Sáng kiến kinh nghiệm
GV: Lê Sỹ Nguyên - Trƣờng THCS Yên Lạc
SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
ĐỀ TÀI:
LẬP CÔNG THỨC HÓA HỌC
TRONG ĐÓ CHỦ YẾU NGHIÊN CỨU
VỀ CÔNG THỨC HÓA HỌC
CỦA HỢP CHẤT HỮU CƠ
-1-
Sáng kiến kinh nghiệm
GV: Lê Sỹ Nguyên - Trƣờng THCS Yên Lạc
Mục lục
Đề mục
Trang
Phần: Mở đầu
3
I . Lý do chọn chuyên đề:
3
II. Phạm vi – Mục đích của chuyên đề.
4
III. Cơ sở khoa học để viết sáng kiến kinh nghiệm.
4
IV. Các bƣớc tiến hành.
5
Phần: Nội dung
6
I. Các phƣơng pháp lập công thức phân tử của hợp chất
hữu cơ
6
II. Bài tập vận dụng
14
III. Bài tập luyện tập
41
Phần: Kết luận
50
Tài liệu tham khảo
51
-2-
Sáng kiến kinh nghiệm
GV: Lê Sỹ Nguyên - Trƣờng THCS Yên Lạc
CÁC KÍ HIỆU VIẾT TẮT
1. Số mol của chất: n ( đơn vị mol )
2. khối lương của chất: m (đơn vị g )
3. Khối lượng mol: M (đơn vị g)
4. Khối lượng mol trung bình: M (đơn vị g)
5. Nguyên tử cacbon trung bình: n
6.Tỉ khối: d (đơn vị g/ml )
7. Công thức trung bình: C.T.P.T.T.B
8. Công thức phân tử: CTPT
9 Phản ứng hóa học: PƯHH
10. Phương trình phản ứng: Ptpư
11. Công thức đơn giản nhất: CTĐGN
12. Thể tích chất khí: V
13. Công thức cấu tạo: CTCT
14. Hợp chất hữu cơ : HCHC .
15. Công thức đơn giản nhất : CTĐGN
-3-
Sáng kiến kinh nghiệm
GV: Lê Sỹ Nguyên - Trƣờng THCS Yên Lạc
PHẦN MỞ ĐẦU
I . LÝ DO CHỌN CHUYÊN ĐỀ:
1. Cơ sở lí luận:
Xuất phát từ nhiệm vụ năm học 2012 – 2013 do nhà trường và cấp trên
giao cho là phải nâng cao chất lượng số lượng học sinh giỏi cấp tỉnh.
Qua nhiều năm tôi tham gia bồi dưỡng học sinh giỏi cấp tỉnh và ôn vào
các trường chuyên trong tỉnh cũng như các trường khối chuyên của ĐHSP,
ĐHKHTN….cũng như chỉ tiêu của phòng GD &ĐT và nhà trường đề ra hàng
năm đạt 85% học sinh đạt giải, trong đó 70% đạt giải ba trở lên.
Để đạt được chỉ tiêu trên thì vấn đề chọn phương pháp giảng dạy cho học
sinh ở đội tuyển là khó khăn do nhiều nguyên nhân chủ quan và khách quan cụ
thể là:
- Chương trình hóa học hóa học trung học cơ sở, nhất là chương trình hóa
học lớp 9 là chương trình đồng tâm với chương trình hóa học THPT.
Lượng kiến thức hóa học hữu cơ lớp 9 thì ít. Nhiều bài tập hay và khó,
nếu học sinh giỏi chỉ có học kiến thức SGK lớp 9 thì không giải quyết
được.
- Thời gian giảng dạy chính khóa 2 tiết trong tuần. Thời gian dạy đội tuyển
ít, không có dạy bồi dưỡng thêm.
Chính vì vậy, để các em học sinh giỏi dự thi học sinh giỏi cấp tỉnh đạt
giải, học sinh dự thi vào các trường chuyên, thì phải nắm chắc phương pháp
lập công thức hóa học hữu cơ và vận dụng tốt khi học và làm tốt lập công
thức hóa học. Tôi mạnh dạn nghiên cứu, giới thiệu chuyên đề: Lập công
thức hóa học, trong đó chủ yếu nghiên cứu về lập công thức hóa học của
hợp chất hữu cơ.
2. Cơ sở thực tiễn:
Xuất phát điểm đầu tiên là thành phần đội tuyển hóa học lớp 9 được tuyển
chọn từ những học sinh không đủ tham gia các đội tuyển Toán, lý ..
Học sinh mới tiếp cận với bộ môn hóa học môn học trừu tượng. Tư duy
của học sinh chưa cao. Trình độ học sinh trong đội tuyển còn chưa đồng đều. Vì
vậy việc lựa chọn phương pháp dạy đội tuyển còn nhiều hạn chế.
-4-
Sáng kiến kinh nghiệm
GV: Lê Sỹ Nguyên - Trƣờng THCS Yên Lạc
II. Pham vi – Mục đích của chuyên đề.
1. Phạm vi chuyên đề:
Hiện nay, hầu hết các tỉnh và các thành phố trong cả nước và một số trường
đại học đã có lớp THPT chuyên hóa học. Công tác bồi dưỡng học sinh giỏi môn
hóa học.
Do đối tượng là học sinh giỏi cấp tỉnh và học sinh đi dự thi vào các trường
chuyên nên cần phải mở rộng về kiến thức cho học sinh. Nên chuyên đề có đề
cập chương trình lớp 9 tài liệu nâng cao mở rộng lớp 9, các đề thi học sinh giỏi
cấp tỉnh của các tỉnh trong nhiều năm, các bài tập của lớp 11….
