Thiết lập công thức phân tử của hợp chất hữu cơ

Đặt công thức của hidrocacbon X là C_xH_y

\(\% {m_C} = \dfrac{{12x}}{{12x + y}}.100\%  = 80\% \) => 12x = 0,8(12x + y) => 2,4x = 0,8y => x : y = 1 : 3

=> Công thức phân tử của chất có dạng là C_nH_3n

Mặt khác trong hợp chất hữu cơ ta luôn có: H ≤ 2C + 2

=> 3n ≤ 2n + 2 => n ≤ 2

Mà số H chẵn nên ta suy ra n = 2

=> CTPT C₂H₆

      Ta có : \({n_C} = {n_{C{O_2}}} = \dfrac{{1,12}}{{22,4}} = 0,05\,mol \Rightarrow {m_C} = 0,6\,\,gam \Rightarrow \% C = \dfrac{{0,6}}{{1,875}}.100\%  = 32\% \).

      Do đó : %O = (100 – 6,67 – 18,67 – 32)% = 42,66%.    

            \({n_C}:{n_H}:{n_O}:{n_N} = \dfrac{{32}}{{12}}:\dfrac{{6,67}}{1}:\dfrac{{42,66}}{{16}}:\dfrac{{18,67}}{{14}} = 2,67:6,67:2,66:1,33 = 2:5:2:1\)

      \( \Rightarrow \) Công thức đơn giản nhất của A là C₂H₅O₂N.

      Đặt công thức phân tử của A là (C₂H₅O₂N)_n. Theo giả thiết ta có :

            (12.2 + 5 + 16.2 + 14).n < 100 \( \Rightarrow \) n < 1,33 \( \Rightarrow \) n =1

      Vậy công thức phân tử của A là C₂H₅O₂N.

Bảo toàn nguyên tố C: \({n_C} = {n_{C{O_2}}} = \dfrac{{0,44}}{{44}} = 0,01\,\,mol\)

Bảo toàn nguyên tố H: \(\,{n_H} = 2.{n_{{H_2}O}} = 2.\dfrac{{0,45}}{{18}} = 0,05\,\,mol\)

Bảo toàn nguyên tố N: \({n_N} = 2.{n_{{N_2}}} = 2.\dfrac{{0,224}}{{22,4}} = 0,02\,mol\)

      \( \Rightarrow {n_C}:{n_H}:{n_N} = 0,01:0,05:0,02 = 1:5:2\)

      Căn cứ vào các phương án ta thấy CTPT của X là CH₅N2

Vì đốt cháy X thu được CO₂ và H₂O và N₂  => trong X chứa C, H, N có thể có O

n_C = n_CO2 = 4,62 : 44 = 0,105 mol

n_H = 2n _H2O= 2. (1,215: 18) = 0,135 mol

n_N = 2n_N2 = 0,015 mol

m_C + m_H + m_N = 1,605 => Trong A không có O

nC: nH: nN = 0,105: 0,135: 0,015= 7: 9: 1

Vậy CTPT của A là C₇H₉N

Bước 1: Viết sơ đồ tóm tắt

- Sơ đồ tóm tắt: X {C, H, N} + Không khí {O₂, N₂} → CO₂ + H₂O + N₂

- Theo đề bài ta có:

\({n_{C{O_2}}} = \dfrac{{8,8}}{{44}} = 0,2\left( {mol} \right);{n_{{H_2}O}} = \dfrac{{6,3}}{{18}} = 0,35\left( {mol} \right);{n_{{N_2}}} = \dfrac{{34,72}}{{22,4}} = 1,55\left( {mol} \right)\)

Bước 2: Tính số mol C, H, N trong X

- Bảo toàn nguyên tố C

⟹ \({n_{C\left( X \right)}} = {n_{C{O_2}}} = 0,2\left( {mol} \right)\)

- Bảo toàn nguyên tố H

⟹ \({n_{H\left( X \right)}} = 2{n_{{H_2}O}} = 2 \times 0,35 = 0,7\left( {mol} \right)\)

- Bảo toàn nguyên tố O

⟹ \(2{n_{{O_2}\left( {kk} \right)}} = 2{n_{C{O_2}}} + {n_{{H_2}O}} \to {n_{{O_2}\left( {kk} \right)}} = \dfrac{{2{n_{C{O_2}}} + {n_{{H_2}O}}}}{2} = \dfrac{{2 \times 0,2 + 0,35}}{2} = 0,375\left( {mol} \right)\)

