Ôn tập hoá 11 có lời giải ôn thi thpt quốc gia môn Hoá
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (551.66 KB, 21 trang )
Gia sư Thành Được
www.daythem.edu.vn
PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP VỀ ANKAN
I. Phản ứng thế Cl 2, Br 2 (phản ứng clo hóa, brom hóa)
Dạng bài tập thường gặp nhất liên quan đến phản ứng thế clo, brom là tìm cơng thức cấu tạo của ankan.
Phương pháp giải
Tính khối lượng mol của sản phẩm hoặc khối lượng mol trung bình của hỗn hợp sản phẩm để tìm số ngun tử
cacbon của ankan hoặc mối liên hệ giữa số ngun tử cacbon và số ngun tử clo, brom trong sản phẩm thế. Từ đó
xác định được số ngun tử cacbon, clo, brom để suy ra cơng thức phân tử của ankan và sản phẩm thế. Dựa vào số
lượng sản phẩm thế để suy ra cấu tạo của ankan và các sản phẩm thế.
PS : Nếu đề bài khơng cho biết sản phẩm thế là monohalogen, đihalogen,… thì ta viết phản ứng ở dạng tổng
qt :
o
as, t
Cn H2n 2 xBr2
Cn H2n 2 x Br x xHBr
as
Cn H2n 2 xCl2
Cn H2n 2x Cl x xHCl
hoặc
► Các ví dụ minh họa ◄
Ví dụ 1: Ankan Y phản ứng với clo tạo ra 2 dẫn xuất monoclo có tỉ khối hơi so với H 2 bằng 39,25. Tên của Y là :
A. butan.
B. propan.
C. iso-butan.
D. 2-metylbutan.
Phân tích và hướng dẫn giải
+ Vì khối lượng mol của dẫn xuất monoclo tạo ra từ Y đã biết, nên dễ dàng tìm được số ngun tử C của Y và tên
gọi của nó.
Phương trình phản ứng :
as
Cn H 2n 2 Cl 2
Cn H 2n 1Cl HCl
ankan Y
MC H
n
2 n 1Cl
dẫn xuất monoclo
14n 36,5 39,25.2 n 3 Y là C3 H 8 (propan)
Phản ứng tạo ra hai dẫn xuất monoclo :
CH3 CH 2 CH3 Cl2
as
CH 2 Cl CH 2 CH3 HCl
1:1
CH3 CHCl CH3 HCl
Ví dụ 2: Khi brom hóa một ankan X chỉ thu được một dẫn xuất monobrom duy nhất có tỉ khối hơi đối với hiđro là
75,5. Tên của ankan đó là:
A. 2,2,3,3-tetrametylbutan.
B. 3,3-đimetylhecxan.
C. 2,2-đimetylpropan.
D. isopentan.
(Đề thi thử THPT Quốc Gia lần 1 – THPT Chun Hà Giang, năm 2015)
Hướng dẫn giải
+ Dựa vào số lượng sản phẩm dẫn xuất monobrom và khối lượng mol của nó, dễ dàng tìm được số ngun tử C và
cơng thức cấu tạo cũng như tên gọi của X.
Phương trình phản ứng :
o
as, t
Cn H 2n 2 Br2
Cn H 2n 1Br HBr
ankan X
MC H
n
2 n 1Br
dẫn xuất monobrom
14n 81 75,5.2 n 5 X là C5H12 .
as
C5 H12 Br2
o dẫn xuất monoclo duy nhất X là 2,2 đimetylpropan
t
Phản ứng tạo ra dẫn xuất monoclo duy nhất :
1
Gia sư Thành Được
www.daythem.edu.vn
CH3
CH3
C
CH3
CH3 + Br2
as, t o
CH3
CH3
C
CHBr
+ HBr
CH3
Ví dụ 3: Khi cho ankan X (trong phân tử có phần trăm khối lượng hiđro bằng 16,28%) tác dụng với clo theo tỉ lệ số
mol 1 : 1 (trong điều kiện chiếu sáng), chỉ thu được 2 dẫn xuất monoclo đồng phân của nhau. Tên của X là
A. butan.
B. 2,3-đimetylbutan. C. 3-metylpentan.
D. 2-metylpropan.
(Đề thi thử THPT Quốc Gia lần 1 – THPT Thị Xã Quảng Trị, năm 2015)
Hướng dẫn giải
+ Dựa vào phần trăm khối lượng của hiđro trong X, sẽ tìm được cơng thức phân tử của nó. Kết hợp với giả thiết về
số lượng sản phẩm monoclo tạo thành từ X sẽ suy ra được cơng thức cấu tạo và tên của X.
X là Cn H 2n 2
n 6
%H 2n 2 16,28
X là C6 H14
12n
83,72
%C
X Cl2
2 dẫn xuất monoclo X là 2,3 đimetylbu tan
Phương trình phản ứng :
CH3
CH3
CH
CH
CH3
CH3
CH3 + Cl2
CH
CCl
CH3
CH3
CH
CH
CH3
CH3
CH3 + HCl
as
CH3
CH2Cl + HCl
Ví dụ 4: Khi clo hóa metan thu được một sản phẩm thế X chứa 89,12% clo về khối lượng. Cơng thức của sản phẩm
là :
A. CH3Cl.
B. CH2Cl2 .
C. CHCl3.
D. CCl4.
Phân tích và hướng dẫn giải
+ Trong phản ứng thế clo vào metan, mỗi ngun tử H được thay thế bởi một ngun tử Cl. Do đó, có thể xây dựng
cơng thức sản phẩm thế X ở dạng tổng qt. Mặt khác, phần trăm khối lượng Cl trong X đã biết nên dễ dàng tìm
được số ngun tử H bị thay thế và cơng thức của X.
as
CH nCl
CH 4 n Cl n nHCl
2
4
n 3
X
Ta có:
X là CHCl3
%Cl trong X 35,5n 89,12%
16 34,5n
Ví dụ 5: Khi tiến hành phản ứng thế giữa ankan X với hơi brom có chiếu sáng người ta thu được hỗn hợp Y chỉ
chứa hai chất sản phẩm. Tỉ khối hơi của Y so với khơng khí bằng 4. Tên của X là :
A. 2,2-đimetylpropan.
B. 2-metylbutan.
C. pentan.
D. etan.
Phân tích và hướng dẫn giải
+ Ankan X tác dụng với hơi brom tạo ra hỗn hợp Y gồm hai chất sản phẩm. Suy ra trong Y chỉ có một dẫn xuất
brom duy nhất, chất còn lại là HBr.
2
Gia sư Thành Được
www.daythem.edu.vn
+ Dựa vào phản ứng và tỉ khối của Y so với khơng khí sẽ thiết lập được phương trình tốn học với hai ẩn số là số
ngun tử C và số ngun tử Br trong dẫn xuất. Biện luận để tìm n và x, từ đó suy ra tên gọi của X.
Phương trình phản ứng :
as
Cn H 2n 2 xBr2
Cn H 2n 2 x Brx xHBr
ankan X
MY
hỗn hợp Y gồm 2 chất
x 1
14n 2 79x 81x
116 14n 44x 114
1 x
n 5
Vậy X là 2,2 đimetylpropan . Vì nếu không thì Y sẽ có nhiều hơn 2 chất.
