A. Lý thuyết:
I. Công thức đơn giản nhất:

1. Định nghĩa:

-CTĐGN là công thức biểu thị tỉ lệ tối giản về số nguyên tử của các nguyên tố trong phân tử.

2. Cách thiết lập CTĐGN:

- Gọi CTĐGN của hợp chất đó là: C_xH_yO_z

- Lập tỉ lệ : 

$$\begin{gathered} x:y:z=n_C:n_H:n_O=\frac{m_C}{12}:\frac{m_H}{1}:\frac{m_O}{16} \\ x:y:z=\frac{\%C}{12}:\frac{\%H}{1}:\frac{\%O}{16} \end{gathered}$$

=> CTĐGN của hợp chất: (x, y, z: Số nguyên tối giản)

* Thí dụ: đốt cháy hoàn toàn 0,6 gam một hợp chất hữu cơ A thu được 0,448 lít khí CO₂ (đktc) và 0,36 gam nước. Xác định công thức đơn giản nhất của A

Đặt CTĐGN của A là CxHyOz

$n_C=n_{C{O}_2}=\frac{0,448}{22,4}=0,02; n_H=2.n_{H_{2}O}=\frac{2.0,36}{18}=0,04$

m_O= 0,6-0,02.12-0,04.1=0,32 gam; $\to n_O=\frac{0,32}{16}=0,02$

Ta có: x:y:z= 0,02:0,04:0,02=1:2:1

=> CTĐGN là: CH₂O

II. Công thức phân tử:

1. Định nghĩa:

-CTPT là công thức biểu thị số lượng nguyên tử của mỗi nguyên tố trong phân tử

2. Mối quan hệ giữa CTPT và CTĐGN:

* Công thức thực nghiệm: có dạng (CTĐGN)_n. Thay n = 1, 2, 3.. thu được CTPT.

VD: - Công thức đơn giản nhất là CH₂O

=> Công thức thực nghiệm là (CH₂O)_n.

Với n=1: CTPT là CH₂O

n=2: CTPT là C₂H₄O₂

3. Cách thiết lập CTPT của HCHC:

a. Thông qua CTĐGN:

-(C_aH_bO_c)n →  = (12a + 1b + 16c) .n 

-Với a,b,c đã biết kết hợp M

-Tính được n => CTPT

b. Dựa vào thành phần trăm về khối lượng các nguyên tố:

* Xét sơ đồ: C_xH_yO_z → xC + yH + zO.

Klg (g)         M(g)       12x       y    16z

%m            100%         C%   H%   Z%.

* Từ tỉ lệ: $$\begin{gathered} \frac{M}{100}=\frac{12x}{\%C}=\frac{y}{\%H}=\frac{16z}{\%O} \\ =>x=\frac{M.\%C}{12.100\%}; y=\frac{M.\%H}{100\%}; z=\frac{M.\%O}{16.100\%} \end{gathered}$$

c. Tính trực tiếp từ khối lượng sản phẩm đốt cháy:

C_xH_yO_z+(x+y/4–z/2)O₂→ xCO₂ + y/2H₂O                                                                      

1mol                                                 xmol        

y/2mol

n_A                                      n_CO2       n_H2O

$x=\frac{n_{C{O}_2}}{n_A}; y=\frac{2.n_{H_{2}O}}{n_A}$

Biết M_A; x; y →12x+1y+16z = M_A 

$z=\frac{M_A-12x -1y}{16}$

B. Bài tập:

1. Dạng 1: Tìm công thức đơn giản chất

   Công thức đơn giản nhất (CTĐGN) là công thức biểu thị tỉ lệ tối giản về số nguyên tử của các nguyên tố trong phân tử.

Nói cách khác, CTĐGN của chất hữu cơ C_xH_yO_z là tỉ lệ nguyên tối giản x : y : z.

   Thiết lập công thức đơn giản nhất:

2. Dạng 2: Tìm công thức phân tử

    Công thức phân tử (CTPT) là công thức biểu thị số lượng nguyên tử của mỗi nguyên tố trong phân tử.

