- 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 [r]
(1)Ngày soạn: 28/07/2012 Ngày giảng: 1/8/2012
Tiết: + +
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 thông dụng. - Viết CTCT phân loại đồng phân HCHC
- Một số biến dạng thường gặp kỳ thi chọn HSG cấp 2) Kĩ năng:
-Rèn luyện kỹ giải tốn tính theo CTHH Phương trình hố học - Lập CTPT viết CTCT hợp chất hữu
B CHUẨN BỊ:
- Giáo án + SGK + Tài liệu tham khảo C HOẠT ĐỘNG DẠY – HỌC
I Kiến thức cần nhớ.
1.TÌM CƠNG THỨC CHỈ BIẾT DẠNG TỔNG QUÁT CxHyOzNt
Đặc điểm toán :
- Chỉ biết hợp chất cần tìm hợp chất hữu cơ, hidrocacbon hay dẫn xuất chưa biết - Để dấu loại hợp chất, tốn dựa vào tính chất chung hợp chất hợp chất hữu
cơ phản ứng cháy
- Để tìm CTPT dạng cần phải biết điều kiện : * Biết tỉ lệ khối lượng tỉ lệ mol nguyên tố * Biết khối lượng mol
Nếu biết điều kiện, biện luận tìm cơng thức số trường hợp cụ thể
- Loại thể số dạng sau :
1.1- BIẾT KHỐI LƯỢNG HOẶC PHẦN TRĂM KHỐI LƯỢNG CÁC NGUYÊN TỐ a.phương pháp
Cách Dựa vào khối lượng nguyên tố MA
- Đặt công thức A : CxHyNzOt
- Tỉ lệ khối lượng nguyên tố : 12mCx =¿ y
mH = 14z
mN = 16t
mO = MA mA
Từ tỉ lệ ta tìm x ; y, t, z Công thức phân tử A
Cách Dựa vào tỉ lệ mol nguyên tố MA:
- tính số mol nguyên tố A - Gọi CTĐG A CxHyNzOt
- Tỉ lệ mol nguyên tố x:y:z:t = nC : nH : nN : nO
- suy ctđg (CxHyNzOt)n dựa vào khối lượng mol tìm n
Suy công thức phân tử A
(2)b: ví dụ áp dung
Ví dụ Khi phân tích 7,5 gam hợp chất hữu A, thấy có 2,4 gam C, 0,5 gam H, 1,4 gam N 3,2 gam O Tìm cơng thức phân tử A Biết tỉ khối A hidro 37,5. (H=1, C=12, N=14, O=16)
Lời giải
Cách Dựa vào khối lượng nguyên tố Khối lượng mol A : M = 37,5 x = 75 ( gam) Khối lượng phân tử ( KLPT) = 75 ( đvc)
- Đặt công thức A : CxHyNzOt
- Tỉ lệ khối lượng nguyên tố : 12x : y : 14z : 16t = 2,4 : 0,5 : 1,4 : 3,2 Hay : 122,4x=¿ y
0,5 = 14z
1,4 = 16t
3,2 =
12x+y+14z+16t
2,4+0,5+1,4+3,2 =
75 7,5
Từ tỉ lệ ta tìm x = 2; y=5, t=1, z=2 Cơng thức phân tử A : C2H5NO2
Cách Dựa vào tỉ lệ mol nguyên tố : nC : nH : nN : nO = 122,4 : 0,51 : 141,4 : 163,2
= 0,2 : 0,5 : 0,1 : 0,2 = : : :
Công thức đơn giản : C2H5NO2
Cơng thức tổng qt có dạng : ( C2H5NO2)n = 75n = 75
Suy n =1, Vậy công thức phân tử A C2H5NO2
Nhận xét : Phương pháp ưu điểm chỗ : tìm cơng thức đơn giản công thức nghiệm mà không cần biết đến khối lượng mol M Nhưng số học sinh không chọn phương pháp Vì đổi tỉ lệ khơng ngun tỉ lệ nguyên thường gặp lúng túng số trường hợp
Ví dụ Một hợp chất hữu A có chứa 40%C, 6,67% H 53,33%O khối lượng Tìm cơng thức phân tử A, biết khối lượng mol A: M = 180
Lời giải
Tương tự tập 1, Nếu qui 100 gam A số gam nguyên tố : mC = 40 (gam), mH = 6,67 (gam), mO = 53,33 (gam)
Cách 1. Đặt công thức phân tử A : CxHyOz
Tỉ lệ khối lượng nguyên tố : 1240x=¿ y
6,67 = 16z
53,33 =
12x+y+16z
40+6,67+53,33 =
180 100
Suy : x = ; y = 12; z = Công thức phân tử A : C6H12O6
Cách 2.
