Phương Pháp, Kỹ Thuật Giải Toán Hóa Học HYDROCACBON phần 6

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

Thêm vào BST

Báo xấu

115
lượt xem 36
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Cách 2: Dùng phương pháp phân tử khối trung bình M : Gọi 2 ankan A : CnH2n+2 (a mol) ; B : CmH2m+2 (b mol) æ 3n + 1 ö C n H 2n+2 + ç ¾® ÷O2 ¾ nCO2 + (n + 1)H 2 O è 2 ø

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 6

mX mX ® .n MX MX Cách 1: phương pháp số C trung bình ( n ) mX Số mol hỗn hợp n X = MX m Số mol CO2 : nCO2 = X . n = 1,3 MX 19,2 Þ n = 1,3 Þ n = 2,6 14n + 2 Hỗn hợp gồm 2 ankan liên tiếp CnH2n+2 1£ n , m = n +1 CmH2m+2 ; n M = mhh / nhh = 19,2/0,5 = 38,4 MA < 38,4 < MB = MA + 14 A CH4 C2H6 C3H8 C4H10 … MA 16 30 44 58 … 38,4 38,4 38,4 38,4 … M MB 30 44 58 72 … Vậ y A : C2H6 61
B : C3H8 II.2.1.5 - Phương pháp biện luận 1. Dựa vào giới hạn xác định CTPT của một hydrocacbon: - Khi số phương trình đại số thiết lập được ít hơn số ẩn cần tìm, có thể biện luận dựa vào giới hạn : A : CxHy thì : y £ 2x + 2; y chẵn, nguyên dương ; x ³ 1, nguyên. - Nếu không biện luận được hay biện luận khó khăn có thể dùng bảng trị số để tìm kết quả. - Điều kiện biện luận chủ yếu của loại toán này là : hóa trị các nguyên tố. Phương pháp biện luận trình bày ở trên chỉ có thể áp dụng để xác định CTPT của một chất hoặc nếu nằm trong 1 hỗn hợp thì phải biết CTPT của chất kia. 2. Biện luận theo phương pháp ghép ẩn số để xác định CTPT của một hydrocacbon : a) Các bước cơ bản : Bước 1 : Đặt số mol các chất trong hỗn hợp là ẩn số. Bứơc 2 : Ứng với mỗi dữ kiện của bài toán ta lập một phương trình toán học. Bước 3 : Sau đó ghép các ẩn số lại rút ra hệ phương trình toán học. Chẳng hạn : a + b = P (với a, b là số mol 2 chất thành phần) an + bm = Q (với n, m là số C của 2 hydrocacbon thành phần) Bước 4 : Để có thể xác định m, n rồi suy ra CTPT các chất hữu cơ thành phần, có thể áp dụng tính chất bất đẳng thức : Giả sử : n < m thì n(x + y) < nx + my < m(x + y) nx+my Þ n< nCO2 à (A) thuộc dãy đồng đẳng ankan 3n+1 O 2 ¾¾ nCO 2 + (n+1)H 2 O ® ptpư : Cn H 2n+2 + 2 * nH2O = nCO2 Þ (A) thuộc dãy đồng đẳng anken hay olefin hoặc (A) là xicloankan 3n O 2 ¾¾ nCO2 + nH 2 O ® ptpư : Cn H 2n + 2 62
