Xác định phần trăm khối lượng các nguyên tố trong hợp chất hữu cơ
Chuyên đề Hóa học lớp 11: Xác định phần trăm khối lượng các nguyên tố trong hợp chất hữu cơ được VnDoc sưu tầm và giới thiệu tới các bạn học sinh cùng quý thầy cô tham khảo. Nội dung tài liệu sẽ giúp các bạn học sinh học tốt môn Hóa học lớp 11 hiệu quả hơn.
Lý thuyết: Xác định phần trăm khối lượng các nguyên tố trong hợp chất hữu cơ
I. Phương pháp giải
Cho hợp chất hữu cơ có công thức CxHyOzNt khối lượng a gam
Áp dụng các công thức tính sau:
%(m)C = (12.mCO2).100%)/(44.a)
%(m)H = (2.mH2O).100%)/(18.a)
%(m)N = (28.VN2).100%)/(22,4.a)
%(m)O = 100% - (.....)
II. Ví dụ minh họa
Ví dụ 1: Oxi hóa hoàn toàn 0,6 gam hợp chất hữu cơ A thu được 0,672 lit khí CO2 đktc và 0,72 gam H2O. Tính thành phần phần trăm khối lượng của các nguyên tố trong phân tử chất A?
Hướng dẫn giải bài tập
Oxi hóa A thu được CO2 và H2O => hợp chất A có C, H có thể có O.
nCO2 = 0,672/22,4 = 0,03 mol; nH2O = 0,72/18 = 0,04 mol
=> nC = nCO2 = 0,03 mol; nH = 2nH2O = 0,08 mol;
%(m)C = (12.0,03.100%)/0,6 = 60%; %(m)H = (1.0,08.100%)/0,6 = 13,33%
%(m)O = 100% - (60% + 13,33%) = 26,67%
Ví dụ 2: Oxi hoá hoàn toàn 0,135 g hợp chất hữu cơ A rồi cho sản phẩm lần lượt qua bình 1 chứa H2SO4 đặc và bình 2 chứa KOH, thì thấy khối lượng bình 1 tăng lên 0,117 g, bình 2 tăng thêm 0,396 g. Ở thí nghiệm khác, khi nung 1,35 g hợp chất A với CuO thì thu được 112 ml (đktc) khí nitơ. Tính thành phần phần trăm của các nguyên tố trong phân tử chất A.
Hướng dẫn giải bài tập
Khối lượng bình 1 tăng là khối lượng của H2O => nH = 2nH2O = 2.0,117/18 = 0,013 mol
Khối lượng bình 2 tăng là khối lượng của CO2 => nC = nCO2 = 0,396/44 = 0,009 mol
Số mol N trong 0,135 gam hợp chất hữu cơ A là: nN = nN2 = 2.0,112/22,4.10 = 0,001 mol
%(m)C = (12.0,009.100%)/0,135 = 80%
%(m)H = (1.0,0013.100%)/0,135 = 9,63%
%(m)N = (14.0,001.100%)/0,135 = 10,37%
%(m)O = 100% - (80% + 9,63% + 10,37%) = 0%
III. Bài tập tự luyện tập
Câu 1: Nung một hợp chất hữu cơ X với lượng dư chất oxi hóa CuO, thấy thoát ra khí CO2, hơi nước và khí N2. Chọn kết luận đúng nhất.