2. Mục đích chuyên đề:
Giúp cho học sinh biết hệ thống hóa và vận dụng các phương pháp, các dạng
bài tập về lập công thức phân tử của hợp chất hữu cơ.
Củng cố lại tính chất hóa học của các hợp chất hiđrocacbon và các dẫn xuất
hiđrocacbon, khắc sâu những tích chất đặc trưng của từng loại hợp chất hữu cơ.
Rèn luyện cách viết phương trình hóa học của hóa học hữu cơ nhất là bằng
công thức cấu tạo, để rèn kỹ năng viết công thức cấu tạo.
Giúp cho học sinh có tư duy sáng tạo, rèn luyện cho học sinh trong một bài
tập có nhiều phương pháp giải và cách nào là sáng tạo nhất.
Thông qua chuyên đề, cùng đồng nghiệp có thêm điều kiện trao đổi học hỏi,
bàn bạc và đưa ra những giải pháp tối ưu về phương pháp bồi dưỡng học sinh
giỏi môn hóa. Từ đó học sinh có sự hứng thú, say mê học tập bộ môn hóc học
và đạt kết quả cao trong các kì thi học sinh giỏi và thi vào các trường chuyên của
tỉnh, các trường đại học quốc gia ….
III.CƠ SỞ KHOA HỌC ĐỂ VIẾT SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
1. Đối với học sinh:
Để có thể đủ kiến thức tham gia thi học sinh giỏi đạt kết quả cao cần thực hiện
các phần sau:
- Nắm chắc kiến thức cơ bản, có mở rộng kiến thức về hóa học hữu cơ
THPT.
- Nắm chắc phương pháp lập công thức hóa học, biết vận dụng các phương
pháp trong một bài tập.
- Cần cù chăm chỉ, chịu khó học tập trao đổi với bạn bè.
2. Đối với giáo viên:
-5-
Sáng kiến kinh nghiệm
GV: Lê Sỹ Nguyên - Trƣờng THCS Yên Lạc
Để có thể giảng dạy đảm bảo cho học sinh có thể đạt giải trong các kỳ thi học
sinh giỏi, thi vào các trường chuyên giáo viên cần:
- Nắm chắc kiến thức cơ bản, mạch kiến thức.
- Nắm chắc các phương pháp lập công thức hóa học vận dụng trong các bài
tập.
- Biết suy luận trong kiến thức các bài tập, tình huống có thể xảy ra trong
đề thi.
- Biết cách truyền thụ kiến thức cho học sinh dễ học, dễ nắm các phương
pháp.
- Cung cấp cho học sinh tài liệu, đề thi học sinh giỏi của những năm trước
để học sinh được làm quen.
- Luôn trao đổi tài liệu, đề thi và kinh nghiệm với các đồng nghiệp trong
trường ,trong huyện, trong tỉnh.
- Thường xuyên tổ chức luyện đề, chấm chữa đề thi một cách cụ thể.
- Phân loại học sinh, chia các nhóm đối tượng ở mức giỏi, khá, trung
bìnhđể có biện pháp nâng cao chất lượng đội tuyển.
IV. CÁC BƢỚC TIẾN HÀNH:
Để có giúp học sinh dự thi có kết quả cần thực hiện các bước sau:
1. Cung cấp và giới thiệu tài liệu.
2. Dạy kiến thức cơ bản, có nâng cao và mở rộng.
3. Dạy các phương pháp lập công thức hóa học hữu cơ.
4. Lựa chọn trong các đề thi học sinh giỏi, đề thi vào trường chuyên bài tập có
liên quan đến chuyên đề.
5. Giáo viên đưa cho học sinh các đáp án và thang điển cho học sinh được chấm
chéo nhau. Cuối cùng giáo viên chấm và nhận xét, bổ xung thiếu sót.
BỐ CỤC CHUYÊN ĐỀ
Chuyên đề gồm 3 phần dự kiến dạy trong 20 tiết:
Phần I: Một số phương pháp giải bài tập xác định công thúc phân tử hợp
chất hữu cơ, có ví dụ minh họa.
Phần II: Một số bài toán vận dụng các phương pháp xác định công thức
phân tử hợp chất hữu cơ.
Phần III: Một số bài toán luyện tập về chuyên đề.
-6-
Sáng kiến kinh nghiệm
GV: Lê Sỹ Nguyên - Trƣờng THCS Yên Lạc
PHẦN NỘI DUNG
I. CÁC PHƢƠNG PHÁP LẬP CÔNG THỨC PHÂN TỬ CỦA HỢP CHẤT
HỮU CƠ.
1) XÁC ĐỊNH HCHC THEO PHƢƠNG PHÁP KHỐI LƢỢNG:
* Bước 1: Xác định thành phần nguyên tố trong hợp chất hữu cơ (A) đem
đốt (hay phân tích)
- Tính tổng khối lượng: ( mC + mH + mN )
- Nếu: ( mC + mH + mN ) = mA(đem đốt) => A không chứa oxi
- Nếu: ( mC + mH + mN ) < mA (đem đốt) => A có chứa oxi
=> mO(trong A) = mA – (mC + mH + mN)
+ Cách xác định thành phần % các nguyên tố trong chất hữu cơ A
%C =
%O =
mC.100% mC.100%
mH .100%
mN .100% mN .100%
; %H =
; %N =
mA
mA
mA
mA
mA
mO.100%
= 100% - ( %C + %H + %N )
mA
* Bước 2: Xác định khối lượng phân tử chất hữu cơ A (M A)
- Dựa vào khối lượng riêng D A (ở đktc) hay tỉ khối hơi của chất hữu cơ A với
không khí.
