Tài liệu ôn thi Tốt nghiệp THPT và tuyển sinh Đại học – Cao đẳng môn Hóa học
Copyright © 2010 http://vn.myblog.yahoo.com/volcmttl 1
HÓA HỌC HỮU CƠ LUYỆN THI ĐẠI HỌC
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CÔNG THỨC PHÂN TỬ - CÔNG THỨC CẤU TẠO CÁC HỢP
CHẤT HỮU CƠ
♣Kiến thức cần nắm vững
Bài toán 1: Đốt cháy a mol hợp chất hữu cơ A (C, H, O, N) thu được x mol CO2, y mol H2O và z mol N2.
Số nguyên tử C = 2
CO
A
n
x
=
n a
; Số nguyên tử H = 2
H O
A
2n
2y
=
n a
; Số nguyên tử N = 2
N
A
2n
2z
=
n a
.
Tỷ lệ C/H = 2
2
CO
H O
n
x
=
; Tỷ lệ C/N = 2
2
CO
N
n
x
=
2n 2z
; Tỷ lệ H/N = 2
2
H O
N
n
x
=
n y
.
Ví dụ: Đốt cháy hoàn toàn một amin đơn chức chưa no có một liên kết
π
ở mạch carbon ta thu được CO2
và H2O theo tỉ lệ mol 2 2
H O CO
n : n = 9 :8
. Vậy công thức phân tử của amin là:
A.C3H6N B.C4H9N C.C4H8N D.C3H7N
Hướng dẫn
Tỷ lệ 2
2
CO
H O
n
C 8 8 4
H 2 n 2 9 18 9
= = = =
× × suy ra chọn câu B.
Trong bài toán này cần lưu ý các điểm sau: Khi đốt cháy a mol hợp chất hữu cơ A:
ØCO2 sinh ra được hấp thụ bởi các oxyd base hay base mạnh bất kỳ (NaOH, CaO, Ba(OH)2,
Ca(OH)2...) từ đó suy ra số mol CO2 (chú ý bài toán tăng giảm khối lượng hay bài toán quy về 100)
ØH2O được hấp thụ bởi các chất hút nước như H2SO4 đặc, CaCl2 khan, P2O5... từ đó suy ra số mol
H2O.
ØNgười ta thường đưa ra dữ kiện xác định số mol nguyên tố N bằng 2 phương pháp là phương pháp
Dumas và Kjeldahl
Phương pháp Dumas: Dẫn dung dịch qua KOH đặc thì CO2, H2O bị giữ lại trong dung dịch, N2 bay
ra đo thể tích bằng Nitơ kế, từ đó tính số mol N
Phương pháp Kjeldahl: Chuyển N trong A thành NH3, sau đó dẫn qua H2SO4 dư (biết trước số
mol), sau đó trung hòa lượng H2SO4 dư bằng NaOH vừa đủ (dùng chuẩn độ acid – base để xác định
điểm cuối), nếu biết số mol NaOH đã dùng thì tính được số mol H2SO4. Từ đó tính được số mol
H2SO4 phản ứng với NH3 và suy ra số mol nguyên tố N
ØĐã cho dữ kiện số mol các nguyên tố C, H, N,... thì số mol nguyên tố O được xác định sau cùng
A C H N
O
m (m m m )
n
16
− + +
=
Trong bài toán tổng quát 1, cần lưu ý các dạng sau:
vDạng 1: Nếu A có dạng CxHyOzNt mà đề đã cho % các nguyên tố C, H, O, N (hoặc nếu chỉ cho 3
nguyên tố thì lấy 100% trừ đi % của 3 nguyên tố để xác định % nguyên tố còn lại) thì có thể áp dụng
định luật thành phần khối lượng không đổi để xác định hệ số tỷ lệ x: y: z: t. Dựa vào phân tử khối của
A để xác định CTPT của A.
