Công thức phân tử hợp chất hữu cơ

Ta có : ${{n}_{C}}:{{n}_{H}}:{{n}_{Cl}}=\frac{14,28}{12}:\frac{1,19}{1}:\frac{84,53}{35,5}=1:1:2$

 công thức đơn giản nhất của Z là CHCl₂.

Đặt công thức phân tử của A là (CHCl₂)_n (n Î N^*).

Độ bất bão hòa của phân tử $k=\frac{2n-3n+2}{2}=\frac{2-n}{2}\ge 0$ => n = 2

Vậy công thức phân tử của Z là : C₂H₂Cl₄.

Ta có : ${{n}_{C}}:{{n}_{H}}:{{n}_{O}}:{{n}_{N}}=\frac{72}{12}:\frac{5}{1}:\frac{32}{16}:\frac{14}{14}=6:5:2:1$

Căn cứ vào các phương án ta thấy CTPT của X là : C₆H₅O₂N.

Bảo toàn nguyên tố C: ${{n}_{C}}={{n}_{C{{O}_{2}}}}=\frac{16,8}{22,4}=0,75\,\,mol$

Bảo toàn nguyên tố H: $\,{{n}_{H}}=2.{{n}_{{{H}_{2}}O}}=2.\frac{20,25}{18}=2,25\,\,mol$

Bảo toàn nguyên tố N: ${{n}_{N}}=2.{{n}_{{{N}_{2}}}}=2.\frac{2,8}{22,4}=0,25\,\,mol$

$\Rightarrow {{n}_{C}}:{{n}_{H}}:{{n}_{N}}=0,75:2,25:0,25=3:9:1$

Căn cứ vào các phương án ta thấy CTPT của X là C₃H₉N

n_Na2CO3 = 0,03 mol; n_CO2 = 0,03 mol

Vì đốt cháy X thu được CO₂ và Na₂CO₃ => trong X chứa C, Na và O

Bảo toàn nguyên tố Na:

${{n}_{Na\,(trong\,\,X)}}=2.{{n}_{N{{a}_{2}}C{{O}_{3}}}}=0,06\,\,mol$

Bảo toàn nguyên tố C:

${{n}_{C\,(trong\,\,X)}}={{n}_{C{{O}_{2}}}}+{{n}_{N{{a}_{2}}C{{O}_{3}}}}=0,03+0,03=0,06\,\,mol$

$\Rightarrow {{n}_{O\,(trong\,\,X)}}=\frac{4,02-0,06.23-0,06.12}{16}=0,12\,\,mol$

${{n}_{C}}:{{n}_{Na}}:{{n}_{O}}=0,06:0,06:0,12=1:1:2$

Vậy CTĐGN của X là : CNaO₂.

Bảo toàn nguyên tố C:  ${{n}_{C}}={{n}_{C{{O}_{2}}}}=\frac{17,6}{44}=0,4\,\,mol$

Bảo toàn nguyên tố H: $\,\,{{n}_{H}}=2.{{n}_{{{H}_{2}}O}}=2.\frac{12,6}{18}=1,4\,\,mol$

Bảo toàn nguyên tố O: ${{n}_{{{O}_{2}}\,(kk)}}=\frac{2.{{n}_{C{{O}_{2}}}}+{{n}_{{{H}_{2}}O}}}{2}=0,75\,\,mol$

Vì N₂ chiếm 80% thể tích không khí, O₂ chiết 20% thể tích không khí $\Rightarrow {{n}_{{{N}_{2}}\,(kk)}}=4.{{n}_{{{O}_{2}}}}=0,75.4=3\,\,mol$

Do đó : ${{n}_{N\,(hchc)}}=2.(\frac{69,44}{22,4}-3)=0,2\,mol\,\Rightarrow {{n}_{C}}:{{n}_{H}}:{{n}_{N}}=0,4:1,4:0,2=2:7:1$