Phương trình phản ứng :
CH3
CH3
C
CH3
as, t o
CH3 + Br2
CH3
CH3
C
CHBr
+ HBr
CH3
Ví dụ 6: Cho 8,0 gam một ankan X phản ứng hết với clo chiếu sáng, thu được 2 chất hữu cơ Y và Z
(d Y
H2
dZ
H2
Y : Z là :
A. 1 : 4.
43). Sản phẩm của phản ứng cho đi qua dung dịch AgNO3 dư, thu được 86,1 gam kết tủa. Tỉ lệ mol
B. 4 : 1.
C. 2 : 3.
D. 3 : 2.
Phân tích và hướng dẫn giải
+ Dựa vào tỉ khối hơi so với hiđro của hai sản phẩm thế Y, Z, dễ dàng tìm được cơng thức của Y, Z và X. Biết
được số mol của X, số mol AgCl kết tủa sẽ tìm được tỉ lệ mol của Y, Z.
d Y d Z 43 Y là C H Cl; Z là C H Cl
n 1; Y là CH3Cl
n 2n 1
n 2n
2
H2
H2
M Z 14n 71 86
Z là CH2 Cl 2
M Y M Z 86
+ Phương trình phản ứng :
as
CH 4 Cl 2
CH3Cl HCl
mol :
x
x x
as
CH 4 2Cl 2 CH 2 Cl 2 2HCl
mol :
y
y
2y
HCl AgNO3 AgCl HNO3
mol : x 2y
x 2y
Theo các phản ứng và giả thiết, ta có :
y 0,1
n
0,4 4
n CH4 x y 0,5
Y
n
0,1
1
x
0,4
n
x
2y
0,6
Z
AgCl
Ví dụ 7: Cho ankan X tác dụng với clo (as), thu được 26,5 gam hỗn hợp các dẫn xuất clo (monoclo và điclo). Khí
HCl bay ra được hấp thụ hồn tồn bằng nước, sau đó trung hòa bằng dung dịch NaOH, thấy tốn hết 500 ml dung
dịch NaOH 1M. Xác định cơng thức của X?
A. C2H6.
B. C4H10 .
C. C3H8.
D. CH4.
Phân tích và hướng dẫn giải
+ Để tìm X ta cần tìm số ngun tử C của nó.
+ Với cách tư duy thơng thường : Đặt cơng thức của hai dẫn xuất monoclo và điclo lần lượt là Cn H2n+1 Cl (x mol) và
CnH2nCl2 (y mol). Sau đó thiết lập được hai phương trình tốn học liên quan đến khối lượng của hai dẫn xuất và số
mol NaOH phản ứng.
+ Một hệ tốn học gồm 2 phương trình và ba ẩn số (x, y, n) thì khơng thể tìm được kết quả.
3
Gia sư Thành Được
www.daythem.edu.vn
+ Như vậy việc cố gắng tìm chính xác giá trị n là khơng thể, nên ta tư duy theo hướng tìm khoảng giới hạn của n.
Phương trình phản ứng :
as
Cn H 2n 2 Cl 2
Cn H 2n 1Cl HCl
as
Cn H 2n 2 2Cl 2
Cn H 2n Cl 2 2HCl
HCl NaOH
NaCl H 2 O
Giả sử phản ứng chỉ tạo ra C n H 2n 1Cl, suy ra :
26,5
n HCl n NaOH 0,5
53
M Cn H2 n1Cl
0,5
n Cn H2 n1Cl n HCl 0,5 n 1,179
Giả sử phản ứng chỉ tạo ra C n H 2n Cl 2 , suy ra :
26,5
n HCl n NaOH 0,5
106
M
Cn H2 n Cl2 0,25
n Cn H2 n Cl2 0,5n HCl 0,25 n 2,5
Suy ra 1,1785 n 2,5 n 2; X là C 2 H 6
II. Phản ứng tách (phản ứng crackinh, tách hiđro)
Phương pháp giải
Khi làm các bài tập liên quan đến phản ứng crackinh, phản ứng tách hiđro thì cần chú ý những điều sau :
+ Trong phản ứng khối lượng được bảo tồn, từ đó suy ra :
n Ankan .MAnkan n hỗn hợp sau phản ứng .M hỗn hợp sau phản ứng
+ Khi crackinh ankan C3H8 , C4H10 (có thể kèm theo phản ứng tách hiđro tạo ra anken) thì :
Số mol hỗn hợp sản phẩm ln gấp 2 lần số mol ankan phản ứng. Vì vậy ta s uy ra, nếu có x mol ankan
tham gia phản ứng thì sau phản ứng số mol khí tăng lên x mol.
+ Đối với các ankan có từ 5C trở lên do các ankan sinh ra lại có thể tiếp tục tham gia phản ứng crackinh nên
số mol hỗn hợp sản phẩm ln 2 lần số mol ankan phản ứng.
+ Đối với phản ứng crackinh ankan, dù phản ứng xảy ra hồn tồn hay khơng hồn tồn, ta ln có :
nankan pư nankan sp
+ Đối với phản ứng tách hiđro từ ankan thì : Số mol H 2 tạo thành = Số mol khí tăng lên sau phản ứng = Số mol
hỗn hợp sau phản ứng – số mol ankan ban đầu.
► Các ví dụ minh họa ◄
1. Tính lượng chất trong phản ứng
Ví dụ 1: Tiến hành crackinh 10 lít khí butan, sau phản ứng thu được 18 lít hỗn hợp khí X gồm etan, metan, eten,
propilen, butan (các khí đo cùng điều kiện). Hiệu suất của q trình crackinh là
A. 60%.
B. 70%.
C. 80%.
D. 90%.
Phân tích và hướng dẫn giải
+ Phản ứng crackinh butan :
C4 H10
crackinh
CH 4 C3 H6
C2 H 6 C2 H 4
+ Từ phản ứng ta thấy :
nsản phẩm 2n C H pư n C H pư n khí tăng lên n hh spư nankan bđ
4 10
4 10
(*)
Vsản phẩm 2VC4 H10 pư VC4 H10 pư Vkhí tăng lên Vhh spư Vankan bđ
4
Gia sư Thành Được
www.daythem.edu.vn
+ Khi crackinh propan ta có kết quả tương tự.
+ Áp dụng vào ví dụ này ta có :
x 8
Vtaêng x
VC4 H10 pö x
8
Vsp 2VC4 H10 pö 2x
Vhoãn hôïp X 10 x 18 H 10 80%
Ta sẽ tiếp tục sử dụng kết quả (*) để giải quyết các ví dụ : 2 – 8.
Ví dụ 2: Thực hiện crackinh V lít khí butan, thu được 1,75V lít hỗn hợp khí gồm 5 hiđrocacbon. Hiệu suất phản
ứng crackinh butan là (biết các khí đo cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất):
A. 80%.
B. 25%.
C. 75%.
D. 50%.
Phân tích và hướng dẫn giải
VC H pö Vkhí taêng 1,75V 1V 0,75V
4 10
VC H pö 0,75V
4 10
75%
H
V
V
C4 H10 bñ
Ví dụ 3: Một bình kín chứa 3,584 lít một ankan (ở 0 oC và 1,25atm). Đun nóng để xảy ra phản ứng cracking, rồi đưa
nhiệt độ bình về 136,5 oC thì áp suất đo được là 3atm. Hiệu suất của phản ứng cracking là :
A. 60%.
B. 20%.
C. 40%.
D. 80%.
Phân tích và hướng dẫn giải
3,584.3
3,584.1,25
n ankan pö n khí taêng n spö n tpö 0,082.(136,5 273) 0,082.273 0,12
H 0,12 .100% 60%
0,2
Ví dụ 4: Crackinh C4H10 (A) thu được hỗn hợp sản phẩm B gồm 5 hiđrocacbon có khối lượng mol trung bình là
32,65 gam/mol. Hiệu suất phản ứng crackinh là :
A. 77,64%.
B. 38,82%.
C. 17,76%.
D. 16,325%.
)
Phân tích và hướng dẫn giải
n C H bñ 1 n khí taêng n C4 H10 pö 0,01x
4 10
n B n C4 H10 bñ n taêng 1 0,01x
H x%
m A m B 58 (1 0,01x).32,65 x 77,64 H 77,64%
Ví dụ 5: Cracking 8,8 gam propan thu được hỗn hợp A gồm H2, CH4 , C2H4, C3H6 và một phần propan chưa bị
crackinh. Biết hiệu suất phản ứng là 90%. Khối lượng phân tử trung bình của A là :
A. 39,6.
B. 23,16.
C. 2,315.
D. 3,96.
Phân tích và hướng dẫn giải
n A n C H bñ n khí taêng 0,38
8,8.90%
3 8
n
0,18
44
C3H8 pö
m A m C3H8 bñ
8,8
23,16
n khí taêng n C H pö 0,18
M A
nA
nA
0,38
3 8
5
Gia sư Thành Được
www.daythem.edu.vn
Ví dụ 6: Crackinh n-butan thu được 35 mol hỗn hợp A gồm H2, CH4, C2H4, C2H6, C3 H6, C4H8 và một phần butan
chưa bị crackinh. Giả sử chỉ có các phản ứng tạo ra các sản phẩm trên. Cho A qua bình nước brom dư thấy còn lại
20 mol khí. Nếu đốt cháy hồn tồn A thì thu được x mol CO2 .