%C %H %O %N
x : y : z : t : : :
12 1 16 14
=
Tài liệu ôn thi Tốt nghiệp THPT và tuyển sinh Đại học – Cao đẳng môn Hóa học
Copyright © 2010 http://vn.myblog.yahoo.com/volcmttl 2
vDạng 2: Xác định trực tiếp x, y, z, t dựa vào tỷ lệ (trong đó a là số mol của A)
C H O N
12x y 16z 14t 1
m m m m a
= = = =
Ví dụ: Đốt cháy hoàn toàn 1,5 gam hợp chất hữu cơ X thu được 1,76 gam CO2, 0,9 gam nước và 112
ml N2 (0oC, 2 atm). Nếu hóa hơi 1,5 gam chất X (127oC, 1,64 atm) thì thu được 0,4 lít khí. Xác định
CTPT của X
Hướng dẫn:
1.BÀI GIẢI CHI TIẾT
(Chú ý: Hằng số khí tưởng R = 0,082 lit.atm.mol-1.K-1 = 8,314 J.mol-1.K-1, 0oC = 273K, K là độ
kenvin, tất cả các dữ kiện về nhiệt độ đều đổi về độ kenvin)
Theo đề ta có: 2
N N
PV 2 0,112
n 0,01(mol) m 0,01 2 14 0,28(gam)
RT 0,082 273
×
= = = → = × × =
×
C
1,76
m 12 0,48(gam)
44
= × = và H
0,9
m 2 0,1(gam)
18
= × =
Suy ra: mO = 1,5 – (0,48 + 0,1 + 0,28) = 0,64 (gam)
(Trong trường hợp mO = 0 gam thì X chí chứa C, H, N)
Gọi công thức của X là CxHyOzNt
0,48 0,1 0,64 0,28
x : y : z : t : : : 2 : 5: 2 :1
12 1 16 14
→ = =
suy ra công thức nguyên của X là: C2H5O2N
Để xác định CTPT ta phải xác định khối lượng mol của X
Theo đề ta có: X X
1,64 0,4 1,5
n 0,02(mol) M 75(gam / mol)
0,082 (273 127) 0,02
×
= = → = =
× +
Ta có (C2H5O2N)n = 75
⇒
75n = 75
⇒
n =1.
Vậy CTPT của X là: C2H5O2N
2.BÀI GIẢI TÓM TẮT
Khi đã hiểu rõ phương pháp làm bài, nắm được dạng toán ta có thể giải nhanh bài toán này như sau:
2
N
14 2 PV 14 2 2 0,112
m 0,28(gam)
RT 0,082 273
× × × × ×
= = =
×
Gọi công thức của X là CxHyOzNt ta có:
1,76 0,9 2 0,28
1,5
1,76 0,9 2 0,28
44 18 14
x : y : z : t : : : 2: 5: 2 :1
44 12 18 1 16 14
×
− + +
×
= =
× ×
Tương tự tính Mx = 75 gam/mol suy ra công thức phân tử là C2H5O2N
vDạng 3: Xác định CTPT thông qua phản ứng cháy. Nếu biết được khối lượng sản phẩm cháy, ta có
thể suy ra CTPT.
MA = 12x + y + 16z + 14t
Do đó nếu biết được số mol của 3 trong 4 nguyên tố có thể suy ra số mol nguyên tố còn lại, và tìm
được CTPT dựa vào tỷ lệ x: y: z: t.
Ví dụ: Đốt cháy hoàn toàn 0,46 gam hợp chất hữu cơ A được 448 ml CO2 (d0ktc) và 0,54 gam H2O.
Xác định CTPT của A biết tỷ khối hơi của A so với không khí là 1,58
Hướng dẫn
Dựa vào các dữ kiện ta tính được:
C
m
= 0,24 gam ; mH = 0,06 gam ; mO = 0,16 gam
MA = 46 gam/mol suy ra CTPT của A là C2H6O
Tài liệu ôn thi Tốt nghiệp THPT và tuyển sinh Đại học – Cao đẳng môn Hóa học
Copyright © 2010 http://vn.myblog.yahoo.com/volcmttl 3
PHƯƠNG PHÁP GIẢI CÁC BÀI TOÁN THƯỜNG GẶP TRONG HÓA HỌC HỮU CƠ
A.CÁC BÀI TOÁN VỀ HYDROCARBON
Tổng quát:
♣Hydrocarbon có công thức chung là: CxHy (trong đó: x
≥
1, y
≤
2x + 2, x và y là số nguyên, y chẵn).
♣Hoặc công thức chung là: CnH2n+2-2k, với k là số liên kết
π
hay số vòng no, (trong đó: k
≥
0, n
≥
1,
n và k là số nguyên).
Chú ý: Nếu là chất khí thì ở điều thường hoặc điều kiện chuẩn: x
≤
4.
Bài toán 1: Xác định công thức phân tử của hydrocarbon A khi biết khối lượng phân tử.
Phương pháp:
Gọi công thức tổng quát của hydrocarbon là CxHy ; trong đó: x
≥
1, y
≤
2x + 2, y chẵn.
