Phương Pháp, Kỹ Thuật Giải Toán Hóa Học HYDROCACBON phần 9

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

Thêm vào BST

Báo xấu

166
lượt xem 26
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Hỗn hợp khí D thoát ra gồm C2H6 và H2 dư. Trong hỗn hợp D gọi C2H6 : x(mol) và H2 dư : y (mol). Ta có M hh D = 4,5.2 = 9 Þ Þ %C2H6 = 30x + 2y = 9 Þ y = 3x x+y

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 9

Hỗn hợp khí D thoát ra gồm C2H6 và H2 dư. Trong hỗn hợp D gọi C2H6 : x(mol) và 30x + 2y H2 dư : y (mol). Ta có M hh D = 4,5.2 = 9 Þ = 9 Þ y = 3x x+y x x Þ %C2H6 = .100% = .100% = 25% x+y x + 3x %H2 = 100% - 25% = 75% d. Khối lượng các sản phẩm : o C2H2 + H2 ¾Ni,¾® C2H4 ¾Ct u u u (mol) o C2H2 + 2H2 ¾Ni,¾® C2H6 ¾Ct x 2x x (mol) Gọi u (mol) là số mol C2H4 thu được Þ B gồm : C2H4 : u (mol) C2H6 : x (mol) C2H2 dư : a – (u + x) (mol) H2 dư : 3x (mol) 3,136 · = 0,14 (mol) Þ u + x + a – (u + x) + 3x = 0,14 Þ a + 3x = 0,14 (1) nB = 22,4 · nH2 ban đầu = 1,5a(mol) Þ u + 2x +3x = 1,5 Þ1,5a = u + 5x (2) n A 10 2,5a 10 · = Þ a = 0,8 (mol) Þ = nB 7 0,14 7 Từ (1) Þ x = 0,02 (mol) Từ (2) Þ u = 0,02 (mol) Trong B chỉ có C2H4 : 0,02 (mol) và C2H2 : 0,04 (mol) cho phản ứng cộng với dung dịch Br2 : C2H4 + Br2 ® C2H4Br2 ® 0,02 (mol) 0,02 C2H2 + 2Br2 ® C2H2Br4 ® 0,04 (mol) 0,04 Þ mC2H4Br2 = 0,02.188 = 3,76 (gam) mC2H2Br4 = 0,04.346 = 13,84 (gam) Bài 4 : Một bình kín 2 lít ở 27,3oC chứa 0,03 mol C2H2 ; 0,015 mol C2H4 và 0,04 mol H2 có áp suất P1. Tính P1 - Nếu trong bình đã có một ít bột Ni làm xúc tác (thể tích không đáng kể) nung bình đến nhiệt độ cao để phản ứng xảy ra hoàn toàn, sau đó đưa về nhiệt độ ban đầu được hỗn hợp khí A có áp suất P2. - Cho hỗn hợp A tác dụng với lượng dư dd AgNO3/NH3 thu được 3,6 gam kết tủa. Tính P2. Tính số mol mỗi chất trong A.. 85
GIẢI : · Tính áp suất P1 : Tổng số mol các chất trước phản ứng : n1 = nC2H2 + nC2H4 + nH2 = 0,03 + 0,015 + 0,04 = 0,085 (mol) Áp dụng phương trình trạng thái khí lí tưởng : n1 RT1 0,085.0,082.300,3 PV = nRT Þ P1 = = = 1,05 atm V 2 · Tính áp suất P2 và số mol các chất : Các ptpứ : o C2H2 + H2 ¾Ni,¾® C2H4 ¾C t a ®a ® a (mol) o C2H4 + H2 ¾¾ ® C2H6 ¾ Ni, t C b® b ® b (mol) Vì số mol H2 = 0,04 < nC2H2 + nC2H4 = 0,045 (mol) nên phản ứng hết H2 Đặt a, b là số mol H2 tham gia hai phản ứng trên Þ a + b = 0,04 (1)(mol) C2H2 còn dư sau phản ứng trên tác dụng với lượng dư dd AgNO3/NH3 : HC º CH + Ag2O ¾ddAgNO ¾ ® C2Ag2 ¯ + H2O ¾ ¾ /NH ¾ 3 3 0,015 ¬ 0,015 (mol) 3,6 = 0,015 (mol) nC2Ag2 = 240 Þ nC2H2 dư = 0,015 mol Þ nC2H2 phản ứng = a = 0,03 – 0,015 = 0,015 (mol) b = 0,04 – a = 0,04 – 0,015 = 0,025 (mol) å nC2H4 = nC2H4 bđ + a = 