Phương pháp giải bài tập hóa Hidrocacbon part 5

Chia sẻ: Pham Duong | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:11

Thêm vào BST

Báo xấu

1.477
lượt xem 505
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

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...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Phương pháp giải bài tập hóa Hidrocacbon part 5

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
CaCO3 + H2O Ca(OH)2 + CO2 nCO2 = nCaCO3 = 100/100 = 1 mol æ yö y C x H y + ç x + ÷O 2 ¾t xCO 2 + H 2 O 0 ¾® ç ÷ 4ø 2 è Áp dụng ĐLBT nguyên tố (O) cho ptpu cháy : nO2 pứ = nCO2 + ½ nH2O Þ nH2O = 2(nO2 pư – nCO2) = 2(1,8-1) = 1,6 mol. Ta thấy nH2O > nCO2 Þ hai hydrocacbon trên thuộc dãy đồng đẳng ankan. CTPT trung bình 2 ankan là : C n H 2 n + 2 3n + 1 C n H 2n+2 + O2 ¾ nCO2 + (n + 1) H 2 O ¾® 2 ® (3 n +1)/2x ® x n ® x ( n +1) x (mol) nCO2 = x n = 1 nH2O = x( n +1) = 1,6 x = 0,6 n = 1,67 1 < n =1,67 < m= n + 1 Þ n= 1 và m = 2 Þ CTPT 2 ankan là CH4 và C2H6 Bài 5 : Đốt cháy 560cm3 hỗn hợp khí (đktc) gồm 2 hydrocacbon có cùng số nguyên tử cacbon ta thu được 4,4g CO2 và 1,9125g hơi nước. a) Xác định CTPT các chất hữu cơ. b) Tính %khối lượng các chất. c) Nếu cho lượng CO2 trên vào 100 ml dd KOH 1,3M; Tính CM muối tạo thành. GIẢI Ở bài này, ta dùng phương pháp số nguyên tử H trung bình kết hợp với phương pháp biện luận để giải. a) Xác định CTPT các hydrocacbon : ì ïA : C x H y Đặt CTPT 2 hydrocacbon trên : í ïB : C x H y' î CTPT trung bình 2 hydrocacbon trên : C x H y Giả sử y < y’ Þ y < y < y’ 0,56 = 0,025 mol Số mol hỗn hợp khí nhh = 22,4 nCO2 = 4,4/44 = 0,1 (mol) nH2O = 1,9125/18 = 0,10625 (mol) 69
æ yö y C x H y + ç x + ÷O 2 ¾t xCO 2 + H 2 O 0 ¾® ç ÷ 4ø 2 è ® 0,025x ® 0,025 y /2 0,025 ìn CO2 = 0,025 = 0,1 ìx = 4 ï Þí í y ïn H2O = 0,025 = 0,10625 î y = 8,5 î 2 CTPT A, B có dạng : A : C4Hy và B : C4Hy’ Ta có y < y < y’ hay y < 8,5
GIẢI Ở bài này, đốt cháy hỗn hợp 2 hydrocacbon không phải là đồng đẳng của nhau nên không dùng phương pháp trung bình được mà sử dụng phương pháp ghép ẩn số và biện luận để giải. ìA : C n H 2n -2 : a (mol) (n ³ 2; m ³ 1) Gọi 5,6 l hh : í B : C m H 2m + 2 : b î 3n C n H 2n -2 + O 2 ¾ nCO 2 + (n - 1)H 2 O ¾® 2 a an a(n-1) (mol) 3m + 1 C m H 2m + 2 + O 2 ¾ mCO 2 + (m + 1)H 2 O ¾® 2 b bm bm (mol) 5,6 = 0,25 (mol) n hỗn hợp = a+ b = (1) 22,4 30,8 = 0,7 (mol) n CO2 = an + bm = (2) 44 11,7 = 0,65 (mol) (3) n H2O = a(n-1) + bm = 18 (2), (3) Þ an - a + bm = 0,65 0,7 - a = 0,65 a = 0,05 mol (1) b = 0,25 – a = 0,25-0,05 = 0,2 mol (2) an + bm = 0,05n +0,2m = 0,7 n + 4m = 14 Þ m £ 3,5 n = 14 – 4m m = n +1 vì B nhiều hơn A một C Biện luận : m 1 2 3 n 10 6 2 Vậy m = 3 n =2 ì A : C2 H 2 Vậy CTPT A, B: í îB : C3 H 6 Bài 7 : Một hỗn hợp khí (X) gồm 1 ankan, 1 anken và 1 ankin có V =1,792 lít (ở đktc) được chia thành 2 phần bằng nhau: - Phần 1: Cho qua dung dịch AgNO3/NH3 dư tạo 0,735 g kết tủa và thể tích hỗn hợp giảm 12,5% 71
