Chuyên đề bài tập nâng cao - Bài tập hữu cơ

BÀI TẬP HỮU CƠ
GV: Đặng Hữu Tú – THCS Phú Ninh-Tam Nông
CƠ SỞ LÝ THUYẾT: 
Khi đề bài yêu cầu tìm công thức phân tử hiđrocacbon và dẫn xuất của chúng, tùy theo bài mà ta giải theo các phương pháp sau: 
Phương pháp khối lượng: 
Xác định CTPT: CxHyOzNt
Biết % các nguyên tố và MA. Áp dụng công thức: 
x, y, z, t
Biết mCO2, mH2O, mN2, MA và khối lượng chất đốt cháy (a gam). Áp dụng công thức:
x, y, z, t
Biết khối mCO2, mH2O, khối lượng chất đốt cháy (a gam) và MA: 
CxHyOzNt + (x +y/4 + z/2)O2 à xCO2 + y/2H2O + t/2N2 
Phương pháp thể tích: 
Khi đề bài cho biết V các khí CO2, H2O, O2 và chất A (chất cần xác định CTPT)
Viết và cân bằng PTHH đốt cháy chất A với công thức tổng quát.
Lập các tỉ lệ V, tính được x, y, z, t.
CxHyOzNt + (x +y/4 + z/2)O2 à xCO2 + y/2H2O + t/2N2 
V lít	(x +y/4 + z/2)V	xV	yV/2	tV/2
V1 	V5 	V2	V3 	V4
x = V2/V1; y = 2V3/V1 ; t = 2V4/V1 
Thay x, y, t vào (x + y/4 + t/2)V1 = V5 => z. 
BÀI TẬP VÍ DỤ:
VD1: Chất hữu cơ A có thành phần khối lượng: 31,58%C; 5,26%H; 63,16%O. Tỉ khối hơi của A so với CO2 là 1,7273. Xác định CTPT của A.
Giải:
MA = 1,7273.44 = 76 g/mol
Gọi CTPT của A là CxHyOz, ta có: 
x = 0,76.31,58/12 = 2
y = 0,76.5,26 = 4
z = 0,76.63,16/16 = 3
Vậy CTPT của A là C2H4O3 
VD2: Đốt cháy hoàn toàn 10 cm3 một hiđrocacbon ở thể khí phải dùng hết 225 cm3 không khí (chứa 20% thể tích oxi), thu được 30 cm3 CO2. Các khí đo ở cùng điều kiện. Xác định CTPT hiđrocacbon.
Giải:
VO2 = 225.20/100 = 45 cm3
CxHy + (x +y/4)O2 à xCO2 + y/2H2O
1V	(x +y/4)V	xV	 yV/2
10 cm3	 45cm3 30 cm3
Ta có: 
 10(x + y/4) = 45
 10x = 30
x = 3; y = 6 . Vậy CTPT của hiđrocacbon là C3H6 
BÀI TẬP VẬN DỤNG:
Bài 1: Xác định CTPT đơn giản nhất của hiđrocacbon A. Biết A chứa 80% C và 20% H.
Đs: C2H6
Bài 2: Chất A chứa 85,71% C và 14,29% H, một lít khí A (đktc) nặng 1,25g. Xác định CTPT cùa A
Đs: C2H4
Bài 3: Đốt cháy hoàn toàn một hợp chất A chỉ chứa 2 nguyên tố, ta thu được 22g khí CO2 và 9g H2O. Biết rằng 1 dm3 chất đó trong những đktc nặng 1,25g. Hỏi:
A là chất vô cơ hay hữu cơ? Giải thich.
Tính tỉ lệ kết hợp các nguyên tử của 2 nguyên tố trong phân tử chất A.
Tìm CTPT của A, viết CTCT của A.
Đs: C:H = 1:2; 	C2H4.
