Phương Pháp, Kỹ Thuật Giải Toán Hóa Học HYDROCACBON phần 5

Chia sẻ: Dwefershrdth Vrthrtj | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:8

Thêm vào BST

Báo xấu

100
lượt xem 29
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nếu đề bài cho: oxi hóa hòan tòan một chất hữu cơ A thì có nghĩa là đốt cháy hòan tòan chất hữu cơ A thành CO2 và H2O 2) Oxi hóa chất hữu cơ A bằng CuO thì khối lượng oxy tham gia phản ứng đúng bằng độ giảm khối lượng a(g)của bình đựng CuO sau phản ứng oxi hóa.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Phương Pháp, Kỹ Thuật Giải Toán Hóa Học HYDROCACBON phần 5

M A .m CO 2 M A .m H 2O x= ,y = 44m A 9m A * Từ đó suy ra CTPT A Một số lưu ý: 1) Nếu đề bài cho: oxi hóa hòan tòan một chất hữu cơ A thì có nghĩa là đốt cháy hòan tòan chất hữu cơ A thành CO2 và H2O 2) Oxi hóa chất hữu cơ A bằng CuO thì khối lượng oxy tham gia phản ứng đúng bằng độ giảm khối lượng a(g)của bình đựng CuO sau phản ứng oxi hóa. Thông thường trong bài toán cho lượng oxi tham gia phản ứng cháy, để tìm khối lượng chất hữu cơ A nên chú ý đến định luật bảo toàn khối lượng mA + a = mCO2 + mH2O 3) Sản phẩm cháy (CO2, H2O) thường được cho qua các bình các chất hấp thụ chúng. 4) Bình đựng CaCl2 (khan), CuSO4 (khan), H2SO4 đặc, P2O5, dung dịch kiềm, … hấp thụ nước. Bình đựng các dung dịch kiềm…hấp thụ CO2. Bình đựng P trắng hấp thụ O2. 5) Độ tăng khối lượng các bình chính là khối lượng các chất mà bình đã hấp thụ. 6) Nếu bài toán cho CO2 phản ứng với dung dịch kiềm thì nên chú ý đến muối tạo thành để xác định chính xác lượng CO2. 7) Viết phương trình phản ứng cháy của hợp chất hữu cơ với oxy nên để oxy lại cân bằng sau từ vế sau đến vế trước. Các nguyên tố còn lại nên cân bằng trước, từ vế trước ra vế sau phương trình phản ứng. 2) Bài tập ví dụ : Ví dụ 1 : Đốt hoàn toàn 0,58g một hydrocacbon A được 1,76g CO2 và 0,9g H2O. Biết A có khối lượng riêng DA @ 2,59g/l. Tìm CTPT A Tóm tắt : 0,58g X + O2 ® (1,76g CO2; 0,9 g H2O) DA @ 2,59g/l. Tìm CTPT A? GIẢI : * Tìm MA : Biết DA => MA = 22,4.2,59 @ 58 * Viết phương trình phản ứng cháy, lập tỉ lệ để tìm x,y æ yö y 0 C x H y + ç x + ÷O 2 ¾t xCO 2 + H 2 O ¾® 4ø 2 è MA(g) 44x 9y mA(g) mCO2 mH2O 53
MA 58 44x 9y 44x 9y = = = = = m A m CO 2 m H 2O 0,58 1,76 0,9 Þx=4 y =10 Vậy CTPT A : C4H10 Ví dụ 2 : Khi đốt cháy hòan tòan 0,42 g một Hydrocacbon X thu tòan bộ sản phẩm qua bình 1 đựng H2SO4 đặc, bình 2 đựng KOH dư. Kết quả, bình 1 tăng 0,54 g; bình 2 tăng 1,32 g. Biết rằng khi hóa hơi 0,42 g X chiếm thể tích bằng thể tích của 1,192 g O2 ở cùng điều kiện. Tìm CTPT của X Tóm tắt đề: CO2 Bình 1ñöïng ddH2SO4 ñ Bình 2 ñöïng KOHdö 0,42g X (CxHy) +O2 CO2 -CO , H2O -H2O, m2=1,32g m =0,54g 2 1 Tìm CTPT