Oxi hóa hoàn toàn 3,01 gam hợp chất hữu cơ X rồi dẫn sản phẩm lần lượt qua bình đựng H₂SO₄ đặc và bình đựng KOH dư thì thấy khối lượng các bình tăng lên tương ứng là 1,89 gam và 6,16 gam. Hãy xác định công thức phân tử của X biết tỉ khối hơi của X so với khí oxi bằng 2,6875. (Cho NTK: O=16, C=12, H=1).

Phương pháp giải:

- Khối lượng bình đựng H₂SO₄ đặc tăng là khối lượng của H₂O, tính được số mol H₂O, số mol H và khối lượng H.

- Khối lượng bình đựng KOH tăng là khối lượng của CO₂, tính được số mol CO₂, số mol C và khối lượng C.

- Xét tổng khối lượng C và khối lượng H với khối lượng của X, kết luận X có O trong phân tử hay không.

- Tính khối lượng và số mol O.

- Gọi công thức phân tử của X là \[{C_x}{H_y}{O_z}\].

\[x:y:z = {n_C}:{n_H}:{n_O}\]

Kết luận công thức đơn giản nhất của X.

- Dựa vào tỷ khối của X so với khí O₂, tính phân tử khối của X.

- Kết luận công thức phân tử của X.

Giải chi tiết:

- Khối lượng bình đựng H₂SO₄ tăng chính là khối lượng của H₂O.

\[ \to {m_{{H_2}O}} = 1,89{\mkern 1mu} gam \to {n_{{H_2}O}} = \frac{{1,89}}{{18}} = 0,105{\mkern 1mu} mol\]

\[ \to {n_H} = 2{n_{{H_2}O}} = 2.0,105 = 0,21{\mkern 1mu} mol \to {m_H} = 0,21.1 = 0,21{\mkern 1mu} gam\]

- Khối lượng bình đựng KOH tăng chính là khối lượng của CO₂.

\[ \to {m_{C{O_2}}} = 6,16{\mkern 1mu} gam \to {n_{C{O_2}}} = \frac{{6,16}}{{44}} = 0,14{\mkern 1mu} mol\]

\[ \to {n_C} = {n_{C{O_2}}} = 0,14{\mkern 1mu} mol \to {m_C} = 0,14.12 = 1,68{\mkern 1mu} gam\]

Ta thấy: m_C + m_H = 1,68 + 0,21 = 1,89 < m_X

→ Trong X có chứa O.

\[{m_O} = {m_X} - {m_C} - {m_H} = 3,01 - 1,68 - 0,21 = 1,12{\mkern 1mu} gam \to {n_O} = \frac{{1,12}}{{16}} = 0,07{\mkern 1mu} mol\]

Gọi công thức phân tử của X là C_xH_yO_z

\[x:y:z = {n_C}:{n_H}:{n_O} = 0,14:0,21:0,07 = 2:3:1\]

Vậy công thức đơn giản nhất của X là C₂H₃O

Vì tỷ khối hơi của X so với khí oxi bằng 2,6875 \[ \to {M_X} = 2,6875.32 = 86\]

\[ \to (2.12 + 3.1 + 1.16)n = 86 \to n = 2\]

Vậy công thức phân tử của X là C₄H₆O₂.