Lý thuyết Công thức phân tử hợp chất hữu cơ (mới 2023 + 15 câu trắc nghiệm) hay, chi tiết

Hóa học 11 Bài 21: Công thức phân tử hợp chất hữu cơ

A. Lý thuyết Công thức phân tử hợp chất hữu cơ

I. Công thức đơn giản nhất

1. Công thức đơn giản nhất (CTĐGN)

    – Cho biết số nguyên tử của các nguyên tố trong phân tử.

    Cho biết tỉ lệ đơn giản nhất giữa số nguyên tử của các nguyên tố trong phân tử.

    Ví dụ: CTĐGN của etilen (CH₂)_n, của glucozo (CH₂O)_n (với n là số nguyên dương, chưa xác định).

2. Cách thiết lập CTĐGN

    Hợp chất chứa C, H, O có dạng C_xH_yO_z.

    * Để lập CTĐGN ta lập:

    x : y : z = n_C : n_H : n_O

    = m_C/12 : m_H/1 : m_O/16

    = %(m)_C/12 : %(m)_H/1 : %(m)_O/16

    Sau đó biến đổi thành tỷ lệ tối giản.

II. Thiết lập công thức phân tử

1. Xác định khối lượng mol phân tử

    – Đối với chất khí và chất lỏng dễ hóa hơi, người ta xác định khối lượng mol phân tử dựa vào tỉ khối của chúng (ở thể khí) so với chất khí đã biết theo công thức:

M_A = M_B.d_A/B; M_A = 29.D_A/kk

    – Đối với chất rắn và chất lỏng khó hóa hơi, người ta đo độ tăng nhiệt độ sôi của dung dịch so với dung môi và tính được khối lượng mol phân tử của chất tan không bay hơi, không chất điện li.

2. Thiết lập công thức phân tử (CTPT)

    Cho biết số nguyên tử của mỗi nguyên tố trong một phần tử hợp chất.

    Ví dụ: CTPT của etilen C₂H₄, glucozo C₆H₁₂O₆, benzen C₆H₆. Liên hệ với CTĐGN ở trên, hệ số n đối với etilen: n = 2, với glucozo n = 6.

    * Quan hệ giữa CTPT và CTĐGN:

    – Số nguyên tử của các nguyên tố trong CTPT là số nguyên lần trong CTĐGN.

    – Trong nhiều trường hợp, CTĐGN chính là CTPT.

    – Một số chất có CTPT khác nhau, nhưng có cùng CTĐGN.

    * Cách lập CTPT hợp chất hữu cơ:

    a. Dựa vào thành phần phần trăm khối lượng các nguyên tố

    b. Thông qua CTĐGN

    Từ CTĐGN ta có CTPT là (CTĐGN)_n.

    Để xác định giá trị n ta dựa vào khối lượng mol phân tử M.

    c. Tính trực tiếp theo khối lượng sản phẩm cháy

B. Trắc nghiệm Công thức phân tử hợp chất hữu cơ

Bài 1: Vitamin A (retinol) có công thức phân tử C₂₀H₃₀O, công thức đơn giản nhất của vitamin A là:

A. C₂H₃O          B. C₂₀H₃₀O

C. C₄H₆O          D. C₄H₆O₂

Đáp án: B

Bài 2: Phân tích chất hữu cơ X chứa C, H, O ta có:

m_C : m_H : m_O = 2,24 : 0,357 : 2. Công thức đơn giản nhất của X là:

A. C₆H₁₂O₄           B. CH₃O

C. C₃H₆O₂           D. C₃H₆O

Đáp án: C

Gọi CTPT X là: C_xH_yO_z

 = 0,187 : 0,375 : 0,125 = 3 : 6 : 2

⇒ CTĐG: C₃H₆O₂

Bài 3: Đốt cháy 3,7g chất hữu cơ X (C, H, O) dùng vừa đủ 6,72 lít oxi (đktc) và thu được 0,25 mol H₂O. Công thức phân tử của X là: (biết 70 < M_X < 83)

A. C₂H₅O           B. C₄H₈O

C. C₃H₆O           D. C₄H₁₀O

Đáp án: D

Gọi CTPT C_xH_yO_z

X + O₂ → CO₂ + H₂O

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng: m_CO2 = m_X + m_O2 – m_H2O = 8,8g

m_C = 2,4g; m_H = 0,5g ⇒ m_O = 0,8g

⇒ X có dạng (C₄H₁₀O)_n

⇒ Ta có 70 < 74n < 83 ⇒ n = 1 ⇒ CTPT: C₄H₁₀O

Bài 4: Một hiđrocabon X ở thể khí có tỉ khối hơi so với hiđro là 15. Công thức phân tử của X là:

A. C₂H₆           B. CH₄

C. C₂H₄           D. C₂H₂

Đáp án: A

CTPT: C_xH_y

⇒ 12x + y = 30

⇒ 12x < 30 ⇒ x < 2,5

Nếu x = 1 ⇒ y = 18 (loại)

Nếu x = 2 ⇒ y = 6 ⇒ C₂H₆

Bài 5: Đốt cháy hoàn toàn 100ml hơi chất A, cần dùng 250ml O₂, chỉ tạo ra 200ml CO₂ và 200ml hơi nước( các thể tích đo cùng điều kiện). Công thức phân tử của A là:

A. C₂H₄           B. C₂H₆O

C. C₂H₄O           D. C₃H₆O

Đáp án: C

C_xH_yO_z + 2,5O₂ → 2CO₂ + 2H₂O

⇒ x = 2; y = 4; z = 1 ⇒ C₂H₄O

Bài 6: 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

n_CO2 = n_C = 0,2 ⇒ m_C = 2,4g

n_N = 2n_N2 = 0,1 ⇒ m_N = 1,4g

n_H = 2n_H2O = 0,5 ⇒ m_H = 0,5g

⇒ m_O = m_X – m_C – m_H – m_N = 3,2g ⇒ n_O = 0,2 mol

n_C : n_H : n_O : n_N = 0,2 : 0,5 : 0,2 : 0,1 = 2: 5 : 2 : 1

⇒ CTPT X: C₂H₅O₂N ⇒ Số nguyên tử H là 5

Bài 7: 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

Gọi công thức phân tử là: C_xH_yO_z

x : y : z = %m_C/12 : %m_H/1 : %m_O/16 = 4,545 : 9,09 : 2,3 = 2 : 4 : 1

⇒ CTĐG nhất: (C₂H₄O)_n

M_X = 88 ⇒ n = 2 ⇒ CTPT X: C₄H₈O₂

Bài 8: Khi đốt 1 lít khí X cần 6 lít O₂ thu dược 4 lít CO₂ và 5 lít hơi H₂O (có thể tích khí đo ở cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất). Công thức phân tử của X là

A. C₄H₁₀   B. C₄H₈O₂    C. C₄H₁₀O₂    D. C₃H₈O.

Đáp án: A

Gọi công thức phân tử là: C_xH_yO_z

Cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất tỉ lệ thể tích bằng với tỉ lệ số mol

Bảo toàn nguyên tố O: n_{O (O2}) + n_O(X)= 2n_CO2 + n_H2O

⇒ 2.6 + n_O(X) = 2. 4 + 5

⇒ n_O(X) = 1 mol = n_X ⇒ Trong X có 1 nguyên tử oxi

C_xH_yO_z (1) → xCO₂ (4) + y/2 H₂O (5 mol)

⇒ x = 4 ; y = 10 ⇒ CTPT: C₄H₁₀O

Bài 9: Oxi hóa hoàn toàn 4,92g một hợp chất A chứa C, H, O, N và O rồi cho sản phẩm lần lượt qua bình chứa H₂SO₄ đậm đặc, bình chứa KOH thì thấy khối lượng bình chứa H₂SO₄ đặc tăng thêm 1,81mg, bình chứa KOH tăng thêm 10,56g. Ở thí nghiệm khác, khi nung 6,15g hợp chất A với CuO thì thu được 0,55l (đktc) khí N₂. Hàm lượng phần trăm của Oxi trong A là bao nhiêu?

A. 26,215%           B. 58,54%

C.11,18%           C.4,065%

Đáp án: A

m_{bình 1 tăng} = m_H2O = 1,81 ⇒ m_H = 0,2g

m_{bình 2 tăng} = m_CO2 = 10,56g ⇒ m_C = 2,88g

Nung 6,15g A ⇒ 0,55l N₂

⇒ Nung 4,92g A ⇒ (4,92/6,15). 0,55 = 0,44l N₂ ⇒ m_N = 0,55g

⇒ m_O = m_A – m_C – m_H – m_N = 1,29g

⇒ %m_O = 1,29 : 4,92 .100% = 26,215%

Bài 10: Hợp chất A chứa các nguyên tố C, H, O. Khi đốt A cần dùng một lượng oxi bằng 8 lần lượng oxi có nó 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 nhất của A là:

A. C₄H₆O           B. C₃H₆O

C. C₃H₆O₂          D. C₄H₆O₂

Đáp án: B

Gọi CTPT của A là: C_xH_yO_z

C_xH_yO_z + (x + y/4 + z/2) O₂ → x CO₂ + y/2 H₂O

Theo đề bài ta có:

32. (x + y/4 + z/2) = 8. 16z => 4x + y = 18z (1)

Từ (1)(2) ⇒ x = 3z

⇒x : y : z = 3z : 6z : z = 3 : 6 : 1 ⇒ CTĐG: C₃H₆O

Bài 11: Tỉ khối hơi cuả chất X so với hiđro bằng 44. Phân tử khối của X là

A. 44    B. 46    C. 22    D. 88.

Đáp án: D

Bài 12: Thể tích của 1,5 gam chất X bằng thể tích của 0,8 gam khí oxi (đktc cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất). Phân tử khối của X là

A. 60    B. 30    C. 120    D. 32.

Đáp án: A

Bài 13: 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 C_nH_2nO_n

M_X = 30.2 = 60 ⇒ (12 + 2.1 + 16)n = 60 ⇒ n = 2 ⇒ CTPT là C₂H₄O₂

Bài 14: Đốt cháy hoàn toàn 4,4 gam hợp chất hữu cơ X ( C, H, O ). Thu được 4,48 lít CO₂ (đktc) và 3,6 gam H₂O. Biết tỉ khối 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

Đặt CTPT của X là C_xH_yO_z

M_X = 2.44 = 88;

n_CO2 = 0,2 mol

n_H2O = 0,2 mol

n_X = 0,05 mol

Bảo toàn nguyên tố C: 0,05x = 0,2 ⇒ x = 4

Bảo toàn nguyên tố H: 0,05y = 2.0,2 ⇒ y = 8

12.4 + 8.1 + 16z = 88 ⇒ z = 2 ⇒ CTPT: C₄H₈O₂

Bài 15: 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

Gọi CTPT là C_xH_yO_z

n_CO2 = n_C = 0,3 mol; n_H = 0,6 mol

m_O = m_X – m_C – m_H = 7,4 – 0,3.12 – 0,6.1 = 3,2g

⇒ n_O = 0,2

x : y : z = n_C : n_H : n_O = 0,3 : 0,6 : 0,2 = 3 : 6 : 2 ⇒ CTĐG của X: (C₃H₆O₂)_n

1,85g X có thể tích bằng 0,7 gam N₂ ⇒ M_X = 74 ⇒ n = 1 ⇒ X là C₃H₆O₂