Phương pháp giải một số dạng bài tập về công thức phân tử hợp chất hữu cơ


Phương pháp giải một số dạng bài tập về công thức phân tử hợp chất hữu cơ có đầy đủ lời giải và đáp án chi tiết

Lựa chọn câu để xem lời giải nhanh hơn

Dạng 1

Lập công thức đơn giản nhất, công thức phân tử hợp chất hữu cơ khi biết thành phần phần trăm khối lượng của các nguyên tố.

* Một số lưu ý cần nhớ:

Để làm được dạng bài tập này ta cần:

- Lập tỉ lệ mol của các nguyên tố trong hợp chất hữu cơ:

n C : n H : n O : n N =

\(\frac{{\% C}}{{12}} = \frac{{\% H}}{1} = \frac{{\% O}}{{16}} = \frac{{\% N}}{{14}}\)=\(\frac{{{m_C}}}{{12}} = \frac{{{m_H}}}{1} = \frac{{{m_O}}}{{16}} = \frac{{{m_N}}}{{14}}\)

=> CT ĐGN của hợp chất hữu cơ

- Đặt CTPT thành (CTĐGN)n

Biện luận giá trị của n => CTPT của hợp chất hữu cơ.

 

* Một số ví dụ điển hình

Câu 1: 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). CTPT của A là (biết MA < 100) :

A. C6H14O2N.      

B. C3H7O2N.      

C. C3H7ON.        

D. C3H7ON2.

Câu 1

Ta có : \({{n}_{C}}={{n}_{C{{O}_{2}}}}=\dfrac{1,68}{22,4}=0,075\,mol\Rightarrow {{m}_{C}}=0,9\,\,gam\Rightarrow %C=\dfrac{0,9}{2,225}.100=40,45%\)

Do đó : %O = (100 – 40,45  – 15,73 – 7,86)% = 35,96%.          

\({{n}_{C}}:{{n}_{H}}:{{n}_{O}}:{{n}_{N}}=\dfrac{40,45}{12}:\dfrac{7,86}{1}:\dfrac{35,96}{16}:\dfrac{15,73}{14}=3,37:7,86:2,2475:1,124=3:7:2:1\)

Công thức đơn giản nhất của A là C3H7O2N.

 Đặt công thức phân tử của A là (C3H7O2N)n. Theo giả thiết ta có :

(12.3 + 7 + 16.2 + 14).n < 100 => n < 1,12 =>  n =1

Vậy công thức phân tử của A là C3H7O2N.

Đáp án B

Câu 2: Một hợp chất hữu cơ Z có % khối lượng của C, H, Cl lần lượt là : 14,28% ; 1,19% ; 84,53%. CTPT của Z là :   

A. CHCl2.       

B. C2H2Cl4

C. C2H4Cl2.         

D. một kết quả khác.

Câu 2:

Ta có : \({{n}_{C}}:{{n}_{H}}:{{n}_{Cl}}=\frac{14,28}{12}:\frac{1,19}{1}:\frac{84,53}{35,5}=1:1:2\)

 công thức đơn giản nhất của Z là CHCl2.

Đặt công thức phân tử của A là (CHCl2)n (n > 0).

Độ bất bão hòa của phân tử \(k=\frac{2n-3n+2}{2}=\frac{2-n}{2}\ge 0\) => n = 2

Vậy công thức phân tử của Z là : C2H2Cl4.

Đáp án B

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

A. C5H11O2N.     

B. C10H22O4N2.       

C. C6H13O2N.     

D. C5H9O2N.

Câu 3:

 Ta có : \({{n}_{C}}:{{n}_{H}}:{{n}_{O}}:{{n}_{N}}=\frac{51,3}{12}:\frac{9,4}{1}:\frac{27,3}{16}:\frac{12}{14}=4,275:9,4:1,706:0,857=5:11:2:1\)

=> công thức đơn giản nhất của A là C5H11O2N

Đặt công thức phân tử của A là (C5H11O2N)n

Theo giả thiết ta có :

(12.5 + 11 + 16.2 + 14).n = 4,034.29

=>n = 1

Vậy công thức phân tử của A là C5H11O2N.