X? GIẢI * Tính MX : 0,42g X có VX = VO2 của 0,192g O2 (cùng điều kiện) m mX = O2 => nX = nO2 => M X M O2 m X .M O 2 0,42.32 => M X = = = 70 m O2 0,192 * Gọi X : CxHy æ yö y 0 C x H y + ç x + ÷O 2 ¾t xCO 2 + H 2 O ¾® 4ø 2 è MX 44x 9y (g) 0,42 mCO2 mH2O (g) Ta có : MX 44x 9y = = (1) m X m CO2 m H2O Đề bài cho khối lượng CO2, H2O gián tiếp qua các phản ứng trung gian ta phải tìm khối lượng CO2, H2O * Tìm mCO2, mH2O : - Bình 1 đựng dd H2SO4 đ sẽ hấp thụ H2O do đó độ tăng khối lượng bình 1 chính là khối lượng của H2O : rm1 = mH2O=0,54g (2) - Bình 2 đựng dd KOH dư sẽ hấp thụ CO2 do đó độ tăng khối lượng bình 2 chính là khối lượng của CO2 : rm2 = mCO2 =1,32g (3) 54
70 44x 9y (1), (2), (3) Þ = = 0,42 1,32 0,54 Þx=5 y = 10 Vậy CTPT X : C5H10 (M = 70đvC) II.2.1.3 Phương pháp thể tích (phương pháp khí nhiên kế): v Phạm vi ứng dụng : Dùng để xác định CTPT của các chất hữu cơ ở thể khí hay ở thể lỏng dễ bay hơi. v Cơ sở khoa học của phương pháp : Trong một phương trình phản ứng có các chất khí tham gia và tạo thành (ở cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất) hệ số đặt trước công thức của các chất không những cho biết tỉ lệ số mol mà còn cho biết tỉ lệ thể tích của chúng. 1) Phương pháp giải Bước 1 : Tính thể tích các khí VA, VO2, VCO2, VH2O (hơi)… Bước 2 : Viết và cân bằng các phương trình phản ứng cháy của hydrocacbon A dưới dạng CTTQ CxHy Bước 3 : Lập các tỉ lệ thể tích để tính x,y æ yö y 0 C x H y + ç x + ÷O 2 ¾t xCO 2 + H 2 O ¾® 4ø 2 è æ yö æyö ç x + ÷ (l) 1(l) x(l) ç ÷ (l) 4ø è2ø è VA(l) VO2 (l) VCO2 (l) VH2O (hơi)(l) y y y y x+ x+ 1 x 1 x 4= = 2 hay 4= =2 = = VA VÒ 2 VCO 2 VH 2O nA nO2 nCO 2 n H 2O VCO 2 n CO 2 Þx= = ; VA nA 2VH 2O 2n H 2O Þy= = VA nA Cách khác : Sau khi thực hiện bước 1 có thể làm theo cách khác: - Lập tỉ lệ thể tích VA: VB : VCO2 : VH2O rồi đưa về tỉ lệ số nguyên tối giản m:n:p:q. - Viết phương trình phản ứng cháy của hợp chất hữu cơ A dưới dạng: mCxHy + nO2 ¾t pCO2 + qH2O o ¾® - Dùng định luật bảo toàn nguyên tố để cân bằng phương trình phản ứng cháy sẽ tìm được x và y =>CTPT A * Một số lưu ý: - Nếu VCO2 : VH2O = 1:1 => C : H = nC : nH = 1: 2 55
- Nếu đề tóan cho oxy ban đầu dư thì sau khi bật tia lửa điện và làm lạnh (ngưng tụ hơi nước) thì trong khí nhiên kế có CO2 và O2 còn dư. Bài tóan lý luận theo CxHy - Nếu đề tóan cho VCxHy = VO2 thì sau khi bật tia lửa điện và làm lạnh thì trong khí nhiên kế có CO2 và CxHy dư. Bài tóan lý luận theo oxy. - Khi đốt cháy hay oxi hóa hòan toàn một hydrocacbon mà giả thiết không xác định rõ sản phẩm, thì các nguyên tố trong hydrocacbon sẽ chuyển thành oxit bền tương ứng trừ: N2 ® khí N2 Halogen ® khí X2 hay HX (tùy bài) 2. Bài tập ví dụ Ví dụ 1: Trộn 0,5 l hỗn hợp C