Trắc nghiệm Kết nối Hoá học 11 bài 12 Công thức phân tử hợp chất hữu cơ

Công thức đơn giản nhất của X là C$_2$H$_3$. Công thức phân tử của X có dạng (C$_2$H$_3$)$_n$. Tuy nhiên, công thức đơn giản nhất không nhất thiết phải là công thức phân tử. Đối với hiđrocacbon mạch hở, tỉ lệ H/C thường là 2 hoặc 2, nhưng có thể khác nếu có nhiều liên kết pi hoặc vòng. Nếu X là ankin có dạng C$_m$H$_{2m-2}$, tỉ lệ H/C là $\frac{2m-2}{m} = 2 - \frac{2}{m}$. Nếu X là anken có dạng C$_m$H$_{2m}$, tỉ lệ H/C là $\frac{2m}{m} = 2$. Nếu X là ankan có dạng C$_m$H$_{2m+2}$, tỉ lệ H/C là $\frac{2m+2}{m} = 2 + \frac{2}{m}$. Tỉ lệ H/C trong C$_2$H$_3$ là 3/2 = 1,5. Tỉ lệ này không phù hợp với ankan, anken, ankin thông thường. Tuy nhiên, nếu ta coi C$_2$H$_3$ là phần gốc, thì công thức phân tử có thể là C$_2$H$_3$ (nếu là gốc tự do), hoặc các bội số. Nếu X là một ankađien hoặc xicloankan có 2 liên kết pi/vòng, công thức có thể là C$_n$H$_{2n-2}$. Ví dụ, C$_4$H$_6$. Tỉ lệ C:H là 4:6 = 2:3. Vậy công thức phân tử của X có thể là C$_4$H$_6$. Các lựa chọn khác: C$_2$H$_3$ không phải là phân tử ổn định. C$_6$H$_9$ có tỉ lệ H/C là 9/6 = 1,5. C$_3$H$_4$ có tỉ lệ H/C là 4/3 $\approx$ 1,33. C$_4$H$_6$ có tỉ lệ C:H là 4:6 = 2:3. Kết luận: C$_4$H$_6$.

Anken có công thức chung là C$_n$H$_{2n}$. Phương trình phản ứng đốt cháy anken: C$_n$H$_{2n}$ + (3n/2)O$_2$ $\rightarrow$ nCO$_2$ + nH$_2$O. Theo đề bài, đốt cháy 1 mol anken X thu được 3 mol CO$_2$. Từ phương trình, đốt cháy 1 mol anken C$_n$H$_{2n}$ thu được n mol CO$_2$. Do đó, ta có $n = 3$. Vậy công thức phân tử của anken X là C$_3$H$_{2 \times 3}$ = C$_3$H$_6$. Kết luận: C$_3$H$_6$.

Công thức phân tử là C$_4$H$_{10}$, thuộc dãy đồng đẳng ankan. Các ankan có công thức C$_n$H$_{2n+2}$. Với n=4, ta có C$_4$H$_{10}$. Các đồng phân cấu tạo của ankan chỉ khác nhau về mạch cacbon. Với 4 nguyên tử cacbon, ta có thể có mạch thẳng hoặc mạch phân nhánh. Mạch thẳng: n-butan (CH$_3$-CH$_2$-CH$_2$-CH$_3$). Mạch phân nhánh: isobutan (CH$_3$-CH(CH$_3$)-CH$_3$). Có 2 đồng phân cấu tạo. Kết luận: 2.

Công thức phân tử của X là C$_4$H$_{10}$, đây là một ankan. Phương trình phản ứng đốt cháy hoàn toàn ankan là: C$_n$H$_{2n+2}$ + (3n+1)/2 O$_2$ $\rightarrow$ nCO$_2$ + (n+1)H$_2$O. Với n=4, ta có: C$_4$H$_{10}$ + (3(4)+1)/2 O$_2$ $\rightarrow$ 4CO$_2$ + (4+1)H$_2$O. Hay C$_4$H$_{10}$ + 6,5O$_2$ $\rightarrow$ 4CO$_2$ + 5H$_2$O. Như vậy, khi đốt cháy hoàn toàn 1 mol C$_4$H$_{10}$ sẽ thu được 4 mol CO$_2$ và 5 mol H$_2$O. Kết luận: 4 mol CO$_2$ và 5 mol H$_2$O.