Đáp án A

Dạng 2

Dựa vào quá trình phân tích định lượng để tìm ra công thức phân tử, công thức đơn giản nhất

* Một số lưu ý cần nhớ:

- Đặt công thức phân tử của hợp chất là CxHyOzN. Lập sơ đồ chuyển hóa :

CxHyOzN   +   O2   →  CO2   +   H2O    +   N2

- Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố để tìm số nguyên tử C, H, O, N… trong hợp chất, suy ra công thức của hợp chất CxHyOzN  

\(\left\{ \begin{array}{l}{n_{C({C_x}{H_y}{O_z}{N_t})}} = {n_{C(C{O_2})}}\\{n_{H({C_x}{H_y}{O_z}{N_t})}} = {n_{H({H_2}O)}}\\{n_{N({C_x}{H_y}{O_z}{N_t})}} = {n_{N({N_2})}}\\{n_{O({C_x}{H_y}{O_z}{N_t})}} + {n_{O({O_2})}} = {n_{O(C{O_2})}} + {n_{O({H_2}O)}}\end{array} \right. \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}x = \\y = \\z = \\t = \end{array} \right.\)

 

* Một số ví dụ điển hình:

Ví dụ 1: Đốt cháy hoàn toàn m gam một amin X bằng lượng không khí vừa đủ thu được 17,6 gam CO2, 12,6 gam H2O và 69,44 lít N2 (đktc). Giả thiết không khí chỉ gồm N2 và O2 trong đó oxi chiếm 20% thể tích không khí. X có công thức là

A. C2H5NH2.      

B. C3H7NH2.       

C. CH3NH2.        

D. C4H9NH2.

Hướng dẫn giải chi tiết:

Bảo toàn nguyên tố C:  \({{n}_{C}}={{n}_{C{{O}_{2}}}}=\frac{17,6}{44}=0,4\,\,mol\)

Bảo toàn nguyên tố H: \(\,\,{{n}_{H}}=2.{{n}_{{{H}_{2}}O}}=2.\frac{12,6}{18}=1,4\,\,mol\)

Bảo toàn nguyên tố O: \({{n}_{{{O}_{2}}\,(kk)}}=\frac{2.{{n}_{C{{O}_{2}}}}+{{n}_{{{H}_{2}}O}}}{2}=0,75\,\,mol\)

Vì N2 chiếm 80% thể tích không khí, O2 chiết 20% thể tích không khí \(\Rightarrow {{n}_{{{N}_{2}}\,(kk)}}=4.{{n}_{{{O}_{2}}}}=0,75.4=3\,\,mol\)

Do đó : \({{n}_{N\,(hchc)}}=2.(\frac{69,44}{22,4}-3)=0,2\,mol\,\Rightarrow {{n}_{C}}:{{n}_{H}}:{{n}_{N}}=0,4:1,4:0,2=2:7:1\)

Căn cứ vào các phương án ta thấy công thức của X là C2H5NH2

Đáp án A

Ví dụ 2: Oxi hóa hoàn toàn 4,02 gam một hợp chất hữu cơ X chỉ thu được 3,18 gam Na2CO3 và 0,672 lít khí CO2. CTĐGN của X là :

A. CO2Na.        

B. CO2Na2.           

C. C3O2Na.   

D. C2O2Na.

Hướng dẫn giải chi tiết:

nNa2CO3 = 0,03 mol; nCO2 = 0,03 mol

Vì đốt cháy X thu được CO2 và Na2CO3 => trong X chứa C, Na và O

Bảo toàn nguyên tố Na:

\({{n}_{Na\,(trong\,\,X)}}=2.{{n}_{N{{a}_{2}}C{{O}_{3}}}}=0,06\,\,mol\)

Bảo toàn nguyên tố C: \({{n}_{C\,(trong\,\,X)}}={{n}_{C{{O}_{2}}}}+{{n}_{N{{a}_{2}}C{{O}_{3}}}}=0,03+0,03=0,06\,\,mol\)

\(\Rightarrow {{n}_{O\,(trong\,\,X)}}=\frac{4,02-0,06.23-0,06.12}{16}=0,12\,\,mol$${{n}_{C}}:{{n}_{Na}}:{{n}_{O}}=0,06:0,06:0,12=1:1:2\)

Vậy CTĐGN của X là : CNaO2.

