Công thức giải nhanh bài tập Hữu cơ

2 số mol H2O Số mol hỗn hợp 3 Phương pháp trung bình: * Nguyên tắc: Dùng xác định công thức phân tử các chất hữu cơ trong hỗn hợp.. + Xét phản ứng của hidro cacbon: - Cho hỗn hợp có h

CHUYÊN ĐỀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH BÀI TẬP HÓA HỮU CƠ

ST&BS: Cao Văn Tú

Lớp : CNTT_K12D

Trường: ĐH CNTT&TT Thái Nguyên

Phần 1: CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH CÁC BÀI TOÁN HỮU CƠ ĐƯỢC VẬN DỤNG ĐỂ LÀM CÁC BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM KHÁCH QUAN NHIỀU LỰA CHỌN

1) Phương pháp bảo toàn khối lượng dựa vào Định luật bảo toàn khối lượng (ĐLBTKL) và Định luật bảo toàn nguyên tố (ĐLBTNT)

* ĐLBTKL: Trong các phản ứng hóa học tổng khối lượng các chất tham gia phản ứng bằng tổng khối lượng các chất tạo thành sau phản ứng

A + B -> C + D

Ta có mA + mB = mC + mD Gọi mT là tổng khối lượng các chất trước phản ứng

mS là tổng khối lượng các chất sau phản ứng

Phản ứng xảy ra vừa hết hay dư ta luôn có

mT = mS Khi đốt cháy một hợp chất hữu cơ A thì theo

* ĐLBTNT: ta có m0(CO2) + m0(O2 cháy) = m0(CO2) + m0(H2O)

2) Phương pháp tăng giảm khối lượng

Nguyên tắc: Dựa vào sự tăng giảm khối lượng khi chuyển từ chất này sang chất khác để xác định khối lượng một hỗn hợp hay một chất

- Đối với rượu ROH + Na -> R(ONa) + 1

2 H2 1mol rượu -> 1mol ancolat thì khối lượng tăng (23 - 1) = 22g

- Đối với anđehyt : Xét phản ứng tráng gương của anđehyt

RCHO + Ag2O 3

0

ddNH

t C

 RCOOH + 2Ag 1mol anđehyt -> 1mol axit -> khối lượng tăng = 45 - 29 = 16g

- Đối với axit: Xét phản ứng axit với kiềm

RCOOH + NaOH -> RCOONa + H2O 1mol axit -> 1 mol muối -> khối lượng tăng = 23 - 1 = 22g

- Đối với este: Xét phản ứng xà phòng hóa

RCOOR' + NaOH

0

t

 RCOONa + R'OH 1mol este -> 1mol muối -> khối lượng tăng = 23 - MR'

- Đối với aminoaxit : xét phản ứng với HCl

H2N - R - COOH + HCl -> NH3Cl - R - COOH 1mol aminoaxit -> 1mol muối -> khối lượng tăng = 36,5g

2 số mol H2O

Số mol hỗn hợp

3) Phương pháp trung bình:

* Nguyên tắc: Dùng xác định công thức phân tử các chất hữu cơ trong hỗn hợp

- Phương pháp khối lượng phân tử trung bình: M

M1 < M < M2 trong đó M1 < M2

- Phương pháp số nguyên tử trung bình:

+ Số nguyên tử C trung bình C

+ Số nguyên tử H trung bình H 

- Ngoài ra còn mở rộng cho số liên kết pi ( )trung bình, hóa trị trung bình, gốc hidrocacbon trung bình, nhóm nguyên tử trung bình

4) Ngoài 3 phương pháp trên còn phải dựa vào một số đặc điểm phản ứng và tính chất các chất để soạn các bài tập trắc nghiệm khách quan có thể giải nhanh đi đến kết quả

4.1- Dựa vào sản phẩm đốt cháy hợp chất hữu cơ để dự đoán đồng đẳng

- Đốt cháy hidrocacbon:

Nếu thu được nH2O > nCO2 -> ankan: nankan = nH2O - nCO2

Nếu thu được nH2O = nCO2 ->anken, xicloankan

Nếu thu được nH2O < nCO2 -> ankađien, ankin, ankyl, benzen…

nankin hoặc ankađien = nCO2 - nH2O

- Đốt cháy rượu (ancol) đơn chức mạch hở :

Nếu thu được nH2O > nCO2 -> Rượu đơn chức no mạch hở

- Đốt cháy anđehyt; axit cacbonxylic este đơn chức mạch hở:

Nếu thu được nH2O = nCO2 -> anđehyt; axitcacbonxylic và este đều

là đơn chức no mạch hở

4.2- Dựa vào một số phản ứng đặc trưng của hợp chất hữu cơ

+ Xét phản ứng của hidro cacbon:

- Cho hỗn hợp có hidro cacbon không no và hydro qua xúc tác Ni nung nóng thì V hỗn hợp giảm = V H2 phản ứng

- Cho hỗn hợp hidro cacbon qua bình chứa dung dịch brom dư thì:

Khối lượng bình tăng = khối lượng của hidro cacbon không no

Thể tích hỗn hợp giảm = thể tích hidro cacbon không no

- Cho hỗn hợp hidro cacbon qua bình chứa Ag2O/ddNH3 (lấy dư)

V hỗn hợp giảm = V ankin có liên kết ba đầu mạch

Số mol CO2

Số mol hỗn hợp

Số gam hỗn hợp

Số mol hỗn hợp

Khối lượng kết tủa trong bình = m muối Ag của ankin

- Hidro hóa hoàn toàn hỗn hợp các hidro cacbon không no rồi đốt cháy thì : Số mol CO2 thu được khi đốt cháy hỗn hợp sau và trước bằng nhau vì lượng cacbon không đổi

Số mol H2O thu được khi đốt cháy hỗn hợp sau bằng số mol H2O khi đốt cháy hỗn hợp trước cộng thêm số mol H2 đã tham gia phản ứng hidro hóa

+ Xét phản ứng của hợp chất hữu cơ có nhóm chức:

Phản ứng tách nước của rượu (ancol) tạo anken (olefin)

CnH2n+1OH 2 4

170

H SO dac C

  CnH2n + H2O

- Rượu tách nước tạo anken -> rượu đơn chức no mạch hở

- Rượu tách nước thu được 1 anken -> Rượu đơn chức no bậc I hoặc bậc II, bậc III đối xứng

- Rượu tách nước thu được 2anken đồng phân -> Rượu đơn chức no bậc II hoặc bậc III bất đối xứng

Phản ứng tách nhóm –OH của rượu tạo ete

2ROH 2 4

140

H SO dac C

  R – O – R + H2O

n ete = nH2O = 1

2n rượu

m rượu = m ete + mH2O Hỗn hợp có n rượu thì thu được ( 1)

2

n n

ete Phản ứng oxi hoá rượu:

Nếu thu được anđehyt -> rượu bậc I Nếu thu được xeton -> rượu bậc II Phản ứng của rượu với kim loại kiềm (Na, K)

Nếu H2 = 1

2n rượu -> rượu đơn chức Nếu H2 = n rượu -> rượu 2 chức Nếu H2 = 3

2n rượu -> rượu 3 chức Phản ứng tráng gương của anđehyt:

Khi 1 anđehyt mạch hở tráng gương với lượng dư Ag2O/dd NH3

(AgNO3/ddNH3) có tỉ lệ mol anđehyt và bạc = 1 : 4 -> anđehyt fomic hoặc anđehyt 2 chức

Phản ứng trung hoà axit hữu cơ bằng dd NaOH (KOH)

Nếu nNaOH = n axit -> axit đơn chức RCOOH

Nếu nNaOH = 2n axit -> axit 2 chức R(COOH)2

Phản ứng xà phòng hoá este bằng dd NaOH

- Số chức este = nNaOH

n este

+ Nếu thu được 1 muối và 1 rượu -> este đơn chức -> RCOOR’ + Nếu thu được 2 muối và 1 rượu -> este 2 chức -> (RCOO) R'2

+ Nếu thu được 1 muối và 2 rượu -> este 2 chức -> R(COOR')2

+ Nếu thu được 3 muối và 1 rượu -> este 3 chức -> (RCOO) R'3

+ Nếu thu được 1 muối và 3 rượu -> R(COOR')3

- Xà phòng hoá este 2 chức thu được:

Số mol muối = số mol rượu = số mol este -> este 2 chức dạng R(COO)2R’

- Xà phòng hoá 1este đơn chức thu được 1 sản phẩm duy nhất -> este đơn chức dạng vòng R – C = O

O

- Xà phòng hoá 1 este đơn chức thu được:

1 muối và 1 anđehyt -> este đơn chức có dạng RCOOCH = CHR’

1 muối và 1 xeton -> este đơn chức có dạng RCOOC = CHR’

R”

2 muối và nước -> este của phenol có dạng : RCOOC6H4R’

- Xà phòng hoá este có nNaOH = 2n este thì kết luận:

este 2 chức hoặc este của phenol Axit, este và muối cho phản ứng tráng gương thì kết luận axit, este và muối của axit fomic

