Bài tập tự luận môn Hóa học lớp 11 - Đại cương về hóa học hữu cơ

Bài tập tự luận môn Hóa học lớp 11 - Chương 4: Đại cương về hóa học hữu cơ tổng hợp các công thức cần nhớ và các dạng bài tập cơ bản về hóa hữu cơ lớp 11, như xác định công thức phân tử hợp chất hữu cơ, xác định khối lượng mỗi nguyên tố trong hợp chất hữu cơ...

A. Công thức cần nhớ hóa hữu cơ

I. Xác định thành phần nguyên tố (m, %)

1. Xác định khối lượng các nguyên tố có trong m_A gam hợp chất:

2. Xác định % khối lượng các nguyên tố có trong m_A gam hợp chất:

II. Xác định khối lượng phân tử của chất hữu cơ (M_A)

1. Trường hợp cho tỷ khối hơi:

2. Trường hợp cho thể tích phân tử gam:

* Chú ý: Theo Định luật Avôgadrô: Hai chất khác nhau ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất, chiếm cùng thể tích chúng phải có cùng số mol.

III. Xác định công thức phân tử (C_xH_yO_zN_t)

1. Dựa vào công thức ĐGN mà xác định

2. Dựa vào thành phần nguyên tố mà xác định

3. Dựa vào phương trình phản ứng đốt cháy

• Nếu đề bài cho đầy đủ các tỉ lệ trên ta xác định được cụ thể các giá trị của x, y, z, t

→ Xác định công thức phân tử

• Nếu đề bài cho thiếu một trong các tỉ lệ trên ta chỉ xác định được tỉ lệ của x:y:z:t

→ Chỉ xác định được công thức ĐGN.

B. Bài tập hóa hữu cơ 11

Dạng 1: Xác định % khối lượng mỗi nguyên tố trong hợp chất hữu cơ

Đáp án hướng dẫn giải chi tiết

Bảo toàn nguyên tố "C": n_C = n_CO2 = 1,76/44 = 0,04 mol

Bảo toàn nguyên tố "H": n_H = 2.n_H2O = 2.(1,08/18) = 0,12 mol

Bảo toàn khối lượng => m_O = m_X - m_C - m_H = 0,92 - 12.0,04 - 0,12 = 0,32 gam

=> %m_O = (0,32/0,92).100% = 34,78%

%C = 0,48/0,92 = 52,17%

%H = 0,12 /0,92 =13,04%

Đáp án hướng dẫn giải chi tiết

n_CO2 =11,62/44 =0,264 mol → n_C = 0,264mol

n_H2O =3,17/18 = 0,176 mol → n_H = 0,352mol

%m_C = 0,264.12/7,75.100% = 40,88%

%m_H = 0,352/7,75.100% = 4,54%%

m_O= 100% − 4,54% − 40,88% = 54,58%

Đáp án hướng dẫn giải chi tiết

n_CO2 = 0,7437/24,79 = 0,03 mol

n_H2O = 0,72/18 = 0,04 mol

n_C = n_CO2 = 0,03 mol

n_H = 2n_H2O = 0,08 mol

%m = 0,03.120,6.100% = 60%

%m_H = 0,08.10,6.100% = 13,33%

%m_O = 100 − 60 −13,33 = 26,67%

Đáp án hướng dẫn giải chi tiết

Do khi oxi hóa và khi đốt có CO₂, H₂O và N₂

=> Hợp chất hữu cơ A phải có các nguyên tố C, H, N và có thể có O

=> m_bình1tăng = m_H2O = 0,117(g)

=> n_H2O = 0,117/18 = 0,0065 (mol)

=>n_H = 2n_H2O = 2.0,0065 = 0,013 (mol)

=>m_bình2tăng = m_CO2 = 0,39 6 (g)

=> n_CO2 = 0,396/44 = 0,009 (mol) => n_C = n_CO2 = 0,009 (mol)

n_N2 = 123,95/1000.24,79 = 0,0005 (mol) =>n_N = 2n_N2 = 0,0005.2 = 0,001 (mol)

=> m_A = m_C + m_H + m_N = 0,009.12 + 0,013.1+ 0,001.14 = 0,135 (g)

=> A không có Oxygen

=> Đặt công thức hóa học: C_xH_yN_z

=> x:y:z = 0,009:0,013:0,001 = 9:13:1

=> CTHH : C₉H₁₃N

Đáp án hướng dẫn giải chi tiết

A + O₂ \(\overset{t^{o} }{\rightarrow}\) CO₂ + H₂O

Bình 1 tăng là do H₂O bị giữ lại.

