Bài tập hữu cơ Môn hóa học chuyên đề nâng cao

BÀI TẬP HỮU CƠ GV: Đặng Hữu Tú – THCS Phú Ninh-Tam Nông I CƠ SỞ LÝ THUYẾT: Khi đề yêu cầu tìm công thức phân tử hiđrocacbon dẫn xuất chúng, tùy theo mà ta giải theo phương pháp sau: 1) Phương pháp khối lượng: - Xác định CTPT: CxHyOzNt - Biết % nguyên tố MA Áp dụng công thức: M 12 x y 16 z 14t = = = = A %C % H %O % N 100  x, y, z, t - Biết mCO2, mH2O, mN2, MA khối lượng chất đốt cháy (a gam) Áp dụng công thức: 12 x y 16 z 14t M A = = = = m C m H mO m N a  x, y, z, t - Biết khối mCO2, mH2O, khối lượng chất đốt cháy (a gam) MA: CxHyOzNt + (x +y/4 + z/2)O2  xCO2 + y/2H2O + t/2N2 M 44 x 9y 14t = = = A mCO2 m H 2O m N a 2) Phương pháp thể tích: Khi đề cho biết V khí CO2, H2O, O2 chất A (chất cần xác định CTPT) - Viết cân PTHH đốt cháy chất A với công thức tổng quát - Lập tỉ lệ V, tính x, y, z, t CxHyOzNt + (x +y/4 + z/2)O2  xCO2 + y/2H2O + t/2N2 V lít V1 (x +y/4 + z/2)V V5 xV yV/2 tV/2 V2 V3 V4  x = V2/V1; y = 2V3/V1 ; t = 2V4/V1 Thay x, y, t vào (x + y/4 + t/2)V1 = V5 => z II BÀI TẬP VÍ DỤ: VD1: Chất hữu A có thành phần khối lượng: 31,58%C; 5,26%H; 63,16%O Tỉ khối A so với CO2 1,7273 Xác định CTPT A Giải: MA = 1,7273.44 = 76 g/mol Gọi CTPT A CxHyOz, ta có: M 12 x y 16 z 14t = = = = A %C % H %O % N 100 12 x y 16 z 76 = = = 31,58 5,26 63,16 100  x = 0,76.31,58/12 = y = 0,76.5,26 = z = 0,76.63,16/16 = Vậy CTPT A C2H4O3 VD2: Đốt cháy hoàn toàn 10 cm3 hiđrocacbon thể khí phải dùng hết 225 cm3 không khí (chứa 20% thể tích oxi), thu 30 cm3 CO2 Các khí đo điều kiện Xác định CTPT hiđrocacbon Giải: VO2 = 225.20/100 = 45 cm3 CxHy + (x +y/4)O2  xCO2 + y/2H2O  1V (x +y/4)V 10 cm3 45cm3 xV yV/2 30 cm3 Ta có: 10(x + y/4) = 45 10x = 30  x = 3; y = Vậy CTPT hiđrocacbon C3H6 III BÀI TẬP VẬN DỤNG: Bài 1: Xác định CTPT đơn giản hiđrocacbon A Biết A chứa 80% C 20% H Đs: C2H6 Bài 2: Chất A chứa 85,71% C 14,29% H, lít khí A (đktc) nặng 1,25g Xác định CTPT cùa A Đs: C2H4 Bài 3: Đốt cháy hoàn toàn hợp chất A chứa nguyên tố, ta thu 22g khí CO 9g H2O Biết dm3 chất đktc nặng 1,25g Hỏi: a) A chất vô hay hữu cơ? Giải thich b) Tính tỉ lệ kết hợp nguyên tử nguyên tố phân tử chất A c) Tìm CTPT A, viết CTCT A Đs: C:H = 1:2; C2H4 Bài 4: Đốt cháy hoàn toàn 2,25g hỗn hợp chất hữu A chứa C, H, O phải cần 3,08 lít O (đktc) thu VH2O = 5/4VCO2 Biết tỉ khối A H2 45 Xác định CTPT A Đs: C4H10O2 Bài 5: Một hỗn hợp gồm mêtan etylen có khối lượng 3g đktc chiếm thể tích 3,36 lít a) Tính thành phần % theo khối lượng chất hỗn hợp đầu b) Dẫn 1,68 