Giải bài tập SBT Hóa 11 Bài 21: Công thức phân tử hợp chất hữu cơ

Phát biểu nào dưới đây đúng?

A. Hai hợp chất có cùng công thức đơn giản nhất thì bao giờ cũng có cùng công thức phân tử.

B. Hai hợp chất có công thức đơn giản nhất khác nhau vẫn có thể có cùng công thức phân tử.

C. Hai hợp chất có cùng công thức phân tử thì bao giờ cũng có cùng công thức đơn giản nhất.

D. Hai hợp chất có cùng công thức phân tử khác nhau thì bao giờ cũng có công thức đơn giản nhất khác nhau.

Phương pháp giải

Xem lại lí thuyết về Công thức phân tử hợp chất hữu cơ

Hướng dẫn giải

Hai hợp chất có cùng công thức phân tử thì bao giờ cũng có cùng công thức đơn giản nhất.

→ Chọn C.

Ở lớp 9, các em đã học về axetilen và benzen. Trong các nhận xét dưới đây về hai chất đó, nhận xét nào đúng?

A. Hai chất đó có cùng công thức phân tử và cùng công thức đơn giản nhất.

B. Hai chất đó khác nhau về công thức phân tử và khác nhau về công thức đơn giản nhất.

C. Hai chất đó khác nhau về công thức phân tử và giống nhau về công thức đơn giản nhất.

D. Hai chất đó giống nhau về công thức phân tử và khác nhau về công thức đơn giản nhất.

Phương pháp giải

Viết CTPT và CTĐGN của hai chất từ đó rút ra kết luận. 

Hướng dẫn giải

CTPT axetilen: C₂H₂

Benzen: C₆H₆

CTĐGN axetilen: (CH)_n

Benzen: (CH)_n

Axetilen và benzen khác nhau về công thức phân tử và giống nhau về công thức đơn giản nhất.

Đáp án C

Đốt cháy hoàn toàn 2,20 g chất hữu cơ A, người ta thu được 4,40 g CO₂ và 1,80 g H₂O.

a. Xác định công thức đơn giản nhất của chất A.

b. Xác định công thức phân tử chất A biết rằng nếu làm bay hơi 1,10 g chất A thì thể tích hơi thu được đúng bằng thể tích của 0,40 g khí O₂ ở cùng nhiệt độ và áp suất.

Phương pháp giải

a. Tính khối lượng nguyên tố C, H từ đó kiểm tra A có nguyên tố O hay không?

Tìm tỉ lệ các nguyên tố có trong A → CTĐGN.

b. Tính phân tử khối của A.

Dựa vào CTĐGN đã tìm được ở trên, lập phương trình ẩn n. 

Giải phương trình → CTPT A

Hướng dẫn giải

a.  \(\begin{array}{*{20}{l}}
{{n_C} = \frac{{4,4}}{{44}} = 0,1(mol) \to {m_C} = 12 \times 0,1 = 1,2{\mkern 1mu} g}\\
{{n_H} = 2.\frac{{1,8}}{{18}} = 0,2(mol) \to {m_H} = 1 \times 0,2 = 0,2{\mkern 1mu} g}\\
{Nx:{m_C} + {m_H} = 1,2 + 0,2 = 1,4 < 2,2}\\
{ \to {m_O} = 2,2 - 1,4 = 0,8{\mkern 1mu} g \to {n_O} = \frac{{0,8}}{{16}} = 0,05(mol)}\\
{CT{\rm{D}}GN:{C_x}{H_y}{O_z}}\\
{x:y:z = 0,1:0,2:0,05 = 2:4:1}
\end{array}\)

Vậy CTĐGN là C₂H₄O.

b. Số mol A trong 1,10 g A = số mol O₂ trong 0,40 g O₂ = \(\dfrac{{0.4}}{{32}}\) =0.0125 (mol)

Ta có: \({M_A}\) = \(\dfrac{{1,1}}{{0,0125}}\) = 88 (g/mol)

(C₂H₄O)_n = 88 → 44n = 88 → n = 2

CTPT là C₄H₈O₂.

Để đốt cháy hoàn toàn 2,85 g chất hữu cơ X phải dùng vừa hết 4,20 lít O₂ (đktc). Sản phẩm cháy chỉ có CO₂ và H₂O theo tỉ lệ 44 : 15 về khối lượng.

a. Xác định công thức đơn giản nhất của chất X.

b. Xác định công thức phân tử của X biết rằng tỉ khối hơi của X đối với C₂H₆ là 3,80.

