2 dạng bài tập Đại cương về hóa học hữu cơ trong đề thi Đại học có giải chi tiết - Chuyên đề Hóa 11

Dạng 1: Xác định sự có mặt nguyên tố, thành phần các nguyên tố

Phương pháp:

- Chủ yếu dựa vào sản phẩm đốt cháy để xác định thành phần của hợp chất hữu cơ.

- Lập được công thức đơn giản nhất từ tỉ lệ các nguyên tố.

Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Đốt cháy hoàn toàn 0,282g hợp chất hữu cơ A, sản phẩm sinh ra cho qua bình đựng CaCl2 khan và bình đựng NaOH, thấy bình đựng CaCl2 tăng thêm 0,194g, bình đựng NaOH tăng thêm 0,8g. Mặt khác đốt cháy lượng chất A trên thu được 22,4ml khí Nitơ (đktc). Thành phần % khối lượng các nguyên tố trong A là?

A. %m_C = 9,93%; %m_H = 4,97%; %m_N = 85,1%

B. %m_C = 78,01%; %m_H = 7,09%; %m_N = 14,9%

C. %m_C = 78,01%; %m_H = 7,09%; %m_N = 9,93%; %m_O = 4,97%

D. %m_C = 9,93%; %m_H = 4,97%; %m_N = 78,01%; %m_O = 7,09%

Bài giải:

Cho sản phẩm cháy qua bình đựng CaCl2, H₂O bị giữ lại:

m₁ = 0,194 ⇒ m_H2O = 0,194g

⇒ n_H =2n_H2O = 2.0,194/18 = 0,02mol

Qua bình đựng NaOH, CO₂ bị giữ lại: m₂ = 0,8 ⇒ m_CO2= 0,8g

⇒ n_C = n_CO2 = 0,8/44 = 1/18

m_C = 12.1/18 = 0,22g

n_N = 2n_N2 = 2. (0,0224: 22,4) = 0,002 mol

⇒ m_N = 0,028g

Ta có: m_C + m_H + m_N < m_A

⇒ A có oxi

%m_C = 0,22/0,282.100% = 78,01%

%m_H = 0,02/0,282.100% = 7,09%

%m_N = 0,028/0,282.100% = 9,93%

⇒ %m_O = 4,97%

⇒ Đáp án đúng là: C

Ví dụ 2: Hai chất hữu cơ A và B cùng chứa các nguyên tố C, H, O. Khi đốt cháy mỗi chất đều phải dùng một lượng oxi bằng 8 lần lượng oxi có trong mỗi chất và thu được lượng khí CO₂ và H₂O theo tỉ lệ khối lượng CO₂ so với khối lượng nước = 22/9. Công thức đơn giản của mỗi chất là:

A. C₃H₆O B. C₂H₆O C. C₃H₆O D. CH₂O₂

Bài giải:

Gọi công thức tổng quát của A, B là C_xH_yO_z

Phương trình đốt cháy như sau:

C_xH_yO_z + (x + y/4 - z/2)O₂ → x CO₂ + y/2H₂O

Ta có: m_O2 = 8m_{O (A, B)}

⇒ 32 (x + y/4 - z/2) = 8.16z ⇒ 4x + y = 18z (1)

⇒ y = 2x (2)

Từ (1)(2) ⇒ z = x/3

⇒ x: y: z = 3: 6: 1

Vậy công thức đơn giản nhất cảu hai chất là: C₃H₆O

⇒ Đáp án đúng là: A

Ví dụ 3: Đốt cháy hoàn toàn 4,6g một hợp chất hữu cơ A thu được 3,6g H₂O. Dẫn khí CO₂ sinh ra vào dung dịch nước vôi trong 0,1M thì được 8g kết tủa và dung dịch Y, nhỏ tiếp dung dịch NaOH vào dung dịch Y thì được 3,6g kết tủa nữa. Công thức đơn giản nhất của X là?

A. CH₄O B. C₂H₆O C. C₃H₆O₃ D. C₃H₈O₃

Bài giải:

n_H2O = 0,2 mol ⇒ n_H = 2.0,2 = 0,4 mol

Thêm NaOH vào dung dịch Y thu được kết tủa. PTPƯ:

2NaOH + Ca (HCO₃)₂ → CaCO₃ + Na₂CO₃ + 2H₂O

0,035 ← 0,035

Bảo toàn C: n_CO2 = n_{CaCO3 (1)} + 2n_{Ca (HCO3)2} = 0,08 + 0,07 = 0,15 mol

⇒ m_C = 0,15.12 = 1,8g

m_C + m_H < m_A ⇒ A có oxi; m_O = 4,6 – 1,8 – 0,4 = 2,4g

⇒ n_O = 0,15mol

n_C: n_H: n_O = 0,15: 0,4: 0,15 = 3: 8: 3

Vậy công thức đơn giản nhất là: C₃H₈O

⇒ Đáp án đúng là: D

Ví dụ minh họa

Ví dụ 4: Hợp chất hữu cơ A có thành phần về khối lượng của các nguyên tố lần lượt là: 70,94%C; 6,4%H; 6,9%N còn lại là oxi. Công thức đơn giản nhất của A là?