Tỉ lệ mol nguyên tố :
nC : nH : nO = 4012 : 6,167 : 5316,33
= 3,33 : 6,67 : 3,33 = : :
Công thức nghiệm A (CH2O)n = 30n = 180 n=
Công thức phân tử A : C6H12O6
Chú ý : Một số cách giải khác trường hợp này, phép biến đổi toán học tương đương tỉ lệ
Chẳng hạn, số gam nguyên tố có mol chất A MC =
40∗180
(3)mH = 1006,67∗180 = 12 số nguyên tử H = 121 = 12
mO = 53100,33∗180 = 96 số nguyên tử O = 9616 =
1.2- BIẾT KHỐI LƯỢNG, SỐ MOL(THỂ TÍCH) CÁC CHẤT TRONG PHẢN ỨNG CHÁY.
Đặc điểm : dạng phải thêm bước là: tìm khối lượng ngun tố có sản phẩm cháy
Cách 1. Dựa vào tỉ lệ khối lượng tỉ lệ mol nguyên tố - Tìm khối lượng C, H O có A
- Đặt công thức A : CxHyOz ,
- ta có tỉ lệ : 12mCx=¿ y
mH = 16z
mH = MA mA
- Suy x , y , z Công thức phân tử A
Cách 2. Dựa vào tỉ lệ khối lượng tỉ lệ mol thể tích của chất phản ứng cháy
- Đặt công thức A: CxHyOz
- Phương trình phản ứng cháy
CxHyOz + ( x + 2y - 2z ) xCO2 + 2y H2O
- Từ pt đốt cháy suy CTPT cần tìm
Bài tập áp dụng
Bài tập1: Đốt cháy hoàn toàn 2,3 gam hợp chất hữu A, thu 2,24 lít CO2(đktc) và
2,7 gam nước Tìm cơng thức phân tử A, biết hố 2,3 gam A thu thể tích đúng thể tích của1,6 gam Oxi điều kiện
Lời giải
- Khối lượng mol A, M = 2,31,6 32 = 46 ( gam)
Cách 1. Dựa vào tỉ lệ khối lượng tỉ lệ mol nguyên tố - Số gam C, H O có 2,3 gam A
mC = 2,24
22,4 x12 = 1,2 ( gam)
mC = 182,7 x2 = 0,3 ( gam)
mO = 2,3 – 1,2 – 0,3 = 0,8 ( gam)
- Đặt công thức A : CxHyOz , ta có tỉ lệ :
121,2x=¿ y
0,3 = 16z
0,8 =
12x+y+16z
1,2+0,3+0,8 =
46 2,3
- Suy x = 2, y = 6, z =1 Công thức phân tử A C2H6O
Cách 2. Dựa vào tỉ lệ khối lượng tỉ lệ mol thể tích của chất phản ứng cháy
- Đặt công thức A: CxHyOz
- Phương trình phản ứng cháy
CxHyOz + ( x + 2y - 2z ) xCO2 + 2y H2O
Theo pt : 46 (g) 22,4x(lít) 9y(g) Theo gt : 2,3 (g) 2,24 2,7 Từ tỉ lệ trên, suy : x = ; y =
(4)Thu 100 ml CO2 150 ml nước Tìm cơng thức phân tử X, biết thể tích đều
được đo điều kiện. Lời giải
-Trong trường hợp này, việc dựa vào tỉ lệ khối lượng tỉ lệ mol nguyên tố phức tạp, chưa biết thể tích chất cho điều kiện
Cho nên ta phải dựa vào tỉ lệ mol thể tích chất phương trình phản ứng cháy để tính tốn
- Đặt cơng thức X CxHyOz
- Phương trình phản ứng cháy :
CxHyOz + ( x + 4y - 2z )O2 xCO2 + 2y H2O
- Theo pt : ( x + 4y - 2z ) x 2y ( mol) - Theo gt : 50 150 100 150 ( mol lít) - Rút gọn :
- Tỉ lệ :
( x + 4y - 2z ) x 2y
x = ; 2y = y = ; thay x, y vào phương trình ( x + 4y - 2z ) = z = CTPT X : C2H6O
Bài tập : 200 ml hỗn hợp gồm có hidrocacbon X N2 trộn với 300 ml O2( lấy
dư) Tiến hành đốt cháy hỗn hợp thu 500 ml hỗn hợp khí hơi, dẫn hỗn hợp qua bình chứa dung dịch H2SO4 đặc, thu 300 ml hỗn hợp, dẫn tiếp qua bình chứa dung dịch
NaOH dư, thấy cịn 200 ml hỗn hợp khí Tìm cơng thức phân tử X. Lời giải
- Tìm thể tích chất phương trình phản ứng cháy
Nhận xét : Độ giảm thể tích hỗn hợp khí qua bình H2SO4đ thể tích H2O Độ
giảm thể tích hỗn hợp qua bình NaOH thể tích CO2 hỗn hợp khí qua
bình N2 O2 dư
VH2O = 500 – 300 = 200
VCO2 = 300- 200 = 100
VO2 phản ứng = VCO2 + 12 VH2O = 100 + 100 = 200
VO2 dư = VO2ban đầu - VO2phản ứng = 300 – 200 = 100
VN2 = Vhh(N2, O2 dư ) – VO2còn dư =200 - 100 = 100
VX = Vhh( X, N2 ) – VN2 = 200 – 100 = 100
- Đặt công thức X CxHy
- Phương trình phản ứng cháy :
CxHyOz + ( x + 4y )O2 xCO2 + 2y H2O
- Theo pt : ( x + 4y ) x 2y ( mol) - Theo gt : 100 200 100 200 ( mol lít) ( x + 4y ) x 2y
100 200 100 200 x = ; 2y = y = CTPT X : CH4
—— = —————— = —— = ——
(5)Bài tập 4 : 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) Giải
- Phương trình phản ứng cháy tổng quát (A) :
CxHyOz + ( x+4y - 2z )O2 ⃗t0 x CO2 + 2y H2O
Theo ptpứng : 1(ml) x+ y
4
-z
2 (ml) x(ml)
y
2 (ml)
Theo đề : 100(ml) 250(ml) 200(ml) 200(ml) Ta có :