Do trong không khí N₂ chiếm 80% và O₂ chiếm 20%

⟹ \({n_{{N_2}\left( {kk} \right)}} = 4{n_{{O_2}\left( {kk} \right)}} = 4 \times 0,375 = 1,5\left( {mol} \right)\)

- Bảo toàn nguyên tố N:

\({n_{N\left( X \right)}} + 2{n_{{N_2}\left( {kk} \right)}} = - 2{n_{{N_2}\left( {sau\,pu} \right)}} \to {n_{N\left( X \right)}} = 2{n_{{N_2}\left( {sau\,pu} \right)}} - 2{n_{{N_2}\left( {kk} \right)}} = 2 \times 1,55 - 2 \times 1,5 = 0,1\left( {mol} \right)\)

Bước 3: Lập CTPT của X

- Ta có: \({n_C}:{n_H}:{n_N} = 0,2:0,7:0,1 = 2:7:1\)

⟹ CTĐGN của X là C₂H₇N

Đặt CTPT của X là (C₂H₇N)_n

- Theo đề bài, tỉ khối của X so với O₂ nhỏ hơn 2

⟹ \({d_{X/{O_2}}} = \dfrac{{{M_X}}}{{{M_{{O_2}}}}} < 2 \to \dfrac{{45n}}{{32}} < 2 \to n < 1,422 \to n = 1\)

Vậy CTPT của X là C₂H₇N.

Bước 1: Tính n_H => m_H, n_C => m_C

- n_C = n_CO2 = 0,1 mol => m_C = 1,2 g

- n_H = 2n_H2O = 0,2 mol => m_H = 0,2 g

Bước 2: Kiểm tra xem X có O không? Sau đó tính n_O

- m_O= m_X – m_C – m_H = 1,6 g => n_O = 0,1 mol

Bước 3: Lập CTPT của X

- Ta có tỉ lệ: n_C: n_H: n_O = 0,1 : 0,2 : 0,1

=> CTĐGN X: (CH₂O)n

M_X = 30 <=> 30n = 30 => n = 1

Vậy CTPT của X là CH₂O

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

0,85 lít gồm CO₂, H₂O và O₂ dư

H₂SO₄ đậm đặc hấp thụ nước => n_H2O = 0,4 mol

KOH hấp thụ CO₂ => n_CO2 = 0,4 mol

n_{O2 dư} = 0,05 mol

Bảo toàn nguyên tố:

n_C = n_CO2 = 0,4 mol

n_H = 2n_H2O = 0,8 mol

BTNT O: n_O(A) + 2n_O2 = 2n _CO2 + n_H2O + 2n _{O2 dư} => n_O(A) = 0,1 mol

BTNT

Số C = n_C: n_A = 0,4: 0,1 = 4

Số H = n_H: n_A = 0,8: 0,1 = 8

Số O = n_O(A): n_A = 0,1: 0,1 = 1

Vậy công thức phân tử của A là C₄H₈O

      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 \( \le \) 2x + 2), ta có :

            12x + y + 16z = 58 \( \Rightarrow \) z \( < \dfrac{{58 - 1 - 12}}{{16}} = 2,8125\)

• Nếu z = 0 \( \Rightarrow \)12x + y = 58 \( \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}x = 4\\y = 10\end{array} \right.\)\( \Rightarrow \) A là C₄H₁₀
• Nếu z = 1 \( \Rightarrow \)12x + y = 42 \( \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}x = 3\\y = 6\end{array} \right.\)\( \Rightarrow \) A là C₃H₆O
• Nếu z = 2 \( \Rightarrow \)12x + y = 26 \( \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}x = 2\\y = 2\end{array} \right.\)\( \Rightarrow \) A là C₂H₂O₂

      Các phản ứng xảy ra :

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

mol:       0,02                 ←         0,02

      Khối lượng bình tăng = \({m_{C{O_2}}} + {m_{{H_2}O}} = 1,24\,\,gam\,\, \Rightarrow {m_{{H_2}O}} = 1,24 - 0,02.44 = 0,36\,\,gam\)

