Bài Tập Trắc Nghiệm Chuyên Đề: Xác định công thức phân tử hữu cơ (Hóa học Lớp 11)

(AI giải đề cho tôi)
Trong phổ khối, pic phân tử ion M⁺· là pic có m/z lớn nhất (trừ pic đồng vị nhỏ). Hình vẽ ghi rõ pic M⁺· ở m/z = 93, nên phân tử khối của X là 93. Các pic 66, 65, 52, 39, 28 chỉ là các mảnh phân rã. Đáp án B.

(AI giải đề cho tôi)
Phần trăm oxygen: 100 − 54,54 − 9,09 = 36,37%. Tỉ lệ mol: C : H : O = 54,54/12 : 9,09/1 : 36,37/16 = 4,545 : 9,09 : 2,273 = 2 : 4 : 1 → công thức đơn giản nhất CH${}_2$O (khối lượng 30). Phổ MS cho pic phân tử ở m/z = 88 (pic cuối cùng), nên M = 88 = 30 × 2,93... kiểm tra trực tiếp: C${}_4$H${}_8$O${}_2$ có M = 48 + 8 + 32 = 88, %C = 48/88 = 54,54%, %H = 8/88 = 9,09% khớp hoàn toàn với dữ liệu phân tích nguyên tố. Các phương án khác: C${}_3$H${}_6$O${}_2$ (M = 74), C${}_5$H${}_8$O${}_2$ (M = 100), C${}_4$H${}_6$O${}_2$ (M = 86) đều không cho M = 88 và không khớp tỉ lệ phần trăm. Vậy công thức phân tử của X là C${}_4$H${}_8$O${}_2$, trùng với đáp án nguồn.

a) (B) Công thức phân tử của chất X là : $C_9{H}_{8}O$. (đúng)
vì 81,82%C; 6,06%H; 12,12%O ⇒ Công thức đơn giản nhất: $C_9{H}_{8}O$.
Dựa trên phổ khối lượng: 130 < M < 140 ⇒ CTPT: $C_9{H}_{8}O$.
b) (B) Phân tử chứa nhóm –CHO. (đúng)
vì peak 2 924 cm⁻¹ và 2 854 cm⁻¹ ⇒ (O) C – H
peak 1 746 cm⁻¹ ⇒ C = O
⇒ phân tử chứa nhóm –CHO
c) (B) 1 mol X tác dụng được với thuốc thử Tollens dư thu được 2 mol silver. (đúng)
vì 1 – CHO tham gia phản ứng tráng gương cho 2 Ag
(Lưu ý: trang 54 in nhãn (H) nhưng đáp án/lời giải trang 60 xác nhận (B) đúng.)
d) (VD) Biết X có đồng phân cis – trans, cấu tạo đúng của X là C₆H₅ – CH = CH – CHO. (đúng)
Các CTCT có thể có
C₆H₅ – CH = CH – CHO (*)
C₆H₅(–CH=CH₂)(–CHO) o-, m-, p-
Mà X có đồng phân cis – trans nên chọn (*).
a) vì 81,82%C; 6,06%H; 12,12%O ⇒ Công thức đơn giản nhất: $C_9{H}_{8}O$.
Dựa trên phổ khối lượng: 130 < M < 140 ⇒ CTPT: $C_9{H}_{8}O$.
b) vì peak 2 924 cm⁻¹ và 2 854 cm⁻¹ ⇒ (O) C – H
peak 1 746 cm⁻¹ ⇒ C = O
⇒ phân tử chứa nhóm –CHO
c) vì 1 – CHO tham gia phản ứng tráng gương cho 2 Ag
(Lưu ý: trang 54 in nhãn (H) nhưng đáp án/lời giải trang 60 xác nhận (B) đúng.)
d) Các CTCT có thể có
C₆H₅ – CH = CH – CHO (*)
C₆H₅(–CH=CH₂)(–CHO) o-, m-, p-
Mà X có đồng phân cis – trans nên chọn (*).