100=
x
200=
y
2 200=
x+ y
4− z 250 ⇔ 100= x
200 ⇒x= 200 100=2
1001 = y
2 200⇒y= 200 100 =4
100=
x+y
4 −
z
2 250 ⇒
250 100=2+
4 4−
y
2=2+1−
z
2⇒z=1
Vậy công thức phân tử hợp chất hữu (A) : C2H4O
2 MỘT SỐ BIẾN DẠNG.
- Các biến dạng toán lập công thức phân tử so với dạng nhiều, cần thay đổi chất tỉ lệ, điều kiện, phản ứng xảy theo chiều hướng khác Sau số biến dạng thường gặp
2.1: Biến dạng
a) Đặc điểm toán :
- Đề không cho biết lượng chất hữu (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) + O2 ⃗t0 CO2 + H2O
=> lượng chất (A) đem đốt : mA = ( mCO2 + mH2O ) - mO2
- Sau đưa toán dạng toán để giải * Lưu ý:
- Nếu biết (A) Hydrơcacbon, dựa vào phương trình phản ứng cháy tổng quát (A) : CxHy + ( x+4y ) O2 ⃗t0 x CO2 + 2y H2O
- Ta ln có phương trình tốn học :
nO2 (phản ứng cháy) = nCO2 + 12 nH2O
- Các khí đo điều kiện, ta có :
VO2 (phản ứng cháy) = VCO2 + 12 VH2O (hơi)
c) Bài tập minh họa:
VD1: Đốt cháy hoàn toàn chất hữu (A) cần vừa đủ 6,72 lít khí O2 đktc thu 13,2 (g)
CO2 5,4(g) H2O Xác định công thức phân tử (A) ? Biết tỷ khối (A) Heli
là 7,5
Giải
- Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng cho sơ đồ phản ứng (A) : (A) + O2 ⃗t0 CO2 + H2O
- Ta có: mA = ( mCO2 + mH2O ) - mO2 (phản ứng)
= ( 13,2 + 5,4 ) - ( 226,72,4 32 ) = (g)
( Vận dụng phương pháp giải dạng )
- Khối lượng mol chất (A) MA = MHe dA/He = 7,5 = 30(g)
- Khối lượng nguyên tố có (A): mC =
mCO
2
44 12= 13,2
44 12=3,6(g) ; mH =
mH
2O
18 2= 5,4
18 2=0,6(g)
- Tổng: mC + mH = 3,6 + 0,6 = 4,2(g) < mA đem đốt 9(g)
=> chất (A) có chứa ơxi : mO = - 4,2 = 4,8(g)
- Dạng công thức (A) CxHyOz
- Ta có tỉ lệ : 12mx
C = y
mH =16z
mO =MA
mA
⇔ 123,6x= y
0,6= 16z
4,8 = 30
9
(6)VD2: Đốt cháy hoàn toàn a gam hợp chất A phải cần 2,8 lít O2(đktc), thu 2,24 lít
CO2(đktc) 2,7 gam H2O Tìm cơng thức phân tử A Biết tỉ khối A H2 bằng
31
Lời giải
- Tìm a áp dụng định luật bảo toàn khối lượng mX + mO2 = mCO2 + mH2O
mX + 222,8,4 x 32 = 222,24,4 x 44 + 2,7 mX = 3,1
- Số gam C, H O ( có) 3,1 gam A
mC = 222,24,4 x 12 = 1,2 mH = 182,7 x = 0,3
mO = 3,1 – 1,2 – 0,3 = 1,6
- Tỉ lệ mol : C : H : O = 121,2 : 0,31 : 161,6
= 0,1 : 0,3 : 0,1
= : :
- Công thức nghiệm ( CH3O)n = 31n = 31*2 =32 n = CTPT : C2H6O
2.2 Biến dạng 2
a) Đặc điểm tốn : Đề khơng cho kiện tính MA, u cầu xác định công thức phân tử
hợp chất hữu (A) b) Phương pháp giải :
Bước1 : Đặt công thức (A) dạng tổng quát : CxHyOzNt
Sau dựa vào kiện toán thiết lập tỷ lệ : x : y : z : t = mC
12 :
mH
1 :
mO
16 :
mN
14 => công thức đơn giản ( CTĐGN ) công thức
thực nghiệm ( CTTN ) chất (A)
Bước : Biện luận từ công thức thực nghiệm ( CTTN ) để suy công thức phân tử của (A)
Bảng biện luận số trường hợp thường gặp
CTTQ Điều kiện Ví dụ minh hoạ
CxHy
CxHyOz
y 2x +
x , y 0, nguyên y chẳn
CTTN (A) : (CH3O)n => CnH3nOn
