Bài tập lập công thức phân tử hợp chất hữu cơ có đáp án

1. Bài tập vận dụng cơ bản về lập công thức phân tử hợp chất hữu cơ có đáp án:

Đáp án hướng dẫn giải 

a) C_xH_yO_z

%O = 100% – ( 70,94 + 6,4 + 6,9) = 15,76%

Ta có x : y : z : t = 70,94/12/: 6,4/1:15,76/16:6,9/14 =5,91 : 6,40 : 0,99 : 0,49 = 12 : 13 : 2 : 1

Công thức đơn giản nhất: C₁₂H₁₃O₂N

b) C_xH_yO_z

%O = 100% – (65,92 + 7,75) = 26,33%

Ta có x : y : z = 65,92/12:7,75/1:26,33/16= 5,49 : 7,75 : 1,65 = 10 : 14 : 3

Công thức đơn giản nhất: C₁₀H₁₄O₃

Đáp án hướng dẫn giải chi tiết 

Công thức phân tử của X là C_xH_yO_z

Xét tỉ lệ x : y : z = %C/12 : %H/1 : %O/16 = 2 : 3: 1

X là công thức đơn giản nhất là C₂H₃O → CTPT của X có dạng (C₂H₃O)_n

M_X = 28.3,07 = 86,00 (g/mol)

⇒ 43n = 86 nên n = 2.

CTPT của X:C₄H₆O₂

Đáp án hướng dẫn giải 

%O = 100% – 81,08% – 8,1% = 10, 82%

x : y : z = 81,08/12:8,1/1: 10,82/16  = 6,76: 8,1: 0,676

=> Công thức đơn giản nhất là C₁₀H₁₂O

=> (C₁₀H₁₂O)_n = 148 => n = 1

=> CTPT: C₁₀H₁₂O

Đáp án hướng dẫn giải 

n_CO2 = 6,72/22,4= 0,3 mol;

n_H2O = 5,4/18=0,3mol

Đốt cháy A chỉ thu được CO₂ và H₂O nên A chứa C, H và có thể có O.

Bảo toàn nguyên tố C, H ta có

n_C(A) = n_CO2 = 0,3 mol

n_H(A) = 2n_H2O = 0,6 mol

Ta có:

m_O = m_A−m_C−m_H = 9 − 0,3.12 − 0,6.1 = 4,8 gam

→ n_O = 4,8/16 = 0,3 mol

Thành phần phần trăm các nguyên tố trong A là:

%C = (0,3.12/9).100% = 40%

%H = (0,6.1/9).100% = 6,67%

%O = (4,8/9).100% = 53,33%

b.

Ta có: n_C : n_H : n_O = 0,3 : 0,6 : 0,3 = 1 : 2 : 1

Công thức đơn giản nhất của A là: CH₂O

c.

Công thức phân tử của A có dạng: (CH₂O)_n

Ta có: d_A/O2 = 1,875 →M_A= 1,875.32 = 60

→(12 + 2 + 16).n = 16 → n = 2

Vậy công thức phân tử của A là: C₂H₄O₂

Đáp án hướng dẫn giải chi tiết 

Ta có

n_C= n_CO2 = 0,25 => %C = 0,25 . 12/5,75 = 52,17%

n_H= 2n_H2O = 0,75 => %H = 0,75 .1/5,75 = 13,04%

=> %O = 100% -%H – %C = 34,79%

n_O= ( m_X – m_C – m_H )/16 = 0,125

X là C_xH_yO_z

=> x : y : z = n_C : n_H : n_O = 0,25 : 0,75 : 0,125 = 2 : 6 : 1

Công thức đơn giản nhất: C₂H₆O

Công thức phân tử: (C₂H₆O )n

=> M_X = 46n = 23,2

=> n = 1

Công thức hóa học X là C₂H₆0

2. Bài tập vận dụng nâng cao về lập công thức phân tử hợp chất hữu cơ có đáp án:

Đáp án hướng dẫn giải chi tiết 

a) Y + O₂ → CO₂ + H₂O

Ta có

n_CO2 = 1,344/22,4= 0,06 (mol) –> n_C = 0,06 (mol)