- Phần 2 : Đốt cháy hoàn toàn rồi hấp thụ sản phẩm cháy vào 0,2 lít dung dịch Ca(OH)2 0,0125M thấy có 11g kết tủa Xác định CTPT của các hydrocacbon. GIẢI : Ở bài này, có nhiều thí nghiệm với nhiều dữ kiện, ta nên dùng phương pháp ghép ẩn số để giải. 1,792 = 0,08 mol nhh = 22,4 gọi a, b, c lần lượt là số mol của ankan, anken, ankin trong mỗi phần Þ a + b + c = 0,04 mol (1) v Phần 1 + dd AgNO3/NH3 dư ® 0,735g ¯ Vhh giảm 12,5% Þ Vankin = 12,5%(1/2Vhh) Þ nankin = c = 12,5%*0,04 = 0,005 mol (2) 0,735 Þ M¯= = 147 0,005 Þ Trong phân tử kết tủa chỉ có một nguyên tử bạc. Vậy ankin ban đầu là ankin-1 Đặt CTPT kết tủa CnH2n-3Ag M¯ = 14n +105 = 107 Þ n= 3 Vậy CTPT ankin là C3H4. Ta có a + b = 0,04- c =0,04 -0,005 = 0,035 mol (3) v Phần 2 : C3H4 + 4O2 ® 3CO2 + 2H2O ® 0,015 0,005 (mol) CmH2m + 3m/2O2 ® mCO2 + mH2O ® mb b (mol) CnH2n+2 + (3n+1)/2O2 ® nCO2 + (n+1)H2O ® na a (mol) nCO2 = 0,015 + mb + na (mol) (4) nCa(OH)2 = 0,2 * 0,0125 = 0,115 mol nCaCO3 = 11/100 = 0,11(mol) Khi cho CO2 vào dd Ca(OH)2 có thể xảy ra các phản ứng sau : Ca(OH)2 + CO2 ® CaCO3 + H2O (5) Ca(OH)2 + 2CO2 ® Ca(HCO3 )2 (6) v TH 1 : Số mol CO2 thiếu so với dd Ca(OH)2, chỉ xảy ra phương trình phản ứng số (5) nCO2 = 0,015 + mb + na = nCaCO3 = 0,11 mol Þ mb + na = 0,095 mol (7) 72
Cách 1 : Dùng phương pháp biện luận dựa vào giới hạn Giả sử n < m Þ na + nb < na + mb < ma + mb n(a + b) < na + mb < m(a + b) na + mb n<
0,105 Þ 2£ m < = 3
Đặt CTPT trung bình của hai hydrocacbon trên là : C n H 2 n + 2- 2 k ( ) 3n + 1 - k C n H 2 n + 2- 2 k + O 2 ® nCO 2 + n + 1 - k H 2 O 2 ®n ® ( n + 1 - k ) (mol) 1 ® 0,3 n ® 0,3( n + 1 - k ) (mol) 0,3 nCO2 = 0,3 n = 0,75 (mol) Þ n = 2,5 nH2O = 0,3( n + 1 - k ) = 0,75 (mol) thay n = 2,5 vào phương trình trên Þ k =1 Þ có hai trường hợp : * A, B đều là anken * A là ankan, B là ankin (hoặc ngược lại) v TH 1 : A, B là anken. ìA : C n H 2n : a Đặt CTPT í (mol) îB : C m H 2m : b Đặt CTPT trung bình 2 anken C n H 2 n 3n C n H 2n + O 2 ® nCO 2 + nH 2 O 2 ® 0,3 n 0,3 nCO2 = 0,3 n = 0,75 Þ n = 2,5 Giả sử n< m Þ n= 2. Þ CTPT A là C2H4. A là anken nhỏ nhất nên ta chỉ có tỉ lệ : M B 14m 22 44 = = Þm= = 3,4 (loại) M A 14n 13 13 v TH 2 : A là ankan, B là ankin ìA : C n H 2n + 2 : a (mol) í îB : C m H 2m -2 : b 3n + 1 C n H 2n + 2 + O 2 ¾ nCO 2 + (n + 1)H 2 O ¾® 2 ® an ® a(n+1) a (mol) 3m - 1 C m H 2m -2 + O 2 ¾ mCO 2 + (m - 1)H 2 O ¾® 2 ® bm ® b(m-1) (mol) b ta có : nCO2 = an + bm = 0,75 (1) nhh = a + b = 0,3 (2) nH2O = a(n+1) + b(m-1) = an + bm + (a-b) = 0,75 (3) 75