3n 2n + => n , n nguyên => n = , CTPT (A) : CH3O (loại , y lẻ)
n = , CTPT(A) : C2H6O2 (nhận)
CxHyNt
CxHyOzNt
y 2x + 2+ t
x , y , t , nguyên y lẻ t lẻ
y chẳn t chẳn
CTTN(A) : (CH4N)n => CnH4nNn 4n 2n+2+n⇒1≤ n ≤2 , nguyên => n = => CH4N (loại)
n = => C2H8N2 (nhaän)
c) ví dụ minh họa:
ví dụ1 - Đốt cháy hồn tồn 2,64 gam Hydrơcacbon (A) thu 4,032 lít khí CO2
đktc Xác định công thức phân tử (A) ? Giải - Khối lượng nguyên tố có (A):
mC =
VCO2
22,4 12= 4,032
22,4 12=2,16(g)
(A) Hydrơcacbon => mH = mA - mC
= 2,64 - 2,16 = 0,48(g) - Dạng công thức của(A) : CxHy
- Ta có tỷ lệ : x : y = mC 12 :
mH
1 = 2,16 12 :
0,48
1 =0,18 :0,48
=> x : y = :
CTĐGN (A) là: C3H8 => CTTN (A): (C3H8)n hay C3nH8n
(7)ví dụ2 : Đốt cháy hồn toàn 4,5 gam hợp chất A, thu 4,48 lít CO2(đktc) Và 4,5
gam H2O Tìm cơng thức phân tử A.
Lời giải
-Lượng nguyên tố 4,5 gam
mC = 224,48,4 x 12 = 2,4 mH = 184,5 x = 0,5
mO = 4,5 – 2,4 – 0,5 = 1,6
-Tỉ lệ mol nguyên tố
C : H : O = 122,4 : 0,51 : 161,6 = 0,2 : 0,5 : 0,1 = : :
- Công thức nghiệm A : ( C2H5O)n hay C2nH5nOn
- Biện luận tìm cơng thức :
Theo thuyết cấu tạo hoá học, với hợp chất chứa nguyên tố CxHy nguyên tố
CxHyOz, ta có :
* Số nguyên tử H số chẵn : y = 5n chẵn
* Quan hệ C H : y <= 2x +2 = 2*2n+2 Kết hợp, ta 5n < = 4n + n =2
Vậy công thức phân tử A : C4H10O2
- Lưu ý : trường hợp lúc tìm cơng thức Chẳng hạn ứng với cơng thức nghiệm (CH2O)n với n
n= 1 CTPT : CH2O A andehit HCHO
n=2 CTPT : C2H4O A axit CH3COOH este HCOOCH3 ,
n=3 CTPT : C3H6O3 A hợp chất hữu tạp chức CH3CH(OH)COOH
n=4 CTPT : C4H8O4 A tetraozơ CH2OH(CHOH)2CHO, ………
n=5 CTPT : C5H10O5 A pentoandozơ:CH2OH(CHOH)3CHO,…
n=5 CTPT : C6H12O6 A Hexoandozơ:CH2OH(CHOH)4CHO,…
2.3 Biến dạng 3:
a) Đặc điểm toán : Thường gặp kiểu đề sau : * Kiểu đề1:
HCHC CO2 mB1 (tăng lên)
(A) H2O mB2 (tăng lên)
+ Yêu cầu : Xác định công thức phân tử hợp chất hữu (A)
- Cách giải : Tư ø mB1 (tăng lên) = mH2O ; mB2 (tăng lên) = mCO2
Sau đưa tốn dạng để giải * Kiểu đề2:
HCHC CO2 mBình (tăng lên)
(A) H2O m muối trung hoà
m muối axit
+ Yêu cầu : Xác định công thức phân tử hợp chất hữu (A)
- Cách giải : Viết phương trình phản ứng CO2 tác dụng với dung dịch kiềm
- Từ lượng muối trung hoà muối axit thu ( kiện đề ) dự vào phương trình phản ứng tính lượng CO2
- Vì độ tăng khối lượng bình chứa : mB2 (tăng lên) = mCO2 + mH2O
=> mH2O = mB2 (tăng lên) - mCO2
- Tính mCO2 mH2O sinh chất hữu (A) cháy ; đưa toán dạng để
giải
c) Bài tập minh hoạ:
Bài 1: Đốt cháy hoàn toàn 10,4(g) chất hữu (A) cho sản phẩm qua bình (1) chứa H2SO4 đậm đặc bình (2) chứa nước vơi có dư ; thấy khối lượng bình (1) tăng 3,6
+ O2
t0
Bình(1)H2SO4(đ)
Bình(2) d2 kiềm dư
+ O2
t0
Bình d2 Ca(OH)
2 hay Ba(OH)2
(8)(g) ; bình (2) thu 30 (g) kết tủa Biết tỉ khối chất (A) khí O2 3,25
Xác định công thức phân tử (A) ?