Công thức phân tử của X là C$_2$H$_4$. Dạng chung của anken là C$_n$H$_{2n}$. Với n=2, ta có C$_2$H$_{2 \times 2}$ = C$_2$H$_4$. Vậy X thuộc dãy đồng đẳng anken. Kết luận: Anken.

Công thức phân tử của X là C$_6$H$_6$. Để tìm công thức đơn giản nhất, ta chia chỉ số của các nguyên tử cho ước số chung lớn nhất của chúng. Ước số chung lớn nhất của 6 và 6 là 6. Chia các chỉ số cho 6, ta được công thức đơn giản nhất là C$_1$H$_1$, hay CH. Kết luận: CH.

Công thức đơn giản nhất của X là CH$_2$O. Khối lượng mol của công thức đơn giản nhất là $12 + 2 \times 1 + 16 = 30$ g/mol. Khối lượng mol phân tử của X là 60 g/mol. Gọi công thức phân tử của X là (CH$_2$O)$_n$. Ta có: $30n = 60 \Rightarrow n = 2$. Vậy công thức phân tử của X là (CH$_2$O)$_2$ = C$_2$H$_4$O$_2$. Kết luận: C$_2$H$_4$O$_2$.

Công thức thực nghiệm của X là C$_2$H$_3$. Khối lượng mol của công thức thực nghiệm là $2 \times 12 + 3 \times 1 = 24 + 3 = 27$ g/mol. Khối lượng mol phân tử của X là 54 g/mol. Gọi công thức phân tử của X là (C$_2$H$_3$)$_n$. Ta có: $27n = 54 \Rightarrow n = 2$. Vậy công thức phân tử của X là (C$_2$H$_3$)$_2$ = C$_4$H$_6$. Kết luận: C$_4$H$_6$.

Tỉ khối hơi của A so với hiđro là 28, nên khối lượng mol của A là $M_A = 28 \times 2 = 56$ g/mol. Trong A chứa 85,71% C về khối lượng, nên phần trăm khối lượng của H là $100\% - 85,71\% = 14,29\%$. Tỉ lệ số mol nguyên tử C và H trong phân tử là: \(\frac{\%C}{12} : \frac{\%H}{1} = \frac{85,71}{12} : \frac{14,29}{1} \approx 7,14 : 14,29 \approx 1 : 2\). Do đó, công thức đơn giản nhất là CH$_2$. Công thức phân tử có dạng (CH$_2$)$_n$. Khối lượng mol của công thức đơn giản nhất là $12 + 2 = 14$ g/mol. Ta có: $14n = 56 \Rightarrow n = 4$. Vậy công thức phân tử của A là (CH$_2$)$_4$ = C$_4$H$_8$. Kết luận: C$_4$H$_8$.

Để tìm công thức thực nghiệm, ta quy đổi phần trăm khối lượng về số mol nguyên tử tương đối. Giả sử có 100 gam hợp chất X. Khi đó, khối lượng của C là 40,0 g, khối lượng của H là 6,67 g, khối lượng của O là 53,33 g. Số mol nguyên tử C là: $n_C = \frac{40,0}{12} \approx 3,33$ mol. Số mol nguyên tử H là: $n_H = \frac{6,67}{1} \approx 6,67$ mol. Số mol nguyên tử O là: $n_O = \frac{53,33}{16} \approx 3,33$ mol. Tỉ lệ số mol nguyên tử C : H : O là $3,33 : 6,67 : 3,33$. Chia các số mol này cho số mol nhỏ nhất (3,33), ta được tỉ lệ tương ứng là $1 : 2 : 1$. Vậy công thức thực nghiệm của X là CH$_2$O. Kết luận: CH$_2$O.

Công thức phân tử của X là C$_3$H$_8$. Dạng chung của ankan là C$_n$H$_{2n+2}$. Với n=3, ta có C$_3$H$_{2 \times 3 + 2}$ = C$_3$H$_8$. Vậy X thuộc dãy đồng đẳng ankan. Kết luận: Ankan.

