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. %mC = 9,93%; %mH = 4,97%; %mN = 85,1%
B. %mC = 78,01%; %mH = 7,09%; %mN = 14,9%
C. %mC = 78,01%; %mH = 7,09%; %mN = 9,93%; %mO = 4,97%
D. %mC = 9,93%; %mH = 4,97%; %mN = 78,01%; %mO = 7,09%
Bài giải:
Cho sản phẩm cháy qua bình đựng CaCl2, H2O bị giữ lại:
m1 = 0,194 ⇒ mH2O = 0,194g
⇒ nH =2nH2O = 2.0,194/18 = 0,02mol
Qua bình đựng NaOH, CO2 bị giữ lại: m2 = 0,8 ⇒ mCO2= 0,8g
⇒ nC = nCO2 = 0,8/44 = 1/18
mC = 12.1/18 = 0,22g
nN = 2nN2 = 2. (0,0224: 22,4) = 0,002 mol
⇒ mN = 0,028g
Ta có: mC + mH + mN < mA
⇒ A có oxi
%mC = 0,22/0,282.100% = 78,01%
%mH = 0,02/0,282.100% = 7,09%
%mN = 0,028/0,282.100% = 9,93%
⇒ %mO = 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 CxHyOz
Phương trình đốt cháy như sau:
CxHyOz + (x + y/4 - z/2)O2 → x CO2 + y/2H2O
Ta có: mO2 = 8mO (A, B)
⇒ 32 (x + y/4 - z/2) = 8.16z ⇒ 4x + y = 18z (1)
![2 dạng bài tập Đại cương về hóa học hữu cơ trong đề thi Đại học có giải chi tiết ảnh 1](/images/sgk/2/0/bbx-2.jpg)
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:
nH2O = 0,2 mol ⇒ nH = 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: nCO2 = nCaCO3 (1) + 2nCa (HCO3)2 = 0,08 + 0,07 = 0,15 mol
⇒ mC = 0,15.12 = 1,8g
mC + mH < mA ⇒ A có oxi; mO = 4,6 – 1,8 – 0,4 = 2,4g
⇒ nO = 0,15mol
nC: nH: nO = 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:
%mO = 100% - 70,94% - 6,4% - 6,9% = 15,76%
Gọi công thức đơn giản của A là: CxHyOzNt
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 mC: mO = 3: 2 và khi đốt cháy hết A thu được CO2 và hơi nước theo tỉ lệ thể tích VCO2: VH2O = 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: CxHyOz
CxHyOz + (x + y/4 - z/2)O2 → x CO2 + y/2H2O
mC: mO = 3: 2 ⇒ 12x/16z = 3/2 ⇒ x = 2z (1)
VCO2: VH2O = 4: 3 ⇒
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:
VA = 4VSO2 và mA = mSO2
![2 dạng bài tập Đại cương về hóa học hữu cơ trong đề thi Đại học có giải chi tiết ảnh 3](/images/sgk/2/2/bbx-2.jpg)
n ↓ = nCO2 = 0,01 mol ⇒ nC = 0,01 mol
mbình tăng = mCO2 + mH2O = 0,8g
⇒ mH2O = 0,8 – 0,01.44 = 0,36g ⇒ nH = 2.0,36/18 = 0,04 mol
nC: nH = 0,01: 0,04 = 1: 4
⇒ Công thức đơn giản nhất của A là: CH4; Công thức phân tử của A là (CH4)n
MA = 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 dA/kk < 3,25. Công thức phân tử của A là?
A. C6H7N B. C5H13N C. C4H11ON D. C6H15ON
Bài giải:
nH2SO4 dư = 1/2 nNaOH = 0,15 mol
⇒ nH2SO4 pư = 0,25 – 0,15 = 0,1 mol
nNH3 = 2nH2SO4 = 2.0,1 = 0,2 mol
⇒ nN = 0,2 mol
nC = nCO2 = 1,2 mol; nH = 2nH2O = 1,4 mol
mC + mH + mN = 1,2.12 + 1,4.1 + 0,2.14 = 18,6 = mA
⇒ Trong A không có oxi
nC : nH: nN = 1,2: 1,4: 0,2 = 6: 7: 1
⇒ Công thức đơn giản nhất của A là: C6H7N; CTPT: (C6H7N)n
Ta có dA/kk < 3,25 ⇒ MA < 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 CxHy 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:
CxHy + (x + y/4) O2 → xCO2 + y/2 H2O
a a (x + y/4) ax ay/2 (ml)
Gọi VCxHy = a ⇒ VN2 = 400 – a (ml)
VH2O = 1400 – 800= 600ml = ay/2
VCO2 = 800 – 400 = 400ml = ax
VO2 dư = 900 – (x + y/4)a
VO2 dư + VN2 = 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: mC: mH: mO = 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: CxHyOz
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
nX = PV/RT = 0,25.1,2108/0,082.273= 0,0135 mol
⇒ MX = 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 VCO2 = 3 VO2; mCO2/mH2O = 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: CxHyOz
V1,8g chất A = V0,8g oxi
⇒ nA = nO2 = 0,8/32 = 0,025 mol
⇒ MA = 1,8: 0,025 = 72
Phương trình đốt cháy: nA = 3,6: 7,2 = 0,05 mol
CxHyOz + (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
nO2 = 4,48: 22,4 = 0,2 mol
nO2 dư = 0,2 - (x + y/4 - z/2).0,05
Ta có: VCO2 = 3VCO2 dư ⇒ 0,05x = 3 [0,2 - (x + y/4 - z/2).0,05] (1)
![2 dạng bài tập Đại cương về hóa học hữu cơ trong đề thi Đại học có giải chi tiết ảnh 5](/images/sgk/2/4/bbx-2.jpg)
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: CxHyOz ⇒ 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