lít hỗn hợp khí qua bình chứa dung dịch brom, thấy dung dịch bị màu khối lượng tăng lên m gam Tính m, biết phản ứng xảy hoàn toàn Đs: a) %CH4 = 53,33%; %C2H4 = 46,47% b) 0,7g Bài 6: dung dịch A gồm rượu etylic nước Cho 20,2g A tác dụng với Na (lấy dư), thấy thoát 5,6 lít H2 (đktc) a) Xác định độ rượu dung dịch A Biết Drượu = 0,8g/ml b) Nếu dùng rượu 400 cho tác dụng với Na cần gam để thu lượng H nói ? Đs: a) 92,740 ; b) 11,408g Bài 7: Xác định khối lượng dung dịch CH 3COOH 1% thu cho 15 lít rượu etylic 20 lên men giấm Biết hiệu suất trình 90% Khối lượng riêng rượu etylic 0,8g/ml Đs: 281,7kg Bài 8: đốt cháy 200 cm3 chất hữu A chứa C, H, O 900 cm3 oxi Thể tích hỗn hợp khí thu 1,3 lít Sau cho nước ngưng tụ 700ml Sau cho lội qua dung dịch KOH đặc 100 cm3 (các thể tích đo đktc) Tìm CTPT A Đs: C3H6 Bài 9: Đốt cháy hoàn toàn a lít hiđrocacbon A cần b lít khí oxi, sinh c lít khí cacbonic d lít nước (các thể tích đo điều kiện) Biết b/(c+d) = ¾ a/b = 1/3 Xác định công thức phân tử A, thử lại sau tìm công thức phân tử A Đs: C2H4 Bài 10: Đốt cháy hoàn toàn m gam hiđrocacbon A thu 3,52g cacbon đioxit 2,16g nước; khối lượng oxi cần cho phản ứng 4,48g Biết m gam chất A chiếm thể tích 0,896 lít (đktc) a) Tìm CTPT A b) Viết công thức cấu tạo, dự đoán tính chất hóa học đặc trưng A minh họa PTHH Đs: C2H6; phản ứng với Cl2 Bài 11: Đốt cháy hoàn toàn 30ml rượu etylic chưa rõ độ rượu cho toàn sản phẩm vào nước vôi (dư) Lọc kết tủa, sấy khô cân nặng 100g a) Tính thể tích không khí để đốt cháy rượu hoàn toàn Biết thể tích khí oxi chiếm 1/5 thể tích không khí b) Xác định độ rượu Biết Drượu = 0,8g/ml Đs: a) 168 lít; b) 95,830 Bài 12: Đốt cháy hoàn toàn 0,224 lít hợp chất hữu X cần 0,616 lít oxi, thu 1,344 lít hỗn hợp CO2, nước N2 Sau ngưng tụ nước, hỗn hợp khí lại chiếm thể tích 0,56 lít có tỉ khối so với oxi 1,275 Xác định CTPT X Biết thể tích đo đktc Đs: C2H7O2N THAM KHẢO THÊM * Bài toán dạng bản: a) Sơ đồ phân tích đề toán: m (g) + O2 mCO2 (g) ( hay nCO2(mol) , VCO2(lít) đktc ) đốt cháy HCHC hoàn toàn mCO2(g) hay nH2O(mol) (A) VN2(lít) đktc ( hay nN2(mol) ) - Yêu cầu : Xác định công thức phân tử hợp chất hữu (A) ? b) Phương pháp giải : Bước1: Xác định thành phần nguyên tố hợp chất hữu (A) đem đốt Vco2 12 mCO2 = 12 = 12 nCO2 22,4 44 mH ( A ) = mH (trong H2O) = m H 2O = 2n H 2O 18 28.V N mN ( A ) = = 28.n N 22,4 mC ( A ) = mC (trong CO2) = Tính tổng khối lượng : ( mC + mH + mN ) so sánh - Nếu ( mC + mH + mN ) = mA ( đem đốt ) => A không chứa ôxy - Nếu (mC + mH + mN ) 〈 mA (đem đốt) => A có chứa ôxy => mO ( A ) = mA - ( mC +mH + mN ) Cách xác định thành phần % nguyên tố hợp chất hữu (A) mC 100 m N 100 m H 100 ; %H = ; %N = mA mA mA mO 100 %O = = 100% - ( %C + %H + %N ) mA %C = Bước : Xác định khối lượng mol phân tử hợp chất hữu (MA) Dựa vào khối lượng riêng chất hữu (A) đktc (DA) MA = 22,4 DA Dựa vào tỷ khối chất hữu (A) khí B (dA/B) hay không khí (dA/KK) * Dựa vào khối lượng (mA (g) ) thể tích (VA (lít) ) khí A đktc = MB thể dA/Btích VA (lít) đktcMA = 29 dA/KK mA (g) khíM AAchiếm MA = MA (g) 22,4 (lít) 22,4.m A V A (lít ) Bước : Xác định công thức phân tử hợp chất hữu (A) Cách : Dựa công thức tổng quát hợp chất hữu (A) : CxHyOzNt 12 x y 16 z 14t M A = = = = m C m H mO m N mA hay M 12 x y 16 z 14t = = = = A %C % H %O % N 100 - Tính trực tiếp x , y , z , t từ tỷ lệ => công thức phân tử hợp chất (A) Cách : Tính trực tiếp từ phương trình phản ứng cháy hợp chất hữu (A) - Trường hợp : Đề cho biết khối lượng chất phản ứng cháy: CxHyOzNt + ( x + y z y t t0 - )O2 → x CO2 + H2O + N2 2 MA (g) mA (g) 44x (g) 9y (g) m CO2 mH2O 44 x 9y 14t 2 M = = A => Tỉ lệ : m = m m mA CO H O N 14t (g) mN2 => x , y , t Từ MA = 12x + y + 16z + 14t => z = M A − (12 x + y + 14t ) 16 => Xác định công thức phân tử hợp chất hữu A - Trường hợp : Đề cho biết thể tích chất phản ứng cháy (ở điều kiện nhiệt độ áp suất ) - Trường hợp điều kiện nhiệt độ áp suất, tỷ lệ thể tích chất khí tỷ lệ số mol Do giải nên áp dụng thể tích trực tiếp vào phương trình phản ứng cháy tổng quát c) Bài tập minh hoạ : Bài : Đốt chất hoàn toàn gam hợp chất hữu (A) chứa nguyên tố : C, H, O, kết thu 6,6 gam CO2 3,6 gam H2O Biết tỷ khối hợp chất khí H2 30 Xác định công thức phân tử hợp chất hữu (A) ? - Theo đề dạng công thức phân tử hợp chất hữu (A) : CxHyOz Cách : - Khối lượng nguyên tố có (A) mC = 12 12 mCO2 = 6,6 = 1,8( g ) 44 44 ; mH = 2 m H 2O = 3,6 = 0,4( g ) 18 18 => mO = mA - ( mC + mH ) = - ( 1,8 + 0,4 ) = 0,8 (g) - Khối lượng mol (A) : M A = d A / M H = 30.2 = 60( g ) H2 12 x y 16 z M A = = = m C m H mO mA 12 x y 16 z 60 = = = = 20 1,8 0,4 0,8 ⇔ => x = , y = , z = Vậy công thức phân tử (A) : C3H8O Cách : - Phương trình phản ứng cháy tổng quát (A) CxHyOz + ( x + y z y t0 - )O2 → x CO2 + H2O 2 Theo pt : MA (60g) Theo đề : mA (3g) Ta có tỉ lệ : M 44 x 9y = = A mCO2 m H 2O mA 44x 9y mCO2 (6,6g) mH2O(3,6g) ⇔ mà MA = 12x + y + 16z => z = 44 x y 60 = = = 20 6,6 3,6 => x =3 , y = 60 − (12.3 + 8) M A − (12 x + y ) ⇔ z= =1 16 16 Vậy công thức phân tử (A) là: C3H8O