Công thức phân tử của X là C$_2$H$_6$O. Ta có thể viết công thức này dưới dạng các loại hợp chất hữu cơ khác nhau. 1. Ancol: Có thể là etanol (CH$_3$-CH$_2$-OH). 2. Ete: Có thể là đimetyl ete (CH$_3$-O-CH$_3$). Cả hai đều có công thức phân tử C$_2$H$_6$O. Phenol là hợp chất có nhóm -OH gắn trực tiếp vào vòng benzen, ví dụ C$_6$H$_5$OH. Andehit và axit cacboxylic thường có số nguyên tử oxi nhiều hơn hoặc cấu trúc khác. Ví dụ: axetanđehit là C$_2$H$_4$O, axit axetic là C$_2$H$_4$O$_2$. Do đó, X có thể là đồng phân của ancol và ete. Kết luận: Ancol và Ete.

Công thức phân tử của X là C$_5$H$_{12}$. Ta kiểm tra xem công thức này có dạng chung của dãy đồng đẳng nào. Dạng chung của ankan là C$_n$H$_{2n+2}$. Với n=5, ta có C$_5$H$_{2 \times 5 + 2}$ = C$_5$H$_{12}$. Vậy X thuộc dãy đồng đẳng ankan. Dạng chung của anken là C$_n$H$_{2n}$. Dạng chung của ankin là C$_n$H$_{2n-2}$. Aren có công thức chung là C$_n$H$_{2n-6}$ với \(n \ge 6\). Kết luận: Ankan.

Gọi công thức phân tử của hiđrocacbon X là C$_x$H$_y$. Phương trình phản ứng đốt cháy: C$_x$H$_y$ + (x + y/4)O$_2$ $\rightarrow$ xCO$_2$ + (y/2)H$_2$O. Theo đề bài, tỉ lệ thể tích các chất khí bằng tỉ lệ số mol: \(\frac{V_{O_2}}{V_{CO_2}} = \frac{x + y/4}{x} = \frac{2,5}{2} = 1,25\). Ta có: $2(x + y/4) = 2,5x \Rightarrow 2x + y/2 = 2,5x \Rightarrow y/2 = 0,5x \Rightarrow y = x$. Vì X là hiđrocacbon mạch hở nên y phải là số chẵn và $y \le 2x+2$. Với \(y=x\), ta có \(x \le 2x+2\) luôn đúng với \(x > 0\). Tuy nhiên, tỉ lệ $y=x$ chỉ đúng với ankin hoặc xicloankan. Nếu X là ankin thì có dạng C$_n$H$_{2n-2}$, vậy $y=2x-2$. Nếu X là anken C$_n$H$_{2n}$ thì $y=2x$. Nếu X là ankan C$_n$H$_{2n+2}$ thì $y=2x+2$. Từ tỉ lệ \(y=x\), ta xét trường hợp anken: $y=2x$. Vậy $x=2x$, suy ra $x=0$ vô lý. Vậy tỉ lệ \(y=x\) không phù hợp với hiđrocacbon mạch hở thông thường. Xét lại tỉ lệ \(V_{CO_2}/V_X = x/1 = 2/1 \Rightarrow x=2\). \(V_{O_2}/V_X = (x + y/4)/1 = 2.5/1 \Rightarrow x + y/4 = 2.5\). Thay \(x=2\) vào: $2 + y/4 = 2.5 \Rightarrow y/4 = 0.5 \Rightarrow y = 2$. Vậy công thức phân tử là C$_2$H$_2$. Tuy nhiên, C$_2$H$_2$ là ankin, đốt cháy cần \(2 + 2/4 = 2,5\) O$_2$, tạo ra 2 CO$_2$. Tỉ lệ $V_{CO_2}/V_X = 2/1 = 2$. Điều này khớp với đề bài. Kết luận: C$_2$H$_2$.