a. Hiệu suất phản ứng tạo hỗn hợp A là :
A. 57,14%.
B. 75,00%.
C. 42,86%.
D. 25,00%.
b. Giá trị của x là :
A. 140.
B. 70.
C. 80.
D. 40.
Phân tích và hướng dẫn giải
n C H pư n(CH , C H ) tạo thành n(C H , C H ) tạo thành n khí giảm 15
4
2 6
3 6
2 4
4 10
15
.100% 75%
n C4 H10 dư 20 15 5; H
15 5
n CO n C trong A n C trong C H
2
4
10
bđ
4.80 80 mol
Ví dụ 7: Crackinh hồn tồn 6,6 gam propan, thu được hỗn hợp X gồm hai hiđrocacbon. Dẫn tồn bộ X qua bình
đựng 400 ml dung dịch brom a mol/l, thấy khí thốt ra kh i bình có tỉ khối so metan là 1,1875. Giá trị a là :
A. 0,5M.
B. 0,25M.
C. 0,175M.
D. 0,1M.
Phân tích và hướng dẫn giải
+ Bản chất của phản ứng :
crackinh
C3 H8
CH 4 CH2 CH2
(1)
CH2 CH2 Br2
CH2 Br CH 2 Br
(2)
+ Như vậy để tính a ta cần tính số mol C2H4 tham gia phản ứng.
+ Biết số mol C3 H8 ban đầu và hiệu suất phản ứng là 100% nên dễ dàng tìm được số mol C2H4 và số mol CH4 sinh
ra ở (1).
+ Hỗn hợp khí thốt ra kh i bình Br 2 có CH4 và C2H4 dư. Khối lượng mol trung bình của hỗn hợp này đã biết nên
sẽ tính được mol C2H4 dư. Từ đó sẽ tính được số mol C2H4 phản ứng với Br2 và tính được ạ.
Sơ đồ phản ứng :
C2 H 4 Br2
C2 H 4
0,15 mol
Cracking
C3 H8
100%
CH 4
0,15 mol
0,15 mol
Br2
C2 H 4 dư
x mol
CH 4
0,15 mol
x 0,05; n Br 0,1
n Br n C H pư 0,15 x
2
2 4
2
28x 0,15.16
0,1
1,1875.16 a
0,25M
M khí thoát ra khỏi bình Br2
0,15
x
0,4
Ví dụ 8: Crackinh 4,4 gam propan được hỗn hợp X (gồm 3 hiđrocacbon). Dẫn X qua nước brom dư thấy khí thốt
ra (Y) có tỉ khối so với H2 là 10,8. Hiệu suất crackinh là :
A. 90%.
B. 80%.
C. 75%.
D. 60%.
Phân tích và hướng dẫn giải
+ Hỗn hợp X gồm C3H8 dư, CH4 và C2H4; hỗn hợp Y gồm C3H8 dư và CH4.
6
Gia sư Thành Được
+ Dễ thấy nCH
4
tạo thành
www.daythem.edu.vn
nC H
3
8
pư
, từ đó suy ra n(C H
3
8
dư, CH4 )
nC H
3
8
bđ
. Mặt khác, lại biết khối lượng mol trung bình
của Y nên sẽ tìm được số mol các chất trong Y và suy ra hiệu suất của phản ứng.
Sơ đồ phản ứng :
C2 H 4 Br2
C 2 H 4
Cracking
C3 H8
CH 4
H%
C H
3 8 dư
Br2
hỗn hợp X
CH 4
C3 H8 dư
hỗn hợp Y
x 0,08; y 0,02
n CH n C H pư x n Y x y 0,1
4
3 8
0,08
16x 44y
.100% 80%
n
y
21,8 H
C3 H8 dư
M Y
0,1
0,1
Ta sẽ tiếp tục sử dụng kết quả nankan sp nankan pư để giải quyết ví dụ 9.
Ví dụ 9*: Khi crackinh nhiệt đối với 1 mol octan, thu được hỗn hợp X gồm CH4 15%; C2H4 50%; C3H6 25% còn
lại là C2 H6, C3H8, C4H10 (theo thể tích). Thể tích dung dịch Br 2 1M cần phản ứng vừa hỗn hợp X là
A. 4 mol.
B. 1 mol.
C. 2 mol.
D. 3 mol.
Phân tích và hướng dẫn giải
n 4; n(C H , C H ) 3 mol
%n(CH4 , C2 H6 , C3H8 , C4 H10 ) 25%n X
X
2 4
3 6
n
nC H 1 mol n Br n(C H , C H ) 3 mol
8 18
(CH4 , C2 H6 , C3H8 , C4 H10 )
2 4
3 6
2
Ví dụ 10*: Crackinh hồn tồn một thể tích ankan X thu được 5 thể tích hỗn hợp Y. Lấy 5,6 lít Y (đktc) làm mất
màu vừa đủ dung dịch chứa a mol Br 2 . Giá trị của a là:
A. 0,2.
B. 0,15.
C. 0,25.
D. 0,1.
Phân tích và hướng dẫn giải
+ Bản chất phản ứng :
crackinh
Cn H 2n 2
Ca H 2a 2 Cb H 2b
có1 lk
đề hiđro hóa
Cn H 2n 2
Cn H 2n 2 2k kH 2
có k lk
C b H 2b Br2
C b H 2b Br2
Cn H 2n 2 2k kBr2
Cn H 2n 2 2k Br2k
+ Suy ra : n khí tăng n liên kết n Br
2
pư
+ Áp dụng vào ví dụ này ta có :
n liên kết n khí tăng 0,2
n 0,25
Y
n n liên kết 0,2
n X 0,05
Br2
Ta sẽ tiếp tục sử dụng kết quả n khí tăng n liên kết n Br
2
pư
cho ví dụ 11.
7
Gia sư Thành Được
www.daythem.edu.vn
Ví dụ 11*: Cho etan qua xúc tác (ở nhiệt độ cao) thu được một hỗn hợp X gồm etan, etilen, axetilen và H 2 . Tỉ khối
của hỗn hợp X đối với etan là 0,4. Hãy cho biết nếu cho 0,4 mol hỗn hợp X qua dung dịch Br 2 dư thì số mol Br 2 đã
phản ứng là bao nhiêu ?
A. 0,24 mol.
B. 0,16 mol.
C. 0,40 mol.
D. 0,32 mol.
Phân tích và hướng dẫn giải
m C H bđ m X
n C H bđ .M C H
2 6
n C H bđ .M C2 H6 n X .M X
2 6
2 6
nX 2 6
2,5n C H bđ
2 6
dX
0,4
0,4M
C2 H 6
C2 H6
M X 0,4M C2 H6
n liên kết trong X n khí tăng 0,24
n X 0,4
n C2 H6 bđ 0,16 n Br2 n liên kết trong X 0,24
Tiếp theo ta sẽ nghiên cứu một số bài tập về phản ứng crackinh hay và khó !