A. C₁₂H₁₃O₃N B. C11H₁₃O₂N C. C₁₂H₁₃O₂N D. C₁₂H15O₂N

Bài giải:

%m_O = 100% - 70,94% - 6,4% - 6,9% = 15,76%

Gọi công thức đơn giản của A là: C_xH_yO_zN_t

x: y: z: t = (%C)/12: (%H)/1: (%O)/16: (%N)/14 = (70,94%)/12: (6,4%)/1: (15,76%)/16: (6,9%)/14 = 12: 13: 2: 1

Vậy công thức đơn giản nhất là: C₁₂H₁₃O₂N

⇒ Đáp án đúng là C

Ví dụ 5: Chất A chứa C, H, O có tỉ lệ khối lượng m_C: m_O = 3: 2 và khi đốt cháy hết A thu được CO₂ và hơi nước theo tỉ lệ thể tích V_CO2: V_H2O = 4: 3 (các thể tích khí đo ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất). Công thức đơn giản nhất của A là:

A. C₄H₆O B. C₂H₃O C. CH₄O D. C₄H₃O₂

Bài giải:

Gọi công thức tổng quát của A là: C_xH_yO_z

C_xH_yO_z + (x + y/4 - z/2)O₂ → x CO₂ + y/2H₂O

m_C: m_O = 3: 2 ⇒ 12x/16z = 3/2 ⇒ x = 2z (1)

V_CO2: V_H2O = 4: 3 ⇒

⇒ 3x = 2y (2)

Từ (1)(2) ⇒ x: y: z = x: 3/2x: x/2 = 2: 3: 1

Vậy công thức đơn giản của A là: C₂H₃O

⇒ Đáp án đúng là: B

Dạng 2: Lập công thức phân tử

Phương pháp:

- Dựa vào công thức đơn giản nhất.

- Dựa vào khối lượng hoặc % khối lượng các nguyên tố.

- Dựa vào thể tích.

- Sử dụng định luật bảo toàn khối lượng và biện luận => công thức phân tử.

Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Một hiđrocacbon A ở thể khí có thể tích gấp 4 lần thể tích của lưu huỳnh đioxit có khối lượng tương đương ở cùng điều kiện. Sản phẩm cháy của A dẫn qua bình đựng nước vôi trong dư thì có 1g kết tủa đồng thời khối lượng bình tăng 0,8g. Công thức phân tử của A là?

A. C₃H₈ B. C₂H₈ C. CH₄ D. C₂H₆

Bài giải:

V_A = 4V_SO2 và m_A = m_SO2

⇒ M_A = M_SO2: 4 = 16

n ↓ = n_CO2 = 0,01 mol ⇒ n_C = 0,01 mol

m_{bình tăng} = m_CO2 + m_H2O = 0,8g

⇒ m_H2O = 0,8 – 0,01.44 = 0,36g ⇒ n_H = 2.0,36/18 = 0,04 mol

n_C: n_H = 0,01: 0,04 = 1: 4

⇒ Công thức đơn giản nhất của A là: CH₄; Công thức phân tử của A là (CH₄)_n

M_A = 16 ⇒ 16n = 16 ⇒ n = 1

Vậy công thức phân tử của A là: CH₄

Đáp án đúng là: C

Ví dụ 2: Oxi hóa hoàn toàn 18,6g chất hữu cơ A thu được 52,8g CO₂ và 12,6g H₂O. Mặt khác khi phân tích lượng chất hữu cơ A thu được khí NH₃. Dẫn toàn bộ khí này vào 125ml dung dịch H₂SO₄ 2M thì phần axit dư được trung hòa vừa hết bởi 100ml dung dịch NaOH 3M. Biết d_A/kk < 3,25. Công thức phân tử của A là?

A. C₆H₇N B. C₅H₁₃N C. C₄H₁₁ON D. C₆H15ON

Bài giải:

n_{H2SO4 dư} = 1/2 n_NaOH = 0,15 mol

⇒ n_{H2SO4 pư} = 0,25 – 0,15 = 0,1 mol

n_NH3 = 2n_H2SO4 = 2.0,1 = 0,2 mol

⇒ n_N = 0,2 mol

n_C = n_CO2 = 1,2 mol; n_H = 2n_H2O = 1,4 mol

m_C + m_H + m_N = 1,2.12 + 1,4.1 + 0,2.14 = 18,6 = m_A

⇒ Trong A không có oxi

n_C : n_H: n_N = 1,2: 1,4: 0,2 = 6: 7: 1

⇒ Công thức đơn giản nhất của A là: C₆H₇N; CTPT: (C₆H₇N)_n

Ta có d_A/kk < 3,25 ⇒ M_A < 94,25

⇒ 93n < 94,25 ⇒ n < 1,01 ⇒ n = 1

Vậy công thức phân tử của A là: C₆H₇N

⇒ Đáp án đúng là: A

Ví dụ 3: Cho 400ml một hỗn hợp gồm N₂ và C_xH_y vào 900ml O₂ dư rồi đốt. Thể tích hỗn hợp khí thu được sau khi đốt 1400ml. Sau khi cho hơi nước ngưng tụ thì còn 800 ml hỗn hợp người ta cho lội qua dung dịch KOH thấy còn 400ml khí. Công thức phân tử của hiđrocacbon trên là (biết thể tích khí đo cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất):