→ m_H2O = 0,54 gam

→ n_H2O= 0,54/18 = 0,03 mol

Bình 2 là do CO₂ phản ứng bị giữ lại

→ mCO2 = 0,88 gam

→ n_CO2 = 0,88/44 = 0,02 mol

→ n_C = n_CO2 = 0,02 mol

n_H = 2n_H2O= 0,06 mol

→ m_C= 0,02.12 = 0,24 gam

m_H =0,06.1= 0,06 gam

→%m_C= 0,24/0,46 .100 = 52,174%

%m_H=0,06/0,46 .100 =13,04%

→%m_O =100%− 52,174% − 13,04% = 34,786%

Bài 6. A là một chất hữu cơ chỉ chứa 2 nguyên tố. Khi oxi hoá hoàn toàn 2,50 g chất A người ta thấy tạo thành 3,60 g H₂O. Xác định thành phần định tính và định lượng của chất A.

Bài 7. Khi oxi hoá hoàn toàn 5,00 g một chất hữu cơ, người ta thu được 8,40 lít khí CO₂ (đktc) và 4,5 g H₂O. Xác định phần trăm khối lượng của từng nguyên tố trong hợp chất hữu cơ đó.

Bài 8. Để đốt cháy hoàn toàn 2,50 g chất A phải dùng vừa hết 3,36 lít O₂ (đktc). Sản phẩm cháy chỉ có CO₂ và H₂O, trong đó khối lượng CO₂ hơn khối lượng H₂O là 3,70 g. Tính phần trăm khối lượng của từng nguyên tố trong A.

Bài 9. Oxi hoá hoàn toàn 6,15 g chất hữu cơ X, người ta thu được 2,25 g H₂O; 6,72 lít CO₂ và 0,56 lít N₂ (các thể tích đo ở đktc).

Dạng 2: Lập CTPT hợp chất hữu cơ

Phần bài tập hướng dẫn giải 

Bài 1. Nilon – 6, loại tơ nilon phổ biến nhất có 63,68% C; 9,08 % H; 14,14% O; và 12,38% N. Xác định công thức đơn giản nhất của nilon – 6.

Hướng dẫn giải bài tập

Ta có n_C:n_H:n_N = \(\frac{63,68}{12}:\frac{9,8}{1}:\frac{14,4}{16}:\frac{12,38}{14} = 6:11:1:1\)

Công thức thực nghiệm của nilon là C₆H₁₁ON

Bài 2. Kết quả phân tích các nguyên tố trong nicotin như sau: 74% C; 8,65% H; 17,35% N. Xác định công thức đơn giản nhất của nicotin, biết nicotin có khối lượng mol phân tử là 162.

Đáp án hướng dẫn giải

Gọi CT nicotin là C_xH_yN_z

x : y : z = %C/12: %H/1: %N/14 = 74/12 : 8,65/1 : 17,35/14= 5: 7 :1

=> CT (C₅H₇N)n . Mà M = (12.5 + 7 + 14)n = 162 => n = 2 => CT: C₁₀H₁₄N₂

Bài 3. Đốt cháy hoàn toàn 5,6 g hợp chất hữu cơ A thu được 13,2 g CO₂ và 3,6 g H₂O. Tỉ khối của A so với H₂ là 28. Xác định CTPT của A.

Đáp án hướng dẫn giải

Ta có n_CO2 = n_C = 0,3

n_H = 2n_H2O = 0,4

m_O trong A = 5,6 - 0,3.12 - 0,4= 1,6 => n_O = 0,1mol

=> CT (C₃H₄O)_n . M = ( 12.3 + 4 + 16)n = 28.2=> n = 1 => CT A: C₃H₄O

Bài 4. Đốt cháy hoàn toàn 0,30 g chất A (chứa C, H, O) thu được 0,44 g CO₂ và 0,18 g H₂O. Thể tích hơi của của 0,30 g chất A bằng thể tích của 0,16g khí oxi (ở cùng đk về nhiệt độ và áp suất). Xác định CTPT của chất A.