(dA/B =
M
M
A
), MA = 22,4.dA;
MA = MB. dA/B ;
MA = 29.dA/KK
B
- Dựa vào khối lượng (mA g) của một thể tích ( V Alít) ở đktc
MA =
22,4.m
V
A
A
- Dựa vào tính chất của ptpu có chất hữu cơ A tham gia hay tạo thành
Ví dụ 1: Đốt cháy hoàn toàn 1,72 gam chất hữu cơ A thu được 3,52 gam CO 2 và
1,8 gam H2O. Mặt khác, phân tích 1,29 gam A thu được 336 ml khí nitơ (đo ở
đktc). Tìm CTPT A. Biết khi hóa hơi 1,29 gam A có thể tích đúng bằng thể tích
của 0,96 gam oxi trong cùng điều kiện.
Hƣớng dẫn giải:
Khối lượng các nguyên tố trong 1,72 gam A:
-7-
Sáng kiến kinh nghiệm
GV: Lê Sỹ Nguyên - Trƣờng THCS Yên Lạc
mC =
3,52
1,8
.12 = 0,96gam ; mH =
.2 = 0, 2gam ;
44
18
mN =
336 1,72
.
.28 0,56gam
22400 1, 29
mO = 1,72 – (0,96 + 0,2 + 0,56) = 0. Vậy A chỉ chứa C, H, N, không chứa oxi.
Ta có:
1, 29 0,96
MA 43 . Đặt CTPT A là CxHyNt
=
MA
32
Cách 1: Tính qua CTĐGN
Ta có: x : y : z =
0,96 0, 2 0,56
:
:
= 0,08 : 0, 20 : 0,04 = 2 : 5 :1
12
1
14
CTĐGN của A là C2H5N CTTN là (C2H5N)n
Vì MA = 43 MA= (2.12+5+14)n = 43n 43n = 43 n=1
Vậy CTPT A là C2H5N.
Cách 2: Tính trực tiếp (không qua CTĐGN)
Ta có tỉ lệ:
x=
0,96 0, 2 0,6 1,72
=
=
=
12 x
y 14 t
43
0,96.43
0,2.43
0,6.43
= 2; y =
=5 ; t=
=1
12.1,72
1,72
14.1,72
Vậy CTPT A là C2H5N.
Cách 3: Tính trực tiếp từ sản phẩm đốt cháy A
m N2 = 0,56gam (đã tính ở trên)
Ptpu cháy của A:
y
y
t
Cx H y N t + (x+ )O2 xCO2 + H 2O + N 2
4
2
2
Theo ptpu:
MA (43gam)
44x
9y
14t
Bài cho
1,72 gam
3,52g
1,8g
0,56g
x=
43.3,52
43.0,56
43.1,8
=2 ; y=
= 1. Vậy CTPT A là C2H5N.
=5 ; t=
1,72.44
1,72.14
1,72.9
Vi dụ 2: Cho hh X gồm ankan A và anken B đều ở thể khí trong điều kiện
thường. Đốt cháy 6,72 lít (đktc) hh X thì thu được 15,68 lít CO 2 và 14,4g H2O.
Xác định CTPT A, B và tính % theo thể tích hh X?
Hƣớng dẫn:
Gọi công thức và số mol của ankan A là C nH2n +2 (a mol ) và anken là CmH2m
(b mol):
-8-
Sáng kiến kinh nghiệm
GV: Lê Sỹ Nguyên - Trƣờng THCS Yên Lạc
CnH2n +2 + (
3n 1
)O2 → nCO2 + (n +1)H2O
2
CmH2m
3m
O2
2
+
→ mCO2 +
(1)
mH2O
= > nCO2 = na + mb = 15,68/22,4 = 0,7 mol
(2)
(I)
nH2O = (n + 1)a + m b = na + mb + a = 14,4/18 = 0,8 mol .
Từ (I , II) : a = 0,8 – 0,7 = 0,1 mol
nX = a + b = 6,72/22,4 = 0,3 mol => b = 0,3 – 0,1 = 0,2 mol
thế a , b vào (I) ta có: 0,1n + 0,2m = 0,7 hay n + m = 7
tìm các giá trị ta thấy: n = 1 , m = 3 => CTPT: CH4; C3H6
hoặc: n = 3, m = 2 => CTPT: C3H8; C2H4
% theo thể tích của hh X :
%A = 33,33% ; %B = 66,67%
2. XÁC ĐỊNH CÔNG THỨC PHÂN TỬ HCHC THEO PHƢƠNG PHÁP
THỂ TÍCH:
a. Phạm vi áp dụng:
Phương pháp này thường dùng để xác định CTPT của các chất hữu cơ ở
thể khí hay ở thể lỏng dễ bay hơi.
Trong một phản ứng hóa học có các chất khí tham gia hay tạo thành (ở
cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất ) hệ số đặt trước công thức của các chất không
những cho biết tỉ lệ số mol mà còn cho biết tỉ lệ thể tích giữa chúng.
b. Các bƣớc giải bài toán:
* Bước 1: Tính thể tích các khí ( chất hữu cơ A đem đốt, oxi phản ứng,
CO2 và H2O sinh ra ......)
* Bước 2: Viết và cân bằng ptpu cháy của chất hữu cơ (A) dưới dạng
tổng quát chẳng hạn: CxHyOz....
* Bước 3: Lập tỉ lệ thể tích để tính x, y, z......