Giải
- Theo đề , chất hữu (A) đốt cháy chắn cho sản phẩn CO2 H2O ; H2O bị H2SO4 đậm
đặc giữ lại ; CO2 phản ứng với Ca(OH)2
Ca(OH)2 + CO2 ❑⃗ CaCO3 + H2O
Vậy mH2O = mB1 (tăng lên) = 3,6(g) ; nCO2 = nCaCO3 = 30100=0;3(mol)
( Vận dụng phương pháp giải dạng ) - Khối lượng nguyên tố có (A):
mH =
mH
2O
18 2= 3,6
18 2=0,4(g) ; mC = mCO2.12=0,3 12=3,6(g)
- Tổng: mC + mH = 3,6 + 0,4 = 4(g) < mA ( đem đốt )
=> Chất hữu (A) có chứa ơxi : mO = 10,4 - = 6,4(g)
- Khối lượng mol chất (A): MA = dA/O2 MO2 = 3,25 32 = 104(g)
- Dạng công thức phân tử (A) là: CxHyOz
- Ta có tỉ lệ : 12mx
C = y
mH =16z
mO =MA
mA
⇔ 123,6x = y
0,4= 16z
6,4= 104 10,4
Giải ta kết : x = ; y = ; z = Vậy công thức phân tử (A) : C3H4O4
Bài : Đốt cháy hoàn toàn 1,08(g) chất hữu (A) cho toàn sản phẩm vào dung dịch Ba(OH)2 ; thấy bình nặng thêm 4,6(g) ; đồng thời tạo thành 6,475(g) muối axit 5,91(g) muối
trung hoà Tỉ khối (A) Heli 13,5 Xác định công thức phân tử (A) ? Giải
- Chất hữu (A) cháy cho CO2 H2O , CO2 phản ứng với dung dịch Ba(OH)2
tạo muối theo phương trình phản ứng sau :
CO2 + Ba(OH)2 ❑⃗ BaCO3 + H2O (1)
2CO2 + Ba(OH)2 ❑⃗ Ba(HCO3)2 (2)
Từ (1) ; (2) đề cho : tổng nCO2 = nBaCO3 + 2nBa(HCO3)2
= 1975,91+26,475
259 =0,03+0,05=0,08(mol)
Vì độ tăng khối lượng bình chứa tổng khối lượng CO2 H2O nên :
mH2O = 4,6 - mCO2 = 4,6 - 0,08 44 = 4,6 - 3,52 = 1,08(g)
( Vận dụng phương pháp giải dạng ) - Khối lượng nguyên tố có chất hữu (A) : mC = 12 nCO2 = 12 0,08 = 0,96(g) ; mH =
mH2O
18 =2 1,08
18 =0,12(g)
- Tổng : mC + mH = 0,96 + 0,12 = 1,08(g) lượng chất (A) đem đốt ⇒
chất (A) không chưa ôxy
- MA = MHe dA/He = 13,5 = 54(g)
- Dạng công thức chất (A) : CxHy ; ta có tỉ lệ :
12mx
C = y
mH =MA
mA
⇔ 12x
0,96=
y
0,12= 54
1,08 giải : x = ; y =
Vậy công thức phân tử (A) : C4H6
2.3 Biến dạng 4: a Đặc điểm toán
- Chỉ cho biết khối lượng mol M
- Thông thường giả thiết cho biết khối lượng mol thành phần định tính, kết tìm cho nhiều chất khác
b phương pháp giải
-Tính khối lượng mol MA
- Gọi Cơng thức A có dạng : CxHyOz, ta có :
- Xét phương trình M = 12x + y + 16z - Rút y = M – 12x - 16z
- Biện luận z cho z tiến dần từ kem theo đk y < = 2x + suy x chọn nghiệm phù hợp CTPT cần tìm :
c Ví dụ áp dụng
Ví dụ 1 ; X, Y, Z hợp chất hữu mạch hở chứa C, H, O Đều có tỉ khối H2 bằng
(9)Lời giải
-Khối lượng mol MX = MY = MZ = 23x2 = 46
- Cơng thức X, Y, Z có dạng : CxHyOz, ta có :
M = 12x + y + 16z = 46 y = 46 – 12x - 16z
Với z = y = 30 – 12 x
y < = 2x + Nghiệm phù hợp x = 2, y= CTPT: C2H6O
Với z = y = 14 – 12x, Nghiệm phù hợp x =1, y = 2 CTPT : CH2O2
Công thức cấu tạo : X, Y, Z nhận cấu tạo sau Ancol ( rượu) : CH3CH2OH ( ancol etylic)
Ete : CH3-O-CH3 ( dimetyl ete)
Axit : H-COOH ( axit fomic ) 2.5 Biến dạng :
a) Đặc điểm toán : - Đề không cho biết lượng sản phẩm cháy CO2 H2O cụ thể ; riêng
