Bài tập hữ cơ hay (có lời giải)

Hãy xác định công thức phân tử của 2 hydrocacbon; biết rằng trong X thành phần thể tích của chất có phân tử khối nhỏ hơn nằm trong khoảng từ 65% đến 75%.. aViết các phản ứng xảy ra và tì

BÀI TẬP HOÁ HỮU CƠ 1/ Một hỗn hợp gồm 2 hydrocacbon mạch hở CxH2x và CxH2y Cho 9,1 gam X làm mất màu vừa hết

40gam Br2 trong dung dịch Hãy xác định công thức phân tử của 2 hydrocacbon; biết rằng trong X thành phần thể tích của chất có phân tử khối nhỏ hơn nằm trong khoảng từ 65% đến 75%

HD: Đặt công thức chung của 2 hydrocacbon là C n H 2n đk: (x ‹ n ‹ y )

C n H 2n + Br 2 C n H 2n Br 2 (1)

Từ (1): n C H n 2n =n Br2 =40 /160 0, 25= mol

M = 9,1/0,25 = 36,4 ⇔ 14n = 36,4 ⇒ n = 2,6.

Suy ra trong X có 1 chất là C 2 H 4 Vậy C x H 2x là C2 H 4 chiếm từ 65% đến 75% Chất còn lại C y H 2y có y 〉 2,6

chiếm từ 25% đến 35%

Đặt a là %V của C y H 2y

(1 – a ) là %V của C 2 H 4

Ta có: 14ya + 28(1 – a) = 36,4⇒a = 0,6

2

y−

Mà: 0,25 ≤ a ≤ 0,35 ⇔ 0,25 ≤ 0,6

2

y− ≤ 0,35 ⇒ 3,7 ‹ y ‹ 4,4.

Chọn y = 4 Vậy C y H 2y là C4 H 8

2/ Đốt cháy hoàn toàn 1,2 gam hợp chất hữu cơ mạch hở A cho toàn bộ sản phẩm cháy là (CO2 và H2O) vào bình

dung dịch nước vôi trong dư Kết thúc phản ứng thấy khối lượng bình nước vôi tăng 2,48 gam, trong bình thu được

4 gam kết tủa

a)Viết các phản ứng xảy ra và tìm công thức phân tử của A, biết tỉ khối của A so với H2 bằng 30

b)X là axit hữu cơ và Y là este đều có cùng công thức phân tử với A Viết phương trình phản ứng khi cho X,Y lần lượt tác dụng với các chất sau đây (nếu có): NaOH, NaHCO3, H2O (xúc tác axit, t0)

HD: a) Khối lượng của bình nước vôi tăng sau phản ứng là:

m(CO 2 + H 2 O) = 2,48 gam

nCO 2 = nCaCO 3 = 4/100 = 0,04mol ⇒ mCO 2 = 0,04 44 = 1,76gam

⇒ mH 2 O = 2,48 – 1,76 = 0,72gam

mC = 0,04x12= 0,48gam; mH = 0,72x2/18 = 0,08gam

mO = 1,2 – (0,48+0,08)= 0,64gam

Gọi CTTQ của A là C x H y O z

Pt: C x H y O z + ( )

4 2

x+ − O 2 → xCO 2 +

2

y

H 2 O (1) Ca(OH) 2 + CO 2 → CaCO 3 + H 2 O (2)

0, 48 0,08 0,64 1, 2

⇒ CTPT của A là : C 2 H 4 O 2 .

Các phản ứng xảy ra:

CH 3 COOH + NaOH → CH 3 COONa + H 2 O (1)

CH 3 COOH + NaHCO 3 → CH 3 COONa + CO 2 + H 2 O (2)

HCOOCH 3 + NaOH →t0 HCOONa + CH 3 OH (3)

HCOOCH 3 + H 2 O ¬ →H SO2 4 HCOOH + CH 3 OH (4)

3/ Cho 30,3 gam dung dịch rượu etylic trong nước tác dụng với Natri dư thu được 8,4 lít khí ở (đktc).