CxHyOz
1(l)
y z
4 2
y z
x (l)
4 2
+ ( x ) O2
VA(l)
=>
x=
VCO 2
VA
; y=
VO2(l)
2VH 2O
VA
→ x CO2 +
x (l)
y
H2O
2
y
(l)
2
VCO2(l)
y
4
; x
VH2O (l)
VO2
y VO 2
z
z 2 x
=
VA
4 VA
2
-9-
Sáng kiến kinh nghiệm
GV: Lê Sỹ Nguyên - Trƣờng THCS Yên Lạc
- Lưu ý: Sau khi thực hiện bước (1) có thể làm theo cách khác như sau:
Lập tỉ lệ thể tích: V A : VO2 : VCO2 : VH2O
rồi đưa về số nguyên tố tối giản: m : n : p : q
Sau đó viết phương trình phản ưng cháy :
t 0C
mCxHyOz + nO2
pCO2 + qH2O
Rồi so sánh lần lượt số lượng các nguyên tử của cùng một nguyên tố ở 2 vế sẽ
tìm ra được x, y, z.
CTPT chất A.
Ví dụ 1: Đốt cháy 200ml một hợp chất hữu cơ A chứa C, H, O trong 900ml O 2.
Thể tích hỗn hợp khí thu được là 1,3 lít. Sau khi cho hơi nước ngưng tụ, chỉ còn
700ml. Tiếp theo cho qua dd KOH đặc, chỉ còn 100ml (các thể tích khí đều đo ở
cùng điều kiện). Xác định CTPT (A).
Hƣớng dẫn:
- Sơ đồ phân tích đề bài:
(A) +
O2
200ml
CO 2
t 0C
H 2O
O 2
900ml
CO 2
H 2O
O 2
1300ml
KOH
O 2 còn dư
700ml
100ml
Dựa vào sơ đồ ta tính được:
VO2(pư) = 900 – 100 = 800 ml ; VCO2 = 700 – 100 = 600 ml;
VH2O = 1300 – 700 = 600 ml
Ptpư:
CxHyOz
(ml)
V
y z
4 2
y z
( x )V
4 2
+ ( x ) O2
200
Tính được: x = 600/200 = 3 ;
→ xCO2 +
800
xV
600
y
H2O (1)
2
y
V
2
600
y
= 600/200 = 3
2
=> y = 6; x + y/4 – z/2 = 800/200 = 4 = > z = 1
Do đó CTPT (A) là: C3H6O
Vi dụ2: Một hh gồm hai hyđrocacbon mạch hở, trong phân tử mỗi chất chứa
không quá một liên kết ba hay hai liên kết đôi. Số cacbon mỗi chất tối đa bằng 7.
Đốt cháy hoàn toàn 0,05 mol hh thu được 0,25 mol CO 2 và 0,23 mol H2O. Tìm
công thức phân tử của hai hyđrocacbon.
- 10 -
Sáng kiến kinh nghiệm
GV: Lê Sỹ Nguyên - Trƣờng THCS Yên Lạc
Hƣớng dẫn:
Vì nCO2 > nH2O => có 1 hyđrocacbon có 1 chất có công thức: CnH2n – 2
TH1
0,05 mol
CnH2n-2 +(
3n 1
)O2
nCO2 + (n - 1)H2O
2
a mol
na mol
(n-1)a mol
Cn’H2n’
n’CO2 + n’H2O
bmol
n’bmol
n’bmol
nCO2 – nH2O = amol => a = 0,02mol; b = 0,03mol; nCO2 = na + n’b = 0,25
=> 2n + 3n’ = 25
n
2
5
n’
7
5
=> C2H2, C7H14 hoặc C5H8 , C5H10
TH2:
CnH 2n 2 nCO2 (n 1)H 2O
O2
Cn’H2n’ + 2 → n’CO2 + (n’ + 1)H2O
Ta có: a
+ b = 0,05; nCO2 – nH2O = a - b => a – b = 0,02
=> a = 0,035; b = 0,015
7n + 3n’ = 50 => n = 5; n’ = 5 => C5H8; C5H12
TH3: 2 ankin (loại)
3. XÁC ĐỊNH CÔNG THỨC PHÂN TỬ HỢP CHẤT HỮU CƠ BẰNG
PHƢƠNG PHÁP BIỆN LUẬN:
- Khi xác định CTPT một chất hữu cơ nếu:
+ Bao nhiêu phương trình đại số thiết lập được ứng với bấy nhiêu ẩn số cần tìm
Bài toán giải bình thường.
+ Số phương trình đại số thiết lập được ít hơn số ẩn cần tìm, có thể biện luận
bằng cách dựa vào các giới hạn.
Ví dụ: Một giới hạn thường dùng:
Với hiđrocacbon (CxHy) y 2x + 2, y nguyên, chẵn.
Nếu CxHy ở thể khí trong điều kiện thường (hay đktc): x 4, nguyên
- 11 -
Sáng kiến kinh nghiệm
GV: Lê Sỹ Nguyên - Trƣờng THCS Yên Lạc
Với rượu: CnH2n +2 – 2k – m (OH)m để rượu bền: 1 m n, nguyên
Nếu không biện luận được, hay biện luận khó khăn, có thể dùng bảng trị
số để tìm kết quả.
* Điều kiện biện luận chủ yếu với loại toán này là: hóa trị các nguyên tố.
Phương pháp biện luận trình bày ở trên ở trên chỉ dùng để xác định CTPT của 1
chất hoặc nếu nằm trong một hh thì phải biết CTPT của chất kia
Vi dụ 1: Chất hữu cơ A có tỉ khối đối với etan là 2. Hãy xác định CTPT A. Biết
A chỉ chứa C, H, O.
Hƣớng dẫn:
Đặt công thức A là CxHyOz ( với x, y, z nguyên dương)
Theo đầu bài ta có: MA = 12x + y + 16z = dA/C2H6.MC2H6 =2.30 = 60
(I)
Từ (I): 12x + y = 60 – 16z > 0 => 0 < z 3
+) Nếu z = 1 = > 12x + y = 44 = > y = 44 – 12x
(II)
Vì y 2x + 2 => 44 – 12x 2x + 2 => 42 14x
=> 3 x
Từ (II): x < 44/12 => 3 x < 3,667. Vậy x = 3, y = 8, z = 1 CTPT: C3H8O
Vi dụ 2: X là rượu no đơn chức, khi đốt cháy hoàn toàn 1 mol X cần vừa đủ 3,5
mol O2. Hãy xác định CTCT của X, biết rằng mỗi nguyên tử cacbon chỉ liên kết
với một nhóm - OH.
