50 bài tập về Xác định công thức phân tử hợp chất hữu cơ (có đáp án 2025) và cách giải

Xác định công thức phân tử hợp chất hữu cơ

A. Lý thuyết và phương pháp giải

Dạng 1: Xác định công thức phân tử dựa vào % khối lượng các nguyên tố

1. Phương pháp giải

- Gọi công thức tổng quát C_xH_yO_zN_t

- Ta có tỉ lệ số nguyên tử giữa các nguyên tố:

$x:y:z:t=\frac{\%C}{12}:\frac{\%H}{1}:\frac{\%O}{16}:\frac{\%N}{14}$

- Dựa vào dữ kiện đề bài, ta xác định phân tử khối của chất hữu cơ.

2. Ví dụ minh họa

Ví dụ 1:

A. C₃H₃O

B. CH₃O

C. C₂H₃O

D. C₂H₂O

Hướng dẫn giải:

Gọi công thức tổng quát C_xH_yO_z

%O = 100% - 55,81% - 6,98% = 37,21%

$x:y:z=\frac{\%C}{12}:\frac{\%H}{1}:\frac{\%O}{16}=\frac{55,81}{12}:\frac{6,98}{1}:\frac{37,21}{16}=2:3:1$

Công thức đơn giản nhất của X là C₂H₃O

Đáp án C

Ví dụ 2:

A. C₂H₈NCl

B. C₂H₉NCl

C. C₄H₁₆N₂Cl₂

D. C₃H₈NCl

Hướng dẫn giải:

Gọi công thức tổng quát C_xH_yN_zCl_t

$x:y:z=\frac{\%C}{12}:\frac{\%H}{1}:\frac{\%N}{14}:\frac{\%Cl}{35,5}=\frac{29,45}{12}:\frac{9,82}{1}:\frac{17,18}{14}:\frac{43,55}{35,5}=2:8:1:1$

Công thức của A là C₂H₈NCl

Đáp án A

Dạng 2: Xác định công thức phân tử dựa vào công thức đơn giản nhất

1. Phương pháp giải

- Nếu biết khối lượng mol (M) của chất hữu cơ:

CTPT = (CTĐGN)_n → $n=\frac{M}{M_{CT\text{D}GN}}$

- Nếu không biết khối lượng mol của chất thì phải biện luận dựa theo điều kiện tồn tại chất hữu cơ:

+ Với CTTQ C_xH_yO_z thì y ≤ 2x + 2, chẵn

+ Với CTTQ C_xH_yO_zN_t thì y ≤ 2x + 2 + t

+ Với CTTQ C_xH_yO_zX_u thì y ≤ 2x + 2 – u (X là halogen) y lẻ (chẵn) nếu t, u lẻ (chẵn)

2. Ví dụ minh họa

Ví dụ 1:

A. C₁₀H₁₆

B. C₅H₈

C. C₂H₃

D. C₁₂H₁₆

Hướng dẫn giải:

Gọi công thức của limonen là C_xH_y

$x:y=\frac{\%C}{12}:\frac{\%H}{1}=\frac{88,235}{12}:\frac{11,765}{1}=5:8$

Công thức: (C₅H₈)_n

M_limonen = 4,69.29 = 136 (g/mol)

Ta có 68n = 136 suy ra n = 2

Công thức của limonen là C₁₀H₁₆

Đáp án A

Ví dụ 2:

A. C₅H₆O

B. C₈H₁₂O

C. C₁₀H₁₂O

D. C₁₀H₁₀O

Hướng dẫn giải

Gọi công thức tổng quát của anetol là C_xH_yO_z

%O = 100% - (%C + %H)

= 100% - (81,08% + 8,1% ) = 10,82%

$x:y:z=\frac{\%C}{12}:\frac{\%H}{1}:\frac{\%O}{16}=\frac{81,08}{12}:\frac{8,1}{1}:\frac{10,82}{16}=10:12:1$

⇒ Công thức đơn giản nhất của anetol là C₁₀H₁₂O

Ta có: $M_{{\left(C_{10}{H}_{12}O\right)}_n}=148$

⇒ (10.12 + 12 + 16).n = 148 ⇒ n = 1

Vậy công thức phân tử là C₁₀H₁₂O

Đáp án C

Dạng 3: Xác định công thức phân tử hợp chất hữu cơ dựa vào phản ứng đốt cháy

1. Phương pháp giải

- Gọi công thức tổng quát của X là C_xH_yO_z

- Ta có

$\begin{array}{l}{n}_C=n_{C{O}_2}\\ n_H=2.n_{H_{2}O}\end{array}$

$n_O=\frac{\left(m_{}-m_C-m_H\right)}{16}$

- Tìm x, y, z

+ Dựa vào bảo toàn nguyên tố:

$\begin{array}{l}x=\frac{n_{C{O}_2}}{n_x}\\ y=\frac{2.n_{H_{2}O}}{n_x}\\ z=\frac{n_O}{n_x}\end{array}$

+ Dựa vào tỉ lệ x : y : z = n_C : n_H : n_O

- Dựa vào dữ kiện đề bài để tìm công thức phân tử.