* nH2O < nCO2 Þ (A) thuộc dãy đồng đẳng ankadien, ankin hoặc benzen 3n-1 O 2 ¾¾ nCO 2 - + (n-1)H 2O ( đồng đẳng ankin hoặc ankadien) ® ptpư : C n H 2n-2 + 2 3n-3 O 2 ¾¾ nCO 2 - + (n-3)H 2O ( đồng đẳng benzen) ® C n H 2n-6 + 2 v Cách 2 : Dựa vào CTTQ của hydrocacbon A : * Bước 1 : Đặt CTTQ của hydrocacbon là : CnH2n+2-2k (ở đây k là số liên kết p hoặc dạng mạch vòng hoặc cả 2 trong CTCT A) Điều kiện k ³ 0, nguyên. Nếu xác định được k thì xác định được dãy đồng đẳng của A. - k = 0 Þ A thuộc dãy đồng đẳng ankan - k = 1 Þ A thuộc dãy đồng đẳng anken - k = 2 Þ A thuộc dãy đồng đẳng ankin hay ankadien - k = 4 Þ A thuộc dãy đồng đẳng benzen. Để chứng minh hai ankan A, B thuộc cùng dãy đồng đẳng, ta đặt A : CnH2n+2-2k ; B : CmH2m+2-2k’. Nếu tìm được k = k’ thì A,B cùng dãy đồng đẳng. * Bước 2 : Sau khi biết được A,B thuộc cùng dãy đồng đẳng, ta đặt CTTQ của A là CxHy. Vì B là đồng đẳng của A, B hơn A n nhóm –CH2- thì CTTQ của B :CxHy (CH2)n hay Cx+nHy+2n. * Bước 3 : Dựa vào phương trình phản ứng cháy của A, B, dựa vào lượng CO2, H2O, O2 hoặc số mol hỗn hợp thiết lập hệ phương trình toán học, rồi giải suy ra x, y, n à Xác định được CTPT A, B. v Cách 3 : dựa vào khái niệm dãy đồng đẳng rút ra nhận xét : - Các chất đồng đẳng kế tiếp nhau có khối lượng phân tử lập thành một cấp số cộng công sai d = 14. - Có một dãy n số hạng M1, M2, …,Mn lập thành một cấp số cộng công sai d thì ta có : + Số hạng cuối Mn = M1 + (n-1)d M1 + M n + Tổng số hạng S = .n 2 + Tìm M1, …, Mn suy ra các chất Trong một bài toán thường phải kết hợp nhiều phương pháp. Ví dụ : Đốt cháy một hỗn hợp gồm 2 hydrocacbon A, B (có M hơn kém nhau 28g) thì thu được 0,3mol CO2 và 0,5 mol H2O. Tìm CTPT & tên A, B GIẢI : Hydrocacbon A, B có M hơn kém nhau 28g Þ A, B thuộc cùng dãy đồng đẳng. Cách 1 : A, B + O2 ® CO2 + H2O 63
n H 2O 0,5 = 1,67 >1 Þ A, B thuộc dãy đồng đẳng ankan. = n CO 2 0,3 Đặt CTTB A, B : C n H 2 n + 2 : a mol 3n + 1 C n H 2n +2 + O 2 ® nCO 2 + (n + 1)H 2 O 2 ® a n ® a( n +1) (mol) a n H 2O 0,5 n + 1 Þ n = 1,5 = = Ta có n CO 2 0,3 n Đặt CTTQ A, B : CnH2n+2 và CmH2m+2 Giả sử n< m Þ n< 1,5 Þ n = 1 Þ CTPT A : CH4 (M = 16) Þ MB = 16 + 28 = 44 Þ CTPT B : C3H8. Cách 2 : Đặt CTTQ A, B : CnH2n+2 : a mol và CmH2m+2 : b mol Các ptpứ cháy : 3n + 1 - k C n H 2n + 2-2k + O 2 ¾ nCO 2 + (n + 1 - k)H 2 O ¾® 2 a an a(n+1-k) (mol) 3m + 1 - k C m H 2m + 2-2k + O 2 ¾ mCO 2 + (m + 1 - k)H 2 O ¾® 2 b bm b(m+1-k) (mol) Ta có : ìan + bm = 0,3 í î(n + 1 - k)a + (m + 1 - k)b = 0,5 Þ (a+b)(1-k) = 0,2 Þ k = 0 vì chỉ có k = 0 thì phương trình mới có nghĩa. Þ a + b = 0,2 và an + bm = 0,3 Giả sử n < m Þ n(a+b) < m (a+b) na + bm 0,3 Þn<
