Xác định công thức phân tử Amin, Amino Axit dựa vào phản ứng cháy

Để học tốt môn Hóa học lớp 12

4 39.804

Xác định công thức phân tử Amin, Amino Axit dựa vào phản ứng cháy. Được VnDoc biên soạn, tổng hợp là dạng bài tập xác định công thức của Amin, aminaxit dựa vào phản ứng đốt cháy. Nội dung tài liệu sẽ giúp các bạn giải Hóa học 12 chính xác hơn. Mời các bạn tham khảo.

Hóa học 12: Xác định công thức phân tử Amin, Amino Axit

A. Phản ứng đốt chát Amin
B. Phản ứng đốt cháy Amino Axit
C. Bài tập ví dụ minh họa
D. Bài tập vận dụng xác định công thức phân tử Amin, Amino Axit

A. Phản ứng đốt chát Amin

1. Phản ứng cháy Amin no đơn chức

$2C_nH_{2n+3}N\;\;\;+\;\frac{6n+3\;}2O_2\;\rightarrow\;2nCO_2\;+\;(2n+3)H_2O+\;N_2$

Số mol amin = 2/3 (n_H2O - n_CO2) và

$\frac{2n}{2n+3}=\frac{n_{CO_2}}{n_{H_2O}}\Rightarrow n=?$

2. Phản ứng cháy Amin thơm

$2C_nH_{2n\;–\;5}N\;+\;\frac{6n-5}2\;O_2\;\rightarrow\;2nCO_2\;+\;(2n-5)H_2O\;+N_2$

3. Amin không no đơn chức có 1 liên kết đôi (CnH_2n+1N)

$2C_nH_{2n+1}N\;\;\;+\;\frac{6n+1}2\;O_2\;\rightarrow\;2nCO_2\;+\;(2n+1)H_2O\;+\;N_2$

Số mol amin = 2 (n_H2O – n_CO2) và

$\frac{2n}{2n+1}=\frac{n_{CO_2}}{n_{H_2O}}$

4. Phản ứng cháy Amin tổng quát

$C_xH_yN_t+(x+\frac y4)O_2\rightarrow xCO_2+\frac y2H_2O+\frac t2N_2$

LƯU Ý:

Khi đốt cháy một amin ta luôn có: n_{O2 phản ứng} = n_CO2 + 1/2n_H2O

Khi đốt cháy một amin ngoài không khí thì: n_{N2 sau pư} = n_N2 _{sinh ra} + n_N2 _{có sẵn trong không khí}

B. Phản ứng đốt cháy Amino Axit

Đặt CTTQ C_xH_yO_zN_t

Phương trình đốt cháy amino axit tổng quát

$C_xH_yO_zN_t+\frac{2x+y/2-z}2O_2\overset{t^o}{\rightarrow x}CO_2\;+\;\frac y2H_2O+\frac t2N_2$

Bảo toàn nguyên tố C = n_CO2/n_{amino axit}

H = 2n_H2O/n_{amino axit}

Bảo toàn khối lượng: m_aa = m_C+ m_H + m_O/aa+ m_N

Bảo toàn nguyên tố oxi: n_O/aa + 2n_O2 = 2n_CO2 + n_H2O

$x:y:z:t=\frac{\%C}{12}:\frac{\%H}1:\frac{\%O}{16}:\frac{\%N}{14}$

C. Bài tập ví dụ minh họa

Ví dụ 1. Khi đốt cháy hoàn toàn một amin đơn chức X, thu được 8,4 lít khí CO₂, 1,4 lít khí N₂ (các thể tích khí đo ở đktc) và 10,125 gam H₂O. Công thức phân tử của X là (cho H = 1, O = 16)

Đáp án hướng dẫn giải chi tiết

Gọi công thức phân tử của amin đơn chức là C_xH_yN

Ta có phương trình tổng quát:

$C_xH_yN_t+(x+\frac y4)O_2\rightarrow xCO_2+\frac y2H_2O+\frac t2N_2$

n_CO2 = 8,4/22,4 = 0,375 mol

n_H2O= 10,125/18 = 0,5625 mol

n_N2 = 1,4/22,4 = 0,0625 mol

n_amin = 2n_N2 = 0,125 mol

x = n_CO2/n_amin= 0,375/0,125 = 3; y = 2n_H2O/n_amin = 2.0,5625/0,125 = 9

Vậy công thức hóa học của amin là: C₃H₉N

Ví dụ 2: Đốt cháy hoàn toàn m gam một amin đơn chức X bằng lượng không khí vừa đủ thu được 1,76 gam CO₂; 1,26 gam H₂O và N₂ (đktc). Tìm CTPT của X.