- Chú ý: Sản phẩm cháy của hợp chất hữu cơ (CO₂, H₂O,…) khi được hấp thu vào các bình:

+ Các chất hút nước là H₂SO₄ đặc, P₂O₅, các muối khan, dung dịch bất kì (do hơi nước gặp lạnh sẽ ngưng tụ) → khối lượng bình tăng là khối lượng nước.

+ Các bình hấp thu CO₂ thường là dung dịch hiđroxit kim loại kiềm, kiềm thổ

→ khối lượng bình tăng là khối lượng CO₂

+ Thường gặp trường hợp bài toán cho hỗn hợp sản phẩm cháy (CO₂ và H₂O) vào bình đựng nước vôi trong hoặc dung dịch Ba(OH)₂ thì:

* Khối lượng bình tăng → m­ = $m_{C{O}_2}+m_{H_{2}O}$

* Khối lượng dung dịch thay đổi → $△m=m_{C{O}_2}+m_{H_{2}O}-m_{\downarrow }$

2. Ví dụ minh họa

Ví dụ 1:

A. C₄H₈O₂

B. C₄H₁₀O₂

C. C₃H₈O

D. C₄H₈O

Hướng dẫn giải:

Tỉ lệ thể tích cũng chính là tỉ lệ về số mol nên ta coi thể tích là số mol trong tính toán.

Ta có: Z là CO₂ = 80 mol → số mol H₂O = 160 – 80 = 80 mol

Bảo toàn nguyên tố O:

n_O = 80.2 + 80 - 110.2 = 20 mol

Gọi công thức X là C_xH_yO_z

$\begin{array}{l}x=\frac{n_{C{O}_2}}{n_x}=\frac{80}{20}=4\\ y=\frac{2.n_{H_{2}O}}{n_x}=\frac{2.80}{20}=8\\ z=\frac{n_O}{n_x}=\frac{20}{20}=1\end{array}$

→ C₄H₈O

Đáp án D

Ví dụ 2:

A. CH₄

B. C₃H₄

C. C₄H₁₀

D. C₂H₄

Hướng dẫn giải:

Ta có:

$m_{C{O}_2}+m_{H_{2}O}$= m _{kết tủa} – m _{dung dịch giảm} = 39,4 – 19,912 = 19,488 g

CTTQ của Y là C_xH_y

$\begin{array}{l}\begin{array}{c}12x+y=4,64\\ 44x+\frac{1}{2}.18y=19,488\end{array}\Rightarrow \begin{array}{c}x=0,348\\ y=0,464\end{array}\\ \Rightarrow \frac{x}{y}=\frac{0,348}{0,464}=\frac{3}{4}\Rightarrow C_3{H}_4\end{array}$

Đáp án B

B. Bài tập ôn tập

Câu 1: Chất hữu cơ X có % khối lượng C, H, O lần lượt bằng 40%, 6,67 % và 53, 33%. Công thức phân tử của hợp chất hữu cơ có dạng

A. (C₂H₄O)_n

B. (CH₂O)_n

C. (CHO)_n

D. (C₂HO)_n

Hướng dẫn giải:

Gọi công thức tổng quát C_xH_yO_z

$x:y:z=\frac{\%C}{12}:\frac{\%H}{1}:\frac{\%O}{16}=\frac{40}{12}:\frac{6,67}{1}:\frac{53,33}{16}=1:2:1$

Công thức của A là (CH₂O)_n

Đáp án B

Câu 2:

A. C₆H₁₄O₂N

B. C₆H₆O₂N

C. C₆H₁₂ON

D. C₆H₅O₂N

Hướng dẫn giải:

Gọi công thức tổng quát C_xH_yO_zN_t

$\begin{array}{l}x:y:z:t=\frac{m_C}{12}:\frac{m_H}{1}:\frac{m_O}{16}:\frac{m_N}{14}\\ =\frac{72}{12}:\frac{5}{1}:\frac{32}{16}:\frac{14}{14}=6:5:2:1\end{array}$