Xác định độ rượu, biết rằng khối lượng riêng của rượu etylic tinh khiết là 0,8g/ml, của nước bằng 1 gam/ml

HD: Các phản ứng xảy ra

Na + H 2 O → NaOH + 1/2H 2 (1)

Na + C 2 H 5 OH → C 2 H 5 ONa + 1/2 H 2 (2)

Gọi x, y là số mol của H 2 O và C 2 H 5 OH Ta có hệ pt:

18x + 46y = 30,3

1/2x + 1/2 y = 8,4/22.4 = 0,375 ⇒ x = 0,15 ; y = 0,6

2 5 0, 6 46 / 0,8 34,5

C H OH

2 30,3 (0,6 46) 2.7 2,7

H O

34,5 2,7× =

+

4/ Hiđrocacbon X là chất khí (ở nhiệt độ phòng, 250C) Nhiệt phân hoàn toàn X (trong điều kiện không

có oxi) thu được sản phẩm C và H2, trong đó thể tích khí H2 thu được gấp đôi thể tích khí X (đo ở cùng điều kiện) Xác định các công thức phân tử thỏa mãn X

HD: Gọi công thức phân tử của X : C x H y ( x ≤ 4)

C x H y →t0 xC + y/2 H 2↑

Theo bài ra ta có y/2 = 2 ⇒ y= 4.

Vậy X có dạng C x H 4 ⇒ các công thức phân tử thỏa mãn điều kiện X là:

CH 4 , C 2 H 4 , C 3 H 4 , C 4 H 4

5/ Ba chất hữu cơ mạch hở A, B, C có công thức phân tử tương ứng là: C3H6O, C3H4O2, C6H8O2 Chúng

có những tính chất sau:

- Chỉ A và B tác dụng với Na giải phóng khí H2

- Chỉ B và C tác dụng được với dung dịch NaOH

- A tác dụng với B (trong điều kiện xúc tác, nhiệt độ thích hợp) thu được sản phẩm là chất C

Hãy cho biết công thức cấu tạo của A, B, C Viết các phương trình phản ứng xảy ra

HD: A, B, C có công thức phân tử tương ứng là: C 3 H 6 O, C 3 H 4 O 2 , C 6 H 8 O 2

- A tác dụng với Na giải phóng khí H 2 Vậy A là rượu, Công thức cấu tạo của A là: CH 2 =CH-CH 2 -OH.

- B tác dụng với Na giải phóng khí H 2 , B tác dụng được với dung dịch NaOH Vậy B là axit có công thức cấu tạo là: : CH 2 =CH-COOH

- C tác dụng được với dung dịch NaOH, không tác dụng với Na và là sản phẩm phản ứng giữa A và B Vậy

C là este có công thức cấu tạo là:

Các phương trình phản ứng xảy ra là:

CH 2 =CH-CH 2 -OH + Na → CH 2 =CH-CH 2 -ONa + 1/2H 2↑

CH 2 =CH-CH 2 -OH ← →xt,t0 CH 2 =CH-COOCH 2 -CH=CH 2 + H 2 O

6/ Có a gam hỗn hợp X gồm một axit no đơn chức A và một este B B tạo ra bởi một axit no đơn chức

A1 và một rượu no đơn chức C (A1 là đồng đẳng kế tiếp của A) Cho a gam hỗn hợp X tác dụng với lượng vừa đủ NaHCO3, thu được 1,92 gam muối Nếu cho a gam hỗn hợp X tác dụng với một lượng vừa đủ NaOH đun nóng thu được 4,38 gam hỗn hợp hai muối của 2 axit A, A1 và 1,38 gam rượu C, tỷ khối hơi của C so với hiđro là 23 Đốt cháy hoàn toàn 4,38 gam hỗn hợp hai muối của A, A1 bằng một lượng oxi dư thì thu được Na2CO3, hơi nước và 2,128 lit CO2 (đktc) Giả thiết phản ứng xảy ra hoàn toàn

a Tìm công thức phân tử, công thức cấu tạo của A, A1, C, B

b Tính a

HD: Đặt A là RCOOH (x mol), A 1 : R COOH′ , C : R 1 OH

Este B : R COOR′ 1 (y mol)

3:

* X +NaOH:

2

*Ta có:

(R+67)x

14 2 43 +( R′+67)y=4,38→(R′+67)y=2, 46 (2)

* M R OH1 =23.2 46(= C H OH2 5 )→ =y 0,03

Từ (2) ta được: (R′+67)0,03 2, 46= →R′=15(CH3−)

* Khi nung hỗn hợp 2 muối:

0

2

t

n m

n m

2

mol

+

0

2CH COONa 4+ O →t Na CO +3CO ↑ +3H O

Ta có:

0,045

Hay:

0,1 (2 1) 0,1

n

Từ (1) và (3):

( 67)0,1

1,92 38, 4 47,8

R

n

x = 0,02

Vậy:

a X gồm: A: C 2 H 5 COOH, A 1 : CH 3 COOH, C: C 2 H 5 OH,

b a = (74 0,02) + (88 0,03) = 4,12 (gam)

7/ Cho khí etan (C2H6) qua xúc tác (ở nhiệt độ cao) thu được một hỗn hợp khí X gồm etan dư, etilen,

axetilen và H2 Tỷ khối của hỗn hợp X đối với etan là 0,4 Nếu cho 0,6 mol hỗn hợp X qua dung dịch Br2

dư thì có tối đa bao nhiêu mol Br2 đã tham gia phản ứng

HD: Ptpư C 2 H 6 →p,txt C 2 H 4 + H 2

C 2 H 6 →p,txt C 2 H 2 + 2H 2

C 2 H 4 + Br 2 → C 2 H 4 Br 2

C 2 H 2 + 2Br 2 → C 2 H 2 Br 4

Giả sử nung 1 mol C 2 H 6

Có KLPTTB của X = 0,4.30 = 12 (g/mol)

Theo BTKL có m X = m C2H6 = 30 gam

→ số mol hỗn hợp X = 30/12 = 2,5 mol

Khi nung 1 mol C 2 H 6 thu được 2,5 mol hỗn hợp X

Vậy x mol……… 0,6 mol ………

→ x = 0,6/2,5 = 0,24 mol

Theo ptpư: số mol Br 2 pứ = mol H 2 = độ tăng số mol = 0,6 – 0,24 = 0,36 mol.

8/ Đốt cháy hoàn toàn 1,05 gam hợp chất hữu cơ X Toàn bộ sản phẩm cháy được hấp thụ hoàn toàn

qua bình 1 đựng dung dịch H2SO4 98% rồi qua bình 2 đựng nước vôi trong dư Sau khi các phản ứng kết thúc, kiểm lại thấy khối lượng bình 1 tăng 1,35 gam, trong bình 2 có 7,5 gam chất kết tủa trắng

a) Hãy cho biết: X gồm những NTHH nào?

b) Xác định công thức phân tử của X biết rằng tỉ khối của X so với khí Mêtan bằng 2,625

c) Viết công thức cấu tạo của X Biết rằng X làm mất màu dung dịch Br2, viết PTPƯ

HD: - Bình 1 hấp thụ nước ⇒

1,35

18

⇒n H =2n H O2 =2.0, 075 0,15(= mol) ⇒ m H=0,15( )g

- Bình 2 hấp thụ CO 2 : CO 2 + Ca(OH) 2 → CaCO 3↓ + H 2 O

- Theo đề bài và theo ptpư : 2 3 7,5 0,075( )

100

CO CaCO

⇒ n C =n CO2 =0,075(mol) ⇒m C=0,075.12 0,9(= gam)

Ta có m C +m H =0,9 0,15 1,05( )+ = g = m X ⇒ X chỉ gồm C và H

- Gọi CTPT của X là C x H y (x,y nguyên, dương)

Ta có: x : y = 0,075 : 0,15 = 1: 2

⇒ công thức đơn giản nhất của X là (CH 2 ) n (n nguyên, dương)

Mà M X =16.2,625 42( )= g ⇒ (12 + 2)n = 42 ⇒n = 3

Vậy CTPT của X là C 3 H 6

Vì X làm mất màu dung dịch Br 2 ⇒ X có CTCT : CH 2 = CH – CH 3

CH 2 = CH – CH 3 + Br - BrH O2 →CH 2 Br – CHBr – CH 3

9/ Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm hai hiđrocacbon A và B, thu được 53,76 lít CO2 và 36

gam H2O Nếu thêm vào X một nửa lượng A có trong X rồi đem đốt cháy hoàn toàn thì thu được 67,2 lít CO2 và 48,6 gam H2O Xác định công thức phân tử của A và B Biết hỗn hợp X không làm mất màu dung dịch nước brom, thể tích khí đo ở điều kiện tiêu chuẩn