Đáp án hướng dẫn giải

Gọi công thức hợp chất hữu cơ là C_xH_yO_z (x,y,z nguyên dương)

m_O = m_A – (m_C + m_H) = 0,3 - (0,01.12 + 0,02.1) = 0,16(g)

⇒ n_O = = 0,01(mol)

n_C : n_H : n_O = 0,01 : 0,02 : 0,01 = 1 : 2 : 1

⇒ công thức phân tử (CH₂O)n

Ta có: m_A = 30n = 60 ⇒ n = 2

⇒ Công thức phân tử của A là C₂H₄O₂

Bài 5. Từ tinh dầu hồi, người ta tách được anetol – một chất thơm được dùng sản xuất kẹo cao su. Anetol có khối lượng mol phân tử bằng 148 g/mol. Phân tích nguyên tố cho thấy, anetol có %C = 81,08%; %H = 8,10% còn lại là oxi. Lập công thức đơn giản nhất và CTPT của anetol.

Đáp án hướng dẫn giải

%O = 100% - 81,08% - 8,1% = 10, 82%

x : y : z = \(\frac{81,08}{12}:\frac{8,1}{1}:\frac{10,82}{16} = 6,76:8,1:0,676\)

= 10: 12: 1

=> Công thức đơn giản nhất = C₁₀H₁₂O

=> (C₁₀H₁₂O)n = 148 => n = 1 => CTPT : C₁₀H₁₂O

Bài 6. Hợp chất X có phần trăm khối lượng C, H, O lần lượt bằng 54,54%; 9,10% và 36,36%. Khối lượng mol phân tử của X bằng 88. Xác định CTPT của X.

Đáp án hướng dẫn giải

Gọi công thức tổng quát của X là C_xH_yO_z (x,y,z € N*)

\(x:y:z = \frac{\%C}{12}:\frac{\%H}{1}:\frac{\%O}{16}\: = \frac{54,54}{12}:\frac{9,10}{1}:\frac{36,36}{16}\: = 4,545:9,1:2,2725 = 2:4:1\)

=> Công thức đơn giản nhất của X là C₂H₄O

=> Công thức tổng quát là (C₂H₄O)n

Ta có: M_X = 88 (g/mol)

(12.2 + 4+ 16)n = 88

=> n = 2

Vậy công thức phân tử là C₄H₈O₂

Bài 7. Từ tinh dầu chanh người ta tách được chất limonen thuộc loại hydrocarbon có hàm lượng nguyên tố H là 11,765%. Hãy tìm CTPT của limonen, biết tỉ khối hơi của limonen so với heli bằng 34.

Đáp án hướng dẫn giải

Gọi công thức của limonen là C_xH_y

Ta có:

%H = 100% - %H = 100% -11,765% =  88,235%

D_limonen/kk = 4,69 →M_limonen = 4,69.29 = 136

Ta có:

\(x:y = \frac{\%C}{12}:\frac{\%H}{1} = \frac{88,235}{12}:\frac{11,765}{1} = 5:8\)

→ x : y = 5: 8

Vậy công thức đơn giản nhất của limonen là (C₅H₈)n

Vì M_limonen = 136 →→ n(12.5 + 8.1) = 136 →→ n = 2

Vậy công thức phân tử của limonen là C₁₀H₁₆

Bài 8. Đốt cháy hoàn toàn hợp chất hữu cơ  A cần vừa đủ 7,437 lít O₂ (ở đkc) thu được 13,2 g CO₂ và 5,4 g H₂O. Biết tỉ khối hơi của A so với không khí gần bằng 1,0345. Xác định CTPT của A.

Đáp án hướng dẫn giải

n_O2 = 7,437 : 24,79 = 0,3 mol

Bảo toàn khối lượng: m_A + m_O2 = m_H2O + m_CO2

→ m_A = 13,2 + 5,4 - 0,3 . 32 = 9 (g)

n_CO2 = 13,2 : 44 = 0,3 mol

n_H2O = 5,4 : 18 = 0,3 mol

Gọi CTPT của A là C_xH_yO_z

Trong A có:

n_C = n_CO2 = 0,3 mol

n_H = 2n_H2O = 0,6 mol

Bảo toàn nguyên tố O: n_O = 2.n_CO2 + n_H2O - 2.n_O2 = 0,3 mol

x:y:z = n_C : n_H : n_O = 0,3 : 0,6 : 0,3 = 1:2:1

→ CTĐGN của A: CH₂O

→ A có dạng (CH₂O)n

M_A = 29 . 1,0345 = 30

30n = 30 → n = 1

Phần bài tập tự luyện

Bài 9. Đốt cháy hoàn toàn 2,20 g chất hữu cơ X người ta thu được 4,40 g CO₂ và 1,80 g H₂O.