→ m_C = 0,06.12 = 0,72 (g)

n_H2O =1,08/18=0,06 (mol) –> n_H= 0,12 (mol)

→m_H = 0,12 (g)

%C = 0,7/21,8.100% = 40%

%H = 0,1/21,8.100% = 6,67%

%O = 53,33%

b) m_O= 1,8 − 0,72 − 0,12 = 0,96 (g)

n_O = 0,96/16 = 0,06 mol

n_C:n_H:n_O= 0,06  0,12 : 0,06 = 1 : 2 : 1

Công thức đơn giản nhất: CH₂O

c) M_Y = 5,625.32 = 180

(CH₂O)n = 180–>n = 6

–> Công thức hóa học: C₆H₁₂O₆

Hướng dẫn giải chi tiết

a)

m_C/(CO2)= 6,6.12/44 =1,8 (g)

m_H/(H2O)= 3,6.2/18 = 0,4 (g)

=> m_C + m_H= 1,8 + 0,4 = 2,2(g) A= 3 (g)

=> A chứa O (và Vì A là hợp chất hữu cơ) m_O = 3 – 2,2 = 0,8(g)

b)

%C =1,8/3.100% = 60%

%H = 0,4/3.100% = 13,33%

%O = 26,67%

Hướng dẫn giải chi tiết

Giải thích các bước giải:

Ta có: m_{bình tăng} = m_H2O⇒ n_H2O= 3,6/18 = 0,2 (mol)

n↓= n_CO2= 30/100 = 0,3 (mol)

+) 5,2 gam A có n_A= n_O2= 1,6/32 = 0,05 (mol)

⇒M_A = 10,4/0,1= 104

Bảo toàn khối lượng: n_O2 = (3,6 + 0,3.44 − 10,4)/32 = 0,2 (mol)

Bảo toàn Oxi: n_{O trong A}= 0,2 + 0,3.2 − 0,2.2 = 0,4 (mol)

Trong 0,1 mol A có 0,3 mol C; 0,2 mol H2O ⇒ có 0,4 mol H; 0,4 mol O.

⇒ A là C₃H₄O₄

Bài 4. Đốt cháy hoàn toàn một chất hữu cơ A chỉ chứa các nguyên tố C, H, O rồi cho sản phẩm cháy vào bình đựng 35 ml dd KOH 1M. Sau phản ứng người ta nhận thấy khối lượng bình đựng KOH tăng lên1,15g đồng thời trong bình xuất hiện hai muối có khối lượng tổng cộng là 2,57g. Tỷ khối hơi của A so với hidro là 43. Tìm CTPT của A.

Hướng dẫn giải chi tiết

Đổi 35ml = 0,035lít

n_KOH = 0,035.1 = 0,035 mol

Gọi công thức của chất hữu cơ A là: C_xH_yO_z

Gọi xx là số mol của KHCO₃; y là số mol của K₂CO₃

Phương trình hóa học

KOH + CO2 → KHCO₃ (1)

x x x (mol)

2KOH + CO₂ → K₂CO₃ + H₂O (2)

2y y y (mol)

Theo phương trình, ta có:

n_{KOH (1)} = n_KHCO3 = x (mol)

n_KOH(2) = 2.n_K2CO3= 2.y (mol)

n_KOH = n_KOH(1) + n_KOH (2) = x + 2y = 0,035 mol

⇔ x+2y=0,035 (3)

Theo đề bài, ta có:

100x + 138y = 2,57g (4)

Từ (3) và (4) ⇒ x = 0,005 mol; y = 0,15mol

Ta có:

n_CO2(1) = n_KHCO3= x (mol)

n_CO2(2)= n_K2CO3= y (mol)

n_CO2 = n_CO2(1) + n_CO2(2)

n_CO2 =n_C = x + y = 0,005 + 0,015 = 0,02 mol

Khối lượng bình đựng KOH tăng lên1,15g

⇔ m_{bình tăng} = m_CO2 + m_H2O

⇒ M_H2O = 0,15 − m_CO2 = 0,15 − 0,02.44 = 0,27 g

n_H2O = n_H2O= 0,27/18 = 0,015mol

n_H= 2.0,015 = 0,03 mol

Từ CTCT của A ⇒ x: y = 0,02:0,03 = 2: 3

⇒ CTCT đơn giản của A là: (C₂H₃O_z)_n

Ta lại có:

M_A= 43.2 = 86g/mol

⇔ (12.2 + 1.3 + 16.z).n = 86 ⇔ (27+16z).n=86

Biện luận ta được

Vậy CTPT của A là C₄H₆O₂

Bài 5. Đốt cháy hoàn toàn 10,4g hợp chất hữu cơ A rồi cho sản phẩm lần lượt qua bình 1 đựng H₂SO₄ đậm đặc, bình 2 chứa nước vôi trong có dư, thấy khối lượng bình 1 tăng 3,6g, ở bình 2 thu được 30g kết tủa. Khi hoá hơi 5,2g A thu được một thể tích đúng bằng thể tích của 1,6g oxi ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất. Xác định CTPT của A.

Hướng dẫn giải chi tiết câu hỏi

m_{bình 1 tăng}= m_H2O = 3,6 gam

=> n_H2O = 3,6 : 18 = 0,2 (mol)

=> n_H = 2n_H2O = 2.0,2 = 0,4 mol

Bảo toàn nguyên tố “C”: n_CO2 = n_CaCO3 = 30 : 100 = 0,3 (mol) => n_C= n_CO2 = 0,3 (mol)

Bảo toàn khối lượng ta có: m_{O (Y)} = m_Y – m_C – m_H = 10,4 – 0,3.12 – 0,4.1 = 6,4 gam

=> n_O(Y) = 6,4 : 16 = 0,4 (mol)

Đặt công thức phân tử của X: C_xH_yO_z (đk: x, y, z, nguyên dương)

Ta có: x: y : z = n_C : n_H : n_O = 0,3 : 0,4 : 0,4 =  3: 4: 4

=> Công thức phân tử Y có dạng: (C₃H₄O₄)_n

Kết hợp với đáp án => n = 1 thỏa mãn => Công thức phân tử Y: C₃H₄O₄

Bài 6. Đốt cháy hoàn toàn 5,2g hợp chất hữu cơ A rồi cho sản phẩm lần lượt qua bình 1 đựng H₂SO₄ đậm đặc, bình 2 chứa nước vôi trong có dư, thấy khối lượng bình 1 tăng 1,8g, ở bình 2 thu được 15g kết tủa.

a) Xác định CTĐG nhất của A

b) Xác định CTPT của A biết khi hoá hơi 5,2g A thu được một thể tích đúng bằng thể tích của 1,6g oxi ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất.

3. Một số lưu ý khi làm bài tập lập công thức phân tử hợp chất hữu cơ:

– Cần hiểu rõ về quy tắc ghi công thức hóa học cho các nguyên tố và nhóm chức năng trong hợp chất hữu cơ.

– Kiểm tra số oxi hóa của nguyên tố để xác định số lượng liên kết và nhóm chức năng có thể xuất hiện trong hợp chất.

– Đảm bảo tổng số lượng nguyên tử của mỗi nguyên tố trên cả hai bên của biểu thức phải bằng nhau.

– Sử dụng tên chính xác cho các nhóm chức năng, ví dụ như alkane, alkene, alkyne, alcohol, ketone, aldehyde, v.v.

– Đối với các chất đồng đẳng, đảm bảo xác định vị trí và số lượng của chúng để đưa ra công thức chính xác.

– Kiểm tra xem có các nhóm chức năng đặc điểm nào xuất hiện trong phân tử không, ví dụ như nhóm amino, hydroxyl, thiol, v.v.

– Sử dụng ký hiệu nguyên tố và nhóm chức năng đúng theo quy định, đồng thời giữ cho biểu thức gọn gàng và dễ đọc.

– Đảm bảo rằng cả hai bên của biểu thức đều cân đối về mặt nguyên tử và nhóm chức năng.

– Nếu có chất hợp chất có thể tồn tại dưới nhiều dạng cấu trúc, xem xét việc vẽ tất cả các dạng cấu trúc có thể xuất hiện.

– Sử dụng đơn vị lượng chính xác khi cần thiết, đặc biệt là đối với số liệu lượng nguyên tử và nhóm chức năng.