Hƣớng dẫn:
Gọi CTPT của rượu X là CnH2n + 2 – a(OH)a trong đó: n 1, nguyên; a n
Phương trình đốt cháy:
CnH2n + 2 – a(OH)a +
3n 1 a
O2 → nCO2 + (n + 1)H2O
2
Theo đầu bài và phương trình phản ứng:
3n 1 a
6a
= 3,5 => n =
cặp nghiệm thích hợp: n =3; a = 3.
2
3
CTPT: C3H5(OH)3
4. PHƢƠNG PHÁP CÔNG THỨC PHÂN TỬ TRUNG BÌNH CỦA HỖN
HỢP (C.T.P.T.T.B)
+ Bước 1: Đặt công thức của 2 chất hữu cơ cần tìm rồi suy ra C .T.P.T.T.B
của chúng.
Ví dụ: A: CxHyOz , B: Cx’Hy’Oz’ => C.T.P.T.T.B: C X H Y O Z
( Z , X , Y lần lượt là số nguyên tử C, H, O trung bình)
- 12 -
Sáng kiến kinh nghiệm
GV: Lê Sỹ Nguyên - Trƣờng THCS Yên Lạc
+ Bước 2: Viết ptpu dạng tổng quát C.T.P.T.T.B (Tùy theo dữ kiện bài
cho)
+ Bước 3: Từ ptpu tổng quát và dữ kiện đầu bài cho thiết lập tỉ lệ để tính
giá trị trung bình: Z , X , Y
+ Bước 4: Nếu x < x’ ta có: x < X ,< x’
Nếu y < y’ ta có:
y < y < y’
Nếu z < z’ ta có: z < z < z’ Dựa vào các điều kiện mà x, x’,
y, y’, z, z’ cần thỏa mãn biện luận suy ra giá trị hợp lý của chúng
=> C.T.P.T: A, B.
* Phạm vi áp dụng: Đây là một phương pháp áp dụng ngắn gọn, các bài toán
hữu cơ thuộc loại hỗn hợp các đồng đẳng, đặc biệt đồng đẳng liên tiếp. Tuy
nhiên hoàn toàn có thể áp dụng phương pháp này để giải bài toán hỗn hợp các
chất hữu cơ không đồng đẳng cũng rất hiệu qủa.
Ví dụ 1: Hỗn hợp X gồm hai hợp chất hữu cơ kế tiếp nhau trong một dãy đồng
đẳng, có tỷ khối hơi so với H2.
là: 104/3. Đốt cháy hoàn toàn 10,4g X cần vừa đủ 10,08 lít O 2 (đktc). Sản
phẩm cháy chỉ gồm CO2 và H2O với số mol bằng nhau.
a. Xác định công thức phân tử các chất trong X và % khối lượng từng
chất trong X.
b. Viết CTCT của 2 chất trong X. Biết X tác dụng với Na, NaOH.
Hƣớng dẫn:
Đặt CTTQ chung của 2 chất trong X là: C n H2 n
=>
14 n + 2 – 2k + 16z = 104.2/3
+ 2 – 2kOz
ta có:
(I)
Số mol X trong 10,4g là: 10,4.3/208 = 015 mol
Phản ứng cháy:
C n H2 n
=>
+ 2 – 2kOz
+ (3 n +1 – k – z )/2O2 → n CO2 + ( n + 1 – k)H2O
0,15
=> (3 n + 1 – k – z)/2 = 3
0,45
(II)
Số mol CO2 bằng số mol H2O: n = n +1 - k
(III).
Giải hệ ta có: n = 2,67; k = 1; z = 2
a) Vậy hh X gồm: C2H4O2 và C3H6O2 gọi số mol lần lượt là x mol, y mol
Ta có:
x + y = 0,15 (I’) . Từ n = 2,67 ta có : (2x + 3y)/0,15 = 2,67 từ
đó Ta có x = 0,05 mol, y = 0,1 mol
- 13 -
Sáng kiến kinh nghiệm
GV: Lê Sỹ Nguyên - Trƣờng THCS Yên Lạc
Phần trăm khối lượng là: C2H4O2 : 28,85% ; C3H6O2 : 71,15%
b) Do X tác dụng với Na, NaOH. Vậy CTCT của các chất X là: CH 3COOH,
CH3CH2COOH
Ví dụ 2: Đốt cháy hai hiđrocacbon có cùng công thức tổng quát C nH2n + 2 – 2k thu
được sản phẩm sau khi đốt cháy có khối lượng 22,1 g khi cho toàn bộ lượng sản
phẩm này vào 400g dd NaOH thì thu được dd gồm hai muối có nồng độ
9,0026%. Tỉ lệ số mol hai muối này là 1 : 1.
1) Xác định giá trị của k ( biết k < 3) và tính số mol của hh?