Phần 2: CÁC BÀI TẬP ĐƯỢC SOẠN THẢO ĐỂ MINH HỌA:

Sau đây giới thiệu một số bài toán phần hidro cacbon và phần hợp chất hữu

cơ có nhóm chức được biên soạn trên cơ sở các phương pháp giải nhanh và dựa vào một số tính chất, đặc điểm của các chất hữu cơ đã nêu ở trên để học sinh có thể suy luận nhanh trả lời câu hỏi trắc nghiệm khách quan có nhiều lựa chọn

1) Đốt cháy hidro cacbon thì cacbon tạo ra CO 2 và hidro tạo ra H 2 O

Do đó tổng khối lượng C trong CO 2 và H trong H 2 O bằng khối lượng của hidro cacbon

thu được 17,6g CO2 và 10,8 g H2O

Vậy m có giá trị là:

a 2g b 4g c 6g d 8g

Cách giải nhanh: Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố,

mX = mC(CO2) + mH(H2O) = 17,6 12 10,8 2 6

44 x  18 x  gam

Chọn kết quả c

Ví dụ 2: Cho 16g hỗn hợp X gồm CH4, C2H2, C2H4, C2H6 và H2 qua ống đựng Ni nung nóng được hỗn hợp Y Dẫn Y qua bình nước Br2 dư thấy khối lượng bình tăng m gam và có khí thoát ra khỏi bình (hhZ) Đốt cháy hết Z được 0,5 mol CO2 và 0,8mol H2O

Giá trị của m là:

a 5,4g b 6,4g c 7,4g d 8,4g

Đốt cháy hỗn hợp Z -> mZ =

2 )

C(CO

2 O)

H(H

m = 0,5 x 12 + 0,8 x 2 = 7,6 gam

m = mY vào bình – mZ đi ra khỏi bình = 16 – 7,6 = 8,4gam

2) Đốt cháy hỗn hợp các hidro cacbon không no được bao nhiêu mol

CO 2 thì sau khi hidro hóa rồi đốt cháy hỗn hợp các hidro cacbon thu được bấy nhiêu mol CO 2 do lượng C được bảo toàn

Ví dụ: Chia hỗn hợp gồm C3H6, C2H4, C2H2 thành 2 phần bằng nhau:

Phần 1: Đốt cháy thu được 2,24 lít CO2 (đktc)

Phần 2: Hidro hóa rồi đốt cháy hết sản phẩm thì thể tích CO2(đktc) thu được là:

a 1,12lít b 2,24lít c 3,36lít d 4,48lít

Cách giải nhanh: Vì lượng C được bảo toàn nên:

nCO2 (phần 2) = nCO2(phần 1) -> VCO2(phần 2) = VCO2(phần 1) = 2,24lít

Chọn kết quả b

3) Sau khi hidro hóa hoàn toàn hidro cacbon không no rồi đốt cháy thì

số mol H 2 O tạo ra nhiều hơn so với lúc chưa hidro hóa Số mol H 2 O tăng lên bằng số mol H 2 phản ứng

hoàn toàn 0,1 mol ankin này rồi đốt cháy thì số mol H2O thu được là:

Cách giải nhanh: ankin cộng H2 theo tỉ lệ mol 1: 2 -> số mol H2 phản ứng = 0,2mol nên số mol H2O tăng thêm 0,2mol

Do đó số mol H2O thu được = 0,2 + 0,2 = 0,4 mol

Chọn kết quả b

Ni t0C + O2

4) Khi hidro hóa không hoàn toàn một hidrocac bon không no thì lượng CO 2 và H 2 O tạo thành khi đốt cháy hỗn hợp thu được bằng lượng CO 2

và H 2 O tạo thành khi đốt cháy hidro cacbon không no và hidro ban đầu

nung nóng một thời gian thu được hỗn hợp Y Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp Y rồi cho tất cả sản phẩm cháy hấp thụ vào bình chứa dung dịch nước vôi trong dư thì khối lượng bình tăng:

Cách giải nhanh:

Y

2 6

2 4

2 2 2

C H

C H

C H du

H du













X 2 2

2

C H H





+ O2

Vì lượng C và H được bảo toàn nên:

nCO2 và nH2O tạo ra khi đốt cháy hỗn hợp Y bằng khi đốt cháy hỗn hợpX:

C2H2 + 5

2O2 -> 2CO2 + H2O mol 0,2 0,4 0,2

H2 + 1

2O2 -> H2O mol 0,1 0,1 Khối lượng bình nước vôi tăng = mCO2 + mH2O

= 0,4 x 44 + (0,2 + 0,1)x 18

= 23gam Chọn kết quả b

5) Đốt cháy ankan thu được nH 2 O > nCO 2

n ankan = nH2O - nCO2

Ví dụ 1: Đốt cháy hoàn toàn 0,15 mol hỗn hợp 2 ankan thu được 9,45g

H2O cho sản phẩm cháy vào dung dịch nước vôi trong dư thì thu được khối lượng kết tủa là:

a 37,5 gam b 35,7gam c 57,3gam d 53,7gam

Cách giải nhanh: n ankan = nH2O - nCO2 -> nCO2 = nH2O - n ankan

nCO2 = 9,45 0,15 0,375

CO2

H2O

CO2 + Ca(OH)2 -> CaCO3 + H2O mol 0,375 0,375

mCaCO3 = 0,375 x 100 = 37,5 gam

Chọn kết quả a

Ví dụ 2: Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp 2 hidro cacbon liên tiếp trong dãy

đồng đẳng thu được 11,2 lít CO2 (đktc) và 12,6 gam H2O Hai hidro cacbon trên thuộc dãy đồng đẳng:

Cách giải nhanh:

nCO2 = 11,2

0,5 22,4 mol nH2O = 12,6 0,7

18  mol -> nH2O > nCO2 -> 2 ankan Chọn kết quả a

Ví dụ 3: Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp 2 hidro cacbon liên tiếp trong dãy

đồng đẳng thu được 22,4 lít CO2 (đktc) và 25,2gam H2O Hai hidro cacbon đó là:

a CH4, C2H6 b C2H6 , C3H8 c C3H6 , C4H8 d.C3H4, C4H6

Cách giải nhanh:

nH2O = 25,2 1,4

18  mol nCO2 = 22,4

1 22,4 mol

nH2O> nCO2 -> 2 chất thuộc dãy đồng đẳng ankan

CTPT 2 ankan C H n 2n2

2 2

( 1) 2

n

C H    O nCO n H O

1mol 1,4mol

3 8

1

n 2,5 1,4

1

C H n

C H n



Chọn kết quả b

6) Đốt cháy anken thu được nCO 2 = nH 2 O

Ví dụ 1: Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp 2 hidro cacbon mạch hở trong cùng

dãy đồng đẳng thu được 11,2 lít CO2 (đktc) và 9 gam H2O Hai hidro cacbon thuộc dãy đồng đẳng:

Cách giải nhanh:

nCO2 = 11,2

0,5 22,4 mol nH2O = 9 0,5

18  mol

Ta có nCO2 = nH2O -> 2 anken -> chọn kết quả b

Ví dụ 2: Đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol hỗn hợp gồm một ankan và một

anken Cho sản phẩm cháy lần lượt đi qua bình 1 đựng P2O5 dư và bình 2 đựng KOH dư thấy khối lượng bình 1 tăng 4,14 gam; bình 2 tăng 6,16 gam Số mol anken có trong hỗn hợp là:

a 0,09 mol b 0,01 mol c 0,03 mol d 0,07 mol

Cách giải nhanh: Khi đốt cháy anken -> nCO2 = nH2O

Khi đốt cháy ankan -> nH2O > nCO2

nH2O = 4,14 0,23

18  mol nCO2 = 6,16

0,11

Do đó n ankan = nH2O - nCO2 = 0,23 - 0,14 = 0,09 mol

-> n anken = 0,1 - 0,09 = 0,01 mol -> chọn kết quả b

7) Đốt cháy ankin thu được nCO 2 > nH 2 O và n ankin = nCO 2 - nH 2 O

và H2O có tổng khối lượng là 25,2gam Nếu cho CO2 và H2O đi vào dung dịch nước vôi trong dư thì thu được 45 gam kết tủa

+ V có giá trị là: a 2,24lít b 3,36lít c 4,48lít d 6,72lít

+ Công thức phân tử ankin là:

a C2H2 b C3H4 c C4H6 d C5H8

mCO2 + mH2O = 25,2 gam -> nH2O = 25,2 0,45 44 0,3

18

x

mol

n ankin - nCO2 - nH2O = 0,45 - 0,3 = 0,15 mol

V ankin = 0,15 x 22,4 = = 3,36 lít -> chọn kết quả b

- Số nguyên tử C trong ankin = = = 0,45

0,15 = 3 CTPT ankin C3H4 -> chọn kết quả b

Nếu cho tất cả sản phẩm cháy hấp thụ hết vào bình đựng nước vôi trong thì khối lượng bình tăng 50,4gam