0,015 + 0,015 = 0,03 (mol) nC2H4 d ư = 0,03 – b = 0,03 – 0,025 = 0,005 (mol) Áp suất P2 : å n2 = nC2H2 dư + nC2H4 dư + nC2H6 = 0,015 + 0,005 + 0,025 = 0,045 (mol) n2 RT 0,045.0,082.300,3 P2 = = = 0,554 (atm) V 2 Bài 5 : Cho a gam CaC2 chứa b% tạp chất trơ tác dụng với nước thì thu được V lít C2H2 (đktc) 1) Lập biểu thức tính b theo a và V 2) Nếu cho V lít trên vào bình kín có than hoạt tính nung nóng làm xúc tác,to trong bình toC áp suất P1. Sau phản ứng thu được hỗn hợp khí, trong đó sản phẩm phản ứng chiếm 60%V, nhiệt độ không đổi, áp suất P2 Tính hiệu suất của phản ứng. 3) Giả sử dung tích bình không đổi, thể tích chất rắn không đáng kể. Hãy 86
a) Lập biểu thức tính áp suất P2 theo P1 và hiệu suất h. b) Tính khoảng giá trị của P2 theo P1 GI ẢI : 1) Lập biểu thức tính b theo a và V : · Cách 1 : CaC2 + 2H2O ® Ca(OH)2 + C2H2 V V (mol) 22,4 22,4 Gọi V là thể tích C2H2 sinh ra. V nC2H2 = 22,4 V 64V mCaC2 = 64. mtạp chất = (a- ) 22,4 22,4 64V a- 7a - 20V 22,4 .100% = b% = .100% a 7a · Cách 2 : CaC2 + 2H2O ® Ca(OH)2 + C 2 H2 64(g) 22,4(lít) a – 0,01b(g) V(lít) b(%) Ta lập được tỉ l ệ : 64 22,4 = Þ 64V = 22,4a - 0,224b a - 0,01b V 22,4a - 64V 7 a - 20V 7a - 20V Þb = Þ b%= = .100% 0,224 7 7a 2) Tính hiệu suất phản ứng : Xét phản ứng : o 3C2H2 ¾C hoat tinh ,600¾® C6H6 ¾ ¾ ¾ ¾C ® x x/3 (lít) Gọi x là thể tích C2H2 đã tham gia phản ứng trên Tổng số mol các chất sau phản ứng : ìC2 H 2 : V - x ï (lít) í x C6 H 6 : ï î 3 å n = V – x + x/3 = V – 2/3x (l) VC6H6 = 60%Vhh 87
Cách 1 : Tính theo chất tham gia : x 2 9 Û = 0,6(V - x) Þ x = V 3 3 11 9 V x 9 Hiệu suất phản ứng h = .100% = 11 .100% = .100% = 81,81% V V 11 Cách 2 : Tính hiệu suất phản ứng theo sản phẩm : x 2 11 = 0,6(V - x) Þ V = x 3 3 9 Theo phản ứng : o 3C2H2 ¾C hoat tinh ,600¾® C6H6 ¾ ¾ ¾ ¾C ® V V/3 (theo lý thuyết) V(thuc tê' ) x/3 x/3 9 .100% = .100% = .100% = .100% = 81,81% h% = 11x/9 V(lý thuyê' t) V/3 11 3 3) a) Lập biểu thức tính áp suất P2 theo P1 và hiệu suất h : Ta có pt TTKLT : PVbình = nRT Ở Vbình, T = const P2 n 2 V2 Þ = = P1 n 1 V1 V2, V1 : Số mol các chất trong bình. Và V2 = V – 2/3x V1 = V 2 V- x P2 V2 3 = 1 - 2 x = 1 - 2h Þ = = P1 V1 V 3V 3.100 300 - 2h 300 - 2h P Þ 2= Þ P2 = P1 P1 300 300 b) Tính khoảng giá trị của P2 theo P1 : Ta có 0 < h £ 100 300 - 2h h=0Þ =1 300 300 - 2h 1 h = 100 Þ = 300 3 1 Þ P1 £ P2 £ P1 3 88