HD: - Đốt cháy hỗn hợp X, ta có:

mol

4

,

22

76

,

53

18

36

- Khi thêm vào hỗn hợp X một nửa lượng A:

mol

4

,

22

2

,

67

18

6 , 48

- Như vậy đốt cháy A trong X:

mol

n CO (3 2,4).2 1,2

mol

n H2O =(2,7−2).2=1,4

Phương trình đốt cháy A: C x H y + (x +

4

y )O 2 xCO 2 +

2

y

H 2 O

y

x n

y

x

Vậy công thức phân tử của A: C6 H 14

- Khi đốt cháy B:

n CO2 =2,4−1,2=1,2mol

n H O 2 1,4 0,6mol

Phương trình đốt cháy B: C n H m + (n +

4

m )O 2 nCO 2 +

2

m

H 2 O

m

n n

m

n

-Do A và B đều không làm mất màu dung dịch brom, nên công thức phân tử của B: C6 H 6

10/ Cho 1,568 lít hỗn hợp khí A gồm 2 hiđrocacbon mạch hở X, Y (trong đó X chỉ chứa các liên kết

đơn, Y có chứa một liên kết kém bền) đi qua dung dịch brom thấy khối lượng bình brom tăng 0,7 gam và

có 1,008 lít khí thoát ra Đem đốt cháy hoàn toàn khí thoát ra ở trên thu được 3,024 lít khí CO2

1 Xác định công thức phân tử của 2 hiđrocacbon.

2 Xác định thành phần phần trăm thể tích mỗi hiđrocacbon trong hỗn hợp ban đầu

Biết rằng trong A số mol của Y lớn hơn số mol của X và thể tích các khí đo ở điều kiện tiêu chuẩn

- Khi cho hỗn hợp khí qua dung dịch brom chỉ có Y tham gia phản ứng

4 , 22

008 , 1 568

,

1 − = ; ∆m=m Y(pu) =0,7gam

025 ,

0

7 ,

/

⇔

=

=

y

x H C

Suyra CTPT của Y: C2 H 4

- Khi cho hỗn hợp đi qua dung dịch brom xảy ra 2 trường hợp

Trường hợp 1: Brom dư, khi đó khí thoát ra là X

n X = 0,045 0,025

4

,

22

008

,

Trường hợp 2: Brom thiếu, khi đó khí thoát ra là hỗn hợp gồm C 2 H 4 dư và X

Đặt CTTQ chung của 2 chất là C a H b

C a H b + (a+

4

b )O 2 aCO 2 +

2

b

H 2 O

045 , 0

4 , 22 : 024 , 3

b

a H C

CO

n

n

Mà x / =2 nên x = 4

⇒Suy ra CTPT của X: C4 H 10

2/ Ta có: n + m = 0,045 (I)

4n + 2m = 0,135 (II) Giải (I,II): n = 0,0225 ; m = 0,0225

Vậy hỗn hợp ban đầu: C 4 H 10 : 0,0225 mol ; C 2 H 4 : 0,025 + 0,0225 = 0,0475mol

07 , 0

100 0225 , 0 10

4H

C

% V C2H4 = 67,86%

11/ Cho m gam một chất hữu cơ A gồm 3 nguyên tố C,H,O tác dụng vừa đủ với dung dịch NaOH

10% Sau phản ứng thu được dung dịch X Cô cạn dung dịch X thì trong thành phần hơi chỉ thu được 75,6 gam H2O, còn lại chất rắn Y có khối lượng 16,4 gam Đốt cháy hoàn toàn Y thu được 10,6 gam Na2CO3 , 13,2 gam CO2 và 5,4 gam hơi H2O Hãy tính m và xác định công thúc đơn giản nhất của A

HD: Tính m và xác định công thức đơn giản nhất của A

*Theo bài ra ta thấy tất cả lượng natri có trong NaOH đều chuyển vào Na 2 CO 3 do đó :

n Na 2 CO 3 = 0,1 mol → n NaOH = 0,2 mol → khối lượng NaOH = 8 g → khối lượng dung dịch NaOH = 80 g → khối lượng H 2 O = 72 g → khối lượng H 2 O sinh ra do A phản ứng với NaOH là: 75,6 – 72 = 3,6 g.