Bài 4: Đốt cháy hoàn toàn 2,25g hỗn hợp chất hữu cơ A chứa C, H, O phải cần 3,08 lít O2 (đktc) và thu được VH2O = 5/4VCO2. Biết tỉ khối hơi của A đối với H2 là 45. Xác định CTPT của A
Đs: C4H10O2 
Bài 5: Một hỗn hợp gồm mêtan và etylen có khối lượng 3g ở đktc chiếm thể tích là 3,36 lít.
Tính thành phần % theo khối lượng của các chất trong hỗn hợp đầu.
Dẫn 1,68 lít hỗn hợp khí trên qua một bình chứa dung dịch brom, thấy dung dịch bị mất màu và khối lượng tăng lên m gam. Tính m, biết rằng phản ứng xảy ra hoàn toàn.
Đs: a) %CH4 = 53,33%; %C2H4 = 46,47%	b) 0,7g
Bài 6: dung dịch A gồm rượu etylic và nước. Cho 20,2g A tác dụng với Na (lấy dư), thấy thoát ra 5,6 lít H2 (đktc).
Xác định độ rượu dung dịch A. Biết Drượu = 0,8g/ml
Nếu dùng rượu 400 cho tác dụng với Na thì cần bao nhiêu gam để cũng thu được lượng H2 nói trên ?
Đs: a) 92,740 ; b) 11,408g
Bài 7: Xác định khối lượng dung dịch CH3COOH 1% thu được khi cho 15 lít rượu etylic 200 lên men giấm. Biết rằng hiệu suất của quá trình là 90%. Khối lượng riêng của rượu etylic là 0,8g/ml.
Đs: 281,7kg
Bài 8: đốt cháy 200 cm3 hơi một chất hữu cơ A chứa C, H, O trong 900 cm3 oxi. Thể tích hỗn hợp khí thu được 1,3 lít. Sau khi cho hơi nước ngưng tụ chỉ còn 700ml. Sau khi cho lội qua dung dịch KOH đặc chỉ còn 100 cm3 (các thể tích đo ở đktc). Tìm CTPT của A.
Đs: C3H6
Bài 9: Đốt cháy hoàn toàn a lít hiđrocacbon A cần b lít khí oxi, sinh ra c lít khí cacbonic và d lít hơi nước (các thể tích đo ở cùng điều kiện). Biết b/(c+d) = ¾ và a/b = 1/3. Xác định công thức phân tử của A, thử lại sau khi tìm ra công thức phân tử của A.
Đs: C2H4 
Bài 10: Đốt cháy hoàn toàn m gam một hiđrocacbon A thu được 3,52g cacbon đioxit và 2,16g nước; khối lượng oxi cần cho phản ứng là 4,48g. Biết m gam chất A chiếm thể tích 0,896 lít (đktc)
Tìm CTPT của A
Viết công thức cấu tạo, dự đoán tính chất hóa học đặc trưng của A và minh họa bằng PTHH.
Đs: C2H6; phản ứng thế với Cl2.
Bài 11: Đốt cháy hoàn toàn 30ml rượu etylic chưa rõ độ rượu rồi cho toàn bộ sản phẩm đi vào nước vôi trong (dư). Lọc kết tủa, sấy khô cân nặng 100g.
Tính thể tích không khí để đốt cháy rượu hoàn toàn. Biết thể tích khí oxi chiếm 1/5 thể tích không khí.
Xác định độ rượu. Biết Drượu = 0,8g/ml
Đs: a) 168 lít; b) 95,830 
Bài 12: Đốt cháy hoàn toàn 0,224 lít một hợp chất hữu cơ X cần 0,616 lít oxi, thu được 1,344 lít hỗn hợp CO2, hơi nước và N2. Sau khi ngưng tụ hơi nước, hỗn hợp khí còn lại chiếm thể tích 0,56 lít và có tỉ khối hơi so với oxi là 1,275. Xác định CTPT của X. Biết các thể tích đo ở đktc.
