Bài tập xác định công thức phân tử hợp chất hữu cơ

Bước 1: Tính số mol của C và H trong X

- Khối lượng bình đựng H₂SO₄ tăng chính là khối lượng của H₂O.

\(\to {m_{{H_2}O}} = 1,89\,gam \to {n_{{H_2}O}} = \dfrac{{1,89}}{{18}} = 0,105\,mol\)

\(\to {n_H} = 2{n_{{H_2}O}} = 2.0,105 = 0,21\,mol \to {m_H} = 0,21.1 = 0,21\,gam\)

- Khối lượng bình đựng KOH tăng chính là khối lượng của CO₂.

\(\to {m_{C{O_2}}} = 6,16\,gam \to {n_{C{O_2}}} = \dfrac{{6,16}}{{44}} = 0,14\,mol\)

\(\to {n_C} = {n_{C{O_2}}} = 0,14\,mol \to {m_C} = 0,14.12 = 1,68\,gam\)

Bước 2: Tính khối lượng và số mol O

Ta thấy: m_C + m_H = 1,68 + 0,21 = 1,89 < m_X

→ Trong X có chứa O.

\({m_O} = {m_X} - {m_C} - {m_H} = 3,01 - 1,68 - 0,21 = 1,12\,gam \to {n_O} = \dfrac{{1,12}}{{16}} = 0,07\,mol\)

Bước 3: Xác định CTĐG của X

Gọi công thức phân tử của X là C_xH_yO_z

\(x:y:z = {n_C}:{n_H}:{n_O} = 0,14:0,21:0,07 = 2:3:1\)

Vậy công thức đơn giản nhất của X là C₂H₃O

Bước 4: Xác định X

Vì tỷ khối hơi của X so với khí oxi bằng 2,6875 \(\to {M_X} = 2,6875.32 = 86\)

\(\to (2.12 + 3.1 + 1.16)n = 86 \to n = 2\)

Vậy công thức phân tử của X là C₄H₆O₂.

Khối lượng mol của C₂H₄O₂ là: \({M_{{C_2}{H_4}{O_2}}}\)= 12.2 + 4 + 16.2 = 60

\( =  > \% {m_C} = \frac{{12.2}}{{60}}.100\%  = 40\% \)

+) CTĐGN là CH₂Cl => CTPT: (CH₂Cl)_n

+) Vì M_A = 99 => (12 + 2 + 35,5).n = 99 => n = 2

=> CTPT: C₂H₄Cl₂

Gọi công thức đơn giản nhất là C_xH_yO_z

%m_O = 100% - %m_C - %m_H = 43,24%

Ta có:

=> x : y : z = 1,5 : 3 : 1 = 3 : 6 : 2

=> CTĐGN của A là C₃H₆O₂

=> CTPT của A dạng (C₃H_­6O₂)_n

M_A = 74 = (12.3 + 6 + 16.2).n => n = 1

=> CTPT: C₃H₆O₂

Gọi CTPT của X là C_xH_yO_z

=> x : y : z = $\frac{{{m}_{C}}}{12}:\frac{{{m}_{H}}}{1}:\frac{{{m}_{O}}}{16}=\frac{21}{12}:\frac{2}{1}:\frac{4}{16}=1,75:2:0,25=7:8:1$

=> CTPT của X là C₇H₈O (vì CTPT trùng với CTĐGN)

X là hiđrocacbon => X chỉ chứa C và H

Gọi CTPT của X có dạng C_xH_y (y ≤ 2x + 2)

=> %m_H = 100% - %m_C = 100% - 83,33% = 16,67%

=> x : y = \[\frac{{{m_C}}}{{12}}:\frac{{{m_H}}}{1} = \frac{{83,33}}{{12}}:\frac{{16,67}}{1} = 6,944:16,67 = 1:2,4 = 5:12\]

=> CTPT của X có dạng: (C₅H₁₂)_n hay C_5nH_12n

Vì y ≤ 2x + 2 => 12n ≤ 5n + 7 => n ≤ 1 => n = 1

=> CTPT của X là C₅H₁₂

Ta có: \(\Delta  = \frac{{2.5 + 2 - 12}}{2} = 0\) => C₅H₁₂ là hiđrocacbon no, mạch hở

Các CTCT của X là:

\({n_{{H_2}O}} = \frac{{5,4}}{{18}} = 0,3\,mol\)