Bài 6 : Khi sản xuất đất đèn ta thu được hỗn hợp rắn gồm CaC2, Ca và CaO (hh A). Cho hỗn hợp A tác dụng hết với nước thì thu được 2,5 lít hỗn hợp khí khô X ở 27,0oC và 0,9856atm. Tỉ khối của X so với metan bằng 0,725. a) Tính % khối lượng mỗi chất trong A b) Đun nóng hỗn hợp khí X với bột Ni xúc tác một thời gian thì thu được hỗn hợp khí Y, chia Y làm hai phần bằng nhau. - Phần thứ nhất cho lội từ từ qua bình nước Brom dư thấy còn lại 448 ml hỗn hợp khí X (đktc) và tỉ khối so với Hidro là 4,5. Hỏi khối lượng bình nuớc Brom tăng bao nhiêu gam? - Phần thứ hai đem trộn với 1,68 lít O2 (đktc) trong bình kín dung tích 4 lít. Sau khi bật tia lửa điện để đốt cháy, giữ nhiệt độ bình ở 109,2oC. Tính áp suất bình ở nhiệt độ đó biết dung tích bình không đổi. GIẢI : a) Tính % khối lượng mỗi chất trong A : Gọi 5,52g hh A CaC2 : a Ca : b CaO : c (mol) mhh X = 64a + 40b + 56c = 5,52 (1) Lưu ý : hỗn hợp A tác dụng với nước, cả Ca và CaO cũng có phản ứng. CaC2 + 2H2O ® Ca(OH)2 + C2H2 a a (mol) Ca + H2O ® Ca(OH)2 + H2 b b (mol) CaO + H2O ® Ca(OH)2 c (mol) 2,5 lít khí thu được gồm : C2H2 : a H2 : b M X = 0,725.16 = 11,6 PV 2,5.0,9856 = 0,1 (mol) (2) nhhX = a + b = = RT 0,082.300 M X = 0,725.16 = 11,6 (gam/mol) Þ mX = M X .nX = 11,6.0,1 = 1,16 (gam) Þ 26a + 2b = 1,16 (3) ìa = 0,04 (2), (3) Þ í (mol) îb = 0,06 Theo các phản ứng trên : 64.0,04 nCaC2 = nC2H2 = 0,04 mol Þ %CaC2 = .100% = 46,38% 5,52 89
40.0,06 nCa = nH2 = 0,06 mol Þ %Ca = .100% = 43,48% 5,52 % CaO = 100% - (46,38 + 43,48)% = 10,14% b) Độ tăng khối lượng bình Brom : * Khi nung nóng hỗn hợp X với xúc tác Ni, có thể xảy ra 2 phản ứng : C2H2 + H2 ® C2H4 C2H2 + 2H2 ® C2H6 Þ hỗn hợp khí Y có thể gồm C2H4, C2H6, C2H2 dư, H2 dư. * Khi cho ½ hỗn hợp Y qua bình đựng dd Br2 dư thì C2H2, C2H4 bị hấp thu : C2H2 + 2Br2 ® C2H2Br4 (lỏng) C2H4 + Br2 ® C2H4Br2 (lỏng) Þ hỗn hợp khí Z thoát ra gồm C2H6 và H2. nZ = 0,02 mol và Mz = 4,5.2 = 9 Þ mZ = 9.0,02 = 0,18 gam * Áp dụng ĐLBT khối lượng, ta có : m1/2hh Y = m1/2hh X = 1,16/2 = 0,58gam So sánh hỗn hợp Y và Z, ta thấy độ tăng khối lượng bình đựng dung dịch Br2 là tổng khối lượng của C2H2 và C2H4 tức là mY - mZ Vậy độ tăng khối lượng bình Brom = 0,58 – 0,18 = 0,4 gam v Tính áp suất bình sau phản ứng cháy : So sánh hỗn hợp X với Y và áp dụng ĐLBT nguyên tố, ta có : å n C trong ½ hỗn hợp Y = å n C trong ½ hỗn hợp X = 2.0,02 = 0,04 (mol) ån trong ½ hỗn hợp Y = å n H trong ½ hỗn hợp X = 2.0,02 + 2.0,03 = 0,1 (mol) H * Sản phẩm cháy gồm : nCO2 = nC = 0,04 (mol); nH2O = ½ nH = 0,05 (mol) Mặt khác, å n O trong CO2 và trong H2O = 0,04.2 + 0,05 = 0,13 (mol) nO ban đầu là 0,075.2 = 0,15 (mol) Þ nO dư = 0,15 – 0,13 = 0,02 (mol) Þ nO2 dư = 0,02/2 = 0,01 (mol) å n các khí trong bình sau khi đốt = 0,04 + 0,05 + 0,01 = 0,1 (mol) Vậy áp suất bình là : nRT 0,1.22,4.(109,2 + 273) P= = = 0,784 atm V 273.4 90
