Đốt cháy hoàn toàn 6,2 một hợp chất hữu cơ A cần một lượng O₂ (đktc) vừa đủ thu được hỗn hợp sản phẩm cháy. Cho sản phẩm cháy hấp thụ hết vào bình đựng dung dịch Ca(OH)₂ thấy có 10,0 gam kết tủa xuất hiện và khối lượng dung dịch tăng 4,2 gam. Lọc bỏ kết tủa, đun nóng nước lọc lại thu được 5,0 gam kết tủa nữa (biết H = 1, C = 12, O = 16, Ca = 40). Công thức phân tử của A là

Phương pháp giải: - Từ số mol kết tủa thu được khi đun nóng nước lọc, tính được số mol Ca(HCO₃)₂.

- Bảo toàn nguyên tố C, tìm được số mol CO₂. Từ đó tính được số mol và khối lượng nguyên tố C.

- Áp dụng công thức khối lượng dung dịch giảm, tính số mol H₂O. Từ đó tính số mol và khối lượng nguyên tố H.

- So sánh tổng khối lượng C và H với khối lượng của A, kết luận trong A có nguyên tố O.

- Áp dụng bảo toàn khối lượng cho các nguyên tố trong A, tính số mol O.

- Lập công thức đơn giản nhất và từ đó biện luận tìm được công thức phân tử của A.

Giải chi tiết:

$\begin{array}{l}{n}_{CaC{O}_3\left(lan1\right)}=\frac{10}{100}=0,1\left(mol\right)\\ n_{CaC{O}_3\left(lan2\right)}=\frac{5}{100}=0,05\left(mol\right)\end{array}$

Đun nóng nước lọc lại thu thêm kết tủa ⟹ Nước lọc có chứa Ca(HCO₃)₂.

PTHH:

CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃ ↓ + H₂O

0,1 ←                         0,1                         (mol)

2CO₂ + Ca(OH)₂ → Ca(HCO₃)₂

0,1 ←                            0,05                    (mol)

Ca(HCO₃)₂ to  CaCO₃ + CO₂ + H₂O

0,05 ←                0,05                             (mol)

$\begin{array}{l}\to \sum n_{C{O}_2}=0,1+0,1=0,2\left(mol\right)\\ \to n_C=n_{C{O}_2}=0,2mol\to m_C=0,2.12=24,4gam\end{array}$

Lại có:

$\begin{array}{l}{m}_{dungdichtăng}=\left(m_{C{O}_2}+m_{H_{2}O}\right)-m_{CaC{O}_3}\\ \to 4,2=\left(0,2.44+m_{H_{2}O}\right)-10\\ \to m_{H_{2}O}=5,4gam\to n_{H_{2}O}=\frac{5,4}{18}=0,3mol\\ \to n_H=2n_{H_{2}O}=0,06mol\to m_H=0,6gam\end{array}$

Ta thấy m_C + m_H = 2,4 + 0,6 = 3 gam < m_A ⟹ A có chứa O

Ta có: m_O = m_A - m_C - m_H = 6,2 - 2,4 - 0,6 = 3,2 gam ⟹ n_O = 0,2 mol

Đặt công thức phân tử của A là C_xH_yO_z (x, y, z nguyên dương)

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

→ Công thức đơn giản nhất của A là CH₃O.

Suy ra CTPT của A có dạng (CH₃O)_n hay C_nH_3nO_n.

Trong hợp chất hữu cơ chứa C, H, O ta luôn có: H ≤ 2C + 2 ⟹ 3n ≤ 2n + 2 ⟹ n ≤ 2

+ Nếu n = 1 ⟹ CTPT là CH₃O (loại).

+ Nếu n = 2 ⟹ CTPT là C₂H₆O₂ (nhận).

Chọn C.