Hợp chất hữu có A có 2 nguyên tố, khi đốt cháy thu được nước => A chứa C và H

${{n}_{H}}~=2.{{n}_{{{H}_{2}}O}}~=0,6\,mol$

Vì A chỉ chứa C và H => m_A = m_C + m_H = 3 - 0,6 = 2,4 gam

=> n_C = \(\frac{{2,4}}{{12}}\) = 0,2 mol

=> n_C : n_H = 0,2 : 0,6 = 1 : 3

=> Công thức đơn giản nhất của A là (CH₃)_n 

M = 30 => n = 2

=> CTPT của A là C₂H₆

Vì A chỉ chứa C, H và O

=> %m_C = 100% - %m_H - %m_O = 100% - 10,49% -  5,594% = 83,916%

=> x : y : z = $\frac{{{m_C}}}{{12}}:\frac{{{m_H}}}{1}:\frac{{{m_O}}}{{16}} = \frac{{83,916}}{{12}}:\frac{{10,49}}{1}:\frac{{5,594}}{{16}}$

                  =  6,993 : 10,49 : 0,349 = 20 : 30 : 1

Vì renitol chứa một nguyên tử O => z = 1

=> x = 20 và y = 30

=> CTPT của retinol là C₂₀H₃₀O

Gọi CTPT của Y có dạng C_xH_yO

Vì đầu bài chỉ cho các tỉ lệ, không cho số mol cụ thể => giả sử đốt cháy 1 mol Y

C_xH_yO + \(\frac{{2{\rm{x + 0,5y - 1}}}}{2}\)O₂ $\xrightarrow{{{t}^{o}}}$ xCO₂ + \(\frac{y}{2}\)H₂O

  1 mol → \(\frac{{2{\rm{x + 0,5y - 1}}}}{2}\)mol   →    x mol  → \(\frac{y}{2}\) mol

Phản ứng thu được số mol CO₂ và H₂O bằng nhau => x = \(\frac{y}{2}\)  (1)

Số mol oxi cần dùng bằng 4 lần số mol của Y => \(\frac{{2{\rm{x + 0,5y - 1}}}}{2}\)= 4  (2)

Thay (1) vào (2) ta có: \(\frac{{2.\frac{y}{2}{\rm{ + 0,5y - 1}}}}{2}\)= 4 => 1,5y – 1 = 8 => y = 6

Thay y = 6 vào (1) => x = 3

=> CTPT của Y là C₃H₆O

Cho hỗn hợp sản phẩm qua bình (1) đựng H₂SO₄ đặc, dư => H₂O bị giữ lại

=> \({m_{{H_2}O}} = 0,54\,gam =  > {n_{{H_2}O}} = 0,03\,mol =  > {n_{H\,(trong\,X)}} = 2.{n_{{H_2}O}} = 0,06\)

Cho qua bình (2) đựng KOH dư => CO₂ bị giữ lại

\( =  > {m_{C{O_2}}} = 1,32\,gam =  > {n_{C{O_2}}} = 0,03\,mol\, =  > {n_C} = {n_{C{O_2}}} = 0,03\)

Vì đốt cháy X chỉ thu được CO₂ và H₂O => X gồm C, H và có thể có O

Ta có: m_C + m_H = 0,03.12 + 0,06 = 0,42 = m_X

=> trong X không chứa O

=> n_C : n_H = 0,03 : 0,06 = 1 : 2

=> CTĐGN của X là CH₂ => CTPT của X có dạng (CH₂)_n 

0,42 gam X chiếm thể tích hơi bằng thể tích của 0,192 gam O₂

=> n_X = \(\frac{{0,192}}{{32}} = 0,006\,mol\)

=> M_X = \(\frac{{0,42}}{{0,006}} = \,70\) => 14n = 70 => n = 5

=> CTPT X là C₅H₁₀

Tỉ khối hơi so với H₂ bằng 30 => M = 30.2 = 60

Gọi CTPT của X có dạng C_xH_yO_z

=> M = 12x + y + 16z = 60  (1)

\( =  > 16{\rm{z  <  60  =  >  z  <  }}\frac{{60}}{{16}}\, < 3,75\)

TH1: z = 1, thay vào (1) => 12x + y = 44  (2)

\( =  > x < \frac{{44}}{{12}} =  > x < 3,66\)

+) x = 1, thay vào (2) => y = 44 – 12 = 32 (loại)

+) x = 2, thay vào (2) => y = 44 – 12.2 = 20 (loại)

+) x = 3, thay vào (2) => y = 8 (thỏa mãn X là C₃H₈O)

TH2: z = 2, thay vào (1) => 12x + y = 28  (3)

\( =  > x < \frac{{28}}{{12}} =  > x < 2,33\)

+) x = 1 => y = 28 – 12 = 16 (loại)

+) x = 2 => y = 28 – 12.2 = 4 (thỏa mãn X là C₂H₄O₂)

TH3: z = 3, thay vào (1) => 12x + y = 12 => loại vì x và y đều ≥ 1

Vậy có 2 CTPT thỏa mãn đầu bài