Câu 24: Khi đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol một hydrocarbon X, thu được 4,4 gam CO2 và 1,8 gam H2O. Công thức phân tử của X là gì?
Câu hỏi yêu cầu sử dụng dữ liệu đốt cháy để xác định công thức phân tử hydrocarbon. Mol CO2 = 4.4 / 44 = 0.1 mol -> mol C = 0.1 mol. Mol H2O = 1.8 / 18 = 0.1 mol -> mol H = 0.1 * 2 = 0.2 mol. Tỉ lệ mol C:H = 0.1 : 0.2 = 1 : 2. Công thức đơn giản nhất là CH2. Số mol hydrocarbon X là 0.1 mol, tạo ra 0.1 mol C và 0.2 mol H. Số nguyên tử C trong X = mol C / mol X = 0.1 / 0.1 = 1. Số nguyên tử H trong X = mol H / mol X = 0.2 / 0.1 = 2. Vậy công thức phân tử là CH2. Tuy nhiên, CH2 không tồn tại. Có lẽ đề bài có sai sót hoặc hydrocarbon X không phải 0.1 mol. *Rà soát lại đề bài và các phương án.* Giả sử có 0.1 mol X tạo ra 0.1 mol C và 0.2 mol H. Nếu X có công thức CxHy thì 0.1x = 0.1 và 0.1y = 0.2, suy ra x=1, y=2. Công thức CH2. Nếu các phương án là C2H2, C2H4, C2H6, C3H4, C3H6, C3H8... thì cần kiểm tra lại phép tính hoặc giả định. Quay lại phép tính: Mol CO2 = 0.1 mol => mC = 0.1 * 12 = 1.2 g. Mol H2O = 0.1 mol => mH = 0.1 * 2 = 0.2 g. Tổng khối lượng C và H trong 0.1 mol X là 1.2 + 0.2 = 1.4 g. Khối lượng mol của X = 1.4 g / 0.1 mol = 14 g/mol. Hydrocarbon có khối lượng mol 14 g/mol là CH2 (không tồn tại). Có thể có nhầm lẫn trong số liệu đề bài hoặc các phương án. Giả sử hydrocarbon là anken CnH2n. Khối lượng mol = 14n. 14n = 14 -> n=1 (CH2). Giả sử ankin CnH2n-2. 14n-2 = 14 -> 14n=16... Giả sử ankan CnH2n+2. 14n+2 = 14 -> 14n=12... Không khớp với các loại hydrocarbon phổ biến. *Kiểm tra lại các phương án có thể có trong chương trình.* Các hydrocarbon thường gặp: C2H2 (26), C2H4 (28), C2H6 (30), C3H4 (40), C3H6 (42), C3H8 (44), C4H6 (54), C4H8 (56), C4H10 (58)... Khối lượng mol 42 g/mol tương ứng với C3H6. Quay lại tính toán: 0.1 mol X nặng 1.4 g. Nếu X là C3H6 (M=42), thì 0.1 mol C3H6 nặng 4.2 g. Số liệu đề bài có vẻ không chính xác. *Tuy nhiên, nếu chấp nhận M=42 từ kết quả tính toán 1.4g/0.1 mol, và tỉ lệ C:H là 1:2, thì CTĐGN là CH2 (M=14). 42/14 = 3. Công thức phân tử là (CH2)3 = C3H6.* Giả sử số liệu CO2 và H2O là đúng, và 0.1 mol X là đúng. Mol C = 0.1, mol H = 0.2. Công thức đơn giản nhất CH2. Công thức phân tử (CH2)n. Khối lượng mol của (CH2)n là 14n. Khối lượng của 0.1 mol X là 1.4g. Khối lượng mol của X là 1.4/0.1 = 14. 14n = 14 -> n=1. Công thức CH2. Có vẻ đề bài lấy số liệu từ ví dụ CH2O và sửa lại. Nếu chấp nhận M=42 từ MS (như Q18), thì CTPT là C3H6. Nếu chấp nhận dữ liệu đốt cháy, M=14, CTPT là CH2. Dữ liệu đốt cháy và số mol X mâu thuẫn với nhau và với các CT CnH2n. Giả sử dữ liệu mol CO2 và H2O đúng, và X là 0.1 mol. Tỉ lệ C:H là 1:2. Khối lượng mol X = 1.4g/0.1mol = 14g/mol. CTPT CH2. *Đây là một câu hỏi có vấn đề về số liệu.* Tuy nhiên, nếu chỉ dựa vào tỉ lệ C:H = 1:2 và các phương án phổ biến, C2H4 và C3H6 đều có tỉ lệ này. C2H4 có M=28. C3H6 có M=42. Phương án B (C3H6) có M=42, khớp với kết quả tính từ mol CO2 và H2O nếu giả định 0.1 mol X tạo ra 0.3 mol C (từ 0.3 mol CO2) và 0.6 mol H (từ 0.3 mol H2O). Mol CO2 = 0.3, mol H2O = 0.3 => mol C = 0.3, mol H = 0.6. Tỉ lệ C:H = 1:2. Nếu 0.1 mol X tạo ra 0.3 mol C và 0.6 mol H, thì X có 3 nguyên tử C và 6 nguyên tử H. CTPT là C3H6. *Giả định rằng số mol CO2 và H2O trong đề bài là 0.3 mol và 0.3 mol.* Mol CO2 = 0.3 mol (13.2g), mol H2O = 0.3 mol (5.4g). Lúc đó, 0.1 mol X tạo ra 0.3 mol C và 0.6 mol H. X có 3C, 6H. CTPT C3H6. Khối lượng 0.1 mol C3H6 = 0.1 * 42 = 4.2g. Khối lượng C = 0.3 * 12 = 3.6g (85.71%). Khối lượng H = 0.6 * 1 = 0.6g (14.29%). Tổng 3.6+0.6 = 4.2g. Số liệu này khớp. *Như vậy, số liệu trong đề bài gốc (4.4g CO2 và 1.8g H2O cho 0.1 mol X) là sai. Tôi sẽ sửa số liệu hoặc giả định lại.* Giả định dữ liệu %C, %H là đúng (85.71% C, 14.29% H), CTĐGN CH2, M = 14n. Nếu X là C3H6 (M=42), thì n=3. 0.1 mol C3H6 nặng 4.2g. Đốt 0.1 mol C3H6: C3H6 + O2 -> 3CO2 + 3H2O. Mol CO2 = 0.1*3 = 0.3 (13.2g). Mol H2O = 0.1*3 = 0.3 (5.4g). *Đề bài gốc có số liệu sai.* Tôi sẽ sử dụng số liệu %C, %H và M=42 từ Q18 để tạo câu hỏi tương tự nhưng chính xác hơn, hoặc sửa số liệu đốt cháy trong câu này để khớp với một CTPT trong đáp án. Sửa số liệu đốt cháy: Đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol một hydrocarbon X, thu được 13,2 gam CO2 và 5,4 gam H2O. Công thức phân tử của X là gì? Mol CO2 = 13.2/44 = 0.3 mol. Mol H2O = 5.4/18 = 0.3 mol. Mol C = 0.3, mol H = 0.6. C:H = 0.3:0.6 = 1:2. CTĐGN CH2. 0.1 mol X chứa 0.3 mol C và 0.6 mol H. Số C = 0.3/0.1 = 3. Số H = 0.6/0.1 = 6. CTPT C3H6. Khối lượng mol = 12*3 + 1*6 = 42. Đây là C3H6. Phương án B. *Câu hỏi này bây giờ là áp dụng và giải quyết vấn đề.*
