Bài tập lập công thức phân tử hợp chất hữu cơ Bài tập Hóa 11

Bài tập xác định công thức hợp chất hữu cơ lớp 11 là tài liệu ôn tập không thể thiếu dành cho các học sinh chuẩn bị thi cuối học kì 1 môn Hóa học. Bài tập lập công thức phân tử hợp chất hữu cơ tổng hợp toàn bộ kiến thức về lý thuyết và các dạng bài tập kèm theo ví dụ minh họa.

Bài tập lập công thức phân tử hợp chất hữu cơ được biên soạn khoa học, phù hợp với mọi đối tượng học sinh có học lực từ trung bình, khá đến giỏi. Qua đó giúp học sinh củng cố, nắm vững chắc kiến thức nền tảng, vận dụng với các bài tập cơ bản và kỹ năng giải đề với các bài tập vận dụng nâng cao. Vậy sau đây là toàn bộ kiến thức về bài tập lập công thức phân tử hợp chất hữu cơ, mời các bạn cùng đón đọc nhé.

I. Xác định thành phần phần trăm khối lượng

C_xH_yO_zN_t (a gam) → m_CO2 (g) + m_H2O + V_N2 (lít)

Ta có:

n_C = n_CO2=> m_C = 12.n_CO2 => %C = m_C/a .100%

n_H= 2n_H2O => m_H = 2.n_H2O => %H = m_H/a .100%

n_N = 2.n_N2 => m_N = 28.n_N2 => %N = m_N/a.100%

%O = 100% - %C - %H - %N

II. Lập công thức đơn giản nhất

Lập công thức đơn giản của hợp chất hữu cơ C_xH_yO_zN_t là tìm tỉ lệ:

x : y : z : t = n_C : n_H : n_O : n_N hoặc \(\mathrm{x}: \mathrm{y}: \mathrm{z}: \mathrm{t}=\frac{\% \mathrm{C}}{12}: \frac{\% \mathrm{H}}{1}: \frac{\% \mathrm{O}}{16}: \frac{\% \mathrm{~N}}{14}\)

III. Lập công thức phân tử hợp chất hữu cơ

1. Dựa vào phần trăm khối lượng các nguyên tố.

Xét sơ đồ: C_xH_yO_z → xC + yH + zO

M (g) 12x (g) y (g) 16.z (g)

100% %C %H %O

Ta có tỉ lệ:

\(\begin{aligned} &\frac{\mathrm{M}}{100 \%}=\frac{12 \mathrm{x}}{\% \mathrm{C}} \Rightarrow \mathrm{x}=\frac{\mathrm{M} \cdot \% \mathrm{C}}{12.100 \%} \\ &\frac{\mathrm{M}}{100 \%}=\frac{\mathrm{y}}{\% \mathrm{H}} \Rightarrow \mathrm{y}=\frac{\mathrm{M} . \% \mathrm{H}}{100 \%} \\ &\frac{\mathrm{M}}{100 \%}=\frac{16 \mathrm{z}}{\% \mathrm{O}} \Rightarrow \mathrm{z}=\frac{\mathrm{M} \cdot \% \mathrm{O}}{16.100 \%} \end{aligned}\)

2. Thông qua công thức đơn giản nhất.

Hợp chất hữu cơ X có công thức đơn giản nhất C_aH_bO_c thì CTPT có dạng (C_aH_bO_c)n.

Dựa vào khối lượng mol phân tử của M_X tính được n rồi suy ra CTPT của X.

Ví dụ: Chất hữu cơ X có CT ĐGN là CH₂O và có khối lượng mol phân tử bằng 180,0 g/mol. Xác định CTPT của X.

