Giải bài tập Hóa 11 Bài 21: Công thức phân tử hợp chất hữu cơ

Bài 21 : Công thức phân tử hợp chất hữu cơ
Công thức đơn giản nhắt (CTĐGN) là công thức của hợp chất hữu cơ biểu thị tì lệ tỗi giản về số nguyên tử của các nguyên tố trong phần tử.
Thiết lập công thức phân tử đơn giản nhất
Do kết quả của phép phân tích nguyên tố định lượng thì có được khối lượng của các nguyên tố trong hợp chất hữu cơ hay có được thành phần phần trăm khối lượng các nguyên tố này. Giả sử công thức phân tử tồng quát một hợp chất hữu cơ là: CxHyOzN, thì áp dụng một trong hai phương trình tì lệ sau đây để tìm công thức phân tử đơn giản nhất:
12x y 16z _ 14t	xyzt
mc mH mo mN	a b c d
a, b, c, d: các số nguyên tói giàn.
Công thức đơn giản nhất là: CaHbOcNd.
Hoặc nếu có % khối lượng nguyên tố:
12x y _ 16z	14t x_y z_t
%C_%H _%0~%N °ã b _c _d
Chú ý: Ngoài các cách thiết lập công thức trên, trong các trường hợp đặc biệt thiết lập công thức đơn giàn nhất là đi tìm các chỉ số x,y,z,t là số nhỏ nhất Thí dụ: Chất hữu cơ (X) chỉ có c, H, o mà tỉ lệ % vẽ khối lượng của nguyên tố oxi là 53,33%. TìmCTĐGN.
Giải:
Công thức tổng quát: CxHyOz
Với tỉ lệ:
100
16z	53,33
12x + y + 16z Suyra:	12x + y=14z
Với z nhỏ nhất là 1 ta có:	12x + y= 14ox = 1 ;y = 2
VậyCTĐGNlà:CH2O.
Thiết lập công thức phân tử
Cách 1: Từ công thức đơn giản nhất viết ra công thức phân tử dạng tổng quát: (CHbOcNd)n Nếu biết được khối lượng mol phân tử M của chất hữu cơ ta suy ra n:
(12.a + b + 16.C + 14.d).n = M, suy ra n.
Cách 2: Từ các tỉ lệ trên:
12x _ y	16z _ 14t _ M
mc mH	mo mN m
hoặc
12x _ y _ 16z	14t _ M
%C_%H ~%0_%N “ĩõõ
Biết được M tính ra x; Ỵ, z; t
Cách thứ 3: Tính theo phương trình phản ứng cháy:
CxHyOz + (x+^-|)O2 —>xCO2+^H2O
1 mol
Cho: a mol
Thiết lập tỉ lệ:
z V	z	-	y
(x + — - —) mol X mol — mol
4	2	2
b mol	c mol d mol
ỵ
= -= 2.
c d
Từ phương trình tỉ lệ trên kết hợp với khối lượng mol phân tử M thì tính được X: y; Z.
BÀI TẬP:	
Tính khối lượng mol phân từ cùa các chắt sau:
Chất A có ti khối hơi so với không khí bàng 2,07.
Thể tích hơi của 3,30 gam chất X bằng thể tích của 1,76 gam khí oxi (đo ở cùng điều kiện về nhiệt độ, áp suất).
Limonen là một chất có mùi thơm dịu được tách từ tinh dầu chanh. Ket quà phân tích nguyên tố cho thấy limonen được cấu tạo từ hai nguyên tố c và H, trong đó c chiếm 88,235% về khối lượng. Tỉ khối hơi của limonen so với không khí gần bàng 4,690. Lập công thức phân từ của limonen.
Đốt cháy hoàn toàn 0,30 gam chất A (phân tử chi chứa c, H, O) thu được 0,44 gam khí cacbonic và 0,18 gam nước. Thể tích hơi của 0,30 gam chat A bằng thể tích cùa 0,16 gam khí oxi (ở cùng điều kiện về nhiệt độ, áp suất).
Xác định công thức phân tử cùa chat A.
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 từ bàng 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 công thức phân từ cùa anetol.
