50 bài tập về Lập công thức phân tử của hợp chất hữu cơ (có đáp án 2024) và cách giải

Lập công thức phân tử của hợp chất hữu cơ và cách giải - Hóa lớp 9

A. Lý thuyết và phương pháp giải

Hợp chất hữu cơ X có công thức phân tử dạng C_xH_yO_zN_t. Để xác định được công thức phân tử, dựa vào khối lượng CO₂, H₂O, N₂ hoặc NH₃ (xác định do phân tích hợp chất X).

Một số cách xác định công thức phân tử hợp chất hữu cơ:

1. Tính trực tiếp

$m_C=12.n_{C{O}_2};m_H=2n_{H_{2}O};m_N=28n_{N_2}$

$\to m_O=m_X-(m_C+m_H+m_N)$

Áp dụng công thức: $\frac{12x}{m_C}=\frac{y}{m_H}=\frac{16z}{m_O}=\frac{14t}{m_N}=\frac{M_X}{m_X}$

Hay $\frac{12x}{\%C}=\frac{y}{\%H}=\frac{16z}{\%O}=\frac{14t}{\%N}=\frac{M_X}{100}$

Suy ra: $x=\frac{m_C.M_X}{12m_X}=\frac{\%C.M_X}{12.100}=\frac{n_{C{O}_2}}{n_X}$

$y=\frac{m_H.M_X}{m_X}=\frac{\%H.M_X}{100}=\frac{2n_{H_{2}O}}{n_X}$

$z=\frac{m_O.M_X}{16m_X}=\frac{\%O.M_X}{16.100}=\frac{n_{O\left(X\right)}}{n_X}$

$t=\frac{m_N.M_X}{14m_X}=\frac{\%N.M_X}{14.100}=\frac{2n_{N_2}}{n_X}$

2. Tính gián tiếp

$$\begin{gathered} x:y:z:t=\frac{m_C}{12}:\frac{m_H}{1}:\frac{m_O}{16}:\frac{m_N}{14} \\ =\frac{\%C}{12}:\frac{\%H}{1}:\frac{\%O}{16}:\frac{\%N}{14} \end{gathered}$$

$\to n_{C{O}_2}:2n_{H_{2}O}:n_O:2n_{N_2}=a:b:c:d$

→ Công thức (C_aH_bO_cN_d)_n

n = 1 → công thức đơn giản nhất

$n=\frac{M_X}{12a+b+16c+14d}\to$ công thức phân tử

3. Dựa vào phản ứng đốt cháy

$\begin{array}{l}{C}_x{H}_y{O}_z{N}_t+(x+\frac{y}{4}-\frac{z}{2})O_2\stackrel{t^0}{\to }xC{O}_2+\frac{y}{2}{H}_{2}O+\frac{t}{2}{N}_2\\ \\ amolaxmol\frac{ay}{2}mol\frac{at}{2}mol\end{array}$

$\to \left\{\begin{array}{l}x=\frac{n_{C{O}_2}}{a}\\ \\ y=\frac{2n_{H_{2}O}}{a}\\ \\ z=\frac{M_X-12x-y-14t}{16}\\ \\ t=\frac{2n_{N_2}}{a}\end{array}\right.$

B. Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Đốt cháy hoàn toàn 10 gam hợp chất hữu cơ A, sinh ra 33,85 gam CO₂ và 6,94 gam H₂O. Tỉ khối hơi đối với không khí là 2,69. Xác định công thức phân tử của A

Hướng dẫn giải:

M_A = 2,69.29 = 78 gam

Do sản phẩm cháy của phản ứng là CO₂ và H₂O

→ Thành phần của A có C, H và có thể có O.

$m_C=12n_{C{O}_2}=12.\frac{\mathrm{33,85}}{44}=\mathrm{9,23}gam$

$m_H=2n_{H_{2}O}=2.\frac{\mathrm{6,94}}{18}=\mathrm{0,77}gam$

→ m_C + m_H = 9,23 + 0,77 = 10 gam

→ A không có oxi

Đặt công thức phân tử của A là C_xH_y (x, y nguyên dương)

Áp dụng $\frac{12x}{m_C}=\frac{y}{m_H}=\frac{M_A}{m_A}\to \left\{\begin{array}{l}x=6\\ \\ y=6\end{array}\right.$

→ Công thức phân tử của A là C₆H₆

Ví dụ 2: Đốt cháy hoàn toàn 0,295 gam chất hữu cơ X chứa C, H, O thu được 0,44 gam CO₂; 0,225 gam H₂O. Trong một thí nghiệm khác, khi phân tích một lượng chất X như trên cho 55,8 cm³ N₂ (đo ở đktc). Tỉ khối hơi của X so với H₂ là 29,5. Lập công thức phân tử của X.