Đs: C2H7O2N
THAM KHẢO THÊM
* Bài toán dạng cơ bản:
 a) Sơ đồ phân tích đề bài toán: 
 đốt cháy
hoàn toàn
 m (g) + O2 mCO2 (g) ( hay nCO2(mol) , VCO2(lít) ở đktc )
 HCHC mCO2(g) hay nH2O(mol) 
 (A) VN2(lít) ở đktc ( hay nN2(mol) )
 - Yêu cầu : Xác định công thức phân tử hợp chất hữu cơ (A) ?
 b) Phương pháp giải :
 Bước1: Xác định thành phần nguyên tố trong hợp chất hữu cơ (A) đem đốt 
 mC ( trong A ) = mC (trong CO2) = = 12. = 12.
 mH ( trong A ) = mH (trong H2O) =. = 
 mN ( trong A ) = = 
 Tính tổng khối lượng : ( mC + mH + mN ) rồi so sánh 
 - Nếu ( mC + mH + mN ) = mA ( đem đốt ) => A không chứa ôxy 
 - Nếu (mC + mH + mN ) mA (đem đốt) => A có chứa ôxy 
 => mO ( trong A ) = mA - ( mC +mH + mN ) 
 Cách xác định thành phần % các nguyên tố trong hợp chất hữu cơ (A)
 %C = ; %H = ; %N = 
 %O = = 100% - ( %C + %H + %N ) 
 Bước 2 : Xác định khối lượng mol phân tử hợp chất hữu cơ (MA)
 Dựa vào khối lượng riêng của chất hữu cơ (A) ở đktc (DA) 
 MA = 22,4. DA
 MA = 29. dA/KK
MA = MB . dA/B
 Dựa vào tỷ khối hơi của chất hữu cơ (A) đối với khí B (dA/B) hay không khí (dA/KK)	 
 * Dựa vào khối lượng (mA (g) ) của một thể tích (VA (lít) ) khí A ở đktc
 mA (g) khí A chiếm thể tích VA (lít) ở đktc 
 MA (g)................................. 22,4 (lít)......... 
Bước 3 : Xác định công thức phân tử hợp chất hữu cơ (A)
 Cách 1 : Dựa trên công thức tổng quát hợp chất hữu cơ (A) : CxHyOzNt 
 hay 
 - Tính trực tiếp x , y , z , t từ tỷ lệ trên => công thức phân tử hợp chất (A)
 Cách 2 : Tính trực tiếp từ phương trình phản ứng cháy của hợp chất hữu cơ (A)
 - Trường hợp 1 : Đề cho biết khối lượng của các chất trong phản ứng cháy: 
 CxHyOzNt + (-)O2 x CO2 + H2O + N2 
 MA (g) 44x (g) 9y (g) 14t (g) 
 mA (g) mCO2 mH2O mN2 
 => Tỉ lệ : => x , y , t 
 Từ MA = 12x + y + 16z + 14t => z = 
 => Xác định công thức phân tử của hợp chất hữu cơ A 
 - Trường hợp 2 : Đề cho biết thể tích và hơi của các chất trong phản ứng cháy (ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất ) . 
 - Trường hợp này ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất, tỷ lệ thể tích của chất khí và hơi cũng chính là tỷ lệ số mol . Do đó khi giải nên áp dụng các thể tích trên trực tiếp vào phương trình phản ứng cháy tổng quát . 
 c) Bài tập minh hoạ : 
 Bài 1 : Đốt chất hoàn toàn 3 gam hợp chất hữu cơ (A) chứa các nguyên tố : C, H, O, kết quả thu được 6,6 gam CO2 và 3,6 gam H2O . Biết tỷ khối hơi của hợp chất này đối với khí H2 là 30 . Xác định công thức phân tử của hợp chất hữu cơ (A) ?
