Dạng 4: Xác định công thức hóa học hợp chất hữu cơ - Chuyên đề Hóa 11
A. Phương pháp giải & Ví dụ minh họa
Xét chất hữu cơ CxHyOz
a. Dựa vào % khối lượng của cac nguyên tố
Bước 1: Đặt CTTQ
Bước 2: Tính số nguyên tử của mỗi nguyên tố CxHyOzNt
- Áp dụng công thức: 
- Tính tỉ lệ số nguyên tử của các nguyên tố
- Khi đề cho % các nguyên tố áp dụng: 
Bước 3: Tính n, suy ra công thức phân tử
* Gợi ý: Tỷ lệ số nguyên tử các nguyên tố phải là tỷ lệ nguyên và tối giản.
- Chỉ số CTĐGN có thể tìm từ:
+ M
+ Dự kiện bài toán
+ Điều kiện hoá trị
b. Theo phương trình phản ứng cháy
Bước 1. Tính MA
Bước 2. Viết phương trình phản ứng cháy:
Bước 3. Lập tỷ lệ x: y: z: t
Bước 4. Sau khi biết được x, y, t và M ta suy ra z
Ví dụ minh họa
Bài 1: Phân tích nguyên tố 1 hợp chất hữu cơ A cho kết quả: 70,97 % C, 10,15 % H còn lại là O. Cho biết khối lượng mol phân tử của A là 340 g/mol. Xác định công thức phân tử của A. Hãy giải bài tập trên bằng 2 cách dưới đây
a) Qua công thức đơn giản nhất?
b) Không qua công thức đơn giản nhất?
Bài giải:
a) Qua CTĐGN:
%mO= 100 - (70,97 + 10,15) = 18,88 %
Đặt CTPT của hợp chất là CxHyOz
x: y: z = 5: 9: 1
=> Vậy CTĐGN là C5H9O
Ta có: ( C5H9O)n = 340
Vậy CTPT hợp chất là C20H36O4
b) Từ %C và %H %O = 18,88%
Đặt CTPT của hợp chất là CxHyOz, MA = 340
=> x = 20, y = 36, z = 4
Vậy CTPT hợp chất là C20H36O4
Bài 2: Phân tích 0,45 gam hợp chất hữu cơ X (C, H, N), thu được 0,88 gam CO2. Mặt khác, nếu phân tích 0,45 gam X để toàn bộ N trong X chuyển thành NH3 rồi dẫn NH3 vừa tạo thành vào 100ml dung dịch H2SO4 0,4M thu được dung dịch Y. Trung hòa axit dư trong Y cần 70 ml dung dịch NaOH 1M. Biết 1 lít hơi chất X (đktc) nặng 2,009 gam. Công thức phân tử của X là?
Bài giải:
nCO2 = 0,88/44 = 0,03 mol; nH2SO4 = 0,04 mol; nNaOH = 0,07 mol
2NH3 + H2SO4 → (NH4)2SO4
2NaOH + H2SO4 → Na2SO4 + 2H2O
2nH2SO4 = nNaOH + nNH3 ⇒ nNH3 = 0,01 mol
MX = 2,009.22,4 = 45
Đặt công thức phân tử của X là CxHyNz
⇒ 0,01x = 0,02 x = 2; 0,01z = 0,01 z = 1
12.2 + y + 1.14 = 45 ⇒ y = 7
⇒ Công thức phân tử là C7H7N
Bài 3: Đốt cháy hoàn toàn 3,61g chất hữu cơ X thu được hỗn hợp khí gồm CO2, H2O và HCl. Dẫn hỗn hợp này qua bình chứa dung dịch AgNO3/HNO3 ở nhiệt độ thấp thấy có 2,87g kết tủa và bình chứa tăng 2,17g. Cho biết chỉ có H2O và HCl bị hấp thụ. Dẫn khí thoát ra vào 100ml dung dịch Ba (OH)2 1M thu được 15,76g kết tủa Y, lọc bỏ Y, lấy dung dịch đem sôi lại có kết tủa nữa.
a. Tính khối lượng các nguyên tố trong hợp chất.
b. Lập công thức phân tử X, biết khối lượng phân tử của X < 200.