    Với chất X có CTĐGN là C_xH_yO_z. ⇒ Công thức thực nghiệm (C_xH_yO_z)_n  (với n = 1, 2, 3,...)

    Xác định được n ta có CTPT.

a. Xác định CTPT theo CTĐGN:

   B1: Xác định CTĐGN
   B2: Xác định hệ số n của CTTN. Thông thường n có thể tìm thông qua M
         M được xác định theo 2 cách:

- Tính theo khối lượng và số mol:    M_X = $\frac{m_X}{n_X}$

- Tính theo tỉ khối:         d_X/B = $\frac{M_X}{M_B}$;       d_A/kk = $\frac{M_X}{29}$

b. Xác định CTPT theo phần trăm khối lượng:

   Chất X có khối lượng mol M, CTPT C_xH_yO_z

$\frac{M}{100\%}=\frac{12.x}{\%C}=\frac{1.y}{\%H}=\frac{16.z}{\%O}$

⇒ $x=\frac{M.\%C}{12.100\%}$; $y=\frac{M.\%H}{1.100\%}$; $z=\frac{M.\%O}{12.100\%}$

c. Xác định CTPT theo phần trăm số mol. 

    Chất X có CTPT C_xH_yO_z, khi đó:

$x=\frac{n_C}{n_X}; y=\frac{n_H}{n_X}; z=\frac{n_O}{n_X}$

3. Vận dụng:

VD1: 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. 

Lời giải:

Gọi CTPT của X là C_xH_yO_z

⇒ $x=\frac{M.\%C}{12.100\%}$ = $\frac{88.54,54}{12.100}$ ≈ 4;   $y=\frac{M.\%H}{1.100\%}$ = $\frac{88.9,1}{1.100}$ = 8

 $z=\frac{M.\%O}{12.100\%}$ = $\frac{88.36,36}{16.100}$≈ 2. ⇒ Đáp án D.

VD2:  Khi đốt 1 lít khí X cần 6 lít O₂ thu được 4 lít CO₂ và 5 lít hơi H₂O (các thể tích khí đo ở cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất). CTPT của X là

A. C₄H₁₀O.        B. C₄H₈O₂.        C. C₄H₁₀O₂.        D. C₃H₈O. 

Lời giải:

Ở cùng điều kiện T, P thì tỉ lệ thể tích tương đương tỉ lệ số mol. Nói cách khác đốt 1 mol X cần 6 mol O₂ thu được 4 mol CO₂ và 5 mol H₂O.
Gọi CTPT của X là C_xH_yO_z

$x=\frac{n_C}{n_X}= 4; y=\frac{n_H}{n_X}=\frac{2.5}{1}=10; z=\frac{n_O}{n_X}=\frac{4.2+5-6.2}{1}=1$

⇒ Đáp án A.

VD3:  Đốt cháy hoàn toàn 0,6 gam hợp chất hữu cơ X rồi cho sản phẩm cháy qua bình đựng dung dịch Ca(OH)₂ dư thấy có 2 gam kết tủa và khối lượng bình tăng thêm 1,24 gam. Tỉ khối của X so với H₂ bằng 15. CTPT của X là

A. C₂H₆O.          B. CH₂O.             C. C₂H₄O.            D. CH₂O₂. 

Lời giải:

$n_{CaC{O}_3}$=$\frac{2}{100}$=0,02. ⇒ $n_{C{O}_2}$ = 0,02 mol. ⇒ $m_{C{O}_2}$ = 0,88 mol. 

⇒ $m_{H_{2}O}$ = 0,36 gam ⇒ $n_{H_{2}O}$ = 0,02 mol. 

Gọi CTPT của X là C_xH_yO_z. Với n_X = $\frac{0,6}{2.15}$ = 0,02 mol. ⇒ CH₂O_z

mà MX = 2.15 = 30 ⇒ 12 + 1.2 + 16.z = 30 ⇒ z = 1 ⇒ CH₂O