- Theo đề dạng công thức phân tử hợp chất hữu cơ (A) : CxHyOz 
 Cách 1 : 
 - Khối lượng các nguyên tố có trong (A) 
 mC = ; mH =
 => mO = mA - ( mC + mH ) = 3 - ( 1,8 + 0,4 ) = 0,8 (g) 
 - Khối lượng mol của (A) : 
 => x = 3 , y = 8 , z = 1 
Vậy công thức phân tử của (A) là : C3H8O 
 Cách 2 : 
 - Phương trình phản ứng cháy tổng quát của (A)
 CxHyOz + ( - )O2 x CO2 + H2O 
 Theo pt : MA (60g) 44x 9y
 Theo đề : mA (3g) mCO2 (6,6g) mH2O(3,6g)
 Ta có tỉ lệ : => x = 3 , y = 8 
 mà MA = 12x + y + 16z => z = z = 
Vậy công thức phân tử của (A) là: C3H8O
 Bài 2 : Xác định công thức phân tử của Hydrôcacbon (A) . Khi phân tích hợp chất này có thành phần % khối lượng các nguyên tố như sau : 75%C và 25%H . Biết rằng 3,2 gam chất (A) ở đktc có thể tích là 4,48 lít . 
 - Dạng công thức phân tử của Hydrôcacbon (A) : CxHy 
 - Khối lượng mol của(A) : MA = 
 - Ta có tỷ lệ : => x = 1 , y = 4 
 Vậy công thức của Hydrôcacbon (A) là: CH4
 Bài 3 : Đốt cháy hoàn toàn 100ml hơi chất hữu cơ (A) chứa 3 nguyên tố: C, H, O, cần 250 ml khí O2 , thu được 200ml CO2 và 200ml H2O (các khí đo ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất ) . Xác định công thức phân tử của hợp chất hữu cơ (A) . 
 	ĐA: C2H4O
 Bài 4 : Đốt cháy hoàn toàn 7,4(g) hợp chất axit đơn chức no, thu được 6,72lít CO2 
(ở đktc). Xác định công thức phân tử của axit đó ?
	ĐA: C3H6O2
Bài 5: Đốt cháy hoàn toàn 18(g) chất hữu cơ (A) cần vừa đủ 16,8(lit) khí O2 ở đktc , hỗn hợp sản phẩm cháy gồm CO2 và hơi H2O có tỉ lệ thể tích : VCO2 : VH2O(hơi) = 3 : 2 
 Xác định công thức phân tử của (A) . Biết tỉ khối hơi của (A) đối với khí H2 là 36 .
	ĐA: C3H4O2 
Bài 6: Đốt cháy hoàn toàn 2,64 gam một Hydrôcacbon (A) thu được 4,032 lít khí CO2 ở đktc . Xác định công thức phân tử của (A) ? 
	ĐA: C3H8 
Bài 7: Đốt cháy hoàn toàn 0,05 mol một rượu no X (CnH2n+2Ox) mạch hở cần 5,6g khí oxi tạo thành 6,6g khí CO2 xác định công thức phân tử, công thức cấu tạo của X
	ĐA: C3H8O3
Bài 8: Đốt cháy hoàn toàn 1,52 gam 1 rượu X thu được 1,344 lít khí CO2 ở đktc và 1,44g nước. Xác định công thức phân tử và cấu tạo của X. Biết X hòa tan được Cu(OH)2 ở điều kiện thường. 
	ĐA: C3H8O2
Bài 9: Hỗn hợp 2 hidrocacbon no kế tiếp nhau trong cùng dãy đồng đẳng khi bị đốt cháy hoàn toàn cần hết 30,24 dm3 oxi (đktc). Sản phẩm cháy dẫn lầ lượt qua bình 1 chứa H2SO4 đăc và bình 2 đựng dung dịch Ba(OH)2 dư thấy độ tan khối lượng bình 2 tăng hơn khối lượng bình 1 là 15,4 gam. Tìm công 2 hirocacbon.
	ĐA: C2H6, C3H8 
Bài 10: Từ một loại tinh dầu người ta tách được hổn hợp chất hữu cơ A. Đốt chất cháy hoàn toàn 2,64g A càn 4,704 lít khí oxi (đktc) chỉ thu được CO2 và H2O với tỉ lệ khối lượng là 11: 2. biết MA < 150. xác định công thức phân tử A.
	ĐA: C9H8O