(AI giải đề cho tôi) Ethyl acetate (CH₃COOC₂H₅) có phân tử khối = 12·4 + 1·8 + 16·2 = 88. Acetic acid (60), acetone (58), trimethylamine (59) đều không có M = 88.

(AI giải đề cho tôi)
Phân tử khối của Y là 60 (theo phổ MS). Tính phân tử khối từng chất: Formaldehyde HCHO: $M=12+2+16=30$. Ethylene glycol $C_2{H}_6{O}_2$: $M=24+6+32=62$. Acetone $C_3{H}_{6}O$: $M=36+6+16=58$. Acetic acid $C{H}_{3}COOH$: $M=24+4+32=60$. Vậy chỉ acetic acid có phân tử khối 60, phù hợp với kết quả phổ khối lượng. Đáp án khớp với đáp án nguồn (Câu 9 chọn D).

(AI giải đề cho tôi)
Phổ khối lượng (MS) là phương pháp dùng để xác định phân tử khối của hợp chất hữu cơ (đỉnh phân tử ion M+ cho biết khối lượng phân tử). Các phương pháp khác: IR dùng để xác định liên kết/nhóm chức, NMR xác định cấu trúc khung carbon - hydrogen, còn điểm sôi, điểm nóng chảy chỉ dùng để kiểm tra độ tinh khiết. Đáp án khớp với đáp án nguồn (Câu 9: B).

(AI giải đề cho tôi)
Tính phân tử khối: acetic acid CH${}_3$COOH = 60; ethyl acetate CH${}_3$COOC${}_2$H${}_5$ = 12·4 + 8 + 32 = 88; acetone CH${}_3$COCH${}_3$ = 58; trimethylamine (CH${}_3$)${}_3$N = 59. Vậy hợp chất có M = 88 là ethyl acetate.

(AI giải đề cho tôi)
Caffeine có công thức phân tử C8H10N4O2 (1,3,7-trimethylxanthine với 2 nhóm C=O, 3 nhóm CH3, 4 nguyên tử N). M = 8×12 + 10×1 + 4×14 + 2×16 = 194 g/mol.
a) Sai: có 2 nhóm ketone nhưng tổng số nguyên tử là 8+10+4+2 = 24, không phải 22.
b) Đúng: peak ion phân tử trong phổ MS có m/z = 194.
c) Đúng: người 80 kg tiêu thụ tối đa 6×80 = 480 mg, tương đương 480/80 = 6 cốc Espresso; 480/160 = 3 lon Monster; 480/80 = 6 lon Red Bull; 480/32 = 15 lon Cocacola.
d) Đúng: lạm dụng caffeine gây mất ngủ, căng thẳng, bồn chồn, rối loạn dạ dày, nhịp tim tăng... Kết quả khớp đáp án nguồn (a-S, b-Đ, c-Đ, d-Đ).
a) (AI giải đề cho tôi)
Caffeine C8H10N4O2 có 2 nhóm ketone nhưng tổng số nguyên tử là 8+10+4+2 = 24, không phải 22.
b) (AI giải đề cho tôi)
M(C8H10N4O2) = 194 g/mol nên peak phân tử có m/z = 194.
c) (AI giải đề cho tôi)
480 mg caffeine tương đương 6 cốc Espresso (80mg/cốc), 3 lon Monster (160mg/lon), 6 lon Red Bull (80mg/lon), 15 lon Cocacola (32mg/lon).
d) (AI giải đề cho tôi)
Dùng quá nhiều caffeine một ngày có thể gây mất ngủ, căng thẳng, bồn chồn, rối loạn dạ dày, nhịp tim tăng...

(AI giải đề cho tôi)
Công thức đơn giản nhất (công thức nguyên tử chung) của hợp chất hữu cơ là công thức biểu thị tỉ lệ tối giản về số nguyên tử của các nguyên tố trong phân tử. Ví dụ: với hợp chất có công thức phân tử C2H6, công thức đơn giản nhất là CH3. Đáp án A là công thức phân tử, B và D không đúng định nghĩa.