Đáp án hướng dẫn giải chi tiết

Đặt Công thức tổng quát của amin đơn chức là C_xH_yN

Ta có $n_{CO_2}$ = 0,04(mol); $n_{H_2O}$ = 0,07(mol)

⇒ x : y = n_H: n_C = 7 : 2⇒ X là C₂H₇N

Vậy Công thức cấu tạo của X là C₂ H₅ NH₂

Ví dụ 3: Đốt cháy hoàn toàn 5,4 gam một amin X đơn chức, bậc 1 trong lượng vừa đủ không khí (O₂ chiếm 20% thể tích, còn lại là N₂). Dẫn sản phẩm khí qua bình đựng nước vôi trong dư thu được 24 gam kết tủa và có 41,664 lít (đktc) một chất khí duy nhất thoát ra. X là:

Đáp án hướng dẫn giải chi tiết

$2C_nH_{2n+3}N\hspace{0.278em}\hspace{0.278em}\hspace{0.278em}+\hspace{0.278em}\frac{6n+3\hspace{0.278em}}2O_2\hspace{0.278em}\rightarrow\hspace{0.278em}2nCO_2\hspace{0.278em}+\hspace{0.278em}(2n+3)H_2O+\hspace{0.278em}N_2$

Ca(OH)₂ dư nên $n_{CO_2}$ = $n_{CaCO_3}$ = 0,24 ⇒ n_C = 0,24

Trong X đặt n_H = a và n_N = b ⇒ $n_{H_2O}$ = 0,5_a và $n_{N_2}$ _{sản phẩm = 0,5b mol}

m_X = a + 14b + 0,24.12 = 5,4 (1)

n_{N2 tổng} = 1,86 ⇒ n_{N2 không khí} = 1,86 – 0,5b

=> n_O2 = n_N2/4 = 0,465 - 0,125b

Bảo toàn O: 2n_O2 = 2n_CO2+ n_H2O

⇒2. (0,465 – 0,125b) = 0,24.2 + 0,5a (2)

(1) và (2) ⇒ a = 0,84 và b = 0,12

⇒ n_c : n_H : n_N = 0,24 : 0,84 : 0,12 = 2 : 7 : 1

X đơn chức nên X là C₂H₇ N

Ví dụ 4: Đốt cháy hoàn toàn V lít hơi một amin X bằng một lượng oxi vừa đủ tạo ra 8V lít hỗn hợp gồm khí cacbonic, khí nitơ và hơi nước (các thể tích khí và hơi đều đo ở cùng điều kiện). Amin X tác dụng với axit nitrơ ở nhiệt độ thường, giải phóng khí nitơ. Chất X là:

Đáp án hướng dẫn giải chi tiết

C_xH_yN_z + (x+y/4)O₂ → xCO₂ + y/2H₂O + z/2N₂

Tự chọn n_X = 1 mol

=> n_CO2 + n_H2O + n_N2 = x + y/2 + z/2 = 8

⇒ 2x + y + z = 16

⇒ x = 3; y = 9; z = 1 là nghiệm thỏa mãn.

X + HNO₂ → N₂ nên X là amin bậc 1.