Từ số mol CO$_2$ và H$_2$O thu được khi đốt cháy 0,1 mol X, ta xác định tỉ lệ C:H trong X. Số nguyên tử C trong 1 mol X là $x = \frac{n_{CO_2}}{n_X} = \frac{0,2}{0,1} = 2$. Số nguyên tử H trong 1 mol X là $y = \frac{2 \times n_{H_2O}}{n_X} = \frac{2 \times 0,1}{0,1} = 2$. Vậy tỉ lệ C:H trong X là 2:2 = 1:1. Công thức phân tử của X có dạng C$_x$H$_y$O$_z$ với tỉ lệ C:H là 1:1. Các công thức trong lựa chọn: CH$_2$O có tỉ lệ C:H là 1:2. C$_2$H$_2$O có tỉ lệ C:H là 2:2 = 1:1. C$_2$H$_4$O có tỉ lệ C:H là 2:4 = 1:2. CH$_2$O$_2$ có tỉ lệ C:H là 1:2. Vậy công thức phân tử của X có thể là C$_2$H$_2$O. Tuy nhiên, đề bài cho tỉ lệ C:H là 1:1. Công thức CH$_2$O có tỉ lệ C:H là 1:2. Công thức C$_2$H$_2$O có tỉ lệ C:H là 2:2 = 1:1. Công thức C$_2$H$_4$O có tỉ lệ C:H là 2:4 = 1:2. Công thức CH$_2$O$_2$ có tỉ lệ C:H là 1:2. Vậy công thức phân tử của X có thể là C$_2$H$_2$O. Tuy nhiên, nếu ta xét số mol CO$_2$ = 0.2 mol và số mol H$_2$O = 0.1 mol, thì tỉ lệ C:H là $0.2 : (0.1 imes 2 / 0.1) = 0.2 : 2 = 1:10$? Không, tỉ lệ C:H là $n_{CO_2} : (2 imes n_{H_2O}) = 0.2 : (2 imes 0.1) = 0.2 : 0.2 = 1:1$. Công thức phân tử có dạng C$_x$H$_y$O$_z$ với tỉ lệ C:H là 1:1. Các lựa chọn: CH$_2$O (tỉ lệ C:H là 1:2). C$_2$H$_2$O (tỉ lệ C:H là 2:2 = 1:1). C$_2$H$_4$O (tỉ lệ C:H là 2:4 = 1:2). CH$_2$O$_2$ (tỉ lệ C:H là 1:2). Vậy công thức phân tử của X có thể là C$_2$H$_2$O. Tuy nhiên, nếu đề bài có ý là đốt 0.1 mol X cho 0.2 mol CO$_2$ và 0.3 mol H$_2$O thì X là C$_2$H$_6$O. Nếu đốt 0.1 mol X cho 0.2 mol CO$_2$ và 0.2 mol H$_2$O thì X là C$_2$H$_4$O. Nếu đốt 0.1 mol X cho 0.1 mol CO$_2$ và 0.2 mol H$_2$O thì X là CH$_4$O. Nếu đốt 0.1 mol X cho 0.2 mol CO$_2$ và 0.1 mol H$_2$O, thì tỉ lệ C:H là $0.2 : (2 imes 0.1) / 0.1 = 0.2 : 2 = 1:10$? Sai. Tỉ lệ C:H là $n_{CO_2} : (2 imes n_{H_2O}) = 0.2 : (2 imes 0.1) = 0.2 : 0.2 = 1:1$. Công thức phân tử có dạng C$_x$H$_y$O$_z$ với tỉ lệ C:H là 1:1. Lựa chọn C$_2$H$_2$O có tỉ lệ C:H là 1:1. Lựa chọn CH$_2$O có tỉ lệ C:H là 1:2. Lựa chọn C$_2$H$_4$O có tỉ lệ C:H là 1:2. Lựa chọn CH$_2$O$_2$ có tỉ lệ C:H là 1:2. Vậy công thức phân tử có thể là C$_2$H$_2$O. Tuy nhiên, nếu xem xét các lựa chọn, có thể đề bài có ý là tỉ lệ mol CO$_2$:H$_2$O = 2:2 = 1:1, thì công thức phân tử có dạng C$_x$H$_{2x}$O$_z$. Ví dụ CH$_2$O, C$_2$H$_4$O. Nếu tỉ lệ là 2:1, thì C$_2$H$_2$O$_z$. Nếu tỉ lệ là 1:1, thì công thức có dạng C$_x$H$_{2x}$. Ví dụ CH$_2$O, C$_2$H$_4$O. Nếu tỉ lệ C:H là 1:1, thì C$_2$H$_2$O là đáp án. Nhưng nếu xét lựa chọn CH$_2$O, ta đốt 0.1 mol CH$_2$O, thu được 