(AI giải đề cho tôi)
Thí nghiệm nung hỗn hợp C6H12O6 và CuO, dẫn khí sinh ra qua bông CuSO4 khan (nhận biết H2O → chứng tỏ có H) rồi sục vào dung dịch vôi trong CaCO3 (vẩn trắng CaCO3 do CO2 → chứng tỏ có C). Đây chỉ là nhận biết (định tính) sự hiện diện của nguyên tố C và H, không đo khối lượng nên không phải định lượng; không thể xác định O bằng cách này. Vậy đáp án B, khớp với đáp án nguồn (43B).

(AI giải đề cho tôi) nCO${}_2$ = 3,36/22,4 = 0,15 mol; nH${}_2$O = 2,7/18 = 0,15 mol. Với 0,05 mol X: nC = 0,15/0,05 = 3; nH = 2·0,15/0,05 = 6. Este chỉ chứa C, H, O nên X có công thức C${}_3$H${}_6$O${}_2$ (kiểm tra: 2C${}_3$H${}_6$O${}_2$ + 7O${}_2$ → 6CO${}_2$ + 6H${}_2$O thỏa mãn).

Gọi công thức phân tử của A là $C_x{H}_y{O}_z$ (z ≥ 0), có 12x + y + 16z = 74. Vì A chỉ chứa C, H, O và đốt cháy chỉ cho $C{O}_2$ và $H_{2}O$.
- Với z = 0: 12x + y = 74, y chẵn và ≤ 2x + 2 → x = 5, y = 14: $C_5{H}_{14}$ (M = 74, ankan) → phù hợp.
- Với z = 1: 12x + y = 58 → x = 4, y = 10: $C_4{H}_{10}O$ (ancol/ete) → phù hợp.
- Với z = 2: 12x + y = 42 → x = 3, y = 6: $C_3{H}_6{O}_2$ (axit/este) → phù hợp.
- Với z = 3: 12x + y = 26 → x = 2, y = 2: $C_2{H}_2{O}_3$ → thỏa mãn hóa trị → phù hợp.
- Với z ≥ 4: 12x + y ≤ 10, không có công thức hữu cơ hợp lệ.
Vậy có 3 công thức phân tử phù hợp (theo đáp án nguồn: C).

(AI giải đề cho tôi)
Tỉ khối so với metan: $M_A=13,5\times 16=216$. Suy ra $n_A=10,8/216=0,05$ mol; $n_{O_2}=19,2/32=0,6$ mol; $n_{NaOH}=160\times 15\%/40=0,6$ mol.

Gọi $a=n_{C{O}_2}$. Hai muối là $N{a}_{2}C{O}_3$ và $NaHC{O}_3$ (vì $0,3<a<0,6$): $x+y=a$, $2x+y=0,6$ với khối lượng $106x+84y=41,1$. Giải hệ: $x=0,6-a$, thay vào: $106(0,6-a)+84(2a-0,6)=41,1\Rightarrow 62a=27,9\Rightarrow a=0,45$ mol. Vậy số C = $0,45/0,05=9$.

Bảo toàn khối lượng toàn bình: $30=0,45\times 44+18n_{H_{2}O}+32e$ (e = O₂ dư), kết hợp $n_{kh\acute{ı}sauđ\acute{\hat{o}}t}=\frac{1,26\times 25,6}{0,082\times 436,95}\approx 0,9$ mol nên $n_{H_{2}O}+e=0,45$. Giải ra $e=0,15$; $n_{H_{2}O}=0,3$ mol $\Rightarrow$ số H = $0,6/0,05=12$. Bảo toàn O: $0,05z=0,9+0,3-1,2+0,3=0,3\Rightarrow z=6$.

Vậy $A=C_9{H}_{12}{O}_6$ ($M=216$ đúng, kiểm tra O₂: $9+3-3=9$ mol O₂/mol A, tiêu thụ 0,45 mol, dư 0,15 mol khớp). Tổng số nguyên tử = $9+12+6=27$. Đáp án A.