⇒ CH₃-CH₂-CH₂-NH₂

D. Bài tập vận dụng xác định công thức phân tử Amin, Amino Axit

Câu 1: Đốt cháy hoàn toàn 6,2 gam một amin no, đơn chức phải dùng hết 10,08 lít khí oxi (đktc). Công thức của amin đó là:

A. C₄H₁₁N.

B. CH₅N.

C. C₃H₉N.

D. C₂H₇N.

Đáp án hướng dẫn giải

Công thức amin: C_nH_2n +₃ N

C_nH_{2n + 3}N + (6n + 3)/4O₂→ nCO₂ + (2n + 3)/2H₂O + 1/2N₂

$\frac{6n+3}4.n_{amin}\hspace{0.278em}=n_{O_2}$

$\frac{6n+3}4.\frac{62}{14n+17}=\frac{10,08}{22,4}$

⇒ n = 1 ⇒ CH₅N

→ Đáp án B

Câu 2: Đốt cháy hoàn toàn amin đơn chức X bằng O₂, thu được 1,12 lít N2, 8,96 lít CO₂ (các khí đo ở đktc) và 8,1 gam H₂O. Công thức phân tử của X là:

A. C₃H₉N.

B. C₄H₁₁N.

C. C₄H₉N.

D. C₃H₇N.

Đáp án hướng dẫn giải

CTTQ của amin đơn chức là C_xH_yN

n_N = 2n_N2 = 0,1(mol)

n_C = n_CO2 = 0,4(mol)

n_H = 2n_H2O = 0,9(mol)

Ta có tỉ lệ:

n_C : n_H : n_N = 0,4 : 0,9 : 0,1 = 4 : 9 : 1

Vậy công thức amin là C₄ H₉N

→ Đáp án C

Câu 3: Khi đốt cháy hoàn toàn một amin đơn chức X, thu được 8,4 lít khí CO₂; 1,4 lít khí N₂(các thể tích khí đo ở đktc) và 10,125 gam H₂O. Công thức phân tử của X là?

A. C₄H₉N

B. C₃H₉N.

C. C₄H₁₁N

D. C₃H₇N.

Đáp án hướng dẫn giải

n_CO2 = 0,375 mol

n_N2 = 0,0625 => n_N = 0,125 mol

n_H2O = 0,5625 mol => n_H = 1,125 mol

n_C : n_H : n_N = 0,375 : 0,125 : 1,125 = 3 : 9 : 1 => C₃H₉N

→ Đáp án B

Câu 4: Đốt cháy hoàn toàn 2 amin no đơn chức đồng đẳng kế tiếp cần 2,24 lít oxi thu được 1,12 lít CO₂ (đktc). Công thức phân tử của 2 amin là:

A. C₂H₅NH₂, C₃H₇NH₂

B. CH₃NH₂, C₂H₅NH₂

C. C₄H₉NH₂, C₅H₁₁NH₂

D. C₃H₇NH₂, C₄H₉NH₂

Đáp án hướng dẫn giải

Công thức chung: C_nH_2n+₃N

C_nH_2n+3N + (6n+3)/4 O₂ → nCO₂ + (2n+3)/2 H₂O + 1/2N₂

n_O2= 0,1 mol; n_CO2 = 0,05 mol

Bảo toàn O:

2n_O2 = 2n_CO2 + n_H2O => n_H2O = 0,1 mol

=> n_H2O - n_CO2 = 1,5 n_amin = 3n_N2

=> n_amin = 1/30 mol; n_N2 = 1/60 mol

Bảo toàn khối lượng:

m_amin = m_CO2 + m_H2O+ m_N2 − m_O2 = 1,2667 g

⇒ M_amin = 38 ⇒ 14n + 17 = 38 ⇒ n = 1,5

⇒ Công thức 2 amin no đơn chức đồng đẳng kế tiếp là: CH₃NH₂ (31) và C₂H₅NH₂ (45)

→ Đáp án B

Câu 5: Đốt cháy một amin đơn chức no (hở) thu được tỉ lệ số mol CO₂ : H₂ O là 2 : 5. Amin đã cho có tên gọi nào dưới đây?