Căn cứ vào các phương án ta thấy công thức của X là C₂H₅NH₂

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng: ${{m}_{X}}+{{m}_{{{O}_{2}}}}={{m}_{C{{O}_{2}}}}+{{m}_{{{H}_{2}}O}}\Rightarrow {{m}_{{{H}_{2}}O}}=0,882\,gam$

Bảo toàn nguyên tố C: ${{n}_{C}}={{n}_{C{{O}_{2}}}}=\frac{2,156}{44}=0,049\,\,mol$

Bảo toàn nguyên tố H: ${{n}_{H}}=2.{{n}_{{{H}_{2}}O}}=2.\frac{0,882}{18}=0,098\,\,mol$

$\Rightarrow {{n}_{O\,(hchc)}}=\frac{1,47-0,049.12-0,098}{16}=0,049\,\,mol$

${{n}_{C}}:{{n}_{H}}:{{n}_{O}}=0,049:0,098:0,049=1:2:1$CTĐGN của X là : CH₂O

Đặt công thức phân tử của X là (CH₂O)_n.

Theo giả thiết ta có : 3.29 < 30n < 4.29 suy ra 2,9 < n < 3,87  nên n =3

Vậy CTPT của X là C₃H₆O₃

Theo giả thiết: 1,88 gam A + 0,085 mol O₂  ®  4a mol CO₂ + 3a mol H₂O

Bảo toàn khối lượng: ${{m}_{C{{O}_{2}}}}+{{m}_{{{H}_{2}}O}}={{m}_{A}}+{{m}_{{{O}_{2}}}}=1,88+0,085.32=46\,\,gam$

=>  44.4a + 18.3a = 46 => a = 0,02 mol

Bảo toàn nguyên tố C: n_C = n_CO2 = 4a = 0,08 mol

Bảo toàn nguyên tố H: n_H = 2.n_H2O = 3a.2 = 0,12 mol

Bảo toàn nguyên tố O: n_{O (trong A)} + 2.n_O2 = 2.n_CO2 + n_H2O => n_{O (trong A)} = 4a.2 + 3a - 0,085.2 = 0,05 mol

Þ n_C : n_H : n_O  =  0,08 : 0,12 : 0,05  =  8 : 12 : 5

Vậy công thức của chất hữu cơ A là C₈H₁₂O₅ có M_A < 203.

Để đơn giản cho việc tính toán ta chọn :  b = 18 gama = 66 gam, x = 36 gam.

Bảo toàn nguyên tố C: ${{n}_{C}}={{n}_{C{{O}_{2}}}}=\frac{66}{44}=1,5\,\,mol$

Bảo toàn nguyên tố H: ${{n}_{H}}=2.{{n}_{{{H}_{2}}O}}=2.\frac{18}{18}=2\,\,mol$

Ta thấy: m_C + m_H = 1,5.12 + 2 = 20 gam < m_A => trong A chứa O

=> m_{O (trong A)}  = 36 – 20 = 16 gam => n_O = 1 mol

=> n_C : n_H : n_O = 1,5 : 2 : 1 = 3 : 4 : 2

Căn cứ vào các phương án ta thấy CTPT của X là C₃H₄O₂

Theo giả thiết ta có : M_A = 14.M_He = 14.4 = 56 gam/mol

Đặt công thức phân tử của hợp chất A là C_xH_y (y ≤ 2x + 2), ta có : 12x + y = 56

   Vậy công thức phân tử của A là C₄H₈

Theo giả thiết ta có : M_A = 29.2 = 58 gam/mol

Vì khi đốt cháy A thu được CO₂ và nước nên thành phần nguyên tố trong A chắc chắn có C, H, có thể có hoặc không có O.