2) Tìm công thức phân tử của hai hiđrocacbon trên , cho biết tỉ lệ số mol của
chúng trong hh là 1 : 2 (theo chiều khối lượng phân tử tăng dần )
Hƣớng dẫn:
1) Xác định giá trị của k và số mol hh: Tính số mol H2O và CO2 trong hh sản
phẩm sau phản ứng đốt cháy (m là khối lượng của 2 muối)
m
9, 0025
400 22,1
100
Ta có: 84a
g
= > m = 38 gam
CO2
+
NaOH
→ NaHCO3
CO2
+
NaOH
→ Na2CO3
+
+
H2O
106a = 38 => a = 0,2 mol => nCO2 = 0,4 mol => mCO2 = 17,6
Vậy khối lượng H2O là: mH2O = 22,1 – 17,6 = 4,5g => nH2O = 0,25 mol
Đặt công thức chung của hai hiđrocacbon: C n H2 n + 2 – 2k
C n H2 n + 2 – 2k
3n 1 k
O2 → n CO2 + ( n + 1 – k)H2O
2
+
n a – ( n a + a – ka) = 0,4 – 0,25 = 0,15 mol => a(k – 1) = 0,15 mol
k < 3 vậy chỉ có các nghiệm 1, 2, 0 chỉ có k = 2 => a = 0,15
Theo tỉ lệ số mol là 1 : 2 theo chiều khối lượng phân tử tăng dần. Vậy số mol
hiđrocacbon phân tử nhỏ là 0,05 mol lớn hơn là 0,1 mol
3n 1 k
O2 → nCO2 + (n + 1 – k)H2O
2
Phản ứng đốt cháy: CnH2n +2 – 2k +
0,05mol
0,05n mol
3m 1 k
O2 → mCO2 + (m +1 – k)H2O
2
CmH2m + 2 – 2k +
0,1mol
0,1m mol
- 14 -
Sáng kiến kinh nghiệm
GV: Lê Sỹ Nguyên - Trƣờng THCS Yên Lạc
m và n nguyên dương 2: 0,05n + 0,1m = 0,4 => n + 2m = 8
*** MỘT SỐ LƢU Ý KHI GIẢI BÀI TOÁN XÁC ĐỊNH CTPT HAI HAY
NHIỀU CHẤT HỮU CƠ TRONG HỖN HỢP:
+) Nếu bài toán cho 2 chất hữu cơ A, B đồng đẳng liên tiếp thì:
m = n + 1 ( ở đây n, m là số C trong phân tử A, B )
+) Nếu bài cho 2 chất hữu cơ A, B hơn kém nhau k nguyên tử C thì: m = n + k
+) Nếu bài cho 2 chất hữu cơ A, B cách nhau k nguyên tử C thì: m = n + (k + 1)
+) Nếu bài cho A, B là anken (hay ankin) thì n, m ≥ 2
+) Nếu bài cho A, B là hiđrocacbon ở thể khí trong điều kiện thường ( hay đktc)
thì n, m ≤ 4
5) XÁC ĐỊNH DÃY ĐỒNG ĐẲNG CỦA HỢP CHẤT HỮU CƠ:
*) Khi đốt cháy hiđrocacbon: sản phẩm cháy là CO2 và H2O, so sánh số
mol CO2 và số mol H2O. Nếu 1 hiđrocacbon A mạch hở, mà tìm được:
=> A thuộc dãy đồng đẳng ankan.
+) nCO2 < nH2O
Ptpư:
t 0C
CnH2n + 2 + (1,5n + 0,5)
nCO2
=> A thuộc dãy đồng đẳng anken( hay olefin)
+) nCO2 = nH2O
Ptpư:
CnH2n
+
1,5nO2
t 0C
nCO2
+
nH2O
=> A thuộc dãy đồng đẳng ankin
+) nCO2> nH2O
Ptpư:
+ (n + 1)H2O
CnH2n – 2
+ (1,5n – 0,5)O2
t 0C
nCO2
+ (n – 1)H2O
*) Dựa vào phản ứng cộng của hiđrocacbon mạch hở A:
CxHy
+
tH2
→ CxHy + 2t (hoặc cộng Br2)
+) Với t là số liên kết trong cấu tạo hiđrocacbon mạch hở A
+) Biện luận: Nếu t = 0
=> A thuộc dãy ankan
Nếu t = 1 => A thuộc dãy anken
Nếu t = 2 => A thuộc dãy ankin hay ankađien
Ví dụ: Thực hiện phản ứng đề hidro hóa một hiđrocacbon A thuộc dãy đồng
đẳng của metan thu được một hỗn hợp gồm H2 và ba hidrocacbon X, Y, Z. Đốt
cháy hoàn toàn 4,48 lít khí X hoặc Y hoặc Z thì thu được 17,92 lít CO 2 và 14,4
gam H2O ( thể tích các khí ở đktc). Hãy xác định CTCT của A.
Hƣớng dẫn giải
Ta có: n X =
14,4
4,48
17,92
= 0,8mol
= 0,2mol ; n CO2 =
= 0,8mol ; n H2O =
18
22,4
22,4
- 15 -
Sáng kiến kinh nghiệm
GV: Lê Sỹ Nguyên - Trƣờng THCS Yên Lạc
Ta thấy: n H O = n CO Hiđrocacbon X là anken
2
2
O
CnH2n
nCO2 + nH2O
2
0,2
0,2n = 0,8
0,8
0,8
n=4 anken là C4H8.
Khi đốt cháy X hoặc Y hoặc Z đều cho số mol CO2 và H2O giống nhau.
X, Y, Z là các đồng phân của nhau và có cùng CTPT là C 4H8, nên A là C4H10
CTCT có thể có của A:
CH3-CH2-CH2-CH3 (1)
CH3-CH-CH3 (2)
CH3
Trong hai đồng phân trên thì (1) tách hidro cho ba sản phẩm là đồng phân của
nhau.
CH3-CH2=CH-CH3 + H2
(cis+trans)
CH3-CH2-CH2-CH3
CH2=CH-CH2-CH3 + H2
CTCT của A là CH3-CH2-CH2-CH3.
