Lập CTPT hợp chất hữu cơ dựa vào sản phẩm cháy

XÁC ĐỊNH CTPT HCHC KHI CHO KHỐI LƯỢNG CÁC CHẤT TRONG SẢN PHẨM CHÁY

Dạng 1: Sản phẩm cháy thu được cho tác dụng theo sơ đồ dưới đây

Với bình 1: H₂SO₄ đ     Bình 2: dd Ca(OH)₂ dư

Khi đó:  + Khối lượng bình 1 tăng  =  m_HO

           + Khối lượng bình 2 tăng  =  m_CO

      Có thể thay H₂SO₄ đ ở bình 1 bằng các chất hút nước khác như P₂O₅, CuSO₄ khan, Ca(OH)₂ dư ở bình 2 bằng các chất hấp thụ CO₂ khác như dd Ba(OH)₂,NaOH, KOH

 Dạng 2: Sản phẩm cháy thu được cho tác dụng theo sơ đồ dưới đây

Bình Ca(OH)₂ dư

Khi đó:  + Khối lượng bình tăng∆m(g) = m_CO2+ m_H2O

  Có pư: CO₂ + Ca(OH)₂  \(\rightarrow\) CaCO₃ + H₂O

 Nên m= m_CaCO, suy ra: n_CO2= n_CaCO3

*  Nếu khối lượng dd sau pư giảm = m_CaCO3- ( m_CO2 + m_H2O)

* Nếu khối lượng dd sau pư tăng = ( m_CO2 + m_H2O) - m_CaCO3

VÍ DỤ MINH HỌA

Ví dụ 1. Oxi hóa hoàn toàn 4,92mg hợp chất hữu cơ A chứa C, H, N, O và cho sản phẩm lần lượt qua bình(I)  chứa H₂SO₄ đậm đặc, bình(II) chứa KOH, thì thấy khối lượng bình (I) tắng1,81mg, bình (II) tăng thêm 10,56mg. Ở thí nghiệm khác khi nung 6,15mg A với CuO thì được 0,55ml(đktc) khí nitơ. Hãy xác định % các nguyên tố trong A.(Đs: %H=4,08%; %C= 58,54%; %N= 11,18%)

Lời giải

Bình 1 tăng chính là khối lượng nước 

Bình 2 tăng chính là khối lượng CO₂: 

4,92 mg ------------------------------- x mg N₂

6,15 mg -------------------------------(0,55*28)/22,4 N₂

 mN₂ = 0,55 mg                             

%O = 100% - (%C +%H+%O) = 26,19%

Ví dụ 2. Đốt cháy hoàn toàn 0,6574g một chất hữu cơ A thu được CO₂ và H₂O. Dẫn toàn bộ sản phẩm cháy lần lượt qua bình (1) đựng H₂SO₄ đ và bình (2) đựng dd KOH đ, thấy khối lượng bình (1) tăng 0,7995g , bình (2) tăng 1,564g. Xác định % các nguyên tố trong A,( kq: %C = 64,83%, %H = 13,5%)

Ví dụ 3. Đốt cháy hoàn toàn m gam chất hữu cơ A cần 2,24 lít khí oxi(đktc) rồi dẫn toàn bợ sản phẩm cháy gồm (CO₂, H₂O) vào bình đựng  dd Ca(OH)₂ dư thấy khối lượng bình tăng 4,2g đồng thời xuất hiện 7,5g kết tủa. Tính m và % các nguyên tố trong A( kq: m = 1g; %C = 90%, %H = 10%)

Ví dụ 4. Đốt cháy hoàn toàn 9g chất hữu cơ X chứa C, H, O bằng oxi không khí, dẫn sản phẩm chấy qua bình đựng nước vôi trong dư. Sau pư   thu được 45g kết tủa, đồng thời dd  giảm đi 14,4g. Tính % khối lượng các nguyên tố trong X. ( %C = 60% ; %H = 13,33%)

Ví dụ 5. Đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol hợp chất hữu cơ A chứa C, H, O với oxi theo tỷ lệ 1 : 2. Toàn bộ sản phẩm cháy cho qua bình I đựng PdCl₂ dư rồi qua bình II đựng dung dịch Ca(OH)₂ dư. Sau thí nghiệm bình I tăng 0,4g và xuất hiện 21,2g kết tủa, còn bình II có 30g kết tủa. CTPT của A là

A. C₂H₄O                    B. C₃H₄O₂.                  C. C₂H₆O                    D. C₃H₆O₂

Lời giải

Bình 1 đựng PbCl₂ hút CO và H₂O, giải phóng CO₂

CO + PbCl₂ + H₂O  Pb + CO₂ + 2HCl (1)

CO₂ ở (1) và CO₂ ở pư cháy vào dd Ca(OH)₂­

CO₂ + Ca(OH)₂  CaCO₃ + H₂O

= n_CaCO = mol

Theo pư (1): n_{COsinh ra}  = n_CO  = n_Pb = mol

 n_{COdo pư cháy} = 0,3 – 0,2 = 0,1 mol

Khối lượng bình PbCl₂ tăng là: m_CO + m_HO  - m_CO = 0,4

m_HO  = 0,4 +  m_CO- m_CO = 0,4 + 0,2.44 – 0,2.28 = 3,6g (0,2 mol)

 m_A = m_CO + m_HO  + m_CO - m_O = 7,2g

 M_A = . C_xH_yO_z

m_C = 12(n_CO + n_CO  ) = 3,6g

m_H = 2.n_HO = 0,4g

m_O = 7,2 –(3,6 + 0,4) = 3,2g

 x = 3 ; y = 4 ; z = 2. C₃H₄O₂

Ví dụ 6. Có 3 chất hữu cơ A, B, C mà phân tử khối của chúng lập thành một cấp số cộng. bất cứ chất nào khi cháy cũng chỉ tạo CO₂ và H₂O, trong đó n_CO: n_HO = 2 :3. CTPT của A, B, C lần lượt là

A. C₂H₄, C_2­H₄O, C₂H₄O₂                   B. C₂H₄, C_2­H₆O, C₂H₆O₂

C. C₃H₈, C_3­H₈O, C₃H₈O₂                   D. C₂H₆, C_2­H₆O, C₂H₆O₂.

Lời giải

Cách 1:n_CO: n_HO = 2 :3. n_HO> n_CO­­ A, B, C đều no, đều có cùng số C và số H. Như vậy để phân tử của chúng lập thành cấp số cộng thì chúng khác nhau về số oxi trong phân tử.