A. X chắc chắn chứa C, H, N và có thể có oxi.
B. X là hợp chất chỉ chứa 3 nguyên tố C, H, N.
C. X luôn có chứa C, H và có thể không có N.
D. X là hợp chất chứa 4 nguyên tố C, H, N, O.
Câu 2: 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. Phần trăm của C, H, O lần lượt là :
A. 80 %, 20%, 0%
B. 90%, 10%C, 0%
C. 80%, 15,2%, 4,8%
D. 85%, 7,8%, 7,2%
Số mol CO2 = 8,40/22,4 = 0,375 mol => nC = nCO2 = 0,375 mol => mC = 4,5 gam
nH2O = 4,5/22,4 = 0,25 mol => mH = 0,25.2 = 0,5 gam
Bảo toàn khối lượng: mHCHC = mC + mO + mH => mO= mHCHC - mC- mH = 5 - 4,5 -0,5 = 0
Vậy trong HCHC không có oxi
%mC = 4,5/5.100% = 90%
%mH = 0,5/5.100% = 10%
Câu 3: 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. Phần trăm của C trong A là:
A. 80%.
B. 82%.
C. 84%.
D. 85%
nH2O = 3,6/18 = 0,2 mol =. mH = 0,4 gam
Bảo toàn khối lượng nguyên tố: mhchc = mC + mH => mC = 2,5 - 0,4 = 2,1 gam
%mC = 2,1/2,5.100% = 84%
Câu 4: Đốt cháy hợp chất hữu cơ A cần 6,72 lít O2 thu được 4,48 lít khí CO2 (đktc) và 5,4g H2O. Phần trăm của O trong A là:
A. 0%
B. 34,8.
C. 45,7%
D. 48,9%
Số mol của oxi = nO2 = 6,72/22,4 = 0,3 mol => mO2 = 9,6 gam
Số mol của CO2: nCO2 = 4,48/22, = 0,2 mol => mCO2 = 0,2.44 = 8,8 gam
=>mC = 0,2.12 = 2,4 gam
Số mol của H2O: nH2O = 0,3 mol => mH2O = 0,3.18 = 5,4 gam
=>mH = 0,6 gam
Khối lượng hợp chất hữu cơ là: mhchc = mCO2 + mH2O + mO2 = 5,4 + 8,8 - 9,6 = 4,6 gam
=> mO = 4,6 - 2,4 - 0,6 = 1,6 gam
=> %mO = 1,6/4,6.100% = 34,78 %
Câu 5: Đốt cháy hoàn toàn a g hợp chất hữu cơ X thu được 896 ml CO2 (đktc) và 1,08 g H2O, phần trăm khối lượng của O trong A là 34,8%. Phần trăm của C, H trong X lần lượt là:
A. 52,2%, 13%
B. 46,8%, 18,4%
C. 50%, 15,2%
D. 55,25, 10%
mO/a = 34,8% ; mC + mH + mO = a => a = 0,92 và mO = 0,32
=> %(m)C = (0,04.12.100%)/0,92 = 52,2%
=> %(m)H = 100% - (52,2% + 34,8%) = 13%
Câu 6: Oxi hóa hoàn toàn 6,15 gam hợp chất hữu cơ X thu được 2,25 gam H2O; 6,72 lít CO2 và 0,56 lít N2 (đktc). Phần trăm khối lượng của C, H, N và O trong X lần lượt là
A. 58,5%; 4,1%; 11,4%; 26,0%.
B. 48,9%; 15,8%; 35,3%; 0%.
C. 49,5%; 9,8%; 15,5%; 25,2%.
D. 59,1%; 17,4%; 23,5%; 0%.
nH2O = 2,25 : 18 = 0,125 mol
Bảo toàn nguyên tố H: nH = 2nH2O = 0,25 mol
nCO2 = 6,72 : 22,4 = 0,3 mol
Bảo toàn nguyên tố C: nC = nCO2 = 0,3 mol
nN2 = 0,56 : 22,4 = 0,025 mol
Bảo toàn nguyên tố N: nN = 2nN2 = 0,05 mol
%C = (0,3.12/6,15).100% = 58,54%
%H = (0,25.1/6,15).100% = 4,07%
%N = (0,05.14/6,15).100% = 11,38%
%O = 100%−%C−%H−%N = 26,01%
Câu 7: Đốt cháy hoàn toàn 8,8 gam hợp chất hữu cơ X (C, H, O ). Dẫn sản phẩm chảy lần lượt qua bình (1) đựng dung dịch H2SO4 đặc, bình (2) đụng dung dịch KOH dư, sau thí nghiệm, khối lượng bình (1) tăng 7,2 gam, khối lượng bình (2) tăng 17,6 gam. Thành phần phần trăm khối lượng oxi trong X là