Đáp án A

Ví dụ 3: Một hợp chất hữu cơ A có tỉ khối so với không khí bằng bằng 2. Đốt cháy hoàn toàn A bằng khí O2 thu được CO2 và H2O. Có bao nhiêu công thức phân tử phù hợp với A ?

A. 2

B. 1

C. 3

D. 4

Hướng dẫn giải chi tiết:

Theo giả thiết ta có : MA = 29.2 = 58 gam/mol

Vì khi đốt cháy A thu được CO2 và nước nên thành phần nguyên tố trong A chắc chắn có C, H, có thể có hoặc không có O.

Đặt công thức phân tử của A là CxHyOz (y  2x + 2), ta có :

12x + y + 16z = 58  z \(<\frac{58-1-12}{16}=2,8125\)

+ Nếu z = 0 12x + y = 58 \(\Rightarrow \left\{ \begin{align}  & x=4 \\  & y=10 \\ \end{align} \right.\) A là C4H10

+ Nếu z = 1 12x + y = 42 \(\Rightarrow \left\{ \begin{align}  & x=3 \\  & y=6 \\ \end{align} \right.\) A là C3H6O

+ Nếu z = 2 12x + y = 26 \(\Rightarrow \left\{ \begin{align}  & x=2 \\  & y=2 \\ \end{align} \right.\) A là C2H2O2

Đáp án C

Dạng 3

Biện luận tìm công thức phân tử hợp chất hữu cơ

* Một số ví dụ điển hình:

Ví dụ 1: Hợp chất X có CTĐGN là C4H9ClO. CTPT nào sau đây ứng với X ?

A. C4H9ClO.         

B. C8H18Cl2O2.  

C. C12H27Cl3O3.    

D. Không xác định được.

Hướng dẫn giải chi tiết:

Đặt công thức phân tử của X là (C4H9OCl)n (n \( \in \) N*).

Độ bất bão hòa của phân tử \(k=\frac{8n-10n+2}{2}=\frac{2-2n}{2}=1-n\ge 0\) => n = 1

Vậy công thức phân tử của X là C4H9OCl

Đáp án A

Ví dụ 2: Hợp chất X có công thức đơn giản nhất là CH2O và có tỷ khối hơi so với hiđro bằng 90. Công thức phân tử của X là

A. CH2

B. C4H8O4 

C. C6H12O6

D. C2H4O2

Hướng dẫn giải chi tiết:

Đặt công thức phân tử (CTPT) của X là (CH2O)n (n Î N*).

Phân tử khối của X: \({M_{{{(C{H_2}O)}_n}}} = 180 <  =  > 30n = 180 <  =  > n = 6\)

Vậy công thức phân tử của A là C6H12O6.

Đáp án C

Ví dụ 3: Hợp chất X có CTĐGN là CH3O. CTPT nào sau đây ứng với X ?

A. C3H9O3.   

B. C2H6O2.      

C. CH3O.        

D. Không xác định được.

Hướng dẫn giải chi tiết:

Đặt công thức phân tử (CTPT) của X là (CH3O)n với \(n \in N^*\).

Độ bất bão hòa của phân tử \(k=\frac{2n-3n+2}{2}=\frac{2-n}{2}\ge 0\) => n = 2

Vậy công thức phân tử của A là C2H6O2.

Đáp án B

Loigiaihay.com


Bình chọn:
3.6 trên 5 phiếu

Luyện Bài tập trắc nghiệm môn Hóa lớp 11 - Xem ngay

>> Học trực tuyến Lớp 11 trên Tuyensinh247.com. Cam kết giúp học sinh lớp 11 học tốt, hoàn trả học phí nếu học không hiệu quả.