V có giá trị là: a 3,36lít b 2,24lít c 6,72lít d 4,48lít

Số mol CO2

Số mol ankin

mH2O = 10,8gam -> mCO2 = 50,4 - 10,8 = 39,6 gam nCO2 = 39,6

0,9

44  mol n ankin = nCO2 - nH2O = 0,9 - 10,8

18 = 0,3mol

V ankin = 0,3 x 22,4 = 6,72 lít -> chọn kết quả c

8) Dùng phương pháp tăng giảm khối lượng hoặc bảo toàn khối lượng

để tính khối lượng chất tham gia phản ứng hoặc tạo thành sau phản ứng

Ví dụ 1: Cho 10gam hỗn hợp 2 rượu no đơn chức mạch hở tác dụng vừa đủ

với Na kim loại thu được 14,4 gam chất rắn và V lít H2 (đktc) V có giá trị là:

a 1,12 lít b 2,24lít c 3,36 lít d 4,48 lít

Cách giải nhanh:

R OH + Na -> R ONa + 1

2H2 1mol 1mol -> tăng khối lượng = 23 – 1 = 22g 4,4

22 tăng khối lượng 14,4 – 10 = 4,4g

Số mol R OH = 4,4

22 = 0,2mol -> số mol H2 = 0,1mol

VH2 = 0,1 x 22,4 = 2,24 lít -> chọn b

Ví dụ 2: Cho 2,83 gam hỗn hợp 2 rượu 2 chức tác dụng vừa đủ với Na thì

thu được 0,896 lít H2 (đktc) và m gam muối khan Giá trị của m là:

a 5,49gam b 4,59gam c 5,94gam d 4,95gam

Cách giải nhanh:

R (OH)2 + 2Na -> R (ONa)2 + H2 0,04 <- 0,08 <- 0,04 <- 0,04 mol C1: Theo ĐLBTKL ta có:

m rượu + mNa = m muối + mH2 2,83 + 0,08 x 23 = m + 0,04 x 2 -> m = 4,59gam -> chọn b

C2: Dùng phương pháp tăng giảm khối lượng:

1mol rượu -> 1 mol ancolat -> tăng khối lượng = 2(23-1) = 44g

0,04mol -> 0,04mol -> tăng khối lượng = 0,04 x 44 = 1,76g

m = m rượu + khối lượng tăng = 2,83 + 1,76 = 4,59 gam -> chọn b

Ví dụ 3: Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp 2 rượu X và Y thuộc dãy đồng

đẳng của rượu metylic thì thu được 79,2 gam CO2 và 43,2 gam H2O Giá trị m là:

a 36gam b 28gam c 20gam d 12gam

Cách giải nhanh:

n 2n+1

3n

C H OH + O -> nCO + (n+1)H O

2

Ta có: nO2 = 3

2nCO2 =

3 79,2

2 44  mol

Áp dụng ĐLBTKL ta có:

m rượu + mO2 = mCO2 + mH2O

m + 2,7 x 32 = 79,2 + 43,2 -> m = 36 gam -> chọn a

9) Dùng phương pháp trung bình ( M ) của hỗn hợp để tìm ra kết quả

- Phương pháp khối lượng phân tử trung bình:

Ví dụ: Cho 3,9 gam hỗn hợp 2 rượu no đơn chức mạch hở kế tiếp trong dãy

đồng đẳng tác dụng hết với Na thu được 1,12 lít H2 (đktc) Công thức phân tử 2 rượu là:

a CH3OH và C2H5OH b C2H5OH và C3H7OH

c C3H7OH và C4H9OH d C4H9OH và C5H11OH

Cách giải nhanh:

Đối với rượu đơn chức no ta có:

Số mol rượu = 2 số mol H2 = 2 x 1,12

22,4 = 0,1mol

M 2 rượu = 3,9

0,1 = 39 Rượu có M < 39 -> CH3OH

Rượu có M > 39 (kế tiếp) -> C2H5OH -> chọn a

- Phương pháp số nguyên tử cacbon trung bình:

Ví dụ: Hidro hoá 3 gam hỗn hợp X gồm 2 anđehit no đơn chức mạch hở kế

tiếp nhau trong dãy đồng đẳng được 3,16 gam hỗn hợp Y gồm 2 rượu và 2 anđehit dư Hai anđehit là:

a HCHO và CH3CHO b CH3CHO và C2H5CHO

c C2H5CHO và C3H7CHO d C3H7CHO và C4H9CHO

Cách giải nhanh: Đặt công thức cho 2 anđehit: C Hn 2n+1CHO (n + 1 > n > n)