Giải: CTPT của X là: (CH₂O)n

Vậy: (12 + 2 + 16).n = 180 → n = 6. Vậy CTPT: C₆H₁₂O₆

Nếu đề bài không cho M thì để tìm n ta phải biện luận như sau:

• Với CTTQ C_xH_yO_z thì y ≤ 2x + 2, chẵn
• Với CTTQ C_xH_yO_zN_t thì y ≤ 2x + 2 + t
• Với CTTQ C_xH_yO_zX_u thì y ≤ 2x + 2 – u (X là halogen) y lẻ (chẵn) nếu t, u lẻ (chẵn)

3. Tính theo khối lượng sản phẩm đốt cháy.

Phản ứng đốt cháy:

Ta có tỉ lệ: \(\frac{1}{\mathrm{a}}=\frac{\mathrm{x}}{\mathrm{n}_{\mathrm{CO}_{2}}} \Rightarrow \mathrm{x}=\frac{\mathrm{n}_{\mathrm{CO}_{2}}}{\mathrm{a}} ; \frac{1}{\mathrm{a}}=\frac{\mathrm{y}}{2 \mathrm{n}_{\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}}} \Rightarrow \mathrm{y}=\frac{2 \mathrm{n}_{\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}}}{\mathrm{a}}\)

Tìm z bằng cách: (12x + y + 16z) = M

IV. Bài tập vận dụng

Bài 1. Hãy thiết lập công thức đơn giản nhất từ các số liệu phân tích sau:

a) %C = 70,94%, %H = 6,40%, %N = 6,90%, còn lại là oxi.

b) %C = 65,92%, %H = 7,75%, còn lại là oxi.

Gợi ý đáp án

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

Bài 2. Hợp chất hữu cơ X có phần trăm khối lượng %C = 55,81%, %H = 6,98%, còn lại là oxi.

a) Lập công thức đơn giản nhất của X

b) Tìm CTPT của X. Biết tỉ khối hơi của X so với nitơ xấp xỉ bằng 3,07.

Gợi ý đáp án

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

Bài 3. Từ tinh dầu hồi, người ta tách được anetol-một chất thơm được dùng sản xuất kẹo cao su. Anetol có khối lượng mol phân tử bằng 148,0 g/mol. Phân tích nguyên tố cho thấy, anetol có %C = 81,08%; %H = 8,10%, còn lại là oxi. Lập công thức đơn giản nhất và CTPT của enatol.

Gợi ý đáp án

%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

Bài 4. Đốt cháy hoàn toàn 9,0 gam hợp chất hữu cơ A (chứa C, H, O) thu được 6,72 lít CO₂ (đktc) và 5,4 gam H₂O.

a) Tính thành phần phần trăm của các nguyên tố trong A.

b) Lập công thức đơn giản nhất của A.

c) Tìm công thức phân tử của A. Biết tỉ khối hơi của A so với khí oxi bằng 1,875.

Gợi ý đáp án

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

Bài 5. Đốt cháy hoàn toàn 5,75 gam hợp chất hữu cơ X (chứa C, H, O) thu được 11,0 gam CO₂ và 6,75 gam H₂O.

a) Tính thành phần phần trăm của các nguyên tố trong X.

b) Lập công thức đơn giản nhất của X.

c) Tìm công thức phân tử của X. Biết tỉ khối hơi của X so với khí hiđro bằng 23.

Gợi ý đáp án

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

Bài 6. Đốt cháy hoàn toàn 1,80 gam hợp chất hữu cơ Y (chứa C, H, O) thu được 1,344 lít CO₂ (đktc) và 1,08 gam H₂O.

a) Tính thành phần phần trăm của các nguyên tố trong Y.

b) Lập công thức đơn giản nhất của Y.

c) Tìm công thức phân tử của Y. Biết tỉ khối hơi của Y so với khí oxi bằng 5,625.

Gợi ý đáp án

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

Bài 7. Oxy hóa hoàn toàn 3 g hợp chất hữu cơ A thu được 6,6 g CO₂ và 3,6 g nước.

a) Xác định khối lượng các nguyên tố trong A.

b) Tính % theo khối lượng các nguyên tố

Gợi ý đáp án

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) <m_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%

Bài 8: Đốt cháy hoàn toàn 10,4g chất hữu cơ A, rồi cho sản phẩm lần lượt qua bình (1) chứa H₂SO_{4 đậm đặc}, bình (2) chứa nước vôi trong dư, thấy khối lượng bình (1) tăng 3,6g và bình (2) thu được 30g kết tủa. Khi hóa hơi 5,2g A, thu được một thể tích đúng bằng thể tích của 1,6g khí oxi đo cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất. Tìm công thức phân tử của A.

Gợi ý đáp án

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

...................

Mời các bạn tải File tài liệu để xem thêm nội dung chi tiết