Đặt A, B, C: C_nH_2n+2 O_x ( x 0)

C_nH_2n+2 O_x nCO₂ + (n + 1)H₂O.   n = 2

 Công thức có dạng C₂H₆O_x. Vì là hợp chất no nên số nguyên tử oxi  số nguyên tử cacbon

  x  2   x = 0, 1,2   C₂H₆, C_2­H₆O, C₂H₆O₂

Cách 2:   Ta luôn có tỉ lệ: à Đáp án D.

Ví dụ 7. Đốt cháy hoàn toàn 3gam hợp chất hữu A thu được 4,4gCO₂ và 1,8g H₂O. Biết tỉ khối hơi của A đối với He là 7,5. CTPT của A là

A. CH₂O.                    B. CH₄                        C. C₂H₄O₂                   D. C₂H₆

Ví dụ 8. Đốt cháy hoàn toàn 2,64g một hidrocacbon A thu được 4,032lít CO₂(đktc) .CTPT của A là

A. C₆H₁₄                      B. C₆H₁₂                            C. C₃H₈.                     D. C₃H₆

Lời giải

Ví dụ 9. Đốt cháy 200ml hơi một hợp chất hữu cơ A chứa C, H, O trong 900 ml O₂. thể tích hỗn hợp khí thu được là 1,3 lít. Sau khi cho hơi nước ngưng tụ chì còn 700ml. Tiếp theo cho qua dung dịch KOH đặc chỉ còn 100ml(các thể tích đo cùng đk). CTPT của A là

A. C₃H₆                       B. C₂H₆O                    C. C₃H₆O.                   C₃H₈

Lời giải

Có thể tóm tắt lại như sau: 

Do A gồm các nguyên tố C, H,O à Loại A, D

Thể tích CO₂ = thể tích H₂O à nCO₂ = nH₂O à loại C  à

*Nhận xét: Nếu đề bỏ các nguyên tố C, H, O sẽ hay hơn

Giải theo PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HỆ SỐ CỦA PHƯƠNG TRÌNH PHẢN ỨNG

Ví dụ 10. Trộn 400 cm³ hỗn hợp chất hữu cơ A và nitơ vớim 900 cm³ oxi dư rồi đốt. Thể tích hỗn hợp sau pư là 1,4 lít. Sau khi cho hơi nước ngưng tụ thì còn 800 cm³, tiếp tục cho qua dung dịch KOH thì còn 400 cm³. CTPT của A là

A. C₂H₄                       B CH₄             C. C₂H₆                       D. C₃H₈

Lời giải 

Chọn C

Ví dụ 11. Đốt cháy hoàn toàn 18 gam hợp chất A cần dùng 16,8 lít oxi(đktc). Hỗn hợp sản phẩm cháy gồn CO₂ và hơi nước có tỉ lệ thể tích V_CO: V_HO = 3 : 2. Biết tỉ  khối hơi của A đối với H₂ là 36. CTPT của A là

A. C₂H₆O                    B. C₂H₆O₂                   C. C₃H₈O₂                   D. C₃H₄O₂.

Lời giải

Cách 1: Tỉ lệ về thể tích cũng chính tỉ lệ về số mol  trong cùng đk

Do đó ta có: 

m_Opư =  = 24g

Áp dụng  định bảo toàn khối lượng:

 m_CO + m_HO = m_A + m_Opư = 18 + 24 = 42g

 m_CO =  và m_HO = 42 – 33 = 9g

 m_C = 9g ; m_H = 1g ; m_O = 8g ;  M_A = 72

 x = 3 ; y = 4 ; z = 2. C₃H₄O₂

Cách 2:  Áp dụng công thức: à Chọn D

Ví dụ 12. Đốt cháy hoàn toàn m gam hợp chất hữu cơ A thì thu được a gam CO₂ và b gam H₂O.

Biết 3a = 11b và 7m = 3(a+b). CTPT của A là:( biết tỉ khối hơi của A đối với không khí < 3)

A. C₃H₈                       B. C₂H₆                       C. C₃H₆O₂                   D. C₃H₄O₂.

Lời giải

Cách 1:   d_A< 3 nên M_A< 87

Khối lượng các nguyên tố:   m_C = 12.n_CO = 12. =  (g)

                      Vì 3a = 11b  m_C = (g)

m_H =  2n_HO   = 2(g)

Vì 7m = 3(a + b) = 3( = 14b  m = 2b

m_O = m_A – (m_C + m_H ) = 2b – ( b +) = (g)

CTTQ A: C_xH_yO_z  : x : y : z =  =  = 3 : 4 ; 2 CTN A: (C₃H₄O₂)_n

Mặt khác M_A< 87 nên ( 36 + 4 + 32)n < 87  nên n < 1,2 Duy nhất n = 1. A C₃H₄O₂

Cách 2:3a = 11b à

Áp dụng công thức: à Chọn D