Hướng dẫn giải:

M_X = 2.29,5 = 59 gam

Đặt công thức phân tử của X là C_xH_yO_zN_t

$m_C=12n_{C{O}_2}=12.\frac{\mathrm{0,44}}{44}=\mathrm{0,12}gam$

$m_H=2n_{H_{2}O}=2.\frac{\mathrm{0,225}}{18}=\mathrm{0,025}gam$

m_N = $\frac{\mathrm{55,8}}{\mathrm{1000.22,4}}\mathrm{.2.14}$ = 0,06975 mol

→ m_O = 0,295 – 0,12 – 0,025 – 0,06875 = 0,08125 gam

Áp dụng công thức: $\frac{12x}{m_C}=\frac{y}{m_H}=\frac{16z}{m_O}=\frac{14t}{m_N}=\frac{M_X}{m_X}$

$$\begin{gathered} \to \frac{12x}{\mathrm{0,12}}=\frac{y}{\mathrm{0,025}}=\frac{16z}{\mathrm{0,08125}} \\ =\frac{14t}{\mathrm{0,06975}}=\frac{59}{\mathrm{0,295}} \end{gathered}$$

→ x = 2; y = 5; z = 1; t = 1

Vậy công thức phân tử của X là C₂H₅ON

Ví dụ 3: Trộn 200 ml hơi hợp chất A (C, H, O) với 1000 ml O₂ dư rồi đốt thu được hỗn hợp khí có thể tích bằng 1600 ml. Cho hơi nước ngưng tụ còn lại 800 ml và cho qua dung dịch KOH dư thấy còn lại 200 ml. Xác định công thức phân tử của A, biết các khí đo cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất.

Hướng dẫn giải:

Theo đầu bài:

$V_{H_{2}O}=1600-800=800ml$

$V_{C{O}_2}=800-200=600ml$

$$\begin{gathered} V_{O_2\left(du\right)}=200ml \\ \to V_{O_2\left(pu\right)}=1000-200=800ml \end{gathered}$$

Đặt công thức phân tử của A là C_xH_yO_z

$\begin{array}{l}{C}_x{H}_y{O}_z+(x+\frac{y}{4}-\frac{z}{2})O_2\stackrel{t^0}{\to }xC{O}_2+\frac{y}{2}{H}_{2}O\\ \\ 1ml (x+\frac{y}{4}-\frac{z}{2})ml xml \frac{y}{2}ml\\ \\ 200 800 600 800\end{array}$

$\to \frac{1}{200}=\frac{x+\frac{y}{4}-\frac{z}{2}}{800}=\frac{x}{600}=\frac{y}{1600}$

$\to \left\{\begin{array}{l}x=3\\ \\ y=8\\ \\ z=2\end{array}\right.$

Vậy công thức phân tử của A là C₃H₈O₂

C. Bài tập tự luyện

Câu 1: Khi đốt 1 lít khí X cần 5 lít O₂ sau phản ứng thu được 3 lít CO₂ và 4 lít hơi nước. Biết các khí đo cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất. CTPT của X là:

A. C₂H₆O.

B. C₃H₈O.

C. C₃H₈.

D. C₂H₆.

Câu 2: Khi đốt 1 lít khí X cần 6 lít O₂ thu được 4 lít CO₂ và 5 lít hơi H₂O (các thể tích khí đo ở cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất). CTPT của X là:

A. C₄H₁₀O.

B. C₄H₈O₂.

C. C₄H₁₀O₂.

D. C₃H₈O.

Câu 3: Đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol hợp chất hữu cơ X cần 7,84 lít O₂ thu được 5,6 lít khí CO₂ (đktc), 4,5 gam H₂O và 5,3 gam Na₂CO₃. CTPT của X là:

A. C₂H₃O₂Na.

B. C₃H₅O₂Na.

C. C₃H₃O₂Na.

D. C₄H₅O₂Na.

Câu 4: Đốt cháy hoàn toàn 0,6 gam hợp chất hữu cơ X rồi cho sản phẩm cháy qua bình đựng dung dịch Ca(OH)₂ dư thấy có 2 gam kết tủa và khối lượng bình tăng thêm 1,24 gam. Tỉ khối của X so với H₂ bằng 15. CTPT của X là:

A. C₂H₆O.

B. CH₂O.

C. C₂H₄O.

D. CH₂O₂.

Câu 5: 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 (M_He = 4) là 7,5. CTPT của X là:

A. CH₂O₂.

B. C₂H₆.

C. C₂H₄O.

D. CH₂O.

Câu 6: Đốt 0,15 mol một hợp chất hữu cơ thu được 6,72 lít CO₂ (đktc) và 5,4 gam H₂O. Mặt khác đốt 1 thể tích hơi chất đó cần 2,5 thể tích O₂. Các thể tích đo ở cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất. CTPT của hợp chất đó là:

A. C₂H₆O₂.

B. C₂H₆O.

C. C₂H₄O₂.

D. C₂H₄O.

Câu 7: Phân tích 1,5 gam chất hữu cơ X thu được 1,76 gam CO₂ ; 0,9 gam H₂O và 112 ml N₂ đo ở 0^oC và 2 atm. Nếu hóa hơi cũng 1,5 gam chất X ở 127^o C và 1,64 atm người ta thu được 0,4 lít khí chất X. CTPT của X là:

A. C₂H₅ON.

B. C₆H₅ON₂.

C. C₂H₅O₂N.

D. C₂H₆O₂N.

Câu 8: Đốt cháy 1 lít hơi hiđrocacbon với một thể tích không khí (lượng dư). Hỗn hợp khí thu được sau khi hơi H₂O ngưng tụ có thể tích là 18,5 lít, cho qua dung dịch KOH dư còn 16,5 lít, cho hỗn hợp khí đi qua ống đựng photpho dư thì còn lại 16 lít. Xác định CTPT của hợp chất trên biết các thể tích khí đo ở cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất và O₂ chiếm 1/5 không khí, còn lại là N₂.

A. C₂H₆.

B. C₂H₄.

C. C₃H₈.

D. C₂H₂.

Câu 9: Đốt cháy hoàn toàn một hiđrocacbon trong 0,5 lít hỗn hợp của nó với CO₂ bằng 2,5 lít O₂ thu được 3,4 lít khí. Hỗn hợp này sau khi ngưng tụ hết hơi nước còn 1,8 lít, tiếp tục cho hỗn hợp khí còn lại qua dung dịch kiềm dư thì còn lại 0,5 lít khí. Các thể tích được đo ở cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất. CTPT của hiđrocacbon là:

A. C₄H₁₀.

B. C₃H₈.

C. C₄H₈.

D. C₃H₆.

Câu 10: Cho 400 ml một hỗn hợp gồm nitơ và một hiđrocacbon vào 900 ml oxi (dư) rồi đốt. Thể tích hỗn hợp thu được sau khi đốt là 1,4 lít. Sau khi cho nước ngưng tụ còn 800 ml hỗn hợp, người ta cho lội qua dung dịch KOH thấy còn 400 ml khí. Các thể tích khí đều đo ở cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất. Công thức phân tử của chất hữu cơ là:

A. C₃H₈.

B. C₂H₄.

C. C₂H₂.

D. C₂H₆.

ĐÁP ÁN

Câu 1	Câu 2	Câu 3	Câu 4	Câu 5	Câu 6	Câu 7	Câu 8	Câu 9	Câu 10
C	A	B	B	D	D	C	A	B	D

Xem thêm các dạng bài tập Hóa lớp 9 có đáp án và lời giải chi tiết khác:

Đốt cháy hiđrocacbon và cách giải bài tập

Hiđrocacbon không no tác dụng với dung dịch Brom và cách giải

Cách nhận biết, phân biệt các hiđrocacbon và cách giải

Bài tập tổng hợp về Metan và cách giải

Bài tập tổng hợp về Etilen và cách giải