Công thức đơn giản của X là C₆H₅O₂N

Mà M = 123 nên X là C₆H₅O₂N

Đáp án D

Câu 3: Đốt cháy hoàn toàn 9,0 gam hợp chất hữu cơ A (chứa C, H, O) thu được 6,72 lít CO₂ (đktc) và 5,4 gam H₂O. Biết tỉ khối của A so với khí oxi là 1,875. Công thức phân tử của A là

A. C₂H₄O

B. C₂H₄O₂

C. CH₂O

D. C₄H₄O₂

Hướng dẫn giải:

Gọi công thức tổng quát C_xH_yO_z

Ta có: $n_{C{O}_2}=0,3\left(mol\right);n_{H_{2}O}=0,3\left(mol\right)$

$\begin{array}{l}{n}_O=\frac{m_O}{16}=\frac{m_A-m_C-m_H}{16}\\ =\frac{9-0,3.12-0,\mathrm{3.2.1}}{16}=0,3mol\end{array}$

x : y : z = 0,3 : 0,6 : 0,3 = 1 : 2 : 1

Công thức A là (CH₂O)_n

M = 1,875.32 = 60 → 30n = 60 → n = 2

A là C₂H₄O₂

Đáp án B

Câu 4:

A. C₃H₈O

B. C₃H₄

C. C₃H₄O

D. C₃H₄O₂

Hướng dẫn giải:

Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có:

$m_{C{O}_2}+m_{H_{2}O}=m_A{\text{+\hspace{0.17em}\hspace{0.17em}m}}_{O_2}\text{= }18+\frac{16,8}{22,4}.32=42g$

Vì $V_{C{O}_2}:V_{H_{2}O}$ = 3:2 nên $n_{C{O}_2}:n_{H_{2}O}=3:2$

Gọi số mol của H₂O và CO₂ lần lượt là 2x và 3x, ta có:

2x.18 + 3x.44 = 42

⇒ x = 0,25

$\begin{array}{l}\begin{array}{c}{n}_{C{O}_2}=3x=0,75mol\Rightarrow n_c=0,75mol\\ n_{H_{2}O}=0,5mol\Rightarrow n_H=0,5.2=1mol\end{array}\\ \Rightarrow \begin{array}{l}{m}_C=0,75.12=9gam\\ m_H=1gam\end{array}\end{array}$

⇒ m_O = 18-9-1=8g ⇒ n_O = 0,5 mol

Gọi CTTQ của A là C_xH_yO_z, ta có:

x : y : z = n_C : n_H : n_O = 0,75 : 1 : 0,5 = 3 : 4 : 2

Vậy CTĐGN của A là (C₃H₄O₂)_n.

Mà $d_{A/H_2}$= 36 ⇒ M_A = 72 ⇒ n=1

Vậy CTPT của A là C₃H₄O₂.

Đáp án D

Câu 5: Hợp chất X có thành phần % về khối lượng: C (85,8%) và H (14,2%). Hợp chất X là

A. C₃H₈

B. C₄H₁₀

C. C₄H₈

D. C₃H₁₀

Hướng dẫn giải:

Gọi công thức tổng quát C_xH_y

$x:y=\frac{\%C}{12}:\frac{\%H}{1}=\frac{85,8}{12}:\frac{14,2}{1}=1:2$

Dựa vào đáp án thì ta thấy C₄H₈ thỏa mãn điều kiên x:y = 1:2

Đáp án C

Câu 6: Đốt cháy hoàn toàn 5,75 gam hợp chất hữu cơ X (chứa C, H, O) thu được 11,0 gam CO₂ và 6,75 gam H₂O. Biết tỉ khối của A so với khí hiđro là 23. Công thức phân tử của X là

A. C₂H₆O

B. C₂H₄O₂

C. CH₂O

D. C₄H₄O₂

Hướng dẫn giải:

Gọi công thức tổng quát C_xH_yO_z

Ta có: $n_{C{O}_2}=0,25\left(mol\right);n_{H_{2}O}=0,375\left(mol\right)$

$\begin{array}{l}{n}_O=\frac{m_O}{16}=\frac{m_A-m_C-m_H}{16}\\ =\frac{5,75-0,25.12-0,\mathrm{375.2.1}}{16}=0,125\left(mol\right)\end{array}$

x : y : z = 0,25 : 0,375.2 : 0,125 = 2 : 6 : 1

Công thức A là (C₂H₆O)_n

M = 23.2 = 46 → 46n = 46 → n = 1

A là C₂H₆O

Đáp án A

Câu 7: Từ ogenol (trong tinh dầu hương nhu) điều chế được metylogenol (M = 178 g/mol) là chất dẫn dụ côn trùng. Kết quả phân tích nguyên tố của metylogenol cho thấy: %C = 74,16%, %H = 7,86%, còn lại là oxi. Công thức phân tử của metylogenol là