A. CH₄ B. C₂H₆ C. C₃H₈ D. C₄H₁₀

Bài giải:

C_xH_y + (x + y/4) O₂ → xCO₂ + y/2 H₂O

a a (x + y/4) ax ay/2 (ml)

Gọi V_CxHy = a ⇒ V_N2 = 400 – a (ml)

V_H2O = 1400 – 800= 600ml = ay/2

V_CO2 = 800 – 400 = 400ml = ax

V_{O2 dư} = 900 – (x + y/4)a

V_{O2 dư} + V_N2 = 400 ⇒ 900 – (x + y/4)a + 400 – a = 400

⇒ ay = 1200; ax = 400

⇒ (x + y/4)a = 900 – a

⇒ a = 200ml; x = 2; y = 6

Vậy công thức phân tử của hiđrocacbon là: C₂H₆

⇒ Đáp án đúng là: B

Ví dụ 4: Phân tích chất hữu cơ X chứa C, H, O ta có: m_C: m_H: m_O = 2,24: 0,357: 2

1g X khi làm bay hơi có thể tích 1,2018 lít khí ở 0°C và 0,25atm. Công thức phân tử của X là:

A. C₃H₄O₂ B. C₄H₈O₃ C. C₃H₆O₂ D. C₃H₃O

Bài giải:

Gọi Công thức phân tử của X là: C_xH_yO_z

Ta có: x: y: z = = 3: 6: 2

Công thức đơn giản nhất của X là: C₃H₆O₂ ⇒ Công thức phân tử có dạng (C₃H₆O₂)_n

n_X = PV/RT = 0,25.1,2108/0,082.273= 0,0135 mol

⇒ M_X = m/n= 1: 0,0135 = 74

⇒ 74n = 74 ⇒ n = 1

Vậy công thức phân tử của X là: C₃H₆O₂

⇒ Đáp án đúng là: C

Ví dụ 5: Đốt cháy hoàn toàn 3,6g chất hữu cơ A (C, H, O) bằng 4,48 lít O₂ (đktc) thu được hỗn hợp khí và hơi trong đó V_CO2 = 3 V_O2; m_CO2/m_H2O = 11/3. Biết 1,8g chất A chiếm thể tích bằng thể tích của 0,8g oxi cùng điều kiện. Công thức phân tử của A là?

A. C₃H₆O₂ B. C₃H₄O₂ C. C₆H₈O₄ D. C₃H₈O

Bài giải:

Gọi công thức phân tử của A là: C_xH_yO_z

V_{1,8g chất A} = V_{0,8g oxi}

⇒ n_A = n_O2 = 0,8/32 = 0,025 mol

⇒ M_A = 1,8: 0,025 = 72

Phương trình đốt cháy: n_A = 3,6: 7,2 = 0,05 mol

C_xH_yO_z + (x + y/4 - z/2) O₂ → xCO₂ + y/2 H₂O

0,05→ (x + y/4 - z/2).0,05 →0,05x → 0,025y (mol)

Hỗn hợp khí thu được gồm: CO₂; H₂O; O₂ dư

n_O2 = 4,48: 22,4 = 0,2 mol

n_{O2 dư} = 0,2 - (x + y/4 - z/2).0,05

Ta có: V_CO2 = 3V_{CO2 dư} ⇒ 0,05x = 3 [0,2 - (x + y/4 - z/2).0,05] (1)

⇒ x/y = 3/4 (2)

Từ (1) và (2) ⇒ z = 8 -2x

72 = 12x + y + 16z

⇒ 12x + 4/3x + 16 (8 – 2x) = 72

⇒ x = 3; y = 4; z = 2.

Vậy công thức phân tử của A là: C₃H₄O₂

⇒ Đáp án đúng là: B

Ví dụ 6: Từ tinh dầu hồi, người ta tách được anetol, một chất thơm được dùng để sản xuất kẹo cao su. Anetol có khối lượng mol phân tử bằng 148g/mol. Phân tích nguyên tố cho thấy anetol có %C = 81,08%; %H = 8,1%; còn lại là oxi. Công thức phân tử của anetol là:

A. C₉H₈O₂ B. C₁₀H₁₂O C. C₅H₈O₄ D. C₆H₁₂O₄

Bài giải:

Gọi Công thức phân tử của anetol là: C_xH_yO_z ⇒ 12x + y + 16z = 148

%C =12x/ (12x+y+16z).100% = 81,08% ⇒ x = 10

%H = y/ (12x+y+16z).100% = 8,1% ⇒ y = 12

⇒ z = (148-12.10-12)/16 = 1

⇒ Công thức phân tử của anetol là: C₁₀H₁₂O

⇒ Đáp án đúng là: B