Tìm công thức phân tử hợp chất hữu cơ dựa vào phản ứng đốt cháy

 TÌM CÔNG THỨC PHÂN TỬ CỦA HỢP CHẤT HỮU CƠ

DỰA VÀO PHẢN ỨNG ĐỐT CHÁY

I.Phương pháp

Bước 1: Tìm khối lượng mỗi nguyên tố

mC = 12.

mH = 2.

Khi đốt cháy một hợp chất hữu cơ mà sản phẩm thu được chỉ gồm có CO₂ và H₂O thì hợp chất đó có chứa 2 nguyên tố (C, H) hoặc 2 nguyên tố (C, H, O)

Nếu đề bài đã cho biết rõ chất hữu cơ đem đốt cháy chỉ chứa 2 nguyên tố hoặc chất hữu cơ đó là một hidrocacbon thì chỉ cần xác định khối lượng cacbon và hidro.

Nếu chất hữu cơ đem đốt cháy không nói rõ chứa những nguyên tố nào thì ta phải xác định xem chất đó có chứa thêm nguyên tố oxi hay không.

Nếu m_O = m_A –(m_C+m_H) = 0

=>A chỉ chứa 2 nguyên tố C và H

Nếu m_O=m_A-(m_C+m_H)>0

=>A chứa cả 2 nguyên tố C, H và thêm O 

Bước 2: Tìm số mol nguyên tử mỗi nguyên tố

n_C =                                    n_H =

Bước 3: Lập tỉ lệ số mol

n_C : n_H : n_O =  :  :  = x : y : z

Bước 4: Công thức đơn giản nhất (C_xH_yO_z)_n = M_A

Bước 5: Viết công thức phân tử

II.Bài tập mẫu

Bài 1:

Phân tử hợp chất hữu cơ A có 2 nguyên tố. Đốt cháy hoàn toàn 3g chất A thu được 5,4g nước. Hãy xác định công thức phân tử của A. Biết khối lượng mol của A là 30g

Hướng dẫn giải:

Hợp chất hữu có A có 2 nguyên tố, khi đốt cháy thu được nước

=>A chưa C và H

m_H = 2.  = 0,6g

m_C = 3 - 0,6 = 2,4g

n_H = 0,6/1 = 0,6 mol

n_C = 2,4/12 = 0,2

n_C : n_H = 0,2 : 0,6 = 1 : 3

=>Công thức đươn giản nhất của A là (CH₃)_n = 30

                                                    =>n = 2

=>CTPT của A là C₂H₆

Cách 2:

A là chất hữu cơ nên trong A phải chứa nguyên tố C. Khi đốt cháy A thu được nước nên trong A phải có H

Mặt khác A chứa 2 nguyên tố nên A có công thức C_xH_y

n_A = 3/30 = 0,1 mol

n_H2O = 5,4/18 = 0,3 mol

4 C_xH_y + O₂ → 4xCO₂ + 2yH₂O

4                                             2y mol

0,1                                            0,3 mol

=>0,1.2y = 4.0,3

=>y = 6

Mặt khác 12x+y = 30

=>12x + 6 = 30

=>x = 2

=>CTPT của A là: C₂H₆

Bài 2:

Đốt cháy 3g một chất hữu cơ A thu được 6,6g CO₂ và 3,6g H₂O. Xác định công thức phân tử của A, biết PTK của A là 60

Hướng dẫn giải:

m_C = 12. = 1,8g

m_H = 2. = 0,4 g

m_C + m_H = 1,8 + 0,4 = 2,2g < m_A

=>trong A còn có O (vì khi đốt cháy chỉ thu được CO₂ và H₂O)

m_O = 3-1,8-0,4 = 0,8

n_C = 1,8/12 = 0,15 mol

n_H = 0,4/1 = 0,4 mol

n_O = 0,8/16 = 0,05 mol

n_C : n_H : n_O = 0,15 : 0,4 : 0,05 = 3 : 8 :1

=>Công thức đơn giản nhất của A là (C₃H₈O)_n = 60

=>n = 1

Vậy CTPT của A là C₃H₈O

Bài 3:

Khi đốt hoàn toàn 3g một hợp chất hữu cơ A thu được 8,8g CO₂ và 5,4g H₂O

a)Trong A có chứa những nguyên tố nào?

b)Biết PTK của A nhỏ hơn 40. Xác định CTPT của A?

c)A có làm mất màu dung dịch Brom không?