A. C₁₁H₁₄O

B. C₁₁H₁₄O₂

C. C₁₂H₁₄O₂

D. C₆H₇O

Hướng dẫn giải:

Gọi công thức tổng quát C_xH_yO_z

$\begin{array}{l}x:y:z=\frac{\%C}{12}:\frac{\%H}{1}:\frac{\%O}{16}\\ =\frac{74,16}{12}:\frac{7,86}{1}:\frac{17,98}{16}=5,5:7:1\end{array}$

Công thức của metylogenol là (C_5,5H₇O)_n

Mà M =178 nên n =2

Công thức của metylogenol là C₁₁H₁₄O₂

Đáp án B

Câu 8: Khi đốt cháy hoàn toàn 15 mg chất A chỉ thu được khí CO₂ và hơi nước, tổng thể tích của chúng quy về đktc là 22,4 ml. CTĐGN của A?

A. CH₄O₂

B. CH₂O

C. CH₄

D. C₂H₄O

Hướng dẫn giải:

Đặt CTTQ của A là C_xH_yO_z

$C_x{H}_y{O}_z+(x+\frac{y}{4}-\frac{z}{2})O_2\to xC{O}_2+\frac{y}{2}{H}_{2}O$

$\frac{15}{12x+y+16z}$ $\frac{15x}{12x+y+16z}$ $\frac{7,5y}{12x+y+16z}$

Theo bài ra ta có:

$\frac{15x}{12x+y+16z}$+ $\frac{7,5y}{12x+y+16z}$=1

⇒ 3x + 6,5y = 16z

Vậy x = 1, y = 2, z = 1.

Vậy CTĐGN là CH₂O.

Đáp án B

Câu 9:

A. CHCl

B. C₂HCl₂

C. CH₂Cl₂

D. CH₂Cl

Hướng dẫn giải:

Gọi CTPT chất A là C_xH_yCl_z

Theo bảo toàn nguyên tố thì:

$\begin{array}{l}{n}_C=n_{C{O}_2}=\frac{0,22}{44}=0,005mol\\ n_H=2.n_{H_{2}O}=\frac{0,09}{18}.2=0.01mol\end{array}$

n_AgCl = n_Cl =0,01 mol

=> x : y : z = 0,005 : 0,01 : 0,01 = 1 : 2 : 2

CT đơn giản nhất: (CH₂Cl₂)_n.

Ta có M_A = 5.17 = 85 → n= 1

Vậy CTPT chất A là: CH₂Cl₂

Đáp án C

Câu 10: Hợp chất X có %C= 54,54%, %H= 9,1 %, còn lại là oxi. Khối lượng phân tử của X bằng 88. CTPT của X là

A. C₄H₁₀O

B. C₅H₁₂O

C. C₄H₁₀O₂

D. C₄H₈O₂

Hướng dẫn giải:

Gọi công thức tổng quát C_xH_yO_z

$x:y:z=\frac{\%C}{12}:\frac{\%H}{1}:\frac{\%O}{16}=\frac{54,54}{12}:\frac{9,1}{1}:\frac{36,36}{16}=2:4:1$

Công thức đơn giản của x là C₂H₄O

Mà M_X = 88 nên suy ra X là C₄H₈O₂

Đáp án D

Câu 11:

A. C₆H₆O₂

B. C₆H₆O

C. C₇H₈O

D. C₇H₈O₂

Hướng dẫn giải

Gọi công thức tổng quát là C_xH_yO_z

$n_{O_2}=0,04mol$

Áp dụng bảo toàn khối lượng ta có $m_A+m_{O_2}=m_{C{O}_2}+m_{H_{2}O}$

Khối lượng bình chứa tăng thêm 1,9 g chính là khối lượng CO₂ và H₂O

nên m_A = 1,9 – 0,04.32 = 0,62 g

m_C + m_H + m_O = 0,62 g → m_O = 0,16 g → n_O = 0,01 mol

Áp dụng bảo toàn nguyên tố $n_{O\left(A\right)}+n_{O\left(O_2\right)}=n_{O\left(C{O}_2\right)}+n_{O\left(H_{2}O\right)}$