A. Đimetylamin.

B. Metylamin.

C. Trimetylamin.

D. Izopropylamin

Đáp án hướng dẫn giải

Ta có: n_C : n_H = n_CO2 : 2n_H2O= 2 : 10 = 1 : 5

⇒ Công thức phân tử : CH₅N metylamin

→ Đáp án B

Câu 6: Đốt cháy hoàn toàn một amino axit A thì thu được CO₂ và N₂ theo tỉ lệ thể tích là 4:1. Biết phân tử A chỉ chứa 1 nhóm amin bậc I. Công thức cấu tạo của A là:

A. CH₃CH(NH₂)COOH

B. H₂NCH₂COOH

C. H₂NCH₂CH₂COOH

D. CH₃NHCH₂COOH

Đáp án hướng dẫn giải

Có n_C : n_N = n_CO2: 2n_N2 = 4 : 2 = 2 : 1

A chỉ chứa 1 nguyên tử N trong phân tử suy ra số nguyên tử C = 2

⇒ Công thức phân tử của A là C₂H₅NO₂, CTCT: H₂NCH₂COOH

→ Đáp án B

Câu 7: Đốt 1 amino axit X no mạch hở chứa 1 nhóm amino và 1 nhóm cacboxyl bằng 1 lượng không khí vừa đủ thu được hỗn hợp khí và hơi có tỉ khối so với H₂ là 14,3167. Công thức của aminoaxit là:

A. C₅H₁₁O₂N

B. C₃H₇O₂N

C. C₄H₉O₂N

D. C₂H₅O₂N

Đáp án hướng dẫn giải

C_nH_2n+1NO₂ + (6n-3)/4 O₂ → nCO₂ + (2n+1)/2H₂O + 1/2N₂

Tự chọn n_X = 1mol

=> n_O2 = (6n-3)/4 mol

⇒ n_N2 (không khí) = 4n_O2 = 6n – 3 mol

Sau phản ứng thu được: CO₂ (n), H₂O (n + 0,5) và N₂ (6n – 2,5)

Khí sau phản ứng có M = 14,317 .2 = 28,634

Xác định công thức phân tử Amin, Amino Axit dựa vào phản ứng cháy

→ n = 4: công thức phân tử C₄H₉NO₂

→ Đáp án C

Câu 8: Đốt cháy hoàn toàn amino axit X cần vừa đủ 30,0 gam khí oxi. Cho hỗn hợp sản phẩm cháy vào bình đựng dung dịch NaOH đặc dư thấy khối lượng bình tăng 48,75 gam và còn thoát ra 2,8 lít N₂ (đktc). Vậy CTPT của X có thể là:

A. C₄H₉O₂N

B. C₂H₅O₂N

C. C₃H₇O₂N

D. C₃H₉O₂N

Đáp án hướng dẫn giải

$n_{N_2}$ = 0,125 mol

Bảo toàn khối lượng: m_X + m_O2 - m_N2 = m_tăng

⇒ m_X = 22,25g

Giả sử phân tử X có k nguyên tử N

⇒ M_X = 89k

⇒ k = 1 và M_X = 89

Công thức phân tử X là C₃H₉NO₂

→ Đáp án D

Câu 9. Đốt cháy hoàn toàn một amino axit X (phân tử có 1 nhóm NH₂) thu được 17,6 gam CO₂ và 2,24 lít N₂. Công thức phân tử của X là

A. C₃H₇NO₂.

B. C₄H₉NO₂.

C. C₂H₇NO₂.

D. C₂H₅NO₂.

Đáp án hướng dẫn giải chi tiết

n_CO2 = 17,6:44 = 0,4 (mol)

n_N2(đktc) = 2,24 :22,4 = 0,1 (mol)

Bảo toàn nguyên tố "N": n_X = 2n_N2 = 2.0,1 = 0,2 (mol)

Tất cả đáp án đều có 2 oxi nên đặt công thức aminoaxit có dạng: C_xH_yO₂N: 0,1 (mol)

=> x = n_CO2: n_X= 0,4 : 0,2 = 2

=> y chỉ có thể bằng 5 thỏa mãn, y bằng 7 không thỏa mãn được

Vậy công thức của aminoaxit là C₂H₅NO₂

Câu 10. Đốt cháy hoàn toàn một amin chưa no, đơn chức một liên kết C=C thu được CO₂ và H₂O theo tỉ lệ mol n_CO2 : nH₂O = 8 : 9. Công thức phân tử amin là

A. C₃H₇N.

B. C₂H₇N.

C. C₃H₉N.

D. C₄H₉N

Đáp án hướng dẫn giải chi tiết

Gọi công thức tổng quát của amin: C_nH_2n+2-2k+1N.