Bài giải:
a. Ta có: nCl = nHCl = nAgCl = 2,87/143,5 = 0,02 mol
Khối lượng Cl trong X: mCl = 0,02.35,5 = 0,71 gam
Khối lượng bình tăng là khối lượng của HCl và H2O:
mHCl + mH2O = 2,17 ⇒ mH2O = 2,17 – 0,02.36,5 = 1,44 gam
Khối lượng H trong X là: mH = 1,44.2/18 = 0,16 gam
Dẫn khí thoát ra vào dung dịch Ba (OH)2 thu được kết tủa Y, lọc bỏ Y, lấy dung dịch đem sôi lại có kết tủa nữa ⇒ 2 loại muối được tạo ra là BaCO3 và Ba (HCO3)2
nBaCO3 = 15,76/197 = 0,08 mol; nBa (OH)2 = 0,1 mol
⇒ nBa (HCO3)2 = 0,1 – 0,08 = 0,02 mol
Số mol CO2 là: nCO2 = 0,08 + 0,02.2 = 0,12 mol
⇒ mC = 0,12.12 = 1,44 gam
Khối lượng O trong X là: mO = 3,61 – 1,44 – 0,16 – 0,71 = 1,3 gam
b. Đặt công thức phân tử của hợp chất là: CxHyOzClt
CTĐGN (C6H8O4Cl)n Vì MX < 200
⇒ Công thức phân tử của X là: C6H8O4Cl
Bài 4: Đốt cháy hoàn toàn 4,4 gam hợp chất hữu cơ X (C, H, O). Dẫn sản phẩm cháy lần lượt qua bình (1) đựng dung dịch H2SO4 đặc, bình (2) đựng dung dịch Ca (OH)2 dư. Sau thí nghiệm, khối lượng bình (1) tăng 3,6 gam, ở bình (2) có 20 gam kết tủa. Tỉ khối của X đối với hiđro là 30. Xác định công thức của phân tử X.
Bài giải:
Đặt công thức phân tử của X là: CxHyOz
MX = 30.2 = 60; nCO2 = nCaCO3 = 20/100 = 0,2 mol; nH2O = 3,6/18 = 0,2 mol
nX = 6/60 = 0,1 mol
Theo định luật bảo toàn nguyên tố C ta có: 0,1. x = 0,2 ⇒ x = 2
Theo định luật bảo toàn nguyên tố H ta có: 0,1y = 2.0,2 ⇒ y = 4
12.4 + 4.1 + 16z = 60 ⇒ z = 2
⇒ Công thức phân tử của X là: C2H4O2
B. Bài tập trắc nghiệm
Bài 1: Hợp chất X có CTĐGN là CH3O. Công thức phân tử nào sau đây ứng với X?
A. C3H9O3. B. C2H6O2. C. C2H6O. D. CH3O.
Đáp án: B
Bài 2: Hợp chất X có công thức đơn giản nhất là CH2O. Tỉ khối hơi của X so với hiđro bằng 30. Công thức phân tử của X là?
A. CH2O B. C2H4O2 C. C3H6O2 D. C4H8O2.
Đáp án: B
CTPT của X là (CHO)n hay CnH2nOn
MX = 30.2 = 60 (12 + 2.1 + 16)n = 60 ⇒ n = 2 ⇒ CTPT là C2H4O2
Bài 3: Hợp chất X có %C = 54,54%; %H = 9,1%, còn lại là oxi. Khối lượng phân tử của X bằng 88. Công thức phân tử của X là?
A. C4H10O. B. C5H12O. C. C4H10O2. D. C4H8O2.
Đáp án: D
CTPT là CxHyOz; ta có x: y: z = 
= 2: 4: 1
⇒ CTĐGN (C2H4O)n = 88
⇒ n = 2 Vậy Công thức phân tử của X là C4H8O2
Bài 4: Đốt cháy hoàn toàn 7,4 gam hợp chất hữu cơ X (C, H, O). Thu được 6,72 lít CO2 (đktc) và 5,4 gam H2O. Khi hóa hơi 1,85 gam X, thu được thể tích bằng với thể tích của 0,7 gam N2 cùng nhiệt độ, áp suất. Xác định công thức phân tử của X.
