Thạc sĩ, Nguyễn Thị Thu Cúc- Giảng viên Bộ môn Hóa học- Trường ĐH Công nghệ GTVT cho biết, bài giảng này sẽ giúp các em học sinh hệ thống lại phần lý thuyết của các trường hợp đốt cháy hợp chất hữu bằng Oxi, không khí hay là đun nóng hợp chất hữu cơ với CuO; phân biệt được hỗn hợp các chất thu được sau phản ứng trên trong từng trường hợp. Biết cách xử lý số liệu của sản phẩm phản ứng cháy, từ đó dễ dàng giải quyết được bài tập liên quan đến thiết lập công thức phân tử hợp chất hữu cơ. Kiến thức trong chuyên đề được trình bày ở dạng sơ đồ tư duy nên giúp các em học sinh có một cách nhìn tổng quát nhất về bài tập đốt cháy hợp chất hữu cơ, các ví dụ điển hình để giúp các em vận dụng lý thuyết một cách thành thạo và dễ dàng. Dạng bài tập đốt cháy áp dụng cho tất cả các loại hợp chất hữu cơ và có thể ở mức độ khó dễ khác nhau nên việc nắm vững lý thuyết phần này sẽ giúp các em làm tốt bài tập về xác định công thức của các hợp chất hữu cơ. Bây giờ thầy sẽ đi vào bài tập tìm các công thức phân tử của hợp chất hữu cơ các em sẽ nắm rõ từ bài đầu đến các bài sau, sau đó nắm cách giải và cách hướng dẫn giải. Bài 1: Chất hữu cơ chứa 3 nguyên tố C, H, O. Phần trăm khối lượng C và H lần lượt là 60%; 13,33%. Tìm công thức đơn giản của A?
Giải: %mO = 100 – 60 – 13,33 = 26,67 \(\\ \frac{\%m_{C}}{12}:\frac{\%m_{H}}{1}:\frac{\%m_{O}}{16} \ \\ \\ =\frac{60}{12}:\frac{13,33}{1}:\frac{26,67}{16} \\ \\ =5:13,33:\frac{26,67}{16}=3:8:1\) ⇒ CTĐG: C3H8O Bài 2: Đốt cháy hoàn toàn 6g chất hữu cơ A thu được 8,8g CO2 và 3,6g H2O. Tìm công thức đơn giản của A? Giải: \(\\ n_{H_{2}O}=\frac{3,6}{18}=0,2 \ mol \Rightarrow n_{H}=0,4\) \(\\ \Rightarrow m_{O \ (A)}=6-0,2 \times 12-0,2 \times 2 =3,2 \ g\) \(\\ n_{O}=\frac{3,2}{16}=0,2 \ mol \\ \\ n_{C}:n_{H}:n_{O}= 0,2:0,4:0,2 = 1:2:1\) ⇒ CTĐG: CH2O Bài 3: Đốt cháy hoàn toàn 13,2g A chỉ thu được CO2 và H2O. Dẫn toàn bộ sản phẩm cháy vào dung dịch Ca(OH)2 dư thấy khối lượng bình tăng 37,3 g đồng thời xuất hiện 60g kết tủa và có tỉ khối hơi của A so với H2 = 44. Tìm công thúc phân tử A? Giải: + Sản phẩm cháy gồm CO2 và H2O + m bình tăng = \(m_{CO_{2}}+m_{H_{2}O}\) + Khối lượng dung dịch tăng x(g) \(m_{CO_{2}}+m_{H_{2}O}\) - m(kết tủa) = +x (g) + khối lượng dung dịch giảm x (g) \(m_{CO_{2}}+m_{H_{2}O}\) - m(kết tủa) = -x (g) Đặt: CO2 : t mol; H2O: p mol \(m_{CO_{2}}+m_{H_{2}O}\) \= 37,2 (g) ⇒ 