Đề tài Phương pháp lập công thức phân tử các hợp chất hữu cơ

Khóa học LTĐH đảm bảo môn Hóa-Thầy Sơn Phương pháp lập CTPT các hợp chất hữu cơ Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 1 - PHƢƠNG PHÁP LẬP CTPT CÁC HỢP CHẤT HỮU CƠ TÀI LIỆU BÀI GIẢNG Sơ đồ chung để tìm công thức của một hợp chất hữu cơ Định tính (tìm C, H, O, N ..)  Định lượng (số mol các chất)  Tìm CTĐG nhất (tính tỉ lệ mol)  Tìm CTPT (biện luận hoặc theo M)  Tìm CTCT (theo tính chất) I. ĐỊNH TÍNH VÀ ĐỊNH LƢỢNG - Xác định sự có mặt của C, H, O và N trong các hợp chất : đề cho ngay số mol các chất hoặc cho dữ liệu để tính được số mol CO2, H2O, N2 - Tính số mol các chất C = CO2; H = 2H2O; N = 2N2 X C H N O m 12.n 1.n 14.n n 16     II. TÌM CÔNG THỨC ĐƠN GIẢN NHẤT Lập tỉ lệ mol hoặc thể tích hoặc phần trăm khối lượng Giả sử CT hợp chất là CxHyOzNt thì - Theo số mol : x : y : z : t = nC : nH : nO : nN - Theo thể tích : x : y : z : t = VCO2 : 2VH2O : 2VO2 : 2VN2 - Theo phần trăm khối lượng : x : y : z : t = %C %H %O %N : : : 12 1 16 14 Rút gọn các hệ số đến số nguyên nhỏ nhất ta được công thức đơn giản nhất. III. LẬP CTPT TỪ CÔNG THỨC ĐƠN GIẢN 1. Nếu biết phân tử khối Biết được CTĐG (CH2O)n có M thì tính 30n = M 2. Biện luận theo công thức - Với CxHy hoặc CxHyOz thì y 2x 2  và y luôn chẵn. - Với CxHyNt hoặc CxHyOzNt thì y 2x 2  + t và y chẵn/lẻ phụ thuộc t 3. Tính theo công thức tính độ bất bão hòa trong phân tử CxHyOzNt ta có công thức tính độ bất bão hòa 2x 2 y t 2      4. So sánh với công thức tổng quát Ví dụ 1 : Anđehit A no, có đơn giản nhất là C3H5O. Số công thức cấu tạo của A là 2 / 3 / 4 / 5 Lời giải Khóa học LTĐH đảm bảo môn Hóa-Thầy Sơn Phương pháp lập CTPT các hợp chất hữu cơ Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 2 - Cách 1. Dùng biểu thức tính độ bất bão hoà. Ta có (C3H5O)n  C3nH5nOn  C2nH4n(CHO)n Với độ bất bão hoà theo công thức hóa học : 2.3n 2 5n n 2 2 2       = 1/2 (2.3n + 2 – 5n) = 1/2 (n + 2). Với độ bất bão hoà theo cấu tạo phân tử : Anđehit không có vòng, no, có n nhóm CHO (mỗi nhóm có một liên kết ) vậy  = 0 + 0 + n = n. Với một phân tử chỉ có một giá trị độ bất bão hoà duy nhất nên : n 2 n n 2 2      Cách 2. Dùng công thức tổng quát. Ta có (C3H5O)n  C3nH5nOn  C2nH4n(CHO)n (1). Công thức tổng quát của anđehit no, mạch hở là CmH2m+2-a(CHO)a (2). Đồng nhất công thức (1) và (2) ta có n a 2n m n 2 4n 2m 2 a          Công thức phân tử : C4H8(CHO)2 Công thức cấu tạo : OHC–CH2–CH2–CH2–CH2–CHO. Cách 4. Biện luận. Ta có (C3H5O)n  C3nH5nOn  C2nH4n(CHO)n Ta đã biết rằng (Số nguyên tử H + số chức)  (2.số nguyên tử C + 2)  4n + n  2.2n + 2  n  2. Mà n phải nguyên dương, nên n có thể nhận các giá trị n = 1 và n = 2. Với n = 1 (loại). Vậy n = 2. Ví dụ 2. Đốt cháy hoàn toàn 1,8 gam chất hữu cơ X (C,H,O) thu 1,344 lít khí CO2 (đktc) và 1,08 g H2O. Ở trạng thái khí X nặng hơn không khí 2,069 lần. Công thức phân tử của X là A. C2H4O2 B. C4H8O2 C. C2H4O D. C4H6O2 Lời giải Đặt công thức X là x y zC H O có X X M d 2,069 M 60 29     2 2X CO H O 1,8 n 0,03 (mol) ; n 0,06 (mol) ; n 0,06 (mol) 60     Tính thông qua công thức thực nghiệm. 