Bài 12.10 trang 45, 46, 47 SBT Hóa 11 - Kết nối tri thức: Đốt cháy 20,63 mg hợp chất Y, chỉ chứa C, H và O, bằng lượng dư khí oxygen tạo 57,94 mg CO2 và 11...

Đốt cháy 20,63 mg hợp chất Y, chỉ chứa C, H và O, bằng lượng dư khí oxygen tạo 57,94 mg CO₂ và 11,85 mg H₂O.

a) Tính khối lượng (theo mg) của C, H và O trong hợp chất Y.

b) Xác định công thức thực nghiệm của Y.

c) Dựa trên phổ khối lượng của Y như hình cho dưới đây, xác định công thức phân tử của Y.

Phương pháp giải :

Một hợp chất hữu cơ có công thức phân tử là C_xH_yO_z. Thiết lập công thức đơn giản nhất bằng cách lập tỉ lệ x : y : z ở dạng số nguyên tối giản p : q : r.

Lập tỉ lệ mol của các nguyên tố \({\rm{x}}:{\mathop{\rm y}\nolimits} :{\rm{z}} = {{\rm{n}}_{\rm{C}}}:{{\rm{n}}_{\rm{H}}}:{{\rm{n}}_{\rm{O}}} = {\rm{p}}:{\rm{q}}:{\rm{r}}\)

Từ đó thiết lập được công thức đơn giản nhất: C_pH_qO_r.

Mối quan hệ giữa công thức phân tử và công thức đơn giản nhất:C_xH_yO_z = (C_pH_qO_r)_n

Trong đó: p, q, r là các số nguyên tối giản; x, y, z, n là các số nguyên dương.

Khi biết phân tử khối, xác định được giá trị n, từ đó suy ra công thức phân tử.

Lời giải chi tiết:

a) Bảo toàn nguyên tố C: \({{\rm{n}}_{\rm{C}}} = {{\rm{n}}_{{\rm{C}}{{\rm{O}}_{\rm{2}}}}} \Rightarrow {{\rm{m}}_{\rm{C}}} = \frac{{57,94}}{{44}} \times 12 \approx 15,81{\rm{ (mg)}}\)

Bảo toàn nguyên tố H: \({{\rm{n}}_{\rm{H}}} = 2{{\rm{n}}_{{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{O}}}} \Rightarrow {{\rm{m}}_{\rm{H}}} = 2 \times \frac{{11,85}}{{18}} \times 1 \approx 1,317{\rm{ (mg)}}\)

\( \Rightarrow {{\rm{m}}_{\rm{O}}} = {{\rm{m}}_{\rm{Y}}} - ({{\rm{m}}_{\rm{C}}} + {{\rm{m}}_{\rm{H}}}) = 20,63 - (15,81 + 1,317) = 3,503{\rm{ (mg)}}\)

b) Ta có tỉ lệ mol của các nguyên tố:

\(\frac{{15,81}}{{12}}:\frac{{1,371}}{1}:\frac{{3,503}}{{16}} = 1,318:1,371:0,219 = 6:6:1\)

Vậy công thức thực nghiệm của Y là C₆H₆O.

c) Từ phổ khối lượng của Y, ta có: \({{\rm{M}}_{\rm{Y}}} = 94\)

\(\begin{array}{l} \Leftrightarrow {{\rm{M}}_{{{\left( {{{\rm{C}}_{\rm{6}}}{{\rm{H}}_{\rm{6}}}{\rm{O}}} \right)}_{\rm{n}}}}} = 94\\ \Leftrightarrow (12 \times 6 + 1 \times 6 + 16) \times {\rm{n}} = 94\\ \Rightarrow {\rm{n}} = \frac{{94}}{{94}} = 1\end{array}\)

Vậy công thức phân tử của Y là C₆H₆O.