44t + 18p = 37,2 (1) CO2 + Ca(OH)2 \(\rightarrow\) CaCO3↓ + H2O t \(\rightarrow\) t \(n_{CaCO_{3}}=t=\frac{60}{100}=0,6 \ mol\) Từ (1) ⇒ \(n_{H_{2}O}=p=0,6 \ mol\) \(d\tfrac{A}{H_{2}}=44 \Rightarrow M_{A}=44 \times 2 = 88\) ⇒ mC = 12 x 0,6 = 7,2 g mH = 0,6 x 2 x 1 = 1,2 g ⇒ mO = 13,2 – 7,2 – 1,2 = 4,8 g ⇒ nO = 0,3 nC : nH : nO = 0,6 : 1,2 : 0,3 \= 2 : 4 : 1 ⇒ CTĐG: C2H4O ⇒ CTPT: (C2H4O)n ⇒ MA = 88 = 44n ⇒ n = 2 ⇒ CTPT: C4H8O2 Bài 4: Đốt cháy 0,2 mol chất hữu cơ A thu được 26,4 g H2O và 2,24 lít N2 (đkc) và lượng CO2 cần dùng là 0,75 mol. Tìm công thức phân tử A? Giải: \(\left.\begin{matrix} n_{CO_{2}}=\dfrac{26,4}{44}=0,6 \ mol & \\ n_{H_{2}O}=\dfrac{12,6}{18}=0,7 \ mol & \\ n_{N_{2}}= 0,1 \ mol \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ & \end{matrix}\right\}\begin{matrix} C=\dfrac{n_{C}}{n_{A}}\\ \\ H=\dfrac{n_{H}}{n_{A}} \end{matrix}\) \(\\ C=\frac{0,6}{0,2}=3 \\ \\ H =\frac{0,7 \times 2}{0,2}=7 \\ \\ N = 0,2\) \(n_{O \(A)}+n_{O}\)đốt cháy \(=n_{O \(CO_{2})}+n_{O \ (H_{2}O)}\) \(\\ \Rightarrow n_{O \ (A)}=12+0,7-0,75 \times 2 = 0,4 \ mol\) \(\Rightarrow O=\frac{n_{O}}{n_{A}}=\frac{0,4}{0,2}=2\) ⇒ CTPT = C3H7O2 Bài 5: Đốt cháy hoàn toàn A chỉ thu được CO2 và H2O. Dẫn toàn bộ sản phẩm cháy qua dung dịch Ca(OH)2 dư thấy có 60 gam kết tủa, đồng thời khối lượng dung dịch giảm 24,6 gam. Khi hóa hơi 3,24 gam A thu được thể tích bằng thể tích của 0,64 gam O2 (đkc). Tìm công thức phân tử của A? Giải: Ca(OH)2 dư: \(n_{CO_{2}}=n_{CaCO_{3}\downarrow}=\frac{60}{100}=0,6 \ mol\) \(\\ -24,6 =m_{CO_{2}}+m_{H_{2}O}-m\downarrow \\ \\ \Leftrightarrow -\ 24,6 =44 \times 0,6 + 18t -60 \\ \\ \Rightarrow n_{H_{2}O}=t=0,5 \ mol \\ \\ n_{3,2 g \ A}=n_{0,6g \ O_{2}} \\ \\ n_{A}=\frac{0,64}{32}=0,02 \ mol \\ \\ \Rightarrow M_{A}=\frac{3,24}{30,02}=162 \\ \\ n_{A \ d/c}=\frac{16,2}{162}=0,1 \ mol \\ \\ C=\frac{n_{CO_{2}}}{n_{A}}=6 ; \ H=\frac{1}{0,1}=10\) Ta có: 162 + 6 x 12 + 10 x 1 + 16 x z ⇒ z = 5 ⇒ CTPT: C6H10O5 Bài 6: Khi phân tích chất hữu cơ A thu được phần trăm khối lượng: C, H, N, O lần lượt là: 32%; 6,66%; 18,66%; 42,66%. Biết MA < 100. Tìm công thức phân tử A? Giải: \(\\ \ \ \frac{32}{12}:\frac{6,66}{1}:\frac{18,66}{14}:\frac{42,66}{16}\) \= 2 : 5 : 1 : 2 ⇒ CTĐG: C2H5NO2 CTPT: \(M_{(C_{2}H_{5}NO_{2})_{n} }< 100\) ⇒ 75n < 100 ⇒ n < 1,3 ⇒ n = 1 ⇒ CTPT: C2H5NO2 Bài 7: Hỗn hợp X gồm 2 chất hữu cơ A có CTPT C2H6O2 và B: C3H8O2. \(d\tfrac{X}{H_{2}}=35,2\). Phần trăm số mol A, B lần lượt là? Giải: A: C2H6O2: a mol B: C3H8O2: b mol \(\\ \frac{\overline{M_{X}}}{2}=35,2 \Rightarrow \overline{M}_{X}=35,1 \times 2=70,4 \\ \\ \left.