Cracking ankan A, người ta thu được một hỗn hợp khí B gồm 2 ankan và 2 anken. Tỉ khối hơi của B so với H2 dB/H2 = 14,5. Khi dẫn hỗn hợp khí B qua dung dịch Br2 dư, khối lượng hỗn hợp khí giảm đi 55,52%. a) Tìm CTPT của A và các chất trong B. b) Tính % thể tích các chất khí trong B. GIẢI Ở bài này dựa vào tính chất phản ứng cracking và áp dụng định luật bảo toàn khối lượng để tìm MA kết hợp với phương pháp ghép ẩn số để giải. M hhB =14,5.2 = 29 Theo ĐLBT khối lượng : khối lượng A đem cracking = khối lượng hỗn hợp B Þ mAtham gia pứ = mB (1) Phản ứng cracking làm tăng gấp đôi số mol hydrocacbon nên nB = 2nA tham gia pứ (2) (1) chia (2) Þ M hhB = ½ MA Þ MA = 29.2 = 58 MA = 14n + 2 = 58 Þ n= 4 v CTPT A là C4H10 Các ptpu cracking A : C4H10 ® CH4 + C3H6 a ®a a (mol) C4H10 ® C2H6 + C2H4 b® b b (mol) Gọi A, B lần lượt là số mol A đã bị cracking theo 2 phản ứng trên. hh B gồm : CH4 : a (mol) C2H6 : b (mol) C3H6 : a (mol) C2H4 : b (mol) Khi dẫn hh qua dd Br2 thì 2 anken bị hấp thụ. Þ m2anken = 55,52%mB = 55,52%mA Þ mC3H6 + mC2H4 = 55,52%.58 (a+b) Û 42a + 28b = 32,2016 (a+b) Û 9,7984a = 4,2016b Û b @ 2,3a (mol) nB = 2(a + b) = 2 (a + 2,3a) = 6,6a (mol) Ở cùng điều kiện, tỉ lệ số mol cũng chính là tỉ lệ về thể tích a Þ %CH4 = %C3H6 = * 100% = 15% 6,6a b 2,3a * 100% = * 100% = 35% %C2H6 = %C2H4 = 6,6a 6,6a Bài 2 : 65
Hydrocacbon (X) dẫn xuất từ aren. Hóa hơi (X) trộn với oxi vừa đủ trong một khí nhiên kế, đốt hoàn toàn hỗn hợp rồi đưa về nhiệt độ ban đầu, áp suất trong bình bằng 12 lần áp xuất của (X) ban đầu. Đưa về 0oC áp suất khí giảm còn 2/3. 5,2 gam (X) làm mất màu dung dịch chứa 8 gam Brôm. Xác định CTCT của (X) GIẢI Bài này có 2 cách giải : v Ở cùng điều kiện T, V không đổi thì tỉ lệ số mol bằng tỉ lệ áp suất. PV = nRT P2 n 2 = = 12 P1 n 1 v Khi đưa về OoC, hơi nước bị ngưng tụ. Khí còn lại là CO2 P3 = 2/3P2 nCO2 = 2/3 (nCO2 + nH2O) Cách 1 : Dùng phương pháp thông thường để giải. v Giả sử số mol của X là 1mol æ yö y 0 C x H y + ç x + ÷O 2 ¾t xCO 2 + H 2 O ¾® 4ø 2 è ® x ® y/2 (mol) 1 n2 = x + y/2 Þ n2 = 12n1 hay x + y/2 = 12 (1) x = 2/3 (x + y/2) Û 3x = 2x + y Û x = y (2) (1), (2) Þ x + x/2 = 12 Þ x = 8 = y Þ CTPT X : C8H8 Cách 2 : Dùng phương pháp biện luận giải Gọi CxHy : n1 (mol) Þ n2 = 12n1 (1) Khi đưa về OoC : n3 = 2/3n2 = 2/3.12n1 = 8n1 = nCO2 Þ nH2O = 12n1 – 8n1 = 4n1 æ yö y 0 C x H y + ç x + ÷O 2 ¾t xCO 2 + H 2 O ¾® 4ø 2 è ® 8n1 ® 4n1 n1 x : y/2 = 8n1 : 4n1 Þ x= y. v CTN của X (CH)n hay CnHn CnHn + kBr2 ® CnHnBrk ® 160k 13n ®8 5,2 66