Phương pháp giải

a. Áp dụng ĐLBTKL: mCO₂ + mH₂O = mX + mO₂

Dựa vào dữ kiện CO₂ và H₂O theo tỉ lệ 44 : 15 về khối lượng → mCO₂ và mH₂O

Tính m_C, m_H và m_O (nếu có) 

Gọi X có dạng C_xH_yO_z

Tìm tỉ lệ x: y: z → CTĐGN

b. Tính phân tử khối của chất hữu cơ dựa vào tỉ khối hơi

Lập phương trình giữa CTĐGN và phân tử khối ẩn n. Giải phương trình → n → CTPT X

Hướng dẫn giải

a. mCO₂ + mH₂O = mX + mO₂ = 2,85 + \(\dfrac{{4,20}}{{22,4}}\). 32,0 = 8,85 (g)

Mặt khác mCO₂ : mH₂O = 44 : 15.

Từ đó tìm được: mCO₂ =6,60g và mH₂O = 2,25g.

Khối lương C : \(\dfrac{{12,0\times 6,6}}{{44,0}}\) = 1,80 (g).

Khối lượng H : \(\dfrac{{2,0\times2,25}}{{18,0}}\) = 0,25 (g).

Khối lượng O : 2,85 - 1,80 - 0,25 = 0,80 (g).

Chất X có dạng C_xH_yO_z

x : y : z = \(\dfrac{{1,80}}{{12}}:\dfrac{{0,25}}{1}:\dfrac{{0,80}}{{16}}\) = 0,150 : 0,25 : 0,050 = 3:5:1

Công thức đơn giản nhất của X là C₃H₅O.

b. M_x = 3,80 x 30,0 = 114,0 (g/mol)

(C₃H₅O)_n =114 → 57n = 114 →  n = 2

Công thức phân tử C₆H₁₀O₂.

Đốt cháy hoàn toàn 4,10 g chất hữu cơ A người ta thu được 2,65 g Na₂CO₃; 1,35 g H₂O và 1,68 lít CO₂ (đktc). Xác định công thức đơn giản nhất của chất A.

Phương pháp giải

Xác định các nguyên tố có trong A (chú ý sự có mặt của nguyên tố O)

Tính m_C, m_H, m_Na và m_O (nếu có)

Gọi CT của X.

Tìm tỉ lệ nguyên tối giản nhất của các nguyên tố → CTĐGN của A.

Hướng dẫn giải

Chất A chắc chắn có C, H, Na, có thể có O.

Khối lượng C trong 1,68 lít CO₂: \(\dfrac{{12,0\times1,68}}{{22,40}}\) =0,900(g).

Khối lượng C trong 2,65 g Na₂CO₃: \(\dfrac{{12,0\times2,65}}{{106,0}}\) = 0,300(g).

Khối lượng C trong 4,10 g chất A : 0,900 + 0,300 = 1,20 (g).

Khối lượng Na trong 2,65 g Na₂CO₃: \(\dfrac{{46,0\times2,65}}{{106,0}}\) = 1,15(g)

Khối lượng H trong 1,35 g H₂O : \(\dfrac{{2,0\times1,35}}{{18,0}}\) = 0,15 (g).

Khối lượng O trong 4,10 g A : 4,10 - 1,20 - 0,15 - 1,15 = 1,60 (g) Chất A có dạng C_xH_yO_zNa_t

x : y : z : t = \(\dfrac{{1,2}}{{12}}:\dfrac{{0,15}}{1}:\dfrac{{1,6}}{{16}}:\dfrac{{1,15}}{{23}}\) = 0,10 : 0,15 : 0,10 : 0,05 = 2 : 3 : 2 : 1.

Công thức đơn giản nhất là C₂H₃O₂Na.

Để đốt cháy hoàn toàn 4,45 g hợp chất A cần dùng vừa hết 4,20 lít O₂. Sản phẩm cháy gồm có 3,15 g H₂O và 3,92 lít hỗn hợp khí gồm CO₂ và N₂. Các thể tích ở đktc. Xác định công thức đơn giản nhất của chất A.

Phương pháp giải

- Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng : \({m_{C{O_2}}} + {m_{{N_2}}} = {m_A} + {m_{{O_2}}} - {m_{{H_2}O}}\)

- Gọi số mol CO₂ là a, số mol N₂ là b, lập hệ phương trình 2 ẩn a, b

- Giải hệ phương trình \( \to\) mol CO₂ và N₂

- Tính m_C, m_H, m_N và m_O (nếu có)

- Gọi CT của X.

- Tìm tỉ lệ nguyên tối giản nhất của các nguyên tố → CTĐGN của A.

Hướng dẫn giải

Khối lượng H : \(\dfrac{{2,0 \times 3,15}}{{18,0}}\) = 0,35 (g).

Khối lượng N : 0,0250 x 28,0 = 0,700 (g).

Khối lượng O : 4,48 - 1,80 - 0,35 - 0,700 = 1,60 (g).

Chất A có dạng C_xH_yN_zO_t

x : y : z : t =\(\dfrac{{1,8}}{{12}}:\dfrac{{0,35}}{1}:\dfrac{{0,7}}{{14}}:\dfrac{{1,6}}{{16}}\) = 0,15 : 0,35 : 0,05 : 0,10 = 3 : 7 : 1 : 2

Công thức đơn giản nhất của A là C₃H₇NO₂