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 và 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 [...]... 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 H2O Mặt khác phân tích 0,549 g chất đo bằng phương pháp Dumas người ta thu được 37,42 ml N2 ( đo ở 270C 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... 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:C2H7O2N 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 VCO : VH O = 3 : 2 Tỉ khối hơi của hợp chất hữu cơ đối với hiđro là 36 Hãy xác định CTPT của hợp chất đó Đs: C3H4O2... nhiệt độ và áp suất Xác định CTPT của A Đs: C3H4O4 Bài 10: Đốt 0,366g một chất hữu cơ A thu được 0,792g CO2và 0,234g H2O.Mặt khác phân hủy 0,549g chất đó thu được 37,42cm3nitơ (đo ở 270C và 750mmHg).Tìm CTPT của A biết rằng trong phân tử của nó chỉ có 1 nguyên tử nitơ Đs: C9H13O3N 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 CO2, N2 và hơi nước... 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... 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 H2SO4 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 CO2 và 0,2714g H2O Đun nóng 0,3682g chất A với vôi tôi xút ( hỗn hợp rắn gồm NaOH...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: C2H6 Bài 9: Đốt cháy hoàn toàn 10,4g hợp chất hữu cơ A rồi cho sản phẩm lần lượt qua bình 1 chứa H2SO4đậm đặc ,bình 2 chứa nước vôi trong có dư ,thấy khối... cháy hoàn toàn m(g) chất hữu cơ A chỉ thu được a(g) CO 2 và b(g) H2O Biết 3a = 11b và 7m = 3(a + b) Xác định CTPT (A), biết tỉ khối hơi của (A) đối với không khí : dA/KK < 3 Bài 30 Đốt cháy hoàn3a toàn ag chất hữu cơ A chứa C, H, O thu được p(g) CO 2 và q(g) H2O 22a Cho p = và q = Tìm công thức phân tử của A Biết rằng 3,6g hơi A có thể tích bằng 15 5 thể tích của 1,76g CO2 cùng điều kiện ... 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... 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 dA/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 H2SO4 đậm đặc và bình (2) chứa nước vôi trong dư, thấy khối lượng bình (1)... phân tích 1,29 gan A thu đực 336 ml khí N2 ( 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 mC : mH : mO = 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 oC và 0,25 atm Bài 17 Đốt cháy hoàn toàn chất hữu . 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. 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 ==⇒==