Theo BTKL ta có

mA + 8 = 16,4 + 3,6 → mA = 12 g

* Tính khối lượng C,H,O có trong 13,6g chất A

Tính được: mC = 0,3 12 + 0,1 12 = 4,8

mH A + mH NaOH = 5, 4.2

18 +

3,6.2

18 → mH A = 0,8

mO = 12 – ( 4,8 + 0,8 ) = 6,4

Đặt công thức của A là C x H y O z ta có tỷ lệ khối lượng C : H : O là:

12x : y : 16z = 4,8 : 0,8 : 6,4 → x : y : z = 1 : 2 : 1

* Công thức đơn giản nhất của A là CH 2 O

12/ A là hỗn hợp khí (ở điều kiện tiêu chuẩn) gồm ba hidrocacbon (X, Y, Z) có dạng công thức là

CnH2n+2 hoặc CnH2n ( có số nguyên tử C ≤ 4) Trong đó có hai chất có số mol bằng nhau

Cho 2,24 lít hỗn hợp khí A vào bình kín chứa 6,72 lít O2 ở điều kiện tiêu chuẩn rồi bật tia lửa điện

để các phản ứng xảy ra hoàn toàn ( giả sử phản ứng cháy chỉ tạo ra CO2 và H2O) Dẫn toàn bộ sản phẩm cháy lần lượt qua bình 1 đựng H2SO4đặc rồi bình 2 đựng dung dịch Ca(OH)2 dư Thấy khối lượng bình 1 tăng 4,14 gam và bình 2 có 14 gam kết tủa

a) Tính khối lượng hỗn hợp khí A ban đầu?

b) Xác định công thức phân tử của X, Y, Z?

22, 4= mol n O =22, 4 = mol Khi đốt cháy phản ứng xảy ra hoàn toàn hỗn hợp ma chỉ thu được CO 2 và H 2 O, giả sử CTTQ ba H-C là

C x H y

PTHH: C x H y + ( x +

4

y )O 2 →t o xCO 2 +

2

y

H 2 O Cho toàn bộ sản phẩm qua bình 1 đựng H 2 SO 4 đặc sau đó qua bình 2 đựng dung dịch Ca(OH) 2 dư thì

H 2 O hấp thụ vào H 2 SO 4 đặc.

H O

CO 2 hấp thụ vào bình Ca(OH) 2 dư tạo kết tủa CaCO 3 theo PT

CO 2 + Ca(OH) 2 → CaCO 3 + H 2 O

Ta có: 2

4,14

0, 23( ) 18

14 0,14( ) 100

H O

CO CaCO

Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố O cho phản ứng

2

8,16

0, 255( ) 0,3

32

phan ung

phan ung

phan ung

O O CO O H O

O

Vậy oxi dư, hỗn hợp H-C cháy hoàn toàn.

m hỗn hợp H-C = m C + m H = 0,14.12 + 0,23.2 = 2,14 (gam)

0,1 = .Vậy trong hỗn hợp A cómột H-C là CH 4 .giả sử là X có mol là a

( a>0)

Khi đốt dạng tổng quát có thể có 2 phương trình sau:

C n H 2n +2 + 2

2

n

O

+

→t o nCO 2 + (n +1)H 2 O (1)

C m H 2m + 2

3 2

m

O →t o mCO 2 + mH 2 O (2) Nhận thấy theo PT 1 : n C H n 2n2 n H O2 n CO2

+ = −

PT 2: n H O2 =n CO2

Vậy n C H n 2n2 n H O2 n CO2 0, 23 0,14 0,09(mol)

n C H m 2m =0,1 0,09 0, 01(− = mol)

⇒ a = 0,09; b + c = 0,01 ⇒ Vậy số mol CO 2 = 0,09 + 0,01m = 0,14

⇒m = 6 ( loại)

⇒ a + b = 0,09.

⇒ c = 0,01

Vậy số mol CO 2 = a + nb + 0,01m = 0,14

Vì 2 chất có số mol bằng nhau:

Ta có: 0,045 + 0,045n +0,01m = 0,14

4,5n + m = 9,5 (loại vì m ≥2 ⇒ n <2)

Nếu: a = c = 0,01(mol).

⇒ b = 0,09 – 0,01 = 0,08 (mol)

Ta có: 0,01 + 0,08n + 0,01m = 0,14

8n + m = 13 ( loại vì n < 2)

Nếu: b = c = 0,01

⇒ a = 0,09 – 0,01 = 0,08 (mol)

Ta có: 0,08 + 0,01n + 0,01m = 0,14 ⇒ n + m = 6

khí đó

Vậy 3 H-C có thể là: CH 4 ; C 2 H 6; C 4 H 8

hoặc CH 4 ; C 3 H 8; C 3 H 6

hoặc CH 4 ; C 4 H 10; C 2 H 4