gồm hydrocacbon A và CO2 với 2,5 l O2 rồi cho vào khí nhiên kế đốt cháy thì thu được 3,4 l khí, làm lạnh chỉ còn 1,8 l. Cho hỗn hợp qua tiếp dung dịch KOH (đặc) chỉ còn 0,5 l khí. Các V khí đo cùng điều kiện. Tìm CTPT của hydrocacbon A. Tóm tắt đề : CxHy : a (l) Gọi 0,5 l hỗn hợp CO2 : b (l) ñoá t CO ,O dư,H O ll(- H2O) CO ,O dư 0,5l hỗn hợp + 2,5l O 2 2 2 2 2 2 KOHñ(- CO2) O2 dư GIẢI : * O2 dư , bài tóan lý luận theo Hydrocacbon A æ yö y 0 C x H y + ç x + ÷O 2 ¾t xCO 2 + H 2 O ¾® 4ø 2 è æ yö y açx + ÷ a ax a (lít) 2 4ø è ® CO2 C O2 b b (lít) Ta có Vhh = a + b = 0,5 (1) VCO2 = ax + b = 1,8 – 0,5 = 1,3 (2) y VH2O = a = 3,4 – 1,8 = 1,6 (3) 2 æ yö VO2 dư = 2,5 - a ç x + ÷ = 0,5 4ø è y Þ ax + a = 2 (4) 4 Þ ax + 3,2/4 = 2 Þ ax = 1,2 (5) (2), (3) VCO2 = b = 0,1 56
Vhh = a + b = 0,5 Þ a = 0,4 Þ x = ax /a = 3 Þ y = ay/a = 8 Vậy CTPT của A là C3H8 Ví dụ 2 : Trộn 12 cm3 một hydrocacbon A ở thể khí với 60 cm3 oxi (lấy dư) rồi đốt cháy. Sau khi làm lạnh để nước ngưng tụ rồi đưa về điều kiện ban đầu thì thể tích khí còn lại là 48 cm3, trong đó có 24cm3 bị hấp thụ bởi KOH, phần còn lại bị hấp thụ bởi P. Tìm CTPT của A (các thể tích khí đo trong cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất) Tóm tắt : 3 24cm khí bò haáp thuï bôûi KOH CO2 3 12cm CxHy CO2 ñoát (- CO2) laøm laïnh H2O 3 O2 dö -H2O 60cm O2 (dö) khí coøn laïi bò haáp thuï bôûi P O2dö 3 (-O2) (V=48cm ) GIẢI : * Tính các V: VCO2 = 24cm3 VO2 dư = 48 – 24 = 24cm3 Þ VO2 pứ = 60 – 24 = 36 cm3 * Tìm CTPT : Cách 1: Tính trực tiếp từ phương trình phản ứng đốt cháy: æ yö y 0 C x H y + ç x + ÷O2 ¾t ¾® xCO2 + H 2 O 4ø 2 è æ yö (cm3) 12 ® ç x + ÷ 12 ® 12x 4ø è VCO2 =12x = 24 => x = 2 æ yö VO2 dư = 60 – 12 ç x + ÷ = 24 => y = 4 4ø è Þ CTPT của A: C2H4 y y x+ 1 x 4= 2 = = Cách 2: Lập tỉ lệ thể tích VA VO 2 VCO 2 VH 2O æ yö y 0 C x H y + ç x + ÷O 2 ¾t xCO 2 + H 2 O ¾® 4ø 2 è æ yö y (cm3) çx + ÷ 1 x 2 4ø è (cm3) 12 36 24 57
y y x+ x+ 1 x 4= 1 x = 4 VCO 2 Û 12 = 36 = 24 => x = 2 và y = 4 VA VO 2 Þ CTPT của A: C2H4 Cách 3: Nhận xét: đốt 12 cm3 A đã dùng 36 cm3 oxy và tạo ra 24 cm3 CO2 0 12C x H y + 36O 2 ¾t 24CO 2 + ?H 2 O ¾® Suy ra 0 ĐLBT (O): => 12C x H y + 36O 2 ¾t 24CO 2 + 24H 2 O ¾® ĐLBT (C): 12x = 24 => x = 2 ĐLBT (H) :12y = 48 => y = 4 àVậy CTPT của A là C2H4 Ví dụ 3 : Trong một bình kín thể tích 1dm3 có một hỗn hợp đồng thể tích gồm hydrocacbon A và O2 ở 133,5 oC, 1 atm. Sau khi bật tia lửa điện và đưa về nhiệt độ ban đầu (133,5 oC) thì áp suất trong bình tăng lên 10% so với ban đầu và khối lượng nước tạo ra là 0,216 g. Tìm CTPT A Tóm tắt : CxHy(A) ñoát sp chaùy (löôïng H2O taïo ra laø 0,216g) O2 3 3 V = 1dm V=1dm o t=133,5 C,P1=1atm o t=133,5 C, P2 taêng 10% GIẢI : Tìm CTPT A? PV 1.1 n1 = = = 0,03(mol) RT 0,082.