Do amin có chứa 1 liên kết C=C nên k = 1 => công thức phân tử amin: C_nH_2n+1N

C_nH_2n+1N → n_CO2 + (n + 0,5) H₂O

Ta có: n_CO2/n_H2O=n/(n + 0,5) = 8/9 ⇒ n = 4

Vậy công thức phân tử của amin là C₄H₉N.

Câu 11. Đốt cháy hoàn toàn amin đơn chức A, thu được 7,9 lít CO₂; 1,4 lít N₂ (đktc) và 10,125 gam H₂O. Công thức phân tử của A là:

A. C₂H₇N.

B. C₄H₉N.

C. C₃H₉N.

D. C₃H₇N.

Đáp án hướng dẫn giải chi tiết

Ta có: n_CO2 = 0,335 mol; n_N2 = 0,0625 mol; n_H2O = 0,5625 mol

Bảo toàn nguyên tố N ta có: n_{N (A)} = 2.n_N2 = 0,125 mol

Bảo toàn nguyên tố C ta có: n_{C (A)}= n_CO2 = 0,335 mol

Bảo toàn nguyên tố H ta có: n_{H (A)} = 2.n_H2O = 2.0,5625 = 1,125 mol

Gọi công thức phân tử của amin X là C_xH_yN_z (x, y, z là số nguyên).

Ta có: x : y : z = n_C : n_H : n_N = 0,335 : 1,125 : 0,125 = 3 : 9 : 1

Do amin đơn chức nên công thức phân tử của amin X là C₃H₉N.

Câu 12. Cho 2,1 gam hh X gồm 2 amin no, đơn chức, kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng phản ứng hết với dung dịch HCl (dư), thu được 3,925 gam hh muối. Công thức của 2 amin trong hh X là

A. C₃H₇NH₂ và C₄H₉NH₂.

B. CH₃NH₂ và C₂H₅NH₂.

C. CH₃NH₂ và (CH₃)₃N.

D. C₂H₅NH₂ và C₃H₇NH₂.

Đáp án hướng dẫn giải chi tiết

Gọi CT của X là C_nH_2n+1NH₂

C_nH_2n+1NH₂ + HCl → C_nH_2n+1NH₃Cl

Áp dụng tăng giảm khối lượng ta có:

n_HCl = n_amin= 3,925−2,136,5 = 0,05mol

→ M_amin = 2,1/0,05 = 42→14n+17 = 42→ n= 1,786

mà 2 amin đồng đẳng kế tiếp → CH₃NH₂ và C₂H₅NH₂

Mời các bạn tham khảo thêm các bài viết dưới đây của chúng tôi:

Trên đây VnDoc đã giới thiệu tới các bạn Xác định công thức phân tử Amin, Amino Axit dựa vào phản ứng cháy. Để có kết quả cao hơn trong học tập, VnDoc xin giới thiệu tới các bạn học sinh tài liệu Giải bài tập Toán lớp 12, Giải bài tập Hóa học lớp 12, Giải bài tập Vật Lí 12, Tài liệu học tập lớp 12 mà VnDoc tổng hợp và đăng tải.

Các bạn có thể các em cùng tham khảo thêm một số đề thi thử các môn tại: Thi thpt Quốc gia môn Toán, Thi THPT Quốc gia môn Vật Lý, Thi thpt Quốc gia môn Sinh, Thi thpt Quốc gia môn Tiếng Anh....

Ngoài ra, VnDoc.com đã thành lập group chia sẻ tài liệu ôn tập THPT Quốc gia miễn phí trên Facebook: Tài liệu học tập lớp 12 Mời các bạn học sinh tham gia nhóm, để có thể nhận được những tài liệu, đề thi mới nhất.

Đánh giá bài viết

4 39.804

Bài trước

Bài sau