Bài 12.8 trang 45, 46, 47 SBT Hóa 11 - Kết nối tri thức: Một hợp chất hữu cơ X chứa 37, 5% C, 3, 2% H và 59, 3% F về khối lượng. Cho bay hơi 1...

Một hợp chất hữu cơ X chứa 37,5% C, 3,2% H và 59,3% F về khối lượng. Cho bay hơi 1,00 g chất này tại 90 ^oC với áp suất 0,50 bar thì thể tích thu được là 0,93 L. Xác định công thức phân tử của X.

Thiết lập công thức phân tử hợp chất hữu cơ (C_xH_yO_zN_t) từ phân tử khối (M) được khái quát như sau:

${\rm{x = }}\frac{{{\rm{\% }}{{\rm{m}}_{\rm{C}}}}}{{{\rm{12}}}} \times \frac{{\rm{M}}}{{{\rm{100}}}}{\rm{; y = }}\frac{{{\rm{\% }}{{\rm{m}}_{\rm{H}}}}}{{\rm{1}}} \times \frac{{\rm{M}}}{{{\rm{100}}}}{\rm{; z = }}\frac{{{\rm{\% }}{{\rm{m}}_{\rm{O}}}}}{{{\rm{16}}}} \times \frac{{\rm{M}}}{{{\rm{100}}}}{\rm{; t = }}\frac{{{\rm{\% }}{{\rm{m}}_{\rm{N}}}}}{{{\rm{14}}}} \times \frac{{\rm{M}}}{{{\rm{100}}}}$

Với x, y, z, t lần lượt là số nguyên tử C, số nguyên tử H, số nguyên tử O, số nguyên tử N; %m_C, %m_H, %m_O, %m_N lần lượt là % khối lượng của các nguyên tố C, H, O, N trong hợp chất hữu cơ.

Tại 90 ^oC với áp suất 0,50 bar thì số mol của 0,93 L khí X là ${{\rm{n}}_{\rm{X}}} = \frac{{{\rm{P}}{\rm{.V}}}}{{{\rm{R}}{\rm{.T}}}} = \frac{{0,5.1.0.93}}{{0.082.(90 + 273)}} \approx 0,0156{\rm{ }}({\rm{mol}})$

${{\rm{M}}_{\rm{X}}} = \frac{1}{{0.0156}} \approx {\rm{64 }}({\rm{g/mol}})$

Gọi công thức phân tử của X là C_xH_yF_z.

$\begin{array}{l}{\rm{x = }}\frac{{{\rm{\% }}{{\rm{m}}_{\rm{C}}}}}{{{\rm{12}}}} \times \frac{{\rm{M}}}{{{\rm{100}}}} = \frac{{37,5}}{{12}} \times \frac{{64}}{{100}} = 2\\{\rm{y = }}\frac{{{\rm{\% }}{{\rm{m}}_{\rm{H}}}}}{{\rm{1}}} \times \frac{{\rm{M}}}{{{\rm{100}}}} = \frac{{3,2}}{1} \times \frac{{64}}{{100}} \approx 2\\{\rm{z = }}\frac{{{\rm{\% }}{{\rm{m}}_{\rm{F}}}}}{{{\rm{19}}}} \times \frac{{\rm{M}}}{{{\rm{100}}}} = \frac{{59,3}}{{19}} \times \frac{{64}}{{100}} \approx 2\end{array}$

Vậy công thức phân tử của X là C₂H₂F₂.