biệt đốt cháy chất (A) mà lại cho lượng hỗn hợp sản phẩm tỉ lệ lượng hay thể tích chúng
* Yêu cầu : Xác định công thưc phân tử (A) b) Phương pháp giải :
- Thông thường đặt số mol CO2 H2O làm ẩn số ; lập phương trình tốn học để tính
lượng CO2 lượng H2O cụ thể Sau đưa tốn dạng để giải
- Để chuyển từ tỉ lệ số mol CO2 H2O (hay tỉ lệ thể tích đo điều kiện) tỉ lệ khối
lượng sau :
VCO2
VH2O= nCO2 nH2O=
a b⇒
mCO2 mH2O=
nCO2.MCO2 nH2O.MH2O=
44a
18b
c) Bài tập minh hoạ :
Bài tập 1: Đốt cháy hoàn toàn 18(g) chất hữu (A) cần vừa đủ 16,8(lit) khí O2 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
Giải
- Từ tỉ lệ thể tích VCO2 : VH2O(hơi) = : Ta có tỉ lệ khối lượng :
mCO2
mH2O=
VCO2.MCO2 VH2O(hôi).MH2O=
3,44 18=
11
mO2( phản ứng ) = 1622,,8 324 =24(g)
- Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có :
mCO2 + mH2O = mA + mO2 (phản ứng) = 18 + 24 = 42(g)
⇒ mCO2 = 11 4211
+3 =33(g) mH2O = 42 - 33 = 9(g) ( Vận dụng phương pháp giải dạng ) - Khối lượng nguyên tố có (A) :
mC = 12
44 33=9(g) ; mH =
18 9=1(g)
Tổng: mC + mH = + = 10(g) < mA(đem đốt) ⇒ chất (A) chứa ôxy ;
mO = mA - ( mC + mH ) = 18 - 10 = 8(g)
- MA = dA/H2 MH2 = 36 = 72(g)
- Dạng công thức (A) : CxHyOz
Ta có tỉ lệ : 12mx
C = y
mH =16z
mO =MA
mA
⇔ 129x =y
1= 16z
8 = 72 18
⇒ x = ; y = ; z = - Vậy công thức phân tử chất (A) : C3H4O2
Bài tập 2: Đốt cháy hoàn toàn 6,0 gam hợp chất A phải cần 10,08 lít O2(đktc) Thu
được CO2 nước có tỉ lệ thể tích : Tìm cơng thức phân tử A Biết tỉ khối hơi
của A không khí 2,069. Lời giải.
-Tìm lượng CO2 H2O
Đặt số mol CO2 H2O a b, ta có :
(10)m (CO2, H2O) = m (A, O2 )
44a + 18b= 6,0 + 1022,,084 x 32 = 20,4 (2)
Giải hệ phương trình (1) (2) : a = 0,3 mol CO2 ; b = 0,4 mol H2O
- Lượng C, H, O (nếu có) 6,0 gam A
mC = 0,3x12 = 3,6 ; mH = 0,4 x = 0,8 ; mO = – 3,6 – 0,8 = 1,6
- Tỉ lệ mol nguyên tố: C : H : O = 123,6 : 0,81 : 161,6 = 0,3 : 0,8 : 0,1 = : : - Công thức nghiệm A (C3H8O)n = 60n = 2,069*29 = 60 n =1
- Công thức phân tử A : C3H8O
Chú ý : Phương pháp trình bày trên, chuyển toán dạng , ta cịn có nhiều cách giải khác, chẳng hạn
Từ giả thiết : nCO2 : nH2O = 3: 4nC : nH = : với tỉ lệ ứng với hợp chất no
Cho nên A có dạng C3H8Om = 36+8+16m =60 m =1
II Bài tập áp dụng nâng cao
Bài 1:Đốt cháy hoàn toàn 0,295g hợp chất A sinh 0,44g CO2 0,225g H2O Trong thí
nghiệm khác khối lượng chất A cho 55,8cm3 N
2 (đkc) Tỉ khối A
khơng khí 2,05 Xác định CTPT cảu A? Đs:C2H5ON
Bài 2:Xác định CTPT cho 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 so với không khí 4,05 c/ 54,5%C; 9,1%H; 36,4%%O ; 0,88g chiếm thể tích 224 ml (đo đktc) Bài 3: Tìm CTPT chất hữu trường hợp sau:
a/Đốt cháy hoàn toàn 10g hợp chất sinh 33,85g CO2 6,94g H2O Tỉ khối
khơng khí 2,69
b/Đốt cháy 0,282g hợp chất cho sản phẩm qua bình đựng CaCl2 KOH