13n 160k 8 = Þ 2,5n = 20k Þ k = 5,2 8 n X là dẫn xuất của Benzen Þ n ³ 6 Þ k £ 8/6 = 1,33 Þ k = 1 và n = 8. v Vậy CTPT A : C8H8 r = (8.2 + 2 – 8) = 5 A là dẫn xuất của benzen, A lại làm mất màu dd Br2 Þ có nối đôi C=C ở nhánh. v CTCT A : CH=CH 2 A là Styren. Bài 3 : Đốt cháy 19,2 g hỗn hợp 2 ankan kế tiếp thì thu được V lít CO2 (0oC, 2 atm). Cho V lít CO2 trên qua dd Ca(OH)2 thì thu được 30g kết tủa. Nếu tiếp tục cho dd Ca(OH)2 vào đến dư thì thu được thêm 100g kết tủa nữa. a) Xác định CTPT 2 ankan. b) Tính thành phần % theo khối lượng 2 hydrocacbon. GIẢI Ở bài này, đốt cháy hỗn hợp gồm 2 ankan liên tiếp nên dùng phương pháp trung bình để giải. a) Xác định CTPT 2 ankan : Đặt CTTQ 2 ankan X : CnH2n+2 : a (mol) Y : CmH2m+2 : b (mol) CTPT trung bình 2 ankan C n H 2 n + 2 Giả sử n < m Þ n< n < m = n + 1. CO2 + Ca(OH)2 ® CaCO3 + H2O 2CO2 + Ca(OH)2 ® Ca(HCO3)2 Khi cho thêm dd Ca(OH)2 vào đến dư : Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 ® 2CaCO3 + 2H2O å CaCO Áp dụng ĐLBT khối lượng thì mCO2 = mCO2(trong ) 3 30 + 100 Þ nCO2 = nCaCO3 = = 1,3 (mol) 100 Þ mCO2 = 1,3.44 = 57,2 (g) 3n + 1 C n H 2n+2 + O2 ¾ nCO2 + (n + 1) H 2 O ¾® 2 44 n M 19,2 57,2 67
Ta có tỉ lệ : 14n + 2 44n M 44n = Û = 19,2 57,2 19,2 57,2 n = 2,6 Ta có n < n = 2,6 < m = n+1 Þ n = 2 và m =3 v Vậy CTPT 2 ankan là C2H6 và C3H8 b) Tính % các hydrocacbon trên : C2H6 + 7/2O2 ® 2CO2 + 3H2O ® 2a a (mol) C3H8 + 5O2 ® 3CO2 + 4H2O ® 3b b (mol) nCO2 = 2a + 3b = 1,3 (1) mhh = 30a + 44b = 19,2 (2) (1) , (2) Þ a = 0,2 ;b = 0,3 (mol) 30a 30.0,2 * 100% = * 100% = 31,25% %C2H6 = 19,2 19,2 44b 44.0,3 * 100% = * 100% = 68,75% % C3H8 = 19,2 19,2 Bài 4 : Một hỗn hợp X gồm 2 hydrocacbon liên tiếp nhau thuộc cùng một dãy đồng đẳng và đều ở thể khí ở đktc. Đốt cháy X với 6,4g O2 (lấy dư) và cho hỗn hợp CO2, H2O, O2 dư đi qua bình đựng dung dịch Ca(OH)2 dư thì có 100g kết tủa và còn lại 1 khí thoát ra có V= 11,2l(0,4atm,OoC). a) Xác định dãy đồng đẳng A,B b) Xác định CTPT của A, B Tóm tắt : o CO2 1 khí coù V=11,2l (0,4atm;O C) 6,4g O2 dd Ca(OH)2 dö X H2O 100g O2 dö nO2bđ = 64/32 = 2 mol GIẢI Ở bài này, đốt cháy 2 hydrocacbon liên tiếp thuộc cùng một dãy đồng đẳng nên sử dụng phương pháp trung bình để giải. a) Xác định dãy đồng đẳng của A, B : nO2 dư = PV/RT = 11,2.0,4/(0,082.273) = 0,2 mol nO2 pu = 2-0,2 = 1,8 (mol) khí CO2, H2O bị hấp thụ vào dd Ca(OH)2 dư 68