Ví dụ 12*: Cho một ankan X có cơng thức C7H16, crackinh hồn tồn X thu được hỗn hợp khí Y chỉ gồm ankan và
anken. Tỉ khối hơi của Y so với H2 có giá trị trong khoảng nào sau đây?
A. 12,5 đến 25,0.
B. 10,0 đến 12,5.
C. 10,0 đến 25,0.
D. 25,0 đến 50,0.
(Đề thi chọn học sinh giỏi tỉnh Thái Bình, năm 2015)
Phân tích và hướng dẫn giải
Chọn n C H 1 m Y m C H 100 gam.
7
16
7
16
n Y (min) 2n C H 2 mol (*)
7 16
Crackinh hoàn toàn C 7 H16 thì
n Y (max) 4n C7 H16 4 mol (**)
100
100
Suy ra : 2 n Y 4
MY
12,5 d Y 25
4
2
H2
PS : Các trường hợp (*) và (**) xảy ra khi :
crackinh
(*) C7 H16
CH 4 C6 H12
1 mol
1 mol
1 mol
C5 H12
C3 H 8
CH 4
1 mol
1 mol
1 mol
crackinh
crackinh
crackinh
(**) C H
7 16
C2 H 4
C2 H 4
C2 H 4
1 mol
3 mol
1 mol
2 mol
Ví dụ 13*: Tiến hành nhiệt phân hỗn hợp gồm pentan và octan (có tỉ lệ mol là 1 : 1) thu được hỗn hợp Y (Giả sử
chỉ xảy ra phản ứng crackinh ankan với hiệu suất 100%). Khối lượng mol của hỗn hợp Y (MY) là:
A. 26,57 MY 46,5.
B. 23,25 MY 46,5.
C. MY 46,5.
D. 23,5 MY 26,57.
Phân tích và hướng dẫn giải
n C H 1 mol; n C H 1 mol
8 18
Trong X, ta chọn : 5 12
m
m
186
Y
X
n Y (min) 2n C H 2n C H 4 mol (*)
5 12
8 18
Crackinh hoàn toàn X thì
n Y (max) 3n C5 H12 4n C8H18 7 mol (**)
Suy ra : 4 n Y 7
8
186
186
26,57 M Y
46,5
7
4
Gia sư Thành Được
www.daythem.edu.vn
PS : Các trường hợp (*) và (**) xảy ra khi :
crackinh
C H
CH 4 C4 H 8
5 12
1 mol
1
mol
1 mol
(*)
crackinh
C8 H18
CH 4 C7 H14
1 mol
1
mol
1 mol
C3 H 8
CH 4
1 mol
1 mol
crackinh
crackinh
C5 H12
C2 H 4
C2 H 4
1 mol
1 mol
2 mol
(**)
C6 H14
C4 H10
C2 H 6
1 mol crackinh 1 mol crackinh 1 mol
crackinh
C8 H18
C2 H 4
C
H
C
H
2
4
2
4
1 mol
3 mol
1 mol
2 mol
Ví dụ 14*: Thực hiện phản ứng crackinh m gam isobutan, thu được hỗn hợp X chỉ có các hiđrocacbon. Dẫn hỗn
hợp X qua dung dịch chứa 6,4 gam brom, thấy brom phản ứng hết và có 4,704 lít hỗn hợp khí Y (đktc) thoát ra. Tỉ
117
khối hơi của Y so với H2 là
. Giá trị của m là
7
A. 8,12.
B. 10,44.
C. 8,70.
D. 9,28.
(Đề thi thử chọn HSG tỉnh Thái Bình, năm 2013)
Phân tích và hướng dẫn giải
Sô ñoà phaûn öùng :
CH 4 C3 H6
CH 4 , C4 H10 dö ,
Br2
crackinh
CH3CH(CH3 )CH3
0,04 mol
C4 H10 dö
C3 H6 dö
m C H trong dung dòch Br 0,04.42 1,68
2
3 6
0,21.2.117
1,68 8,7 gam
m isobu tan m Y m C3H6 trong dung dòch Br2
7
Ví dụ 15*: Thực hiện phản ứng crackinh m gam n-butan, thu được hỗn hợp X chỉ có các hiđrocacbon. Dẫn hỗn hợp
X qua dung dịch chứa 6,4 gam brom, thấy brom phản ứng hết và có 4,704 lít hỗn hợp khí Y (đktc) thoát ra. Tỉ khối
117
hơi của Y so với H2 là
. Giá trị của m là
7
A. 8,12.
B. 10,44.
C. 8,620.
D. 9,28.
Phân tích và hướng dẫn giải
Sô ñoà phaûn öùng :
CH 4 C3 H 6
CH 4 , C2 H 6
Br
crackinh
2
CH3CH 2 CH 2 CH3
C2 H6 C2 H 4
C4 H10 dö
0,04 mol
C H
4 10 dö
(C2 H 4 , C3 H 6 ) dö
0,04.28 1,12 m anken trong dung dòch Br 0,04.42 1,68
2
0,21.2.117
0,21.2.117
1,12 m n bu tan m Y m anken trong dung dòch Br
1,68
2
7
7
8,14 m n bu tan 8,7 m n bu tan 8,62 gam
2. Tìm công thức của ankan
+ Để tìm công thức của ankan ta có các hướng tư duy sau : Tìm chính xác số nguyên tử C hoặc tìm khoảng giới hạn
số nguyên tử C của nó. Dưới đây là các ví dụ minh họa.
9
Gia s Thnh c
www.daythem.edu.vn
Vớ d 16: Crackinh 1 ankan A thu c hn hp sn phm B gm 5 hirocacbon cú khi lng mol trung bỡnh l
36,25 gam/mol, hiu sut phn ng l 60%. Cụng thc phõn t ca A l (bit rng s mol khớ sinh ra khi crackinh
ankan gp ụi s mol ca nú):
A. C4H10.
B. C5 H12.
C. C3 H8.
D. C2 H6.
Phõn tớch v hng dn gii
+ Nu bit khi lng mol ca A ta s tỡm c cụng thc ca nú.
+ Da vo tớnh cht v hiu sut ca phn ng, ta tỡm c mi liờn h gia s mol khớ trc v sau phn ng.
+ Mt khỏc, khi lng mol ca B ó bit nờn da vo s bo ton khi lng ta tỡm c khi lng mol ca A.
n C H pử 0,6
A laứ Cn H 2n 2
n 2 n 2
n n C H bủ n taờng 1 0,6 1,6
n Cn H2 n2 bủ 1
n 2 n 2
B
m A m B MA
M B .n B
nA
36,25.1,6
58 A laứ C4 H10
1
Vớ d 17: Hn hp X gm ankan A v H2, cú t khi hi ca X so vi H2 l 29. Nung núng X crackinh hon ton
A, thu c hn hp Y cú t khi hi so vi H 2 l 145/9. Xỏc nh cụng thc phõn t ca A (bit rng s mol khớ
sinh ra khi crackinh ankan gp ụi s mol ca nú).