Đặt công thức phân tử của A là C_xH_yO_z (y  2x + 2), ta có :

12x + y + 16z = 58  z $<\frac{58-1-12}{16}=2,8125$

+ Nếu z = 0 12x + y = 58 $\Rightarrow \left\{ \begin{align}  & x=4 \\  & y=10 \\ \end{align} \right.$ A là C₄H₁₀

+ Nếu z = 1 12x + y = 42 $\Rightarrow \left\{ \begin{align}  & x=3 \\  & y=6 \\ \end{align} \right.$ A là C₃H₆O

+ Nếu z = 2 12x + y = 26 $\Rightarrow \left\{ \begin{align}  & x=2 \\  & y=2 \\ \end{align} \right.$ A là C₂H₂O₂

Bước 1: Viết các PTHH khi hấp thụ khí CO₂ vào dung dịch Ca(OH)₂ và dung dịch thu được tác dụng với Ba(OH)₂

Các phản ứng xảy ra :

 CO₂  +   Ca(OH)₂  →  CaCO₃  +   H₂O                                    (1)

mol:       0,1                   ←         0,1

2CO₂  +   Ca(OH)₂  →  Ca(HCO₃)₂                                          (2)

mol:       2x                  →              x

Ca(HCO₃)₂    +   Ba(OH)₂  →  BaCO₃  +   CaCO₃  +   H₂O         (3)

mol:           x                →                         x      →       x

Bước 2: Tính tổng khối lượng kết tủa sau 2 phản ứng và tổng khối lượng khí CO₂

∑m_{kết tủa} = m_{CaCO3 (1)}  + m_{BaCO3 (3)} + m_{CaCO3 (3)}

= 10 + 197x + 100x = 39,7 => x = 0,1 mol

∑n_CO2 =  n_{CO2 (1)}  + n_{CO2 (2)}

= 2.x + 0,1 = 0,3 mol

Bước 3: Xác định CTPT của X

Khối lượng bình tăng = ${{m}_{C{{O}_{2}}}}+{{m}_{{{H}_{2}}O}}=16,8\,\,gam\,\,\Rightarrow {{m}_{{{H}_{2}}O}}=16,8-0,3.44=3,6\,\,gam$

$\Rightarrow {{n}_{H}}=2.{{n}_{{{H}_{2}}O}}=0,4\,\,mol\Rightarrow {{n}_{C}}:{{n}_{H}}=0,3:0,4=3:4.$

 Vậy CTPT của X là C₃H₄.

Bước 1: Tính số mol CO₂

Do đun nóng nước lọc lại thu được thêm kết tủa nên nước lọc có chứa Ba(HCO₃)₂.

CO₂ + Ba(OH)₂ → BaCO₃ + H₂O                      (1)

2CO₂  +   Ba(OH)₂  →  Ba(HCO₃)₂                    (2)

Ba(HCO₃)₂ \(\xrightarrow{{{t^o}}}\) BaCO₃ + CO₂ + H₂O                 (3)

- Ta có: \({n_{{O_2}}} = \dfrac{{6,72}}{{22,4}} = 0,3(mol)\); \({n_{BaC{{\rm{O}}_3}(1)}} = \dfrac{{19,7}}{{197}} = 0,1(mol)\); \({n_{BaC{{\rm{O}}_3}(3)}} = \dfrac{{9,85}}{{197}} = 0,05(mol)\)

- Ta có n_CO2 = n_BaCO3(1) + 2n_{Ba(HCO3)2 (2)} = n_BaCO3(1) + 2n_BaCO3(3) = 0,2(mol)

Bước 2: Tính số mol H₂O

\({m_{dd\,giam}} = {m_{BaC{{\rm{O}}_3}(1)}} - ({m_{C{O_2}}} + {m_{{H_2}O}})\)

\( \Leftrightarrow 5,5 = 19,7 - (44.0,2 + {m_{{H_2}O}}) \Rightarrow {m_{{H_2}O}} = 5,4(g)\)

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

Bước 3: Xác định CTĐGN của X

- Bảo toàn nguyên tố C, H ta có:

\({n_C} = {n_{C{O_2}}} = 0,2(mol)\)

\({n_H} = 2{n_{{H_2}O}} = 2.0,3 = 0,6(mol)\)

- Bảo toàn nguyên tố O ta có: \({n_{O(X)}} + 2{n_{{O_2}}} = 2{n_{C{O_2}}} + {n_{{H_2}O}}\)

⟹ n_O(X) + 2.0,3 = 2.0,2 + 0,3 ⟹ n_O(X) = 0,1 mol.