      \(\begin{array}{l} \Rightarrow {n_H} = 2.{n_{{H_2}O}} = 0,04\,\,mol\\{n_O} = \dfrac{{{m_X} - ({m_C} + {m_H})}}{{16}} = 0,02mol\\ \Rightarrow {n_C}:{n_H}:{n_O} = 0,02:0,04:0,02 = 1:2:1\end{array}\)

      Vậy CTĐGN của X là (CH₂O)n

Do M_X = 30 <=> 30n= 30 => n = 1. Vậy CTPT của X là CH₂O

      Các phản ứng xảy ra :

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

mol:       0,1                   ←         0,1

      Khối lượng bình tăng = \({m_{C{O_2}}} + {m_{{H_2}O}} = 7,1\,\,gam\,\, \Rightarrow {m_{{H_2}O}} = 7,1 - 0,1.44 = 2,7\,\,gam\)

      \(\begin{array}{l} \Rightarrow {n_H} = 2.{n_{{H_2}O}} = 0,3\,\,mol\\{n_O} = \dfrac{{{m_X} - ({m_C} + {m_H})}}{{16}} = 0,05\,\,mol\\ \Rightarrow {n_C}:{n_H}:{n_O} = 0,1:0,3:0,05 = 2:6:1\\ =  > CTPT:{C_2}{H_6}O\end{array}\)

         C₂H₆O + 3 O₂ → 2CO₂ + 3H₂O

Mol: 0,05   → 0,15

V_O2 = 0,15. 22,4 = 3,36 lít

Cách 2: Áp dụng ĐLBTKL m_X +m_O2 = m_H2O+m_CO2 => m_O2 = 4,8 gam => V_O2 = 0,15 mol => V_O2 = 3,36 lít

Bước 1: Tính tỉ lệ ${{n}_{C}}:{{n}_{H}}:{{n}_{O}}:{{n}_{N}}$

- Ta có : ${{n}_{C}}:{{n}_{H}}:{{n}_{O}}:{{n}_{N}}=\frac{51,3}{12}:\frac{9,4}{1}:\frac{27,3}{16}:\frac{12}{14}=4,275:9,4:1,706:0,857=5:11:2:1$

Bước 2: Xác định CTĐGN của A

- Ta có công thức đơn giản nhất của A là C₅H₁₁O₂N

Bước 3: Xác định CTPT của A

- Đặt công thức phân tử của A là (C₅H₁₁O₂N)_n

- Theo giả thiết ta có :

(12.5 + 11 + 16.2 + 14).n = 4,034.29

=>n = 1

Vậy công thức phân tử của A là C₅H₁₁O₂N.

Ta có : ${{n}_{C}}={{n}_{C{{O}_{2}}}}=\dfrac{1,68}{22,4}=0,075\,mol\Rightarrow {{m}_{C}}=0,9\,\,gam\Rightarrow %C=\dfrac{0,9}{2,225}.100=40,45%$

Do đó : %O = (100 – 40,45  – 15,73 – 7,86)% = 35,96%.          

${{n}_{C}}:{{n}_{H}}:{{n}_{O}}:{{n}_{N}}=\dfrac{40,45}{12}:\dfrac{7,86}{1}:\dfrac{35,96}{16}:\dfrac{15,73}{14}=3,37:7,86:2,2475:1,124=3:7:2:1$

Công thức đơn giản nhất của A là C₃H₇O₂N.

 Đặt công thức phân tử của A là (C₃H₇O₂N)_n. Theo giả thiết ta có :

(12.3 + 7 + 16.2 + 14).n < 100 => n < 1,12 =>  n =1

Vậy công thức phân tử của A là C₃H₇O₂N.

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.

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.

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.

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

(a) đúng, nguyên tố H trong saccarozo chuyển hoá thành H₂O nên màu trắng của CuSO₄ khan chuyển thành màu xanh của CuSO₄.5H₂O.

(b) đúng, PTHH: CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃ ↓ + H₂O.

(c) sai, đặt ống nghiệm nằm ngang trên giá ống nghiệm  để hơi nước và CO₂ thoát ra ống dẫn khí.

(d) sai, thí nghiệm chỉ xác định định tính được C và H.

(e) sai, tháo ống dẫn khí trước khi tắt đèn cồn để tránh dung dịch trong ống 2 bị hút vào ống dẫn khí do áp suất trong ống 1 giảm.

Vậy có 2 phát biểu đúng.