\to m_{H_{2} O} = 1, 47 + 1, 568 - 2, 156 = 0, 882 g a m \to n_{H_{2} O} = 0, 049 m o l \to n_{H} = 2.0, 049 = 0, 098 m o l$

Ta có: $n_{C} : n_{H} = 1 : 2$

Dựa vào các đề bài cho, đáp án B thỏa mãn tỉ lệ trên.

Dạng 2: Lập công thức phân tử của hợp chất hữu cơ

1 - A

2 - A

3 - C

4 - D

5 - C

6 - C

7 - C

8 - B

9 - B

Câu 1:

Gọi công thức tổng quát của A là $C_{x} H_{y} O_{z} N_{t} (x, y, z, t \in N^{*}) .$

Ta có: $M_{A} = 4, 034.29 = 117$

$\to x = \frac{M_{A} % C}{12.100 %} = \frac{117.51, 3 %}{12.100 %} = 5$

Tương tự: $y = \frac{M_{A} . % H}{1.100 %} = \frac{117.9, 4 %}{1.100 %} = 11; z = \frac{M_{A} % O}{16.100 %} = \frac{117.27, 3 %}{16.100 %} = 2$

Dễ dàng tìm được t=1.

Câu 2:

Gọi công thức tổng quát của đioxin là $C_{x} H_{y} O_{z} C l_{t} (x, y, z, t \in N^{*}) .$

Ta có: $n_{C} : n_{H} : n_{O} : n_{C l} = \frac{% C}{12} : \frac{% H}{1} : \frac{% O}{16} : \frac{% C l}{35, 5} = \frac{44, 72}{12} : \frac{1, 24}{1} : \frac{9, 94}{16} : \frac{44, 1}{35, 5} = 6 : 2 : 1 : 2$

$\to$ Công thức phân tử của đioxin là ${(C_{6} H_{2} O C l_{2})}_{n} (n \in N^{*}) .$

Ta có: $M_{d i o x i n} = 11, 5.28 = 322 \to n = 2$

Vậy công thức phân tử của đioxin là $C_{12} H_{4} O_{2} C l_{4} .$

Câu 3:

Khi đốt cháy hợp chất A thu được: $n_{C O_{2}} = 0, 105 m o l; n_{H_{2} O} = 0, 0675 m o l; n_{N_{2}} = 0, 0075 m o l$

Bảo toàn nguyên tố C, H, N ta có: $\{\begin{cases} n_{C} = n_{C O_{2}} = 0, 105 m o l \\ n_{H} = 2. n_{H_{2} O} = 2.0, 0675 = 0, 135 m o l \\ n_{N} = 2. n_{N_{2}} = 2.0, 0075 = 0, 015 m o l \end{cases}$

Ta có: $m_{C} + m_{H} + m_{N} = 0, 105.12 + 0, 135.1 + 0, 015.14 = 1, 605 g a m = m_{A}$

$\to$ A chỉ chứa các nguyên tố C, H, N.

Gọi công thức đơn giản nhất của A là $C_{x} H_{y} N_{z} (x, y, z \in N^{*}) .$

Ta có: $x : y : z = n_{C} : n_{H} : n_{N} = 0, 105 : 0, 135 : 0, 015 = 7 : 9 : 1$

$\to$ Công thức phân tử của A có dạng là ${(C_{7} H_{9} N)}_{n} (n \in N^{*}) .$

Lại có: $M_{A} < 4.29 = 116$ do đó n = 1.

Vậy công thức phân tử của A là $C_{7} H_{9} N .$

Câu 4:

Đốt cháy hợp chất hữu cơ X thu được: $n_{C O_{2}} = \frac{4, 4}{44} = 0, 1 m o l; n_{H_{2} O} = \frac{1, 8}{18} = 0, 1 m o l$

Bảo toàn nguyên tố C, H: $\{\begin{cases} n_{C} = n_{C O_{2}} = 0, 1 m o l; \\ n_{H} = 2. n_{H_{2} O} = 2.0, 1 = 0, 2 m o l \end{cases}$

Ta có $m_{C} + m_{H} = 0, 1.12 + 0, 2.1 = 1, 4 g a m$ do đó $m_{O} = 3 - 1, 4 = 1, 6 g a m \to n_{O} = 0, 1 m o l$

Gọi công thức tổng quát của X là $C_{x} H_{y} O_{z} (x, y, z \in N^{*}) .$

Ta có $x : y : z = 0, 1 : 0, 2 : 0, 1 = 1 : 2 : 1$

$\to$ CTPT của X là ${(C H_{2} O)}_{n} (n \in N^{*}) .$

Mà: $M_{X} = 4.7, 5 = 30 \to n = 1$

Vậy X là CH2O

Câu 5:

Khi sục sản phẩm cháy vào dung dịch $C a {(O H)}_{2}$ ta được: $m_{C a C O_{3}} = m_{↓} = 20 g a m \to n_{C a C O_{3}} = 0, 2 m o l$