Hợp chất X có phần trăm khối lượng cacbon, hiđro và oxi lần lượt bàng 54,54%, 9,10% và 36,36%. Khối lượng mol phân tử cùa X bàng 88,0 g/mol. Công thức phân tử nào sau đây ứng với hợp chất X?
A.C4H10O	B. C4H8O2	c. C5H12O	D.C4H10O2
Hợp chất z có công thức đơn giản nhất là CH3O và có ti khối hơi so với hiđro bàng 31,0. Công thức phân tử nào sau đây ứng với hợp chất z?
A.CH3O	B. C2H6O2	C.C2H6O	D. C3H9O3
★ HƯỚNG DÃN GIẢI:
a) Ma = 29.d = 29.2,07 = 60,03 «60g/moL
b) Do công thức Clapeyron - Menđeleev: pV = nRT; nếu hai khí ở cùng điều kiện (nhiệt độ T, áp suất p và thể tích V) thì có cùng số mol.
> V6
Do đó nOj = nxvà	= nx=0,055 (moi)
3,30
Mx = ——— - 60 (gam/mol)
0,055
, A , ,	„	,,A 12x y M
Limonen có công thức tổng quát: CxHy. Có tỉ lệ: —— = -7— - —— 6	6 y %c %H 100
Khối lượng mol phần tử: Miimonen^ 4,690.29 w 136g/mol
Vậy
12x
o-
88,235	11,765	7,35	11,765
y = l,587x 2y » 3x
1	1,587
Mặt khác:
X _ 2 ỹ=3
12x + y=136
(1)
(2)
3x
 12x+ _ =136 2
13,5x=136 x=10 =>y=16.
Công thức phân tử là: CiũHis
12x 88,235 136_ 100
Suyra x=10 và 12x + y=136, suy ray =16. 3. Số mol A = số moi o2
nA= —“—=0,005 mol 32
Ma = —- =	- 60 g /mol
nA 0,005
Công thức tổng quát: CxHyOz
12x _ y _ 16z _ M %c - %H - %0 _ 100 x:y:z = nc:nH:no = 0,01:0,02:0,01 0,44
Cách2: CÓM = 136g/mol,theotỉlệ :
Có tỉ lệ: hoặc
nc-
= 0,01 mol
44
0,18 	 ,
nH = -77--2 =0,02mol
18
0,3-(0,01.12)-(0,02.1)	_	,
no =	—ý	= 0,01 mol
16
Vậy x:y:z = 1:2:1
Công thức thực nghiệm: (CH2O)n.
Với M = 60 g/mol ta có: 30n = 60 —>	n = 2
Công thức phân tử: C2HL1O2 4.	%o = 100 - (81,08 + 8,10) = 10,82%
Anetol có công thức tống quát: CxHyOz 12x _ y _ 16z _ M %C _ %H - %0 _ 100 12x y _ 16z	X _ y
Theo tỉ lệ:
81,08 8,10 10,82
6,756	8,10
z
0,676
X y z	„
77- = 77 = — Công thức đơn giản nhất: C10H12O 10 12 1 6 6
Công thức phân tử (CioHi20)n
Công thức phân tử:	[(12.10) + 12 +16]n = 148 -» n=l
Công thức phân tử là: CioH120.
Vì tổng thành phần phấn trăm của các nguyên tố H, c và o bằng 100 nên X chỉ có 3 nguyên tố c, H, o trong phân từ.
Công thức tổng quát: CxHyO,.
12x _ y 16z
54,54 _ 9,10 _ 36,36 X _ y _ z 2 _4_ĩ
12x y 16z Vậy có tỉ lệ: 777-777=777 7 %c %H %o
4,54	9,10	2,27
Công thức đơn giản nhất: GH4O Công thức phân tử: (C2HiO)n = 88
44n = 88	—> n = 2
Công thức phân tử: C4HsO2. Chọn B.
Cách2: Cótỉlệ:
12x_ y _ 16z _ M _ 88
%C = %H = %0 = 100 = 100 '
Suyra x = 4;y = 8;z = 2
Khối lượng mol phântử:M = 31.2 = 62 g/mol
Công thức đơn giản nhất là CH3O thì công thức phân tử tổng quát là: (CH3O)n. Do đó:	(12 + 3 +16)n = 62 -» n = 2
Công thức phân tử của z là: GHéCh. Chọn B.