Hướng dẫn giải:

Giải tương tự bài 2, nhưng ở bước 4 tìm công thức đơn giản nhất phải biện luận vì đề bài cho PTK của A<40

m_C = 2,4g

m_H = 0,6g

m_O=3-2,4-0,6= 0

=>A chỉ chứa 2 nguyên tố C và H

n_C= 2,4/12 = 0,2 mol

n_H = 0,6/1 = 0,6 mol

n_C : n_H = 0,2 : 0,6 = 1 : 3

CT đơn giản nhất của A : (CH₃)_n < 40

Vậy CTPT của A là C₂H₆

Bài 4:

Đốt cháy hoàn toàn m (g) hợp chất hữu cơ A cần dùng 11,2g khí oxi, thu được 8,8g CO₂ và 5,4g H₂O. Xác định CTPT và CTCT của A biết 25 < M_A <35?

Hướng dẫn giải:

Áp dụng ĐLBTKL ta có:

m_A + m_O2 = m_CO2 + m_H2O

=>m_A + 11,2 = 8,8 + 5,4

=>m_A = 3g

= 12. = 2,4g

m_O(CO2) = 8,8-2,4 = 6,4g

n_C = 0,2 mol

m_H = 2. = 0,6g                    

n_H = 0,6

m_O(H2O) = 5,4-0,6 = 4,8g

m_O(CO2) + m_O(H2O) = 6,4 + 4,8 =11,2 =m_{O2tham gia phản ứng}

=>Trong A không có O

n_C : n_H = 0,2 : 0,6 = 1: 3

=>CT đơn giản nhất (CH3)n = 15n

Vì 25 < M_A <35

=>25 < 15n < 35

=>1,67 < n < 2,33

=>n = 2

CTPT là C₂H₆      

Bài 5:Trộn một hidrocacbon X với lượng O₂ vừa đủ để đốt cháy hết X được hỗn hợp A ở 0^oC áp suất p₁. Đốt cháy hoàn toàn A thu được hỗn hợp sản phẩm B ở 218,4oC có áp suất p2 gấp 2 lần áp suất p1. Công thức của X?

Hướng dẫn giải:
Giả sử số mol của X (C_xH_y) là 1 mol
Theo giả thiết và ptpư thì n_O2=x+y/4
       C_xH_y + (x+y/4)O₂ => xCO₂ + y/2H₂O
bd      1                         x             y/2    
pư      1                        x            y/2
spu     0                  0                  x            y/2
số mol khí trước pư là : n₁=1+x+y/4 
số mol khí sau pư là : n₂=x+y/2
Do thể tích bình là không đổi nên :
 =   =   = 0,9 
=>  = 0,9 => 0,2y−0,1x=1 => x=2 và y=6 
=> X là C₂H₆  

III. Bài tập vận dụng

Bài 1: Đốt cháy hoàn toàn m (g) hợp chất hữu cơ A cần dùng 11,2g khí oxi, thu được 8,8g CO₂ và 5,4g H₂O. Ở đktc 2,24l khí A có khối lượng 5,8g. Xác định CTPT và CTCT của A?

Đáp số: C₂H₆

Bài 2: X mạch hở có công thức C₃H_y . Một bình có dung tích không đổi chứa hỗn hợp khí X và O₂ dư ở150^oC, áp suất 2 atm. Bật tia lửa điện để đốt cháy X sau đó đưa bình về 150^oC, áp suất vẫn là 2 atm . Công thức phân tử của X?

Đáp số: C₃H₄

Bài 3:Khi đốt cháy hoàn toàn 15 mg chất A chỉ thu được khí CO₂ và hơi nước , tổng thể tích của chúng quy về đktc là 22,4 ml . CTĐGN của A?

Đáp số: CH₄O

 Bài 4: Khi đốt cháy 1 lít khí X cần 6 lít O₂ thu được 4 lít CO₂ và 5 lít H₂O ( các khí đo cùng điều kiện ). CTPT của X là?

Đáp số: C₄H₁₀O

Bài 5: Tìm công thức phân tử của 1 hidrocacbon mà sau khi đốt cháy thu được 2,703g CO₂ và 1,108g H₂O?

Đáp số: C₂H₄

Bài 6: Đốt cháy hoàn toàn 0,58g một hydrocacbon A được 1,76g CO₂ và 0,9g H₂O. Biết A có khối lượng riêng D_A ≈2,59g/l. Tìm CTPT A

Đáp số: C₄H₁₀

Bài 7: Đốt cháy hoàn toàn 4,6g chất hữu có A thu được 4,48l CO₂ (đktc) và 5,4g H₂O. dA/kk = 1,58. Xác định CTPT của A?

Đáp số:C₂H₆O