I) BÀI TẬP VẬN DỤNG:
Bài 1: Đốt cháy hoàn toàn 4,3 gam chất hữu cơ X chứa C, H, O rồi cho các sản
phẩm thu được vào bình chứa dung dịch Ba(OH)2 dư, thấy khối lượng bình tăng
11,50 gam và có 39,4 gam kết tủa. Ở thể hơi, X có tỉ khối đối với He là 21,5.
Xác định CTPT, Viết CTCT của X, biết rằng X có cấu tạo mạch nhánh và khi
tác dụng với Na2CO3 thì giải phóng khí CO 2.
Hƣớng dẫn giải:
Đặt công thức tổng quát của X là: CxHyOz.
CO2 + Ba(OH)2
BaCO3 + H2O
Khối lượng bình tăng = mCO + mH O = 11,5gam
2
n CO2 = n BaCO3 = 0,2 mol
2
mC = 0,2.12 = 2,4 gam
m H O = 11,5 – 0,2.44 = 2,7 gam mH = = 0,3gam
2
mO = 4,3 – (2,4 + 0,3) = 1,6 gam
MX = 21,5.4 = 86
Lập tỉ lệ :
4,3
2, 4
1, 6
0,3
=
=
=
x = 4, y = 6, z = 2 CTPT X: C4H6O2
86
12 x
16 z
y
- 16 -
Sáng kiến kinh nghiệm
GV: Lê Sỹ Nguyên - Trƣờng THCS Yên Lạc
Vì X + Na2CO3 CO2. Nên X có nhóm –COOH. X có cấu tạo mạch nhánh nên
CTCT của X là: CH2 = C(CH3) – COOH
Bài 2: Trộn 12 cm3 một hydrocacbon A ở thể khí với 60 cm3 oxi (lấy dư) rồi đốt
cháy hoàn toàn A. Sau khi làm lạnh để nước ngưng tụ đưa về điều kiện ban đầu
thì thể tích khí còn lại 48 cm3, trong đó có 24cm3 bị hấp thụ bởi KOH, phần còn
lại bị hấp thụ bởi P. Tìm CTPT của A (các thể tích khí đo trong cùng điều kiện
nhiệt độ và áp suất).
Hƣớng dẫn giải
3
VCO2 = 24cm
Ta có:
3
VO2 dư = 48 – 24 = 24cm VO2
pứ
= 60 – 24 = 36 cm3
Cách 1: Tính trực tiếp từ phương trình phản ứng đốt cháy (thực chất là pp đại số
tính theo thể tích).
y
y
t0
Cx H y + x+ O2
xCO2 + H 2O
2
4 y
12 x 12
VCO2 =12x = 24 x = 2
12x
4
(cm3)
y
4
VO2 = 12 x = 36 y = 4 CTPT của A: C2H4
y
y
x
1
x
4
Cách 2: Lập tỉ lệ thể tích
2
VA
VO 2
VCO2 VH 2O
y
y
t0
C x H y x O 2
xCO 2 H 2 O
4
2
y
y
x
1
x
4
2
12
36
(cm3)
(cm3)
24
y
y
y
x
x
x
1
x
1
x
1
4
4
4 x => x = 2 ; y = 4
VA VO 2 VCO 2
12
36
24 12
36
24
=> CTPT của A: C2H4
Cách 3: Bảo toàn nguyên tố
Nhận xét: đốt 12 cm3 A và 36 cm3 oxy tạo ra 24 cm3 CO2
t
12Cx H y 36O2
24CO2 ?H2O
0
t
24CO 2 24H 2 O
Bảo toàn nguyên tố (O): 12C x H y 36O 2
0
Hay CxHy + 3O2 2CO2 + 2H2O
Bảo toàn nguyên tố (C): x = 2. Bảo toàn nguyên tố (H): y = 4 Vậy CTPT
của A là C2H4
- 17 -
Sáng kiến kinh nghiệm
GV: Lê Sỹ Nguyên - Trƣờng THCS Yên Lạc
Bài 3: Đốt cháy hoàn toàn 3,61 g chất hữu cơ X chỉ thu được hỗn hợp khí gồm
CO2, H2O và HCl. Dẫn hỗn hợp này qua bình chứa dung dịch AgNO 3 dư ở nhiệt
độ thấp, thấy có 2,87 gam kết tủa và bình chứa tăng thêm 2,17 gam. Khí thoát ra
được vào 100ml dung dịch Ba(OH)2 1M, thu được 15,76 gam kết tủa Y. Lọc bỏ
Y, lấy dung dịch đun sôi lại có kết tủa nữa. Tìm CTPT của X, biết khối lượng
phân tử của X < 200 đvC.
Hƣớng dẫn giải:
HCl + AgNO3 AgCl + HNO3
n AgCl =
(1)
2,87
= 0,02mol n HCl mHCl = 0,02.36,5 = 0,73gam
143,5
mbình tăng = mHCl + mH O = 2,17gam
2
CO2 + Ba(OH)2 BaCO3 + H 2O
(2)
2CO2 + Ba(OH)2 Ba(HCO3 )2
(3)
t
Ba(HCO3 )2
BaCO3 + CO 2 + H 2O
(4)
0
n Ba(OH)2 = 0,1.1= 0,1mol ; n BaCO3 =
15,76
= 0,08mol
197
Theo phương trình (2), (3) n CO = 0,08 + 2.(0,1-0,08) = 0,12mol
2
Theo bảo toàn khối lượng mỗi nguyên tố ta có:
m C(X) = m C(CO2 ) = 0,12.12= 1.44gam
m H(X) = m H(H2O) + m H(HCl) = 0,08.2+0,02.1= 0,18gam
mCl(X) = mCl(HCl) = 0,02.35,5= 0,71gam
mO(X) = 3,61-(1,44+0,18+0,71) = 1,28gam
Công thức X là CxHyOzClt
x:y:z:t
1, 44 0,18 1, 28 0,71
:
:
:
0,12 : 0,18 : 0,08 : 0,02 6 : 9 : 4 :1
12
1
16 35,5
CTĐGN là C6H9O4Cl CTTN (C6H9O4Cl)n
Vì M < 200 180,5n < 200 n < 1,1 n=1 CTPT X : C6H9O4Cl
Bài 4: Đốt cháy hoàn toàn hai hidrocacbon đồng đẳng liên tiếp thu được 11 gam
CO2 và 6,3 gam H2O. Xác định CTPT hai hidrocacbon.