Ta có 12x + y = MA
⇒
y = M – 12x
-Do y > 0
⇒
M – 12x > 0
⇒
12x < M
⇒
x <
12
M (chặn trên) (1)
-Do y
≤
2x+2
⇒
M – 12x
≤
2x + 2
⇒
x
≥
14
2M
−
(chặn dưới) (2)
Kết hợp (1) và (2)
⇒
14
2M
−
≤
x <
12
M
Xác định giá trị phù hợp của x, từ đó suy ra y
Ví dụ: Một Hydrocarbon A có khối lượng phân tử là 30. Xác định công thức phân tử của A
Hướng dẫn:
Theo đề: Gọi công thức tổng quát của A là CxHy ta áp dụng:
14
2M
−
≤
x <
12
M
⇒
30 2 30
x 2 x 2,5
14 12
−
≤ < ⇒≤ < .
Do x nguyên dương nên chọn x = 2, mà 12x + y = 30 suy ra y = 6
Vậy công thức phân tử của A là C2H6
Bài toán 2: Xác định công thức phân tử của hỗn hợp gồm nhiều hydrocarbon thuộc cùng một dãy đồng
đẳng.
Đối với bài toán này có thể vận dụng một trong hai cách sau để giải:
ØPhương pháp 1:
Gọi công thức chung của các hydrocarbon
n 2n+2-2k
C H (cùng dãy đồng đẳng nên k giống nhau)
-Viết phương trình phản ứng
-Lập hệ PT giải
⇒
, k.
-Gọi công thức tổng quát của các hydrocarbon lần lượt là 1 1 2 2 i i
n 2n +2-k n 2n +2-k n 2n +2-k
C H ,C H ,...,C H và số
mol lần lần lượt là a1, a2,…, ai. Ta có:
1 1 2 2 i i
1 2 i
n a + n a +...+ n a
n = a + a +...+ a và a1 + a2 + …+ ai = nhh
Ta có điều kiện: n1 < ni
⇒
n1<
< ni.
Ví dụ 1: Nếu hỗn hợp gồm hai chất đồng đẳng liên tiếp và
=1,5
Thì n1 < 1,5 < n2 = n1+1
⇒
0,5 <n1 < 1,5
⇒
n1 = 1, n2 = 2.
Tài liệu ôn thi Tốt nghiệp THPT và tuyển sinh Đại học – Cao đẳng môn Hóa học
Copyright © 2010 http://vn.myblog.yahoo.com/volcmttl 4
Ví dụ 2: Nếu hỗn hợp gồm 2 hydrocarbon đồng đẳng không liên tiếp với giả thiết có khối lượng mol hơn
kém nhau 28 đvC (2 nhóm –CH2-)
Thì n1 <
= 1,5 < n2 = n1 + 2
⇒
n1 = 1, n2 = 3.
ØPhương pháp 2:
Sử dung phương pháp trung bình:
Phương pháp trùng bình: Xét hỗn hợp X gồm hai hydrocarbon
Chất Khối lượng mol
Số mol % số mol
11 yx HC M1 a1
21
1
aa
a
+
=α
22 yx HC M2 a2
21
2
aa
a
1+
=α−
-Khối lượng mol trung bình:
( )
α−+α=
+
+
=1MM
aa
aMaM
M21
21
2211
-Số nguyên tử carbon trung bình:
( )
α−+α=
+
+
=1xx
aa
axax
x21
21
2211
-Số nguyên tử hydro trung bình
( )
α−+α=
+
+
=1yy
aa
ayay
y21
21
2211
-Thành phần % về thể tích:
%100
aa
a
HC%
21
1
yx 11 +
=
-Thành phần % về khối lượng:
%100
M
M
%100
aMaM
aM
HC% 1
2211
11
yx 11
α
=
+
=
Phương pháp giải bài toán 2:
Gọi công thức chung của hai hydrocarbon là .
Tương tự như trên
⇒
x, y
Tách ra công thức tổng quát mỗi hydrocarbon 
Ta có: x1 <
< x2, tương tự như trên
⇒
x1, x2.
Lại có: y1 < < y2 ; với y1, y2 là số chẵn.
Do đó ta xét:
Ví dụ: Giả sử tính được = 3,5
-Nếu 2 hydrocarbon là đồng đẳng liên tiếp thì y2 = y1 + 2.