- Gọi CTPT của X là C_xH_yO_z

⟹ x : y : z = n_C : n_H : n_O = 0,2 : 0,6 : 0,1 = 2 : 6 : 1

⟹ CTĐGN là C₂H₆O

Bước 4: Biện luận tìm CTPT của X

CTPT của X có dạng (C₂H₆O)_n hay C_2nH_6nO_n

Trong hợp chất hữu cơ chứa C, H, O ta luôn có: 0 < H ≤ 2C + 2 ⟹ 0 < 6n ≤ 2.2n + 2 ⟹ 0 < n ≤ 1 ⟹ n = 1

Vậy công thức phân tử của X là C₂H₆O.

Theo giả thiết, ta có : ${{V}_{C{{O}_{2}}}}=2$ lít ; ${{V}_{{{O}_{2}}}}$(dư) = 0,5 lít ; ${{V}_{{{N}_{2}}}}=16$ lít =>${{V}_{{{O}_{2}}}}$(ban đầu) = 4 lít.

Sơ đồ phản ứng :

            C_xH_y      +    O_{2      →}   CO₂   +   H₂O   +   O_{2 dư}  

lít:        1                   4               2             a            0,5       

      Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố đối với các nguyên tố C, H, O ta có :

$\left\{ \begin{gathered}1.x = 2.1 \hfill \\1.y = a.2 \hfill \\  4.2 = 2.2 + a + 0.5.2 \hfill \\ \end{gathered}  \right. \Leftrightarrow \left\{ \begin{gathered}  x = 2 \hfill \\  y = 6 \hfill \\  a = 3 \hfill \\ \end{gathered}  \right.$

      =>  Công thức của hiđrocacbon là C₂H₆.

n_Ba(OH)2 = 0,2 mol; n_CO2+H2O = 12,32/22,4 = 0,55 mol

X mạch hở, phản ứng được với NaOH nên X là este hoặc axit.

Như vậy ta luôn có: n_CO2 ≥ n_H2O => n_CO2 ≥ 0,55:2 = 0,275 mol

*Hấp thụ CO₂ vào Ba(OH)₂:

Tỉ lệ: n_OH- : n_CO2 ≤ 0,4 : 0,275 = 1,45 do đó khi cho CO₂ tác dụng với Ba(OH)₂ có thể xảy ra 2 trường hợp sau:

- TH1: Tạo muối Ba(HCO₃)₂ (khi tỉ lệ n_OH- : n_CO2 ≤ 1)

- TH2: Tạo muối BaCO₃ và Ba(HCO₃)₂ (khi tỉ lệ 1 < n_OH- : n_CO2 < 2)

Theo đề bài thì khối lượng dung dịch giảm chứng tỏ phản ứng có sinh ra BaCO₃ => loại TH1

Vậy khi dẫn CO₂ vào dung dịch Ba(OH)₂ thu được BaCO₃ và Ba(HCO₃)₂

Đặt n_CO2 = x; n_H2O = y; n_BaCO3 = z (mol)

BTNT "Ba" => n_Ba(HCO3)2 = n_Ba(OH)2 - n_BaCO3 = 0,2 - z (mol)

+ n_{CO2 + H2O} = x + y = 0,55 (1)

+ BTNT "C": n_CO2 = n_BaCO3 + 2n_Ba(HCO3)2 => x = z + 2(0,2 - z) (2)

+ m _{dd giảm} = m_BaCO3 - (m_CO2 + m_H2O) => 197z - (44x  +18y) = 2 (3)