A. C3H8.
B. C6H14.
C. C4 H10.
D. C5H12 .
Phõn tớch v hng dn gii
+ Da vo khi lng mol ca X, Y v s bo ton khi lng, ta tỡm c t l mol ca chỳng. Suy ra s mol khớ
tng, t ú tỡm c s mol A, H2 trong hn hp ban u. n õy thỡ vic tỡm khi lng mol ca ankan l ht sc
n gin.
mX mY
n X M Y 145 5
Choùn
n Y M X 29.9 9
n X 5
n khớ taờng 4 mol.
n Y 9
n khớ taờng n C H 4
n 2 n 2
M ankan 72
4.M ankan 1.2
29.2 Ankan laứ C5 H12
M X
5
Vớ d 18*: Khi un núng mt ankan A tỏch mt phõn t hiro, thu c hn hp X cú t khi so vi hiro bng
12,57. Cụng thc phõn t ca ankan A l:
A. Ch C2H6.
B. Ch C4H10.
C. C2H6 hoc C3H8.
D. C3 H8 hoc C4H10 .
Phõn tớch v hng dn gii
+ Gi thit khụng cho bit phn ng xy ra hon ton hay khụng. Vỡ th hn hp X chc chn cú H2 v anken,
ngoi ra cú th cũn ankan d.
+ Nu chn s mol ca ankan ban u l 1 mol v v s mol ca ankan phn ng l x mol, ta s cú s mol ca cỏc
cht trong hn hp X (tt nhiờn l theo n x).
+ Da vo khi lng mol trung bỡnh ca X, ta cú phng trỡnh 2 n s (s nguyờn t C v s mol ca A). Do ú,
khụng th tỡm c chớnh xỏc s nguyờn t C ca A. Nhng ta cú th i theo hng khỏc, ú l tỡm khong gii
hn s nguyờn t C ca A.
10
Gia sư Thành Được
www.daythem.edu.vn
Sơ đồ phản ứng :
H 2 : x mol
Cn H 2n 2 :1 mol Cn H 2n : x mol (x 1)
C H
A
n 2n 2 dư : 1 x
to
hỗn hợp X
n X 1 x; m A m X
14n 25,14x 23,14 1,65 n 3,44
14n 2
12,57.2 0 x 1
M X
X là C2 H 6 hoặc C3 H 8
1 x
III. Phản ứng oxi hóa ankan
Phương pháp giải
Khi làm bài tập liên quan đến phản ứng đốt cháy ankan cần lưu ý những điều sau :
1. Đốt cháy một ankan hay hỗn hợp các ankan thì
n ankan n H O n CO (đã xây dựng ở câu 4d phần A)
2
2n O
2
pư
2
2n CO n H O (BT O)
2
m ankan 32n O
2
pư
2
44n CO 18n H O (BTKL)
2
2
m ankan m C m H (BTKL)
(4Cankan H ankan )n ankan 4nO (BT E)
2
n ankan .Cankan hoặc n ankan .Cankan n CO (BT C)
2
2. Khi gặp bài tập liên quan đến hỗn hợp các ankan thì nên sử dụng phương pháp trung bình: Thay hỗn hợp các
ankan bằng một ankan Cn H2n 2 dựa vào giả thiết để tính tốn số C trung bình (tính giá trị n ) rồi căn cứ vào tính
chất của giá trị trung bình để suy ra kết quả cần tìm. Giả sử có hỗn hợp hai ankan có số cacbon tương ứng là n và
m (n < m), số cacbon trung bình là n thì ta ln có n< n
1. Tính lượng chất trong phản ứng
Ví dụ 1: Khi đốt cháy hồn tồn 7,84 lít hỗn hợp khí gồm CH4, C2H6, C3H8 (đktc) thu được 16,8 lít khí CO2 (đktc)
và a gam H2O. Giá trị của a là :
A. 6,3.
B. 13,5.
C. 18,0.
D. 19,8.
Phân tích và hướng dẫn giải
● Cách 1 : Tính theo phương trình phản ứng
o
t
CH 4 2O2
CO2 2H 2 O
mol : x
x 2x
to
C2 H 6 3,5O2 2CO2 3H 2 O
mol : y
2y 3y
o
t
C3 H8 5O2
3CO2 4H 2 O
mol : x
3z 4z
n ankan x y z 0,35 n H2 O 2x 3y 4z n ankan n CO2 1,1
Suy ra :
;
n
x 2y 3z 0,75 m
1,1.18 19,8 gam
CO2
H2 O
● Nhận xét : Sau khi viết phương trình và thiết lập biểu thức tốn học đối với số mol ankan, CO 2, H2O, một lần
nữa ta có kết quả
11
Gia sư Thành Được
www.daythem.edu.vn
n H O nCO nankan hay nankan n H O nCO .
2
2
2
2
● Cách 2 : Sử dụng kết quả nankan n H O nCO để tính toán
2
2
n Ankan n H O n CO
n H O 1,1 mol
2
2
2
0,35
?
0,75
x 18n
x 19,8 gam
H2 O
Ở các ví dụ 2, 3 ta sẽ sử dụng công thức (k 1)nC H
n
2 n22 k
nCO n H O (đã xây dựng ở câu 4e – Phần A) để tính
2
2
toán.
Ví dụ 2: Đốt cháy hoàn toàn 6,72 lít hỗn hợp A (đktc) gồm CH4, C2H6 , C3H8, C2 H4 và C3H6, thu được 11,2 lít khí
CO2 (đktc) và 12,6 gam H2O. Tổng thể tích của C2H4 và C3H6 (đktc) trong hỗn hợp A là :
A. 5,60.
B. 3,36.
C. 4,48.
D. 2,24.
Phân tích và hướng dẫn giải
(k1 1)n C H (k 2 1)n C H n CO n H O
n C H 0,2; n C H 0,1
n 2 n 2
m 2m
2
2
m 2m
n 2 n 2
0,5
0,7
k 0; k 1; n
VC H (ñktc) 2,24 lít
n C H 0,3
m 2m
2
C n H 2 n 2
m 2m
1
Ví dụ 3: Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp A gồm CH4, C2H6, C3H8, C2 H2, C3H4, C4H6 thu được a mol CO2 và 18a gam
H2O. Tổng phần trăm về thể tích của các ankan trong A là :
A. 30%.
B. 40%.
C. 50%.
D. 60%.
Phân tích và hướng dẫn giải
(k1 1)n C H (k 2 1)n C H
n CO n H O
n
nC H
n 2 n 2
m 2 m 2
2
2
m 2 m 2
Cn H 2 n 2
a
a
%VC H 50%
k 0; k 2
n 2 n 2
2
1
Tiếp theo là một số ví dụ về việc áp dụng bảo toàn nguyên tố.
Ví dụ 4: Đốt cháy hoàn toàn một thể tích khí thiên nhiên gồm metan, etan, propan bằng oxi không khí (trong không
khí, oxi chiếm 20% thể tích), thu được 7,84 lít khí CO 2 (ở đktc) và 9,9 gam nước. Thể tích không khí (ở đktc) nh
nhất cần dùng để đốt cháy hoàn toàn lượng khí thiên nhiên trên là :
A. 70,0 lít.
B. 78,4 lít.
C. 84,0 lít.
D. 56,0 lít.
Phân tích và hướng dẫn giải
+ Nhận thấy : O2 tham gia phản ứng cháy đã chuyển hết vào CO2 và H2O. Mặt khác, số mol CO2, H2O đều đã biết
nên dùng bảo toàn O là tính được mol O2. Từ đó suy ra mol và thể tích không khí cần dùng trong phản ứng.
2 n O 2 n CO n H O
2
2
2
n O2 0,625
?
Vkhoâng khí (ñktc) 70 lít
0,35
0,55
n
3,125
n
khoâ
n
g
khí
5nO
2
khoâng khí
Ví dụ 5: Cho 224,00 lít metan (đktc) qua hồ quang được V lít hỗn hợp A (đktc) chứa 12% C 2H2; 10% CH4; 78% H2
(về thể tích). Giả sử chỉ xảy ra 2 phản ứng :
2CH4 C2H2 + 3H2 (1)
CH4 C + 2H2
(2)
Giá trị của V là :
A. 407,27.
B. 448,00.
C. 520,18.
D. 472,64.
Phân tích và hướng dẫn giải
12
Gia sư Thành Được
www.daythem.edu.vn
+ Nhận thấy : H trong metan chuyển hết vào các chất trong A. Mặt khác, mối liên hệ về thể tích của các chất trong
A đã biết, vì thế ta nghĩ đến việc áp dụng bảo tồn ngun tố H để giải quyết bài tốn này.