II.4 – BÀI TẬP TỔNG HỢP VỀ HYDROCACBON v Một số lưu ý khi giải bài tập tổng hợp về hydrocacbon : Bài tập tổng hợp là một dạng bài tập trong đó có cả phần tính toán kèm theo câu hỏi lý thuyết hoặc câu hỏi thí nghiệm. Bài tập hỗn hợp thường có các dạng sau : Tìm CTPT của một hay nhiều hydrocacbon sau đó yêu cầu : - Xác định CTCT đúng của các chất đó qua thí nghiệm cho chất đó tác dụng với một chất nào đó thu được sản phẩm cụ thể. - Xác định CTCT rồi viết phương trình phản ứng điều chế một chất hydrocacbon khác hoặc điều chế chất đó từ nguyên liệu chính ban đầu là gì. - Đưa ra phương pháp phân biệt các hydrocacbon mới tìm được hoặc nêu cách tách riêng, tinh chế từng chất trong hỗn hợp các chất mới tìm được. Về phương pháp làm bài tập loại này, chúng ta vận dụng các phương pháp đã hướng dẫn trong phần bài tập lý thuyết và bài tập tìm CTPT, bài tập hỗn hợp để giải. Sau đây là một số bài tập ví dụ : Dạng 1 : Đề bài yêu cầu xác định CTPT của sản phẩm thế, từ đó giả thiết đề cho xác định đúng CTCT của hydrocacbon ban đầu. Bài 1 : Khi tiến hành phản ứng thế giữa ankan B với hơi Br2 có chiếu sáng người ta thu được hỗn hợp X chỉ gồm 2 sản phẩm phản ứng (một chất vô cơ và một chất hữu cơ) ở thể hơi. Tỉ khối hơi của X so với không khí bằng 4. a) Lập CTPT của B và chọn cho M một CTCT thích hợp. b) Nếu tiến hành phản ứng thế 3 nguyên tử hidro trong phân tử B bằng Clo thì có thể thu được mấy đồng phân? GIẢI : Đề bài cho tỉ khối hơi của sản phẩm thế nên ta tìm CTPT sản phẩm rồi suy ra CTCT B a. Lập CTPT của B và chọn CTCT đúng của B. Gọi k là số nguyên tử Brom đã thế vào phân tử B : + kBr2 ® CnH2n+2-kBrk + kHBr CnH2n+2 ® a a ak (mol) Gọi a (mol) là số mol B đã tham gia phản ứng Sản phẩm phản ứng gồm : CnH2n+2-kBrk : a mol và HBr : ak mol (14n + 2 - k - 80k )a + 8ak M hh X = 29.4 = 116 Þ = 116 a + ak Þ 14n + 44k = 114 91
114 - 44k n= 14 k 1 2 3 n 5 1,8 100oC và áp suất 0,8amt. Bật tia lửa điện để đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp rồi đưa bình về nhiệt độ T1, đo lại áp suất trong bình vẫn được trị số 0,8atm. Làm lại thí nghiệm với các hỗn hợp X có thành phần A, B, C, D khác nhau vẫn thu được kết quả như cũ. a) Lập CTPT A, B, C, D biết rằng MA < MB < MC < MD. b) Viết ptpư điều chế D từ A và B từ C GIẢI : Nhiệt độ sau khi đốt T1 > 100oC Þ H2O ở thể hơi Ở cùng điều kiện nhiệt độ, thể tích áp suất bình trước và sau khi đốt không đổi Þ số mol khí trong bình trước và sau phản ứng bằng nhau. Khi thay đổi thành phần của hỗn hợp X mà kết quả không thay đổi Þ khi đốt cháy từng chất thì tổng số mol trước và sau phản ứng cũng bằng nhau. Đặt công thức của một chất trong hỗn hợp là : CxHy æ yö y 0 C x H y + ç x + ÷O 2 ¾t xCO 2 + H 2 O ¾® 4ø 2 è a ® a(x + y/4) ® ax ® ay/2 (mol) 92