1. Xác định công thức đơn giản nhất của chất X.
2. Xác định CTPT chất X biết rằng nếu làm bay hơi 1,10 g chất X thì thể tích hơi thu được đúng bằng thể tích của 0,40 g khí oxygen ở cùng đk nhiệt độ và áp suất.

Đáp án hướng dẫn giải

a/ Ta có: n_CO2 = 0,1 mol ⇒ m_C =1,2 (g)

n_H2O = 0,1 mol ⇒ m_H = 0,2 (g)

Ta có: m_A > m_C + m_H

Vậy trong A có O ⇒m_O = m_A −(m_C + m_H) = 0,8 (g) →n_O = 0,05 (mol)

Gọi công thức của chất hữu cơ A: C_xH_yO_z

Khi đó: x : y : z = n_C:n_H:n_O = 0,1 : 0,2 : 0,05 = 2 : 4 : 1

⇒ công thức đơn giản nhất của A: C₂H₄O

b/ Ta có: n_A = n_O2 = 0,4/32 = 0,0125 mol

⇒ M_A = 1,1/0,0125 = 88

⇒(12 + 4 + 32).n = 88 → n = 2

Vậy A là: C₄H₈O₂

Bài 10. Để đốt cháy hoàn toàn 2,85 g chất hữu cơ X phải dùng hết 4,648125 lít khí oygen (đkc). Sản phẩm cháy chỉ có CO₂ và H₂O theo tỉ lệ khối lượng 44 : 15.

• Xác định công thức đơn giản nhất của X.
• Xác định CTPT của X biết rằng thỉ khối hơi của X đối với C₂H₆ là 3,80.

Đáp án hướng dẫn giải

Sơ đồ phản ứng: X + O₂ → CO₂ + H₂O

n_O2 = 0,1875 mol

Gọi khối lượng của CO₂ và H₂O tương ứng là 44a và 15a.

Bảo toàn khối lượng:

m_X + m_O2 = m_CO2 + m_H2O

_{\(\left\{\begin{array}{l}m_{CO_2}\;=\;44.0,15=6,6\;gam\;\Rightarrow n_{CO2}=0,15\;mol\\m_{H2O}=0,15.15=2,25=2,25\;gam\Rightarrow n_{H2O}=0,125\;mol\end{array}\right.\)}

Bảo toàn nguyên tố C, H:

n_C(X) = n_CO2 = 0,15mol; n_H(X) = 2n_H2O = 0,25mol

Ta có

m_X = m_C + m_H + m_O

→ m_O = 2,85−0,15.12−0,25.1 = 0,8 gam

→ n_O = 0,05 mol

Xét tỉ lệ: n_C : n_H : n_O = 0,15:0,25:0,05 = 3:5:1

→ Công thức đơn giản nhất của chất X là: C₃H₅O

b. Công thức phân tử của X có dạng: (C₃H₅O)n

Ta có:

d_X/C2H6 = 3,8→M_X = 3,8.30 = 114 →(12.3+5+16).n = 114 → n = 2

Công thức phân tử của chất X: C₆H₁₀O₂

^*Bài 11. Để đốt cháy hoàn toàn 4,45 g chất hữu cơ X phải dùng hết 4,648125 lít khí oxygen (đktc). Sản phẩm cháy gồm có 3,15 g H₂O và 3,92 lít hỗn hợp khí gồm CO₂ và N₂ (đktc). Xác định CTĐGN của X.

n_O2 = 0,1875 mol ; n_H2O = 0,175 mol

Đặt n_CO2 = x; n_N2 = y

+ Bảo toàn khối lượng : 44x + 28y = m_A + m_O2 – m_H2O = 7,3g (1)

+ n_{(CO2 + N2)} = 0,175 => x + y = 0,175 (2)

=> x = 0,15 ; y = 0,025 mol

Bảo toàn O : n_O(A) = 2n_CO2 + n_H2O – 2n_O2 = 0,1 mol

=> n_C : n_H : n_O : n_N = 0,15 : 0,35 : 0,1 : 0,05 = 3 : 7 : 2 : 1

Công thức phân tử của A chỉ có 1 nguyên tử N => A là C₃H₇O₂N

-----------------------------------------------

Chi tiết nội dung câu hỏi ở FILE TẢI VỀ mời các bạn tham khảo.