(273 + 133,5) Vì hỗn hợp đồng thể tích nên nA = nO2 = 0,03/2 = 0,015 mol => CxHy dư, biện luận theo O2 Sau khi đưa về nhiệt độ ban đầu, các khí tạo áp suất có trong bình gồm H2O, CO2, CxHy dư có số mol là : n2 = n1 . P2/P1 = 0,03.110/100 = 0,033 mol nH2O = 0,216/18 = 0,012 mol ĐLBT khối lượng (O) : nO2 = n CO2 + 1/2n H2O => n CO2 = nO2 – 1/2nH2O = 0,015-0,012/2 = 0,009mol nCxHydư = n2 - nCO2 - nH2O = 0,033-0,012-0,009 =0,012mol =>nCxHyphản ứng = 0,015-0,012 = 0,003 mol æ yö y 0 C x H y + ç x + ÷O 2 ¾t xCO 2 + H 2 O ¾® 4ø 2 è 58
æ yö y çx + ÷ 1 x (mol) 2 4ø è 0,003 0,015 0,009 0,012 (mol) Ta có : y y x+ 1 4= x = 2 = 0,003 0,015 0,009 0,012 => x = 3 y=8 Vậy CTPT A : C3H8 II.2.1.4 Phương pháp giá trị trung bình (xác định CTPT của hai hay nhiều chất hữu cơ trong hỗn hợp): Là phương pháp chuyển hỗn hợp nhiều giá trị về một giá trị tương đương, nhiều chất về một chất tương đương v Đặc điểm Phương pháp giá trị trung bình được dùng nhiều trong hóa hữu cơ khi giải bài tóan về các chất cùng dãy đồng đẳng. Một phần bản chất của giá trị trung bình được đề cập đến ở việc tính phần trăm đơn vị và khối lượng hỗn hợp khí trong bài tóan tỉ khối hơi ở chương đầu lớp 10. Do đó, học sinh dễ dàng lĩnh hội phương pháp này để xác định CTPT của hai hay nhiều chất hữu cơ trong hỗn hợp. II.1.4.1 Phương pháp khối lượng phân tử trung bình của hỗn hợp ( M hh ) Chất tương đương có khối lượng mol phân tử M hh là khối lượng mol phân tử trung bình của hỗn hợp. Các bước giải : Bước cơ bản : Xác định CTTQ của hai chất hữu cơ A,B Bước 1 : Xác định CTTB của hai chất hữu cơ A, B trong hỗn hợp Bước 2 : Tìm M hh qua các công thức sau : m hh n A .M A + n B .M B %A.M A + %B.M B %A.M A + (100 - %A )M B M hh = = = = nA + nB n hh 100 100 Hoặc VA .M A + VB .M B VA .M A + VB .M B %A.M A + (100 - %A )M B M hh = d hh/X .M X = = = VA + VB V 100 Giả sử MA< MB => MA< M hh < MB Bước 3 : Biện luận tìm MA, MB hợp lý => CTPT đúng của A và B Phạm vi ứng dụng: sử dụng có lợi nhiều đối với hỗn hợp các chất cùng dãy đồng đẳng 1) Phương pháp CTPT trung bình của hỗn hợp: v Phạm vi áp dụng : Khi có hỗn hợp gồm nhiều chất, cùng tác dụng với một chất khác mà phương trình phản ứng tương tự nhau (sản phẩm, tỉ lệ mol giữa nguyên liệu và 59
sản phẩm, hiệu suất, phản ứng tương tự nhau), có thể thay thế hỗn hợp bằng một chất tương đương, có số mol bằng tổng số mol của hỗn hợp. Công thức của chất tương đương gọi là CTPT trung bình. v Phương pháp giải : Bước 1 : Đặt CTPT của hai chất hữu cơ cần tìm rồi suy ra CTPT trung bình của chúng : Đặt A : CxHy ; B : Cx’Hy’ Þ CTPTTB : C x H y Bước 2 : Viết phương trình phản ứng tổng quát và dữ liệu đề bài cho tính x, y Bước 3 : biện luận Nếu x