\begin{matrix} 70,4 =\dfrac{62a+76b}{a+b} \\ 1=a+b \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \end{matrix}\right\} \begin{matrix} a= 0,4 \ mol \\ b= 0,6 \ mol \end{matrix}\) Bài 8: Đốt cháy hoàn toàn 0,2 mol hai hydrocacbon có CTPT hơn nhau 1 (-CH2-) thu được 0,95 mol CO2 và 0,75 mol H2O. Tìm công thức phân tử 2 hydrocacbon. Giải: \(\\ \overline{C}=\frac{n_{CO_{2}}}{n_{hh}}=\frac{0,95}{0,2}=4,75 \\ \\ n_{H_{2}O}=0,75 \Rightarrow n_{H}=1,5 \\ \\ \overline{H}=\frac{n_{H}}{n_{hh}}=\frac{1,5}{0,2}=7,5 \\ \\ \\ 4 < \overline{C}=4,75 < 5 \\ \\ 6 < \overline{C}=7,5<8\) ⇒ CTPT: C4H6 và C5H8 Bài 9: Hóa hơi 5 gam thu được thể tích bằng thể tích cảu 1,6 gam O2 cùng điều kiện. Nếu đốt cháy 10 gam A, dẫn sản phẩm cháy vào 1 lit dung dịch Ca(OH)2 0,4 M có 30 gam kết tủa, khối lượng bình tăng 29,2 gam. Tìm công thức phân tử của A? Giải: nA (đốt) = \(\frac{10}{100}=0,1 \ mol\) + Nếu Ca(OH)2 dư ⇒ \(n_{CO_{2}}=n_{\downarrow }=\frac{30}{100}=0,3 mol\) \(\\ 29,2 = m_{CO_{2}}+m_{H_{2}O}=0,3 \times 44 + 18 \times t \\ \\ \Rightarrow t=\frac{29,2-13,2}{18}=\frac{16}{18}=0,88 \ mol \\ \\ n_{H_{2}O}=0,88 \Rightarrow n_{H}=1,67 \\ \\ C:H = 0,3 : 1,67 \\ \\ \left\{\begin{matrix} H\leq 2C+2 \\ (loai) \end{matrix}\right.\) ⇒ CO2 tác dụng Ca(OH)2 tạo 2 muối CO2 + Ca(OH)2 CaCO3↓ + H2O 0,3 0,3 0,3 CO2 + Ca(OH)2 Ca(HCO3)2 0,2 ← 0,1 \(\Rightarrow n_{CO_{2}}=0,5 \ mol\) 29,2 = 0,5 x 44 + 18t ⇒ t = 0,4 mol \(\\ C=\frac{n_{CO_{2}}}{n_{A}}=5 \\ \\ H=\frac{n_{H}}{n_{A}}=8\) MA = 100 = 5 x 12 + 8 x 1 + 16 x z ⇒ z = 2 ⇒ CTPT: C5H8O2 Bài 10: Đốt cháy hoàn toàn 20 ml hơi chất hữu cơ (C, H, O) cần vừa đủ 110 ml O2 thu được 160 ml hỗn hợp khí và hơi. Dẫn Y qua dung dịch H2SO4 đặc dư còn lại 80 ml khí Z (các thể tích cùng điều kiện). Tìm công thức phân tử của X? Giải: + H2SO4 đặc: hấp thụ H2O, dung dịch KOH, hấp thụ CO2 \(\\ V_{H_{2}O}=160 - 80=80\Rightarrow H=\frac{160}{2}=8 \\ \\ V_{CO_{2}}=80\Rightarrow C=\frac{80}{20}=4 \\ \\ V_{O \ (X)}+V_{O \ (d/c)}=V_{O \ (CO_{2})} + V_{O \ (H_{2}O)} \\ \\ \Rightarrow V_{O \ (X)}=160+80-110 \times 2 = 20 \\ \\ O (X)=\frac{20}{20}=1 \\ \\ \Rightarrow CTPT: C_{4}H_{8}O\) |