A. C5H10O B. C3H6O2 C. C2H2O3 D. C3H6O.
Đáp án: B
Đặt Công thức phân tử của X là CxHyOz
nX = nN2 = 0,7/28 = 0,025 mol ⇒ MX = 1,85/0,025 = 74
nCO2 = 4,48/22,4 = 0,2 mol ⇒ nH2O = 3,6/18 = 0,2 mol; nX = 7,4/74 = 0,1 mol
Bảo toàn nguyên tố C: 0,1x = 0,3 ⇒ x = 3
Bảo toàn nguyên tố H: 0,1y = 2.0,3 ⇒ y = 6
12.3 + 6.1 + 16z = 74 z = 2
Công thức phân tử: C3H6O2
Bài 5: Đốt cháy 200 ml hơi một hợp chất hữu cơ X chứa C, H, O trong 900 ml O2, thể tích hỗn hợp khí thu được là 1,3 lít. Sau khi ngưng tụ hơi nước chỉ còn 700 ml. Tiếp theo cho qua dung dịch KOH dư chỉ còn 100 ml khí bay ra. Các thể tích khí đo ở cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất. Công thức phân tử của Y là?
A. C3H6O B. C3H8O2. C. C3H8O. D. C3H6O2.
Đáp án: A
Công thức phân tử của X có dạng CxHyOz; VH2O = 600 ml; VCO2 = 600 ml; VO2 dư = 100 ml ⇒ VO2 pu = 800 ml
Vo (X) = 600 + 600.2 – 800.2 = 200 ml
Ta có x: y: z = 3: 6: 1
⇒ Công thức phân tử của X là C3H6O.
Bài 6: Đốt cháy hoàn toàn 3 gam hợp chất hữu cơ X thu được 4,4 gam CO2 và 1,8 gam H2O. Biết tỉ khối của X so với He (MHe = 4) là 7,5. Công thức phân tử của X là?
A. CH2O2. B. C2H6. C. C2H4O. D. CH2O.
Đáp án: D
Công thức phân tử của X có dạng CxHyOz; mO = 3 - (0,1.12 + 0,1.2) = 1,6 gam
x: y: z = 
Bài 7: Hợp chất hữu cơ X (C, H, O N) có công thức trùng với công thức đơn giản nhất, đốt cháy hoàn toàn 7,5 gam X, thu được 4,48 lít CO2; 1,12 lít N2 (các khí đều đo (đktc)) và 4,5 gam H2O. Số nguyên tử hiđro trong một phân tử X là?
A. 7 B. 6 C. 5 D. 9.
Đáp án: C
Đặt CTPT của X là CxHyOzNt
nCO2 = 4,48/22,4 = 0,2 mol; nH2O = 4,5/18 = 0,25 mol; nN2 = 1,12/22,4 = 0,05 mol
nC = nCO2 = 0,2 mol; nH = 2nH2O = 0,5 mol; nN = 2nN2 = 0,1 mol
12.0,2 + 1.0,5 + 14.0,1 + 16nO = 7,5 ⇒ nO = 0,2 mol
x: y: z: t = 0,2: 0,5: 0,2: 0,1 = 2: 5: 2: 1
⇒ Công thức đơn giản nhất là C2H5O2N ⇒ CTPT là C2H5O2N
Bài 8: Kết quả phân tích nguyên tố hợp chất X cho biết %mC = 54,54%; %mH = 9,09% còn lại là oxi. Tỉ khối hơi của X so với CO2 bằng 2. Công thức phân tử của X là?
A. C5H12O B. C2H4O C. C3H4O3 D. C4H8O2.
Đáp án: D
MX = 2.44 = 88. Đặt Công thức phân tử của X là CxHyOz
Bài 9: Đốt cháy hoàn toàn 4,4 gam hợp chất hữu cơ X (C, H, O). Dẫn sản phẩm cháy lần lượt qua bình (1) đựng dung dịch H2SO4 đặc, bình (2) đựng dung dịch KOH dư. Sau thí nghiệm, khối lượng bình (1) tăng 1,8 gam, khối lượng bình (2) tăng 6,6 gam. Tỉ khối của X đối với hiđro là 44. Xác định công thức của phân tử X?
A. C2H4O B. C5H12O C. C4H8O2 D. C3H4O3.
Đáp án: D
Đặt Công thức phân tử của X là CxHyOz
MX = 44.2 = 88; nCO2 = 6,6/44 = 0,15 mol; nH2O = 1,8/18 = 0,1 mol
nX = 4,4/88 = 0,05 mol
Bảo toàn nguyên tố C: 0,05. x = 0,15 ⇒ x = 3
Bảo toàn nguyên tố H: 0,05y = 2.0,1 ⇒ y = 4
12.3 + 4.1 + 16z = 88 ⇒ z = 3
⇒ Công thức phân tử: C3H4O3