Sơ đồ phản ứng :
CH 4 :10%.V
CH 4 C2 H 2 :12%V C rắn
H : 78%V
224 lít
2
hồ quang điện
V lít
Theo bảo toàn H, ta có : 224.4 0,1V.4 0,12V.4 0,78V.2 V 407,27 lít
Ví dụ 6: Hỗn hợp khí A gồm etan và propan. Đốt cháy hỗn hợp A thu được khí CO2 và hơi H2O theo tỉ lệ thể tích
11 : 15.
a. Thành phần % theo thể tích của hỗn hợp là :
A. 18,52%; 81,48%.
B. 45%; 55%.
C. 28,13%; 71,87%.
D. 25%; 75%.
b. Thành phần % theo khối lượng của hỗn hợp là :
A. 18,52%; 81,48%.
B. 45%; 55%.
C. 28,13%; 71,87%.
D. 25%; 75%.
Phân tích và hướng dẫn giải
+ Tuy khơng biết số mol của CO2 và H2O, nhưng dựa vào tỉ lệ mol của chúng ta sẽ chọn được một trường hợp cụ
thể. Từ đó sử dụng mối liên hệ giữa số mol CO2 , H2O, ankan và bảo tồn ngun tố C để giải quyết bài tốn.
n CO 11 n C H n C H 15 11 4
n C H 1
3 8
Chọn 2
2 6
2 6
n H2 O 15 2n C2 H6 3n C3H8 n CO2 11 n C3H8 3
1
%n C2 H6 25%
4
;
%n C H 75%
3 8
30
18,52%
%m C2 H6
30 3.44
%m C H 81,48%
3 8
Ví dụ 7: đơn giản ta xem xăng là hỗn hợp các đồng phân của hexan và khơng khí gồm 80% N 2 và 20% O2 (theo thể
tích). Tỉ lệ thể tích xăng (hơi) và khơng khí cần lấy là bao nhiêu để xăng được cháy hồn tồn trong các động cơ
đốt trong ?
A. 1 : 9,5.
B. 1 : 47,5.
C. 1 : 48.
D. 1 : 50.
Phân tích và hướng dẫn giải
+ Phản ứng đốt cháy ankan là phản ứng oxi hóa – khử, nên ta có thể dùng bảo tồn electron để tìm mối liên hệ giữa
số mol của ankan với số mol của O2.
+ Coi số oxi hóa của C và H trong ankan bằng 0. Sơ đồ phản ứng :
0
0
0
o
4
1
t
C n H 2n 2 O2
C O2 H 2 O
Theo bảo toàn electron, ta có: (6n 2)n C H
n
2 n 2
4n O
2
+ Áp dụng cho ví dụ này, ta có :
38n C H 4 n O
6 14
2
nC H
n O 9,5
1
2
6 14
?
1
n kk
47,5
n kk 47,5
n 5n
O2
kk
13
Gia sư Thành Được
www.daythem.edu.vn
136
. Hỗn hợp B (gồm etan và propan) có tỉ khối so
7
với H2 bằng 18,5. Để đốt cháy hoàn toàn 0,2 mol B cần phải dùng V lít A (ở đktc). Giá trị của V là
A. 13,44.
B. 11,2.
C. 15,68.
D. 31,36.
Ví dụ 8: Hỗn hợp A (gồm O2 và O3) có tỉ khối so với H2 bằng
Phân tích và hướng dẫn giải
+ Bản chất của phản ứng là O2, O3 oxi hóa hoàn toàn C2H6, C3 H8, tạo ra CO2 và H2 O.
+ Để thuận lợi cho việc tính toán, ta quy đổi hỗn hợp O 2, O3 thành nguyên tử O. Dùng bảo toàn electron để tính
mol O tham gia phản ứng. Dựa vào bảo toàn khối lượng để tính khối lượng O 2, O3, sau đó suy ra số mol và thể tích
của chúng.
quy ñoåi
quy ñoåi
B : (C2 H 6 , C3 H8 )
C n H 2n 2 ; A : (O2 , O3 )
O.
18,5.2 2
m (O , O ) 27,2
2,5
n
2
3
14
n O 1,7
27,2.7.22,4
15,68 lít
m O 27,2 V(O , O )
2 n O (2,5.6 2) n Cn H2 n2
2
3
136.2
?
0,2
Ví dụ 9: Trộn 2 thể tích bằng nhau của C3H8 và O2 rồi bật tia lửa điện đốt cháy hỗn hợp. Sau phản ứng làm lạnh
hỗn hợp (để hơi nước ngưng tụ) rồi đưa về điều kiện ban đầu. Thể tích hỗn hợp sản phẩm khi ấy (V2) so với thể tích
hỗn hợp ban đầu (V1) là :
A. V2 = V1.
B. V2 > V1 .
C. V2 = 0,5V1.
D. V2 : V1 = 7 : 10.
Phân tích và hướng dẫn giải
Phương trình phản ứng :
o
t
C3 H8 5O2
3CO2
bñ (lít) :
x
4H 2 O
(1)
x
x
3x
4x
x
5
5
5
4x
3x
4x
spö (lít) :
0
5
5
5
Sau phản ứng hơi nước bị ngưng tụ nên hỗn hợp khí còn lại gồm C3H8 và O2 dư. Ta có :
pö (lít) :
V1 VC H VO 2x
3 8
2
V2 7
7x V 10
1
V2 VC3H8 dö VCO2
5
Ví dụ 10: Đốt cháy 13,7 ml hỗn hợp A gồm metan, propan và cacbon (II) oxit, ta thu được 25,7 ml khí CO 2 ở cùng
điều kiện nhiệt độ và áp suất. Thành phần % thể tích propan trong hỗn hợp A và khối lượng phân tử trung bình của
hỗn hợp A so với nitơ là :
A. 43,8%; bằng 1.
B. 43,8%; nh hơn 1.
C. 43,8%; lớn hơn 1.
D. 87,6%; nh hơn 1.
Phân tích và hướng dẫn giải
VC H 6; V(CH , CO) 7,7
VCH VCO VC H 13,7
4
3 8
4
3 8
6
43,8%
VCH4 VCO 3VC3H8 25,7 %VC3H8
13,7
MA
16VCH 44VC H 28VCO
4
3
VCH VCO VC H
4
8
3
8
4
3
VCH VCO VC H
4
16.7,7 44.6
M A 28,3
28,3
1
13,7
MN
28
2
14
16(VCH VCO ) 44VC H
3
8
8
Gia sư Thành Được
www.daythem.edu.vn
Ví dụ 11: Một loại xăng có chứa 4 ankan với thành phần về số mol như sau: 10% heptan, 50% octan, 30% nonan
và 10% đecan. Cho nhiệt đốt cháy của xăng là 5337,8 kJ/mol, năng lượng giải phóng ra 20% thải vào mơi trường,
các thể tích khí đo ở 27,3 oC và 1atm, các phản ứng xảy ra hồn tồn. Nếu một xe máy chạy 100 km tiêu thụ hết 2
kg loại xăng nói trên thì thể tích khí cacbonic và nhiệt lượng thải ra mơi trường lần lượt là bao nhiêu ?