Chọn đáp án C

Thí nghiệm trên có thể chứng minh glucozơ chứa nguyên tố hidro và cacbon nhờ chuyển chúng thành các hợp chất vô cơ tương ứng là hơi H${}_2$O và khí CO${}_2$.

Hơi nước sẽ làm CuSO${}_4$ khan từ màu trắng chuyển thành màu xanh:

CuSO${}_4$ + 5H${}_2$O → CuSO${}_4$. 5H${}_2$O

Khí CO${}_2$ làm vẩn đục nước vôi trong: CO${}_2$ + Ca(OH)${}_2$ → CaCO${}_3$↓ + H${}_2$O.

Quá trình phân tích nguyên tố được minh họa theo sơ đồ Mindmap dưới đây.

Đáp án D

▶ Đặt CT chung cho X và Y là $C_{2a}{H}_b{O}_c$ và $C_{3a}{H}_{2b}{O}_d$ (a, b, c, d ∈ N*).

Giả sử có 1 gam mỗi chất $\Rightarrow n_{CO2(X)}:n_{CO2(Y)}=\frac{2a}{24a+b+16c}:\frac{3a}{36a+2b+16d}=\frac{2}{3}$

$\Rightarrow 12a+b=16c-16d>0\Rightarrow c>d$ || X và Y đều đơn chức $\Rightarrow c=2$ và $d=1$.

∥$\Rightarrow$ 12a + b = 16. Giải phương trình nghiệm nguyên cho: a = 1 và b = 4.

$\Rightarrow$ X là $C_2{H}_4{O}_2$ và Y là $C_3{H}_{8}O$. ||▶ Gồm các đồng phân đơn chức sau:

– X: $HCOOC{H}_3$, $C{H}_{3}COOH$ $\Rightarrow$ có 2 đồng phân đơn chức.

– Y: $C{H}_{3}C{H}_{2}C{H}_{2}OH$, $C{H}_{3}CH(OH)C{H}_3$, $C_2{H}_{5}OC{H}_3$ $\Rightarrow$ có 3 đồng phân đơn chức.

∥$\Rightarrow$ tổng số cặp chất X, Y thỏa mãn là $2\times 3=6$ cặp

A và C loại do đốt cho $n_{C{O}_2}>n_{H_{2}O}$.
D loại do đốt cho $n_{C{O}_2}=n_{H_{2}O}$ ⇒ chọn B.

(AI giải đề cho tôi)
Phổ khối cho pic phân tử ở m/z = 26 (pic base, gần 100% cường độ tương đối). Khối lượng mol phân tử: CH${}_4$ = 16; C${}_2$H${}_2$ = 2×12 + 2×1 = 26; C${}_2$H${}_4$ = 28; C${}_2$H${}_6$ = 30. Chỉ C${}_2$H${}_2$ có M = 26 khớp với pic ở m/z 26 (pic nhỏ kề bên là pic đồng vị M+1 do ${}^{13}$C). Vậy hydrocarbon cần tìm là C${}_2$H${}_2$, trùng với đáp án nguồn.

(AI giải đề cho tôi)
Tính phân tử khối từng chất: acetic acid $C{H}_{3}COOH$: $M=2\cdot 12+4\cdot 1+2\cdot 16=60$ (đạt 60). Methyl acetate $C{H}_{3}COOC{H}_3$: $M=74$. Acetone $C{H}_{3}COC{H}_3$: $M=58$. Ethanol $C_2{H}_{5}OH$: $M=46$. Vậy chỉ acetic acid có phân tử khối 60.

(AI giải đề cho tôi)
Tính phân tử khối các chất: acetic acid CH${}_3$COOH có $M=2\cdot 12+4\cdot 1+2\cdot 16=60$; methyl acetate CH${}_3$COOCH${}_3$ có $M=74$; acetone CH${}_3$COCH${}_3$ có $M=58$; ethanol C${}_2$H${}_5$OH có $M=46$. Vậy chỉ acetic acid có phân tử khối 60, khớp kết quả phổ MS. Đáp án A trùng với đáp án nguồn.