Giải hệ (1) (2) (3) thu được x = 0,3; y = 0,25; z = 0,1

*Phản ứng đốt X:

n_C = n_CO2 = 0,3 mol

n_H = 2n_H2O = 0,5 mol

BTNT "O": n_O(X) = 2n_CO2 + n_H2O - 2n_O2 = 2.0,3 + 0,25 - 2.0,3 = 0,25 mol

=> C : H : O = 0,3 : 0,5 : 0,25 = 6 : 10 : 5

Do CTPT của X trùng với CTĐGN nên CTPT X là C₆H₁₀O₅

n_X = 0,3 : 6 = 0,05 mol

Tỉ lệ: n_NaOH : n_X = 0,1 : 0,05 = 2 và n_X : n_H2O = 0,05 : 0,05 = 1:1 (X có 1 nhóm -COOH)

X tác dụng với NaOH theo tỉ lệ mol 1:2 tạo thành 1 mol H₂O và 1 chất hữu cơ Y nên có 2 trường hợp thỏa mãn là:

TH1: (X) HO-CH₂-CH₂-COOCH₂-CH₂-COOH; (Y) HO-CH₂-CH₂-COONa

TH2: (X) HO-CH(CH₃)-COOCH(CH₃)-COOH; (Y) HO-CH(CH₃)-COONa

A đúng vì đốt HO-CH₂-CH₂-COONa hay đốt HO-CH(CH₃)-COONa ta đều thu được số mol CO₂ bằng H₂O

B sai vì có 2 công thức phù hợp với X

C đúng vì tách nước HO-CH₂-CH₂-COONa hay HO-CH(CH₃)-COONa đều thu được CH₂=CH-COONa không có đồng phân hình học

D đúng vì X chứa nhóm -COOH có thể phản ứng với NH₃

1 gam X chứa 5/29 gam H

=> 58 gam X chứa 10 gam H

=> n_H = m_H : M_H = 10 : 1 = 10

=> Số nguyên tử H trong 1 phân tử X là 10

n_CO2 = 3,36 : 22,4 = 0,15 mol

n_H2O = 4,5 : 18 = 0,25 mol

Ta thấy n_H2O > n_CO2 => Hợp chất hữu cơ có dạng C_nH_2n+2O_z

Khi đó: n_X = n_H2O – n_CO2 = 0,25 – 0,15 = 0,1 mol

n_X = m_X : M_X = 1,44 : 72 = 0,02 mol

n_C = n_CO2 = 4,4 : 44 = 0,1 mol

Số C = n_C : n_X = 0,1 : 0,02 = 5

Giả sử sau phản ứng thu được 100 gam hỗn hợp gồm CO₂ và H₂O.

m_CO2 = 66,165 gam => n_CO2 = 1,50375 mol => n_C = n_CO2 = 1,50375 mol

m_H2O = 100 – 66,165 = 33,835 gam => n_H2O = 1,87972 mol => n_H = 2n_H2O = 3,75944 mol

Ta có: C : H = 1,50375 : 3,75944 ≈ 0,4

Quan sát các đáp án thấy B thỏa mãn

Tỉ lệ về thể tích cũng là tỉ lệ về số mol

Giả sử đốt 2 mol M bằng 10,5 mol O₂ (vừa đủ) thu được 8 mol CO₂, 9 mol H₂O và 1 mol N₂

Bảo toàn nguyên tố:

n_C = n_CO2 = 8 mol

n_H = 2n_H2O = 18 mol

n_N = 2n_N2 = 2 mol

n_O = 2n_CO2 + n_H2O – 2n_O2 = 2.8 + 9 – 2.10,5 = 4 mol

Số C = n_C : n_M = 8 : 2 = 4

Số H = n_H ; n_M = 18 : 2 = 9

Số O = n_O : n_M = 4 : 2 = 2

Số N = n_N : n_M = 2 : 2 = 1

Vậy công thức phân tử của M là C₄H₉O₂N

Trong phân tử các chất hữu cơ, các nguyên tử liên kết hoá học với nhau theo đúng hoá trị và theo một thứ tự nhất định.