A. 3459 lít và 17852,16 kJ.
B. 4359 lít và 18752,16 kJ.
C. 3459 lít và 18752,16 kJ.
D. 3495 lít và 17852,16 kJ.
Phân tích và hướng dẫn giải
2.1000
quy đổi
n Cn H2 n2
Xăng
C n H 2n 2
119,6
n 0,1.7 0,5.8 0,3.9 0,1.10 8,4 n 8,4.2.1000
CO2
119,6
8,4.2.1000.0,082.(273 27,3)
3459 lít
VCO2
119,6
Nhiệt thải ra môi trường 2.1000 .5337,8.20% 17852,17 kJ
119,6
2. Tìm cơng thức của ankan
a. Tìm cơng thức của một ankan
Ví dụ 1: Đốt cháy hồn tồn m gam hiđrocacbon X. Sản phẩm thu được hấp thụ vào nước vơi trong dư thì tạo ra 4
gam kết tủa. Lọc kết tủa, cân lại bình thấy khối lượng bình nước vơi trong giảm 1,376 gam. X có cơng thức phân tử
là :
A. CH4.
B. C5H12 .
C. C3H8 .
D. C4H10 .
Phân tích và hướng dẫn giải
+ Dựa vào sự bảo tồn ngun tố C và sự giảm khối lượng của dung dịch nước vơi trong, ta tìm được số mol CO 2
và H2O. Từ đó tìm được cơng thức của X.
n CO n CaCO 0,04
n CO 0,04 n H O 0,048
3
2
2
2
m
m
44
n
18n
0,04
dd giảm
CaCO3
CO2
H2 O
5 (C5 H12 )
C X
0,048 0,04
0,04
?
4
1,376
Ví dụ 2: Đốt cháy hồn tồn một hợp chất hữu cơ X cần 7,84 lít O2 (đktc). Sản phẩm cháy gồm cháy hấp thụ hết
vào bình đựng dung dịch Ba(OH) 2, thấy có 19,7 gam kết tủa xuất hiện và khối lượng dung dịch giảm 5,5 gam. Lọc
b kết tủa, đun nóng nước lọc lại thu được 9,85 gam kết tủa nữa. CTPT của X là :
A. C2H6.
B. C2 H6O.
C. C2H6O2.
D. C3H8.
Phân tích và hướng dẫn giải
+ Dựa vào sự bảo tồn ngun tố C và sự giảm khối lượng của dung dịch Ba(OH) 2, ta tìm được số mol CO2 và
H2O. Từ đó tìm được cơng thức của X.
15
Gia sư Thành Được
www.daythem.edu.vn
Sơ đồ phản ứng :
BaCO3
0,1 mol
CO
0,3 mol O2 , t o
X
2
(1)
H 2 O
Ba(OH)2
(2)
o
t
Ba(HCO3 )2
BaCO3
0,05
0,05 mol
n O/ X 2 n O 2 n CO n H O
n CO n BaCO (1) 2n Ba(HCO ) 0,2
2
2
2
?0
2
3
3 2
0,35
0,2
0,3
m
44 n CO 18 n H O m dd giảm
BaCO3 (1)
2
2
C 0,2 2
0,2
? 0,3
5,5
19,7
X 0,3 0,2
CTPT của X là C2 H 6
Ví dụ 3: Đốt cháy hồn tồn một hiđrocacbon A. Sản phẩm thu được hấp thụ hồn tồn vào 200 ml dung dịch
Ca(OH)2 0,2M, thu được 3 gam kết tủa. Lọc b kết tủa, cân lại phần dung dịch thấy khối lượng tăng lên so với ban
đầu là 0,28 gam. Hiđrocacbon trên có CTPT là :
A. C5H12.
B. C2 H6.
C. C3H8 .
D. C4H10.
Phân tích và hướng dẫn giải
Nếu Ca(OH)2 dư thì
n CO n CaCO 0,03
A là Cn H 2n 2 (vì n H O n CO )
3
2
2
2
m dd tăng 44 n CO 18 n H O m CaCO
0,03
2
2
3
0,38 (loại)
n
0,108 0,03
0,03
? 0,108
3
0,28
Nếu Ca(OH)2 phản ứng hết thì
n Ca(OH) n CaCO n Ca(HCO )
2
3
3 2
n Ca(HCO ) 0,01; n CO 0,05
3 2
2
0,04
0,03
?
m dd tăng 44 n CO 18n H O m CaCO
2
2
3
n CO2 n CaCO3 2 n Ca(HCO3 )2
0,05
?
0,06
0,28
3
?
0,03
A là Cn H 2n 2 (vì n H O n CO )
2
2
A là C5 H12
0,05
5
n
0,06 0,05
Ví dụ 4: Đốt cháy 1 lít hơi hiđrocacbon với một thể tích khơng khí (lượng dư). Hỗn hợp khí thu được sau khi hơi
H2O ngưng tụ có thể tích là 18,5 lít, cho qua dung dịch KOH dư còn 16,5 lít, cho hỗn hợp khí đi qua ống đựng
photpho dư thì còn lại 16 lít. Xác định CTPT của hợp chất trên biết các thể tích khí đo ở cùng điều kiện nhiệt độ, áp
suất và O2 chiếm 1/5 khơng khí, còn lại là N2.
A. C2H6.
B. C2H4.
C. C3H8.
D. C2H2.
Phân tích và hướng dẫn giải
+ Khí bị giữ lại trong dung dịch KOH là CO2, khí bị giữ lại khi đi qua ống đựng P là O2 dư.
16
Gia sư Thành Được
www.daythem.edu.vn
Sơ đồ phản ứng :
CO2
H2O CO2 KOH dư O2 P dư
Cx H y
H 2 O
N2
o
t
O2 , N 2
N 2
16 lít
1 lít
O 2 , N 2
(O2 , N 2 ) dư
16,5 lít
18,5 lít
VCO 2 lít; VO dư 0,5 lít
2
2
Từ sơ đồ phản ứng, suy ra :
VO pư 3,5 lít
2
VN2 16 lít; VO2 ban đầu 4 lít
Ta có: Cx H y O2
CO2 H 2 O
lít :
1
3,5
2
a
x 2
x 2
y 2a
a 3 C x H y là C2 H 6
3,5.2 2.2 a y 6
Ví dụ 5: Cho 400 ml một hỗn hợp gồm nitơ và một hiđrocacbon vào 900 ml oxi (dư) rồi đốt. Thể tích hỗn hợp thu
được sau khi đốt là 1,4 lít. Sau khi cho nước ngưng tụ còn 800 ml hỗn hợp, người ta cho lội qua dung dịch KOH
thấy còn 400 ml khí. Các thể tích khí đều đo ở cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất. Cơng thức phân tử của chất hữu cơ
là :
A. C3H8.
B. C2H4 .
C. C2H2.
D. C2H6.
Phân tích và hướng dẫn giải
Sơ đồ phản ứng :
Cx H y 900 ml O CO2 , N 2 ngưng tụ H O CO2 KOH N 2
2
2
to
H 2 O, O2
N 2 , O2
O2
N 2
1400 ml
400 ml
800 ml
400 ml
VH O 600; VCO 400;
400
600.2
VO dư 200 x
2
2; y
6
2
2
200
200
2VCO VH O
2
2
VO pư
C H là C H
700 VCx Hy 200
2 6
2
2
x y
Ví dụ 6: Nạp một hỗn hợp khí có 20% thể tích ankan A (CnH2n+2 ) và 80% thể tích O2 (dư) vào khí nhiên kế. Sau khi
cho nổ rồi cho hơi nước ngưng tụ ở nhiệt độ ban đầu thì áp suất trong khí nhiên kế giảm đi 2 lần. Cơng thức phân
tử của ankan A là:
A. CH4.
B. C2H6 .
C. C3H8 .
D. C4H10 .
Phân tích và hướng dẫn giải
+ Để đơn giản cho việc tính tốn ta chọn số mol của A là 1 mol và của O 2 là 4 mol (Vì ankan chiếm 20% và O2
chiếm 80% về thể tích).