2 2C CO H H O O C H O 2 n 2 4 2 0,06(mol) ; n 2n 0,12(mol) 1,8 (0,06.12 0,12) n 0,06(mol) 16 x : y : z n : n : n 0,06 : 0,12 : 0,06 1: 2 :1 CTTN (CH O) : 30n 60 n 2 CTPT : C H O                IV. SỬ DỤNG PHƢƠNG PHÁP GIÁ TRỊ TRUNG BÌNH Khóa học LTĐH đảm bảo môn Hóa-Thầy Sơn Phương pháp lập CTPT các hợp chất hữu cơ Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 3 - Được dùng để tìm CTPT các chất cùng dãy đồng đẳng - Phân tử khối trung bình. - Số nguyên tử C trung bình. - Số nguyên tử H trung bình. - Số liên kết pi trung bình. - Số nhóm chức trung bình Ví dụ 1. Đốt cháy hết hỗn hợp X gồm hai hiđrocacbon thuộc cùng dãy đồng đẳng hấp thụ hết sản phẩm cháy vào bình đựng dung dịch nước vôi trong dư thu được 25g kết tủa và khối lượng dung dịch nước vôi trong giảm 7,7g. Công thức phân tử của hai hiđrocacbon trong X là A. CH4 và C2H6 B. C2H6 và C3H8 C. C3H8 và C4H10 D. C4H10 và C5H12 Hƣớng dẫn : Khi hấp thụ sản phẩm cháy vào dung dịch Ca(OH)2 hoặc Ba(OH)2 dư, ta có - mbình tăng = mCO2 + mH2O - Khối lượng dung dịch : mdd tăng = (mCO2 + mH2O) - mkết tủa mdd giảm = mkết tủa - (mCO2 + mH2O) Ta tìm được : số mol CO2 = 0,25; H2O = Ví dụ 2. Đốt cháy hoàn toàn 2 hiđrocacbon đồng đẳng có khối lượng phân tử hơn kém nhau 28u, cho sản phẩm vào bình I đựng CuSO4 khan rồi cho vào bình II dựng dung dịch NaOH thấy khối lượng bình I tăng 5,4 gam bình II tăng 8,8gam. Công thức phân tử của hai hiđrocacbon là A.C2H4 và C4H8 B. C3H8 và C5H12 C. CH4 và C3H8 D. C2H6 và C4H10 Ví dụ 3: Đốt cháy hoàn toàn 1,06 gam hỗn hợp Z gồm 2 ancol no đơn chức, kế t iếp nhau trong dãy đồng đẳng, sau đó hấp thụ toàn bộ sản phẩm cháy vào 2 lít dung dịch NaOH 0,1M thu được dung dịch T trong đó nồng độ của NaOH bằng 0,05M. Công thức cấu tạo thu gọn của 2 ancol là (thể tích dung dịch thay đổi không đáng kể) A. C2H5OH và C3H7OH. B. C3H7OH và C4H9OH. C. C2H5OH và C4H9OH. D. C4H9OH và C5H11OH. (Trích đề thi TSCĐ năm 2007 - Khối A, B) Bài giải n 2n 1 C H OH  + 3n 2 O2  n CO2 + (n +1)H2O (2) 0,05 n  0,05 CO2 + 2NaOH  Na2CO3 + H2O (3) 0,05  0,1 NaOHn ở (3) = NaOHn ban đầu – NaOHn dư = 2 0,1 – 2 0,05 = 0,1 (mol) M =14n + 18 =1,06 n 0,05  = 21,2n  n = 2,5 Vậy hai ancol có công thức là C2H5OH và C3H7OH. Khóa học LTĐH đảm bảo môn Hóa-Thầy Sơn Phương pháp lập CTPT các hợp chất hữu cơ Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 4 - Ví dụ 4: Đốt cháy 3,075 gam hỗn hợp hai ancol đồng đẳng của ancol metylic và cho sản phẩm lần lượt đi qua bình 1 đựng H2SO4 đặc và bình 2 đựng KOH rắn. Tính khối lượng các bình tăng lần lượt là a gam và b gam. Biết rằng nếu cho lượng ancol trên tác dụng hết với Na thấy bay ra 0,672 lít H2 (ở đktc). Giá trị của a, b lần lượt là A. 3,645 và 6,27 B. 3,645 và 3,135 C. 7,29 và 6,27 D. 7,29 và 3,135 Bài giải Đặt công thức chung của hai ancol là n 2n 1 C H OH  n 2n 1 C H OH  + Na  n 2n 1 C H ONa  + 1 2 H2  (1) 0,06  0,03 n 2n 1 C H OH  + 3n 2 O2  n CO2 + (n +1)H2O (2) 0,06  0,06 n 0,06( n +1) Do đó bình 1 giữ lại H2O, bình 2 giữ lại khí CO2 Ta có 2H n = 0,672 22, 4 = 0,03 (mol) M = 14 n + 18 = 3,075 0,06 = 51,25  n = 2,375 Vậy khối lượng bình 1 tăng = 2H O m = 0,06  ( n +1)  18 = 3,645 (g) và khối lượng bình 2 tăng = 2CO m = 0,06  n  44 = 6,27 (g). Giáo viên: Phạm Ngọc Sơn Nguồn: Hocmai.vn