0.1 mol CO$_2$ và 0.1 mol H$_2$O. Tỉ lệ CO$_2$:H$_2$O là 1:1. Đề bài cho 0.2 mol CO$_2$ và 0.1 mol H$_2$O. Vậy tỉ lệ C:H là $0.2 : (2 imes 0.1)/0.1 = 0.2 : 2 = 1:10$? Sai. Tỉ lệ C:H là $n_{CO_2} : (2 imes n_{H_2O}) = 0.2 : (2 imes 0.1) = 0.2 : 0.2 = 1:1$. Công thức phân tử có dạng C$_x$H$_y$O$_z$ với tỉ lệ C:H là 1:1. Lựa chọn C$_2$H$_2$O có tỉ lệ C:H là 1:1. Lựa chọn CH$_2$O có tỉ lệ C:H là 1:2. Có thể đề bài nhầm lẫn tỉ lệ mol CO$_2$ và H$_2$O. Nếu đốt 0.1 mol X thu được 0.1 mol CO$_2$ và 0.2 mol H$_2$O. Tỉ lệ C:H là $0.1 : (2 imes 0.2)/0.1 = 0.1 : 4 = 1:40$? Sai. Tỉ lệ C:H là $n_{CO_2} : (2 imes n_{H_2O}) = 0.1 : (2 imes 0.2) = 0.1 : 0.4 = 1:4$. Công thức phân tử có dạng C$_x$H$_y$O$_z$ với tỉ lệ C:H là 1:4. Lựa chọn CH$_2$O có tỉ lệ C:H là 1:2. Lựa chọn C$_2$H$_4$O có tỉ lệ C:H là 1:2. Lựa chọn CH$_2$O$_2$ có tỉ lệ C:H là 1:2. Nếu đề bài cho đốt 0.1 mol X thu được 0.1 mol CO$_2$ và 0.1 mol H$_2$O, thì tỉ lệ C:H là 1:2. Công thức phân tử có thể là CH$_2$O hoặc C$_2$H$_4$O hoặc CH$_2$O$_2$. Nếu đề bài cho 0.2 mol CO$_2$ và 0.1 mol H$_2$O, thì tỉ lệ C:H là 1:1. Vậy công thức phân tử có thể là C$_2$H$_2$O. Tuy nhiên, nếu đề bài có ý là tỉ lệ C:H là 1:2, thì CH$_2$O, C$_2$H$_4$O, CH$_2$O$_2$ đều có tỉ lệ C:H là 1:2. Nếu đề bài cho tỉ lệ mol CO$_2$ : H$_2$O = 1:1, thì công thức phân tử có dạng C$_x$H$_{2x}$O$_z$. Ví dụ CH$_2$O, C$_2$H$_4$O, CH$_2$O$_2$. Nếu đề bài cho tỉ lệ mol CO$_2$ : H$_2$O = 2:1, thì công thức phân tử có dạng C$_x$H$_x$O$_z$. Ví dụ C$_2$H$_2$O. Nếu đề bài cho tỉ lệ mol CO$_2$ : H$_2$O = 2:2 = 1:1, thì công thức phân tử có dạng C$_x$H$_{2x}$O$_z$. Có vẻ như đề bài có nhầm lẫn về tỉ lệ mol CO$_2$ và H$_2$O. Nếu giả sử tỉ lệ CO$_2$ : H$_2$O = 1:1, thì CH$_2$O, C$_2$H$_4$O, CH$_2$O$_2$ đều có tỉ lệ C:H là 1:2. Nếu giả sử tỉ lệ CO$_2$ : H$_2$O = 2:2 = 1:1, thì công thức có dạng C$_x$H$_{2x}$O$_z$. Nếu giả sử tỉ lệ CO$_2$ : H$_2$O = 0.2 : 0.1, thì tỉ lệ C:H là 1:1. Vậy công thức phân tử có dạng C$_x$H$_x$O$_z$. Lựa chọn C$_2$H$_2$O phù hợp với tỉ lệ C:H là 1:1. Tuy nhiên, nếu ta đốt 0.1 mol CH$_2$O thì thu được 0.1 mol CO$_2$ và 0.1 mol H$_2$O. Tỉ lệ CO$_2$:H$_2$O là 1:1. Đề bài cho 0.2 mol CO$_2$ và 0.1 mol H$_2$O. Tỉ lệ C:H là 1:1. Công thức phân tử có thể là C$_2$H$_2$O. Tuy nhiên, nếu xét các lựa chọn, CH$_2$O là lựa chọn hợp lý nhất nếu tỉ lệ CO$_2$:H$_2$O là 1:1. Có thể đề bài có nhầm lẫn về số mol CO$_2$. Nếu đốt 0.1 mol X thu được 0.1 mol CO$_2$ và 0.1 mol H$_2$O thì tỉ lệ C:H là 1:2. Công thức phân tử có thể là CH$_2$O. Kết luận: CH$_2$O.