thấy bình CaCl2 tăng thêm 0,194g, cịn bình KOH tăng 0,8g Mặt khác đốt 0,186g chất sinh
ra 22,4 ml Nitơ (ở đktc) Phân tử chất chứa nguyên tử Nitơ? Đs: a/C6H6 b/C6H7N
Bài 4: Phân tích hợp chất hữu ta thấy : 2,1 phần khối lượng C lại có 2,8 phần khối lượng oxi 0,35 phần khối lượng hiđro.Hãy xác định CTPT chất hữu nói biết 1g chất đktc chiếm thể tích 37,3cm3? Đs: C
2H4O2
Bài 5: Hãy xác định CTPT hợp chất hữu có khối lượng phân tử 26 : biết sản phẩm đốt cháy hợp chất khí cacbonnic nước Đs: C2H2
Bài 6: Đốt cháy hoàn toàn 0,9g chất hữu có thành phần : C,H,O ta 1,32g CO2
0,54g H2O Khối lượng phân tử chất 180.Xác định CTPT chất hữu trên? Đs:
C6H12O6
Bài 7: Khi đốt 1(l) khí A cần 5(l) khí oxi sau phản ứng thu 3(l) CO2 4(l) hơI nước Xác
định CTPT phân tử A;biết thể tích khí đo đktc nhiệt độ áp suất Đs: C3H8
Bài 8: Cho 400ml hỗn hợp gồm nitơ chất hữu thể khí chứa cacbon hiđro vào 900 ml oxi (dư) đốt .Thể tích hỗn hợp thu sau đốt 1,4(l) Sau cho nước ngưng tụ cịn 800ml hỗn hợp Ta cho lội qua dd KOH thấy 400ml khí Xác định CTPT hợp chất ;biết thể tích khí đo đk nhiệt độ áp suất Đs: C2H6
Bài 9: Đốt cháy hoàn toàn 10,4g hợp chất hữu A cho sản phẩm qua bình chứa H2SO4đậm đặc ,bình chứa nước vơi có dư ,thấy khối lượng bình tăng 3,6g ;ở bình
thu 30g kết tủa Khi hóa 5,2g A thu thể tích thể tích 1,6g oxi điều kiện nhiệt độ áp suất Xác định CTPT A Đs: C3H4O4
Bài 10: Đốt 0,366g chất hữu A thu 0,792g CO2và 0,234g H2O.Mặt khác phân hủy
0,549g chất thu 37,42cm3nitơ (đo 270C 750mmHg).Tìm CTPT A biết rằng
trong phân tử có nguyên tử nitơ Đs: C9H13O3N
(11)chiếm thể tích 0,56(l) có tỉ khối hiđro 20,4 Xác định CTPT X ,biết thể tích khí đo đktc Đs:C2H7O2N
Bài 12: Khi đốt 18g hợp chất hữu phải dùng 16,8(l) oxi (đo đktc) thu khí CO2
và nước với tỉ lệ thể tích VCO2 :VH O2 3: 2.Tỉ khối hợp chất hữu hiđro 36 Hãy xác định CTPT hợp chất Đs: C3H4O2
Bài 13: Đốt cháy hoàn toàn 100ml chất A cần 250ml Ôxi tạo 200ml CO2 200ml hơI
nước (các thể tích khí đo điều kiện nhiệt độ áp suất).Tìm CTPT A? Đs:C2H4O
Bài 14 Đốt cháy hoàn toàn gam HCHC A thu 4,4 gam CO2 1,8 gam H2O XĐ
CTĐGN A thành phần % nguyên tố A?
Biết tỉ khối HCHC A so với He 7,5 Hãy XĐ CTPT A?
Bài 15 Đốt cháy hoàn toàn 1,72 gam HCHC A thu 3,52 gam CO2 1,8 gam H2O Mặt
khác, phân tích 1,29 gan A thu đực 336 ml khí N2 ( đktc) Tìm CTPT A biết khí hố
1,29 gam A tích thể tích 0,96 gam oxi 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:
a) Lập CTĐGN cảu A?
b) Xác định CTPT A Biết gam A làm bay tích 1,2108 lít 0oC và
0,25 atm
Bài 17 Đốt cháy hoàn toàn chất hữu A cần vừa đủ 6,72 lít O2 đktc thu 13,2 gam CO2
và 5,4 gam H2O XĐCTPT A Biết tỉ khối A so với He 7,5
Bài 20 Đốt cháy hoàn toàn a gam hiđrocacbon A thu 0,05 mol CO2 1,08 gam
H2O
a) Tính A?