Hƣớng dẫn giải
- 18 -
Sáng kiến kinh nghiệm
11
6,3
= 0,25mol ; n H2O =
= 0,35mol
44
18
n CO2 =
n H 2O
n CO2
GV: Lê Sỹ Nguyên - Trƣờng THCS Yên Lạc
0,35
= 1,4 >1 hai hidrocacbon thuộc dãy đồng đẳng ankan.
0,25
=
Đặt Công thức chung của hai ankan là Cn H2n +2
Ta có:
n H 2O
n CO2
=
n+1
= 1,4 n = 2,5 . Vậy hai ankan là C2H6 và C3H8.
n
Bài 5: Oxy hoá hoàn toàn 4,6 gam một chất hữu cơ A bằng CuO đun nóng. Sau
phản ứng thu được H2O và 4,48 lít CO2 (đktc), đồng thời thấy khối lượng CuO
ban đầu giảm 9,6 gam. Xác định CTPT của A.
Hƣớng dẫn giải
mC
4, 48
.12 2, 4 gam
22, 4
mCuO giảm chính là mO trong CuO tham gia phản ứng mO = 9,6 gam
Theo định luật bảo toàn khối lượng:
mA + mO = mCO2 + mH2O m H2O = 4,6 +9,6 –
mH =
4, 48
.44 = 5,4 gam
22, 4
5,4
.2 0,6 ( g ) mO =4,6 - 2,4 - 0,6 = 1,6 gam
18
Đặt CTTQ của A: CxHyOz
x:y:z=
2,4 0,6 1,6
:
:
0,2 : 0,6 : 0,1 2 : 6 : 1
12 1 16
CTĐGN: C2H6O CTTN: ( C2H6O )n hay C2nH6nOn
y 2x + 2 hay 6n 4n + 2 n 1, n nguyên dương nên n = 1
CTPT của A: C2H6O.
Bài 6. Trong một bình kín chứa hơi chất hữu cơ X (có dạng C nH2nO2) mạch hở
và O2 (số mol gấp đôi số mol cần cho phản ứng cháy) ở 139,9 0C, áp suất trong
bình là 0,8 atm. Đốt cháy hoàn toàn X sau đó đưa về nhiệt độ ban đầu, áp suất
trong bình lúc này là 0,95 atm. Xác dịnh CTPT của X.
Hƣớng dẫn.
CnH2nO2 +
1mol
3n 2 3n 2
t 0C
t 0C
O2
nCO2 + nH2O
2
2
3n- 2
mol
2
n mol
n mol
- 19 -
Sáng kiến kinh nghiệm
GV: Lê Sỹ Nguyên - Trƣờng THCS Yên Lạc
Giả sử có 1 mol X tham gia phản ứng, theo phương trình phản ứng ta có:
n O2 pu =
3n-2
3n-2
mol Þ n O2ban dau =
.2 = (3n-2)mol
2
2
Tổng số mol của X và O2 lúc đầu là : 3n - 2 +1 = (3n-1)mol
Sau phản ứng cháy và ở 139,90C, nước đang ở thể hơi nên tổng số mol khí và
hơi sau phản ứng:
=> nkhí = nCO2 + nH2O + nO2 dư = n + n +
3n 2
= (3,5n - 1) mol
2
Nhiệt độ bình trước và sau phản ứng không đổi, ta có:
Pd n d
0,8
3n-1
=
Û
=
Þ
Ps n s
0,95 3,5n-1
n = 3 Vậy CTPT của X là C3H6O2
Bài 7 : Đốt cháy 1 thể tích hiđrocacbon A mạch hở, cần 6 thể tích oxi và sinh ra
4 thể tích CO2 (các thể tích khí đo trong cùng điều kiện), A kết hợp với hiđro tạo
thành một hiđrocacbon no mạch nhánh. Xác định CTCT của A.
Hƣớng dẫn.
Gọi công thức của A là: CxHy
CxHy + (x +
y
y
)O2 → xCO2 + H2O
4
2
y
Tỉ lệ: 1V
(x + )V
4
Cho:
1V
Ta có:
1V xV
x= 4
=
1V 4 V
Và:
y
(x+
)V
1V
4
=
1V
6
6V
xV
4V
với x = 4 y = 8. Công thức của A là C4H8
A kết hợp với hiđro tạo ra hiđrocacbon mạch nhánh A là anken mạch nhánh
Bài 8: Hỗn hợp khí A gồm hai anken đồng đẳng liên tiếp. Đốt cháy 8,96 lít hỗn
hợp khí A (đktc) rồi cho sản phẩm cháy lần lượt đi qua bình 1 đựng P 2O5 và
bình 2 đựng KOH rắn, thấy khối lượng bình 1 tăng m gam, còn bình 2 tăng (m
+ 39) gam. Xác định CTPT của hai anken trong hỗn hợp A.
Hƣớng dẫn giải
Đặt công thức các anken là: CnH2n và CmH2m
Công thức chung của hai anken: Cn H2n ( n là số nguyên tử C trung bình)
Cn H2n +
3n
O2 → n CO2 + n H2O
2
- 20 -
- Xem thêm -
.PDF 
54 
1007 
95 
