Xác định công thức phân tử (lập CTPT) hợp chất hữu cơ lớp 9 - Hỏi đáp môn Hoá

Tuy nhiên, vẫn có một số bạn chưa biết cách xác định công thức hợp chất hữu cơ, hay còn gọn là cách lập công thức phân tử của hợp chất hữu cơ? Bài viết sau đây sẽ giúp các bạn trả lời câu hỏi này.

Để giải dạng bài tìm công thức phân tử hợp chất hữu cơ, trước tiên ta cần xác định hợp chất hữu cơ cần tìm có những nguyên tố gì, sau đó tùy theo dữ liệu đề bài ta sẽ áp dụng để giải bài toán.

1. Cách lập công thức phân tử hợp chất hữu cơ

Giả thiết bài toán lập công thức phân tử (CTPT) hợp chât hữu cơ:

Đốt cháy a (gam) hợp chất hữu cơ A thu được m (g) CO₂, m (g) H₂O và m (g) N₂ (nếu có). Tính M khối lượng mol của A (m_A) yêu cầu lập công thức phân tử của A.

Các bước lập công thức phân tử (CTPT) hợp chất hữu cơ như sau:

• Bước 1: Định lượng các nguyên tố trong A.

° Tìm C: Dựa vào CO₂

 hoặc m_C = 12.n_CO2

° Tìm H: Dựa vào H₂O.

 hoặc m_H = 2.n_H2O

° Tìm N: Dựa vào N₂.

 m_N = m_N2 hoặc m_N = 28.n_N2

° Tìm O: Dùng phương pháp loại suy.

 m_O = a – (m_C + m_H + m_N)

• Bước 2: Tính khối lượng phân tử gần đúng của hợp chất hữu cơ.

° Dựa vào tỉ khối hơi:

Nếu B là không khí thì M_B = 29.

° Dựa vào số mol và khối lượng: 

• Bước 3: Lập công thức phân tử của A.

° Ở bước này, ta có 3 cách để lập công thức phân tử của A.

* Cách 1: Dựa vào thành phần khối lượng của các nguyên tố trong phân tử hợp chất hữu cơ. Đối với cách này thường phổ biến đối với bài toán cơ bản cho trước M_A.

Ta có công thức tổng quát C_xH_yO_zN_t.

Hoặc nếu bài toán cho phần trăm khối lượng của các %C ta có công thức:

Thay các giá trị đã biết vào công tác thức trên suy ra các giá trị x, y, z, t, sau đó thay vào CTTQ ta được công thức phân tử cần lập.

* Cách 2: Lập công thức phân tử qua công thức thực nghiệm. Đối với cách này thường dùng để giải các bài toán mà yêu cầu lập công thức nguyên hay bài toán cho thiếu giả thiết để tính M_A.

Trước tiên ta lập tỷ lệ số nguyên tử giữa các nguyên tố:

Hoặc:

= a : b : c : d (là tỉ lệ số nguyên, tối giản)

Suy ra công thức thực nghiệm (C_aH_bO_cN_d)_n.

Trong đó n ≥ 1 (là số nguyên): gọi là hệ số thực nghiệm.

Dựa vào M_A hoặc giả thiết của đề cho suy ra n, thay vào công thức thực nghiệm suy ra công thức phân tử cần lập.

* Cách 3: Dựa vào phương trình cháy.

Giáo viên hướng dẫn cho học sinh phương trình cháy tổng quát nhất và cách điền số vào phương trình.

C_xH_yO_zN_t + (x + y/4 – z/2)O₂  xCO₂ + (y/2)H₂O + (t/2)N₂

M_A                                              44x         9y                14t

a                                                 m_CO2      m_H2O          m_N2

_{⇒ x; y; t}

Sau đó dựa vào M_A = 12x + y + 16z + 14t → z = ?

2. Vận dụng lập công thức phân tử (CTPT) hợp chất hữu cơ

* Bài 1: Phân tử hợp chất hữu cơ A có 2 nguyên tố. Đốt cháy hoàn toàn 3 gam chất A thu được 5,4 gam nước. Hãy xác định công thức phân tử của A. Biết khối lượng mol của A là 30 gam.

* Lời giải:

* Cách 1:

Hợp chất hữu có A có 2 nguyên tố, khi đốt cháy thu được nước

⇒ A chứa 2 nguyên tố C và H

n_H2O = 5,4/18 = 0,3 mol

Suy ra: n_H = 2. 0,3 = 0,6 mol ⇒ m_H = 0,6 gam

Suy ra: m_C = 3 - 0,6 = 2,4 gam ⇒ n_C = 2,4/12= 0,2 mol

⇒ n_C : n_H = 0,2 : 0,6 = 1 : 3

⇒ Công thức đơn giản nhất của A là (CH₃)_n

Mà M_A = 30 → 15n = 30 → n = 2

⇒ CTPT của A là C₂H₆

* Cách 2:

A là chất hữu cơ nên trong A phải chứa nguyên tố C.

Khi đốt cháy A thu được nước → trong A phải có H

Mặt khác A chứa 2 nguyên tố nên A có công thức C_xH_y

n_A = 3/30 = 0,1 ml; n_H2O = 5,4/18 = 0,3 mol

4C_xH_y + O₂ → 4xCO₂ + 2yH₂O

4                                  2y

0,1                               0,3

⇒ 0,1.2y = 4.0,3 → y = 6

Mặt khác 12x + y = 30

Suy ra 12x + 6 = 30 → x = 2

⇒ CTPT của A là: C₂H₆

* Bài 2: Đốt cháy 3 gam một chất hữu cơ A thu được 6,6 gam CO₂ và 3,6 gam H₂O. Xác định công thức phân tử của A, biết khối lượng mol phân tử của A là 60 gam.

* Lời giải:

Ta có: n_CO2 = 6,6/44 = 0,15 mol; n_H2O = 3,6/18 = 0,2 mol

Suy ra: n_C = 0,15 mol; n_H = 0,2.2 = 0,4 mol

Suy ra: m_C = 12.0,15 = 1,8 gam; m_H = 0,4.1 = 0,4 gam

⇒ m_C + m_H = 1,8 + 0,4 = 2,2 gam < m_A

⇒ Trong A còn có O (vì khi đốt cháy chỉ thu được CO₂ và H₂O)

⇒ m_O = 3 – (m_C + m_H) = 3 – 2,2 = 0,8 mol

⇒ n_O = 0,8/16 = 0,05 mol

⇒ n_C : n_H : n_O = 0,15 : 0,4 : 0,05 = 3 : 8 :1

Vậy công thức đơn giản nhất của A là (C₃H₈O)_n

M_A = 60 → 60n = 60 → n = 1

⇒ CTPT của A là C₃H₈O