Bài : Xác định công thức phân tử Hydrôcacbon (A) Khi phân tích hợp chất có thành phần % khối lượng nguyên tố sau : 75%C 25%H Biết 3,2 gam chất (A) đktc tích 4,48 lít - Dạng công thức phân tử Hydrôcacbon (A) : CxHy 22,4.m A 22,4.3,2 = = 16( g ) V A (lit ) 4,48 12 x y 16 M 12 x y = = = = A ⇔ - Ta có tỷ lệ : => 75 25 100 %C % H 100 - Khối lượng mol của(A) : MA = x=1 , y=4 Vậy công thức Hydrôcacbon (A) là: CH4 Bài : Đốt cháy hoàn toàn 100ml chất hữu (A) chứa nguyên tố: C, H, O, cần 250 ml khí O2 , thu 200ml CO2 200ml H2O (các khí đo điều kiện nhiệt độ áp suất ) Xác định công thức phân tử hợp chất hữu (A) ĐA: C2H4O Bài : Đốt cháy hoàn toàn 7,4(g) hợp chất axit đơn chức no, thu 6,72lít CO (ở đktc) Xác định công thức phân tử axit ? ĐA: C3H6O2 Bài 5: Đốt cháy hoàn toàn 18(g) chất hữu (A) cần vừa đủ 16,8(lit) khí O đktc , hỗn hợp sản phẩm cháy gồm CO2 H2O có tỉ lệ thể tích : VCO2 : VH2O(hơi) = : Xác định công thức phân tử (A) Biết tỉ khối (A) khí H2 36 ĐA: C3H4O2 Bài 6: Đốt cháy hoàn toàn 2,64 gam Hydrôcacbon (A) thu 4,032 lít khí CO2 đktc Xác định công thức phân tử (A) ? ĐA: C3H8 Bài 7: Đốt cháy hoàn toàn 0,05 mol rượu no X (CnH2n+2Ox) mạch hở cần 5,6g khí oxi tạo thành 6,6g khí CO2 xác định công thức phân tử, công thức cấu tạo X ĐA: C3H8O3 Bài 8: Đốt cháy hoàn toàn 1,52 gam rượu X thu 1,344 lít khí CO đktc 1,44g nước Xác định công thức phân tử cấu tạo X Biết X hòa tan Cu(OH) điều kiện thường ĐA: C3H8O2 Bài 9: Hỗn hợp hidrocacbon no dãy đồng đẳng bị đốt cháy hoàn toàn cần hết 30,24 dm3 oxi (đktc) Sản phẩm cháy dẫn lầ lượt qua bình chứa H2SO4 đăc bình đựng dung dịch Ba(OH)2 dư thấy độ tan khối lượng bình tăng khối lượng bình 15,4 gam Tìm công hirocacbon ĐA: C2H6, C3H8 Bài 10: Từ loại tinh dầu người ta tách hổn hợp chất hữu A Đốt chất cháy hoàn toàn 2,64g A càn 4,704 lít khí oxi (đktc) thu CO2 H2O với tỉ lệ khối lượng 11: biết MA < 150 xác định công thức phân tử A ĐA: C9H8O ... BÀI TẬP VẬN DỤNG: Bài 1: Xác định CTPT đơn giản hiđrocacbon A Biết A chứa 80% C 20% H Đs: C2H6 Bài 2: Chất A chứa 85,71% C 14,29% H, lít khí A (đktc) nặng 1,25g Xác định CTPT cùa A Đs: C2H4 Bài. .. chất vô hay hữu cơ? Giải thich b) Tính tỉ lệ kết hợp nguyên tử nguyên tố phân tử chất A c) Tìm CTPT A, viết CTCT A Đs: C:H = 1:2; C2H4 Bài 4: Đốt cháy hoàn toàn 2,25g hỗn hợp chất hữu A chứa C,... dụng thể tích trực tiếp vào phương trình phản ứng cháy tổng quát c) Bài tập minh hoạ : Bài : Đốt chất hoàn toàn gam hợp chất hữu (A) chứa nguyên tố : C, H, O, kết thu 6,6 gam CO2 3,6 gam H2O