Đun nóng phần nước lọc lại có 10 gam kết tủa:

$C a {(H C O_{3})}_{2} \overset{t °}{\to} C a C O_{3} + H_{2} O + C O_{2}$

$\to n_{C a {(H C O_{3})}_{2}} = n_{C a C O_{3}} = \frac{10}{100} = 0, 1 m o l$

Bảo toàn nguyên tố C: $n_{C O_{2}} = n_{C a C O_{3}} + 2 n_{C a {(H C O_{3})}_{2}} = 0, 4 m o l$

Ta có: Số nguyên tử C trong nên nên $X = \frac{n_{C O_{2}}}{n_{X}} = \frac{0, 4}{0, 2} = 2$ không thể là CH₄

Câu 6:

Gọi công thức tổng quát của chất X là $C_{x} H_{y} O_{z} (x, y, z \in N^{*}) .$

Ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất, với chất khí và hơi, tỉ lệ số mol bằng tỉ lệ thể tích, ta có thể áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố theo thể tích của các chất nên ta có sơ đồ phản ứng:

$C_{x} H_{y} O_{z} + O_{2} \overset{t °}{\to} C O_{2} + H_{2} O$

1 5 3 4 mol

Bảo toàn nguyên tố C, H: $x = \frac{n_{C O_{2}}}{n_{X}} = \frac{3}{1} = 3; y = \frac{2 n_{H_{2} O}}{n_{X}} = \frac{4.2}{1} = 8$

Bảo toàn nguyên tố O: $1. z + 5.2 = 3.2 + 4.1 \to z = 0$

$\to$ Công thức phân tử của X là $C_{3} H_{8} .$

Câu 7:

Ta có: $n_{O_{2}} = \frac{7, 84}{22, 4} = 0, 35 m o l; n_{C O_{2}} = \frac{5, 6}{22, 4} = 0, 25 m o l; n_{H_{2} O} = \frac{4, 5}{18} = 0, 25 m o l; n_{N a_{2} C O_{3}} = \frac{5, 3}{106} = 0, 05 m o l$

Gọi công thức của chất X là $C_{x} H_{y} O_{z} N a_{t} (x, y, z, t \in N^{*}) .$

Sơ đồ phản ứng:

$C_{x} H_{y} O_{z} N a_{t} + O_{2} \overset{t °}{\to} C O_{2} + N a_{2} C O_{3} + H_{2} O$

0,1 0,35 0,25 0,05 0,25 mol

Bảo toàn nguyên tố C, H, Na:

$x = \frac{n_{C O_{2}} + n_{N a_{2} C O_{3}}}{n_{X}} = \frac{0, 25 + 0, 05}{0, 1} = 3; y = \frac{2 n_{H_{2} O}}{n_{X}} = \frac{2.0, 25}{0, 1} = 5; t = \frac{2 n_{N a_{2} C O_{3}}}{n_{X}} = \frac{2.0, 05}{0, 1} = 1$

Bảo toàn O nguyên tố: $0, 1. z + 0, 35.2 = 0, 25.2 + 0, 05.3 + 0, 25 \to z = 2$

Vậy công thức phân tử của chất X là $C_{3} H_{5} O_{2} N a .$

Câu 8:

Cho sản phẩm qua bình khan có $m_{binh tang} = 0, 194 g a m = m_{H_{2} O} \to n_{H_{2} O} = 0, 011 m o l$

Cho sản phẩm qua bình KOH dư có $m_{b×nh t¨ng} = 0, 8 g a m = m_{C O_{2}} \to n_{C O_{2}} = 0, 018 m o l$

Đốt cháy 0,186 gam X thì thu được $n_{N_{2}} = \frac{0, 0224}{22, 4} = 0, 001 m o l$

$\to$ Khi đốt cháy 0,282 gam X thì $n_{N_{2}} = \frac{0, 282}{0, 186} .0, 001 = 0, 0015 m o l$

Gọi công thức tổng quát của X là $C_{6} H_{7} N .$

Ta có: $x : y : t = n_{C} : n_{H} : n_{N} = 0, 018 : 0, 022 : 0, 003 = 6 : 7 : 1$

Công thức đơn giản nhất của X là $C_{6} H_{7} N .$

Vì X chỉ có một nguyên tử N trong phân tử nên công thức phân tử của X là $C_{6} H_{7} N .$

Câu 9: $n_{O_{2}} = 0, 3 m o l$

Hấp phụ sản phẩm cháy vào bình đựng dung dịch $B a {(O H)}_{2}$ ta có:

$B a {(O H)}_{2} + C O_{2} \to B a C O_{3} + H_{2} O (1) B a {(O H)}_{2} + 2 C O_{2} \to B a {(H C O_{3})}_{2} (2) B a {(H C O_{3})}_{2} \overset{t °}{\to} B a C O_{3} + H_{2} O + C O_{2} (3)$