b) XĐCTPT A Biết tỉ khối A so với H2 36
Bài 18 Đốt cháy hoàn toàn HCHC A cần 7,392 lít O2 ( đo 1atm, 27,30C) Khi cho toàn
bộ sản phẩm tạo thành ( gồm CO2 H2O) vào lượng nước vôi thu 10g kết
tủa 200 ml dung dịch muối có nồng độ 0,5M; dung dịch nặng lượng nước vôi dùng 8,6 (g)
Tìm cơng thức đơn giản chất A Thành phần % khối lượng nguyên tố Tìm CTPT CTCT A Biết dA/He = 7,5
Bài 19 Đốt cháy hoàn toàn 10,4g chất hữu A cho sản phẩm qua bình (1) chứa H2SO4 đậm đặc bình (2) chứa nước vơi dư, thấy khối lượng bình (1) tăng 3,6(g); bình
(2) thu 30g kết tủa Khi hoá 5,2(g) A , thu thể tích thể tích 1,6g oxi điều kiện
Xác định CTPT (A)
Bài 20 Đốt cháy hoàn toàn ag hiđrocacbon A Sản phẩm cháy dẫn qua bình chứa nước vơi có dư O0 C, người ta thu 3g chất kết tủa, đồng thời bình chứa nặng
thêm 1,68g Tính a ? Xác định CTPT A Biết tỉ khối A metan 2,5
Bài 21 Đốt cháy hoàn toàn 1,08g chất hữu X cho tồn sản phẩm vào dung dịch Ba(OH)2 thấy bình nặng thêm 4,6g đồng thời tạo thành 6,475g muối axit 5,91g muối trung
hoà Tỉ khối hiưo X Heli 13,5 a/ Xác định CTPT X
b/ Viết gọi tên đồng phân mạch hở X
Bài 22 Đốt cháy hết 1,152 hiđrocacbon X mạch hở, cho sản phẩm qua dung dịch Ba(OH)2 thu 3,94g kết tủa dung dịch Y Cô cạn dung dịch Y nung đến khối lượng
không đổi thu 4,59g chất rắn a/ Tìm CTPT hiđrocacbon
b/ Tính thể tích khí CO2 thu cạn dung dịch Y đktc
Bài 23 Đốt cháy hoàn toàn 1,12g chất hữu A cho hấp toàn sản phẩm cháy dung dịch Ba(OH)2 dư thấy khối lượng bình chứa tăng thêm 3,36g Biết nCO2= 1,5nH2O
Tìm CTPT (A) Biết tỉ khối A H2 nhỏ 30
Bài 24 Đốt cháy chất hữu A ( chứa C, H, O ) phải dùng lượng oxi lần lượng oxi có A thu lượng khí CO2 H2O theo tỷ lệ khối lượng mCO2 : mH2O = 22:9
(12)b/ Tìm CTPT A biết thể tích hố 2,9g A thể tích 0,2g He điều kiện
Bài 25 Oxi hố hồn tồn 0,366g chất hữu A, người ta thu 0,792g chất CO2 0,234g
H2O Mặt khác phân tích 0,549 g chất đo phương pháp Dumas người ta thu 37,42 ml
N2 ( đo 270C 750 mmHg)
Xác định công thức nguyên công thức phân tử A Biết tỷ khối (A) với N(IV) oxit 3,978
Bài 26 Đốt cháy hết 0,75g chất hữu A Hơi sản phẩm cháy dẫn toàn qua bình đựng dung dịch nước vơi có dư O0C Khối lượng bình dung dịch tăng thêm 1,33g Trong đó
lọc tách 2(g) chất kết tủa
Mặt khác phân tích 0,15g A phương pháp Kjel-dahl, khí NH3 sinh dẫn vào 18ml
dung dịch H2SO4 0,1M Lượng axit dư trung hoà vừa 4ml dung dịch NaOH
0,4M Xác định CTPT A biết lít A đktc nặng 3,35g
Bài 27 Đốt cháy hoàn toàn 0,4524g chất hữu A sinh 0,3318g CO2 0,2714g H2O
Đun nóng 0,3682g chất A với vôi xút ( hỗn hợp rắn gồm NaOH CaO) để chuyển tất nito A thành NH3 dẫn khí NH3 vào 20ml dung dịch H2SO4 0,5M Để trung hồ axit
cịn dư (sau phản ứng với NH3), cần dùng 7,7 ml dung dịch NaOH 1M
a/ Tính thành phần % nguyên tố A
b/ Xác định CTPT (A) biết tỷ khối khí nitơ 2,143
Bài 28 Đốt cháy hoàn toàn m(g) chất hữu (A) chứa C, H, O khối lượng sản phẩm cháy là P(g) Cho toàn sản phẩm qua dung dịch nước vơi có dư sau thu t (g) kết tủa Biết P = 0,71t t = m/1,02
Xác định CTPT (a) Viết CTCT gọi tên (A)
Bài 29 Đốt cháy hoàn toàn m(g) chất hữu A thu a(g) CO2 b(g) H2O Biết 3a =
11b 7m = 3(a + b) Xác định CTPT (A), biết tỉ khối (A) không khí : dA/KK <
Bài 30 Đốt cháy hoàn toàn ag chất hữu A chứa C, H, O thu p(g) CO2 q(g) H2O
Cho p = 22
15 a
q =
5 a