A. 36,36%
B. 27,27%
C. 40,91%
D. 54,54%.
Độ tăng khối lượng bình đựng H2SO4 chính là khối lượng H2O
Độ tăng khối lượng bình đựng dung dịch KOH chính là khối lượng CO2
nCO2 = 17,6/44 = 0,4 mol; nH2O = 7,2/18 = 0,4 mol
mX = mC + mH + mO = 12nCO2 + 2nH2O + mO
⇒ 12.0,4 + 2.0,4 + mO = 8,8 ⇒ mO = 3,2 gam ⇒ %mO =36,36%
Câu 8: Để đốt cháy hoàn toàn 2,50 gam 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 gam. Phần trăm khối lượng của H trong A là :
A. 11,5%.
B. 9%.
C. 8%
D. 7,8%
Khi A tác dụng với O2 chỉ sinh ra, và H2O, vậy A có chứa cacbon, hiđro, có thể có hoặc không có oxi.
Theo định luật bảo toàn khối lượng :
mCO2 + mH2O = mA + mO2= 7,30 (g) (1)
Theo đầu bài: mCO2 + mH2O = 3,70(g). (2)
Từ hệ (1) và (2), tìm được mCO2 = 5,50 g; mH2O = 1,80 gam.
Khối lượng C trong 5,50 gam CO2:
Khối lượng H trong 1,8 gam H2:
Đó cũng là khối lượng c và H trong 2,50 g chất A. Vậy chất A phải chứa O.
Khối lượng O trong 2,50 gam A: 2,50 - 1,50 - 0,200 = 0,80 (g)
Phần trăm khối lương của H: 0,2/2,5.100% = 8%
Câu 9: Đốt cháy hoàn toàn 1,25 gam chất Y thu được 0,896 lít CO2 ở đktc và 0,54 gam H2O. Mặt khác đốt cháy Y cho sản phẩm tác dụng với dung dịch AgNO3 dư thu được 1,435 gam kết tủa trắng. Các nguyên tố có trong Y và phần trăm của C là:
A. C, H, O, Br; %(m)C = 42,6%.
B. C, H, O, Cl; %(m)C = 38,4%
C. C, H, Cl; %(m)C = 38,4%.
D. C, H, O, Br; %(m)C = 38,4%
mO = 1,25 – (0,04.12 + 0,03.2 + 0,01.35,5) = 0,355 gam
⇒ các chất có trong Y là C, H, O, Cl;
%(m)C = 0,04.12.100%/1,25 = 38,4%
Câu 10: Đốt cháy 7,3 gam chất A dẫn toàn bộ sản phẩm qua bình đựng nước vôi dư. Thấy có 1,12 lít khí N2 thoát ra, khối lượng bình tăng 27,5 gam và khối lượng kết tủa trong bình là 40 gam. Phần trăm của C, H, O, N lần lượt là:
A. 65,7%, 15,1%; 19,2%, 0%.
B. 56,4%, 10,4%, 13,1%, 20,1%
C. 69,7%, 9,6%; 20,7%, 0%.
D. 59%, 16,4%, 16,5%, 8,2%
mCO2 = 0,4.44 = 17,6 gam ⇒ mH2O = 27,5 – 17,6 = 9,9 gam;
%mC = 12.17,6.100%/44.7,3 = 67,7%
%mH = 2.9,9.100/18.7,3 = 15,1%
%mN = 28.1,12.100%/11,4.7,3 = 19,2%
.................................
Trong phần chuyên đề trên đây chúng ta có thể hiểu biết thêm về Xác định phần trăm khối lượng các nguyên tố trong hợp chất hữu cơ gồm có các công thức, cách tính phần trăm khối lượng của nguyên tố.
Để tiện trao đổi, chia sẻ kinh nghiệm giảng dạy và học tập môn học THPT, VnDoc mời các bạn truy cập nhóm riêng dành cho lớp 11 sau: Nhóm Tài liệu học tập lớp 11 để có thể cập nhật được những tài liệu mới nhất.