⇒
y1 < 3,5 < y2 = y1 + 2
⇒
1,5 < y1 < 3,5 ; y1 là số chẵn
⇒
y1 = 2, y2 = 4
-Nếu 2 hydrocarbon là hai đồng đẳng không kế tiếp thì ta thay điều kiện: y2 = y1+2 bằng đk y2 = y1 +
2k (với k là hiệu số nguyên tử carbon).
Tài liệu ôn thi Tốt nghiệp THPT và tuyển sinh Đại học – Cao đẳng môn Hóa học
Copyright © 2010 http://vn.myblog.yahoo.com/volcmttl 5
Bài toán 3: Giải bài toán hỗn hợp gồm nhiều hydrocarbon thuộc các dãy đồng đẳng khác nhau.
Khi bài toán cho hỗn hợp gồm nhiều hydrocarbon thuộc nhiều dãy đồng đẳng khác nhau ta có thể sử
dụng nhiều cách để giải, thường thì có thể sử dụng một trong các phương pháp sau.
Phương pháp 1: Dựa vào dữ kiện của đề để đặt công thức tổng quát của từng chất. Sau đó lập các hệ
phương trình và giải. Tuy nhiên cách giải này thường dài và chỉ áp dụng đối với các bài toán đơn giản.
Các bài toán phức tạp thường ít sử dụng phương pháp này vì phải đặt quá nhiều ẩn.
Ví dụ: Đốt cháy hoàn toàn 0,42 gam một hỗn hợp khí X gồm alkan A và alkin B. Sản phẩm cháy cho
hấp thụ hoàn toàn vào 200 ml dung dịch Ca(OH)2 0,1M, lọc tách kết tủa cân nặng 1 gam. Xác định A, B
biết thể tích hỗn hợp X ban đầu là 0,448 lit (đktc)
Hướng dẫn:
Gọi a, b lần lượt là số mol của A, B. Đặt công thức của A, B lần lượt là CnH2n+2 và CmH2m-2 (n, m > 0)
Ta có phương trình:
(14n 2)a (14m 2)b 0,42
+ + − =
(1) và a + b = 0,02 (2)
Lại có: 2
CO
n n a m b
= × + ×
trong đó số mol CO2 được xác định như sau:
CO2 + Ca(OH)2
→
CaCO3 + H2O
0,02 0,02 0,02 (mol)
CO2 + CaCO3 + H2O
→
Ca(HCO3)2
0,01 (0,02 – 0,01)
Vậy 2
CO
n n a m b 0,02 0,01 0,03(mol)
= × + × = + = (3)
Từ (1), (2) và (3) ta có:
(14n 2)a (14m 2)b 0,42 14(an bm) 2(a b) 0,42
a b 0,01
n a m b 0,03 an bm 0,03
n m 3
a b 0,02 a b 0,02
+ + − = + + − =
= =
× + × = ⇒+ = ⇒
+ =
+ = + =
Do A là alkan và B là alkin nên
n 1,m 2
≥ ≥
do đó
n m 3
+ ≥
mà theo đề thì n + m =3. Do đó chỉ có 1
trường hợp duy nhất thỏa là n = 1 và m = 2 hay A là CH4, B là C2H2
Phương pháp 2: Gọi chung thành một công thức yxHC hoặc k22n2nHC −+ (Do các hydrocarbon khác dãy
đồng đẳng nên k khác nhau)
Cách giải:
Gọi Công thức chung của các hydrocarbon trong hh là yxHC (nếu chỉ đốt cháy hỗn hợp) hoặc
k22n2n HC −+ (nếu vừa đốt cháy vừa cộng hợp H2, Br2, HX…)
-Gọi số mol hỗn hợp nhỗn hợp
-Viết các phương trình phản ứng xảy ra, lập hệ phương trình, giải hệ phương trình
⇒
x, y hay n, k...
ØNếu là y,x ta tách các hydrocarbon lần lượt là
1 1 2 2 i i
x y x y x y
C H ,C H .....,C H
Ta có: a1 + a2 + … + ai = nhỗn hợp
1 1 2 2 i i
1 2 i
x a x a .... x a
xa a ... a
+ + +
=+ + +
1 1 2 2 i i
1 2 i
y a y a ... y a
ya a ... a
+ + +
=+ + +
Chú ý:
 x1
≥
1 nếu là alkan ; x1
≥
2 nếu là alken, alkin ; x1
≥
3 nếu là alkadien…
 Chỉ có 1 hydrocarbon duy nhất có số nguyên tử C = 1, chính là CH4 (x1= 1; y1 = 4)