$\begin{array}{l}\Rightarrow 2.n_{C{O}_2}+n_{H_{2}O}=0,04.2+0,01=0,09mol\\ \Rightarrow 2n_C+\frac{1}{2}{n}_H=0,09mol\end{array}$

Mặt khác m_C + m_H =0,46 g $\Rightarrow 12n_C+n_H=0,46$

suy ra n_C = 0,035 mol, n_H = 0,04

x : y : z = 0,035 : 0,04 : 0,01 = 7: 8: 2

Công thức phân tử của A là C₇H₈O₂

Đáp án D

Câu 12:

A. C₃H₆O₂

B. C₂H₂O₃

C. C₅H₆O₂

D. C₄H₁₀O

Hướng dẫn giải:

Thử các đáp án ta có:

$\begin{array}{l}{C}_3{H}_6{O}_2:\%C=\frac{12.3}{12.3+6+16.2}.100\%=48,64\%\\ C_2{H}_2{O}_3:\%C=\frac{12.2}{12.2+2+16.3}.100\%=32,43\%\\ C_5{H}_6{O}_2:\%C=\frac{12.5}{12.5+6+16.2}.100\%=61,22\%\\ C_4{H}_{10}O:\%C=\frac{12.4}{12.4+10+16}.100\%=64,86\%\end{array}$

Đáp án C

Câu 13:

A. C₃H₉N

B. C₃H₇O₂N

C. C₂H₇N

D. C₂H₅O₂N

Hướng dẫn giải

$n_{O_2}=0,1875mol=>m_{O_2}=6gam$

Bảo toàn khối lượng: $m_A+m_{O_2}=m_{C{O}_2}+m_{N_2}+m_{H_{2}O}$

$=>m_{C{O}_2}+m_{N_2}=7,3g$

Mặt khác: $n_{C{O}_2}+n_{N_2}=0,175mol$

$=>n_{C{O}_2}=0,15;n_{N_2}=0,025mol$

Bảo toàn O: $n_{O\left(A\right)}=2n_{C{O}_2}+n_{H_{2}O}–2n_{O_2}=0,1mol$

=> n_C : n_H : n_O : n_N = 0,15 : 0,35 : 0,1 : 0,05 = 3 : 7 : 2 : 1

Vì X chỉ có 1 nguyên tử N nên A có CTPT là: C₃H₇O₂N

Đáp án B

Câu 14:

A. C₂H₄O₂

B. CH₄O₂

C. C₄H₈O₂

D. C₃H₆O₂

Hướng dẫn giải:

Gọi số mol C_nH_2n+2O₂ ban đầu là 1 mol

$C_n{H}_{2n+2}{O}_2+\frac{3n-2}{2}{O}_2\to nC{O}_2+n{H}_{2}O$

Ban đầu: 1 3n-2

Phản ứng: 1 $\frac{3n-2}{2}$ n n

Sau phản ứng: 0 $\frac{3n-2}{2}$ n n

Có n_Trước= 3n-1 (mol) và n_sau = $\frac{7n-2}{2}$ (mol)

Ta có:

$\begin{array}{l}\frac{p_t}{n_t}=\frac{p_s}{n_s}\Rightarrow \frac{p_t}{p_s}=\frac{n_t}{n_s}\\ \Rightarrow \frac{3n-1}{\frac{7n-2}{2}}=\frac{0,8}{0,95}\Rightarrow n=3\Rightarrow C_3{H}_6{O}_2\end{array}$

Đáp án D

Câu 15: Chất hữu cơ M chứa 7,86% H; 15,75% N; 40,45% C và còn lại là oxi. Biết M có phân tử khối nhỏ hơn 100. M là chất nào?

A. C₃H₅O₂N

B. C₃H₆O₂N

C. C₂H₅O₂N

D. C₃H₇O₂N

Hướng dẫn giải:

Gọi công thức tổng quát C_xH_yO_zN_t

$\begin{array}{l}x:y:z:t=\frac{\%C}{12}:\frac{\%H}{1}:\frac{\%O}{16}:\frac{\%N}{14}\\ =\frac{40,45}{12}:\frac{7,86}{1}:\frac{35,94}{16}:\frac{15,75}{14}=3:7:2:1\end{array}$

Công thức đơn giản của M là C₃H₇O₂N

Mà $M_{C_3{H}_7{O}_{2}N}<100$

Đáp án D