+ Phương trình phản ứng :
3n 1
to
)O2 nCO2 (n 1)H 2 O
2
4
Cn H 2n 2 (
bđ (mol) : 1
(1)
3n 1
)
n
(n 1)
2
3n 1
spư (mol) : 0
4 (
)
n
(n 1)
2
+ Sau phản ứng hơi nước đã ngưng tụ nên chỉ có O2 dư và CO2 gây áp suất nên bình chứa.
pư (mol) : 1
(
17
Gia s Thnh c
www.daythem.edu.vn
n tpử 1 4 5
n tpử p tpử
;
vỡ
T,
V
const
neõ
n
3n 1
nspử pspử
) n (3,5 0,5n)
nspử 4 (
2
p tpử
5
2 n 2 A laứ C2 H6
3,5 0,5n 0,5p tpử
b. Tỡm cụng thc ca hn hp ankan
Vớ d 7: Hn hp khớ X gm 2 hirocacbon no, mch h A v B l ng ng k tip. t chỏy X vi 64 gam O2
(d) ri dn sn phm thu c qua bỡnh ng Ca(OH) 2 d thu c 100 gam kt ta. Khớ ra kh i bỡnh cú th tớch
11,2 lớt 0 oC v 0,4 atm. Cụng thc phõn t ca A v B l :
A. CH4 v C2H6.
B. C2 H6 v C3H8.
C. C3 H8 v C4H10.
D. C4 H10 v C5H12.
Phõn tớch v hng dn gii
+ Da vo gi thit v s bo ton nguyờn t O, ta tỡm c s mol CO 2 v H2O. T ú tỡm c s nguyờn t C
trung bỡnh ca A, B v suy ra kt qu.
n O pử n O bủ n O dử
n O pử 1,8; n H O 1,6
2
2
2
2
2
2
0,2
n CO
?
X gom CH 4 , C2 H 6
2
1,667
2 n O2 pử 2 n CO2 n H2 O
C
n H O n CO
2
2
?
1
?
Vớ d 8: t chỏy hon ton hn hp X gm hai hirocacbon thuc cựng dóy ng ng ri hp th ht sn phm
chỏy vo bỡnh ng nc vụi trong d thu c 25 gam kt ta v khi lng nc vụi trong gim 7,7 gam. CTPT
ca hai hirocacon trong X l :
A. CH4 v C2H6.
B. C2 H6 v C3H8.
C. C3H8 v C4H10.
D. C4 H10 v C5 H12.
Phõn tớch v hng dn gii
+ Da vo s bo ton nguyờn t C v s gim khi lng dung dch nc vụi trong, ta tỡm c s mol CO 2 v
H2O. T ú tỡm c s nguyờn t C trung bỡnh ca hai hirocacbon v suy ra kt qu.
n CO n CaCO 0,25
n CO 0,25; n H O 0,35
3
2
2
2
m
m
44
n
18n
0,25
dd giaỷm
CaCO3
CO2
H2 O
2,5
C
0,35
0,25
0,25
?
25
7,7
X gom C2 H 6 vaứ C3 H8
Vớ d 9: X l hn hp 2 ankan A v B th khớ iu kin thng. t chỏy ht 10,2 gam X cn 25,76 lớt O 2
(ktc). Hp th ton b sn phm chỏy vo nc vụi trong d c m gam kt ta.
a. Giỏ tr m l :
A. 30,8 gam.
B. 70 gam.
C. 55 gam.
D. 15 gam
b. Cụng thc phõn t ca A v B khụng th l :
A. CH4 v C4H10.
B. C2 H6 v C4H10.
C. C3 H8 v C4H10.
D. C3 H8 v C5H12.
Phõn tớch v hng dn gii
18
Gia sư Thành Được
www.daythem.edu.vn
10,2
X gồm Cn H 2n 2 : x mol
x
nx 0,7; x 0,2
14n 2
BT E : (6n 2)n Cn H2 n2 4n O2
(6n 2)x 4,6 n 3,5
n CaCO n CO 0,7.100 70 gam
3
2
Vì X là 2 ankan ở thể khí ở điều kiện thường nên số C 4. Vậy A, B có
CH C H C H
thể là : 4 ; 2 6 ; 3 8 D là đáp án đúng
C4 H10 C4 H10 C4 H10
Ví dụ 10*: Đốt cháy hồn tồn a gam hỗn hợp 2 ankan X, Y (X kém Y k ngun tử C) thì thu được b gam khí CO2.
Khoảng xác định của số ngun tử C trong phân tử X theo a, b, k là :
b k.(22a 7b)
b
b k(22a 7b)
b
A.
. B.
.
n
n
22a 7b
22a 7b
22a 7b
22a 7b
C. n = 1,5a = 2,5b – k.
D. 1,5a – 2 < n < b+8.
Phân tích và hướng dẫn giải
Đặt cơng thức phân tử trung bình của hai ankan X và Y là Cn H2n 2 .
Theo giả thiết và bảo tồn ngun tố C, ta có :
m
b
X, Y (14n 2)x a
n
22a 7b
m
nx.44 b
CO2
Gọi n và n+k là số ngun tử C trong phân tử ankan X, Y, ta có :
b
b k(22a 7b)
b
nk
n
22a 7b
22a 7b
22a 7b
IV. Bài tập liên quan đến nhiều loại phản ứng
nnnk n
Ví dụ 1: Đốt cháy hồn tồn một hiđrocacbon X, thu được 0,11 mol CO2 và 0,132 mol H2O. Khi X tác dụng với
khí clo (theo tỉ lệ số mol 1 : 1), thu được một sản phẩm hữu cơ duy nhất. Tên gọi của X là:
A. 2-metylpropan.
B. 2,2-đimetylpropan.
C. 2-metylbutan.
D. etan.
Phân tích và hướng dẫn giải
n CO
2
C
5
ankan X
n CO n H O
X là 2,2 đimety l propan
2
2
dẫn xuất monoclo duy nhất
X Cl2
Phản ứng tạo ra dẫn xuất monoclo duy nhất :
CH3
CH3
C
CH3
CH3 + Cl2
CH3
as
CH3
C
CHCl + HCl
CH3
Ví dụ 2: Crackinh m gam butan thu được hỗn hợp khí X (gồm 5 hiđrocacbon). Cho tồn bộ X qua bình đựng dung
dịch nước brom dư, thấy khối lượng bình brom tăng 5,32 gam và còn lại 4,48 lít (đktc) hỗn hợp khí Y khơng bị hấp
thụ, tỉ khối hơi của Y so với metan bằng 1,9625. Để đốt cháy hồn tồn m gam hỗn hợp X trên cần dùng V lít khí
O2 (đktc). Giá trị của V là
A. 29,12 lít.
B. 17,92 lít.
C. 13,36 lít.
D. 26,88 lít.
Phân tích và hướng dẫn giải
+ Sơ đồ phản ứng :
19
Gia sư Thành Được
www.daythem.edu.vn
C4 H 8 Br2
C3 H 6 Br2
C H Br
2 4 2
CH 4 C3 H 6
crackinh
C4 H10
C 2 H 6 C 2 H 4
CH
4 10
hỗn hợp X
dd Br2
O2 , t o
CO2
H 2 O
+ Thành phần ngun tố trong X và m gam butan là như nhau. Suy ra đốt cháy hỗn hợp X cũng là đốt cháy lượng
butan ban đầu.
n C H ban đầu 0,2
m anken m bình Br tăng 5,32
2
4 10
m
BT E : 26 n
4 nO
5,32
0,2.1,9625.16
11,6
C4 H10
2
C4 H10 ban đầu m
mY
anken
?
0,2
n O 1,3 mol VO 29,12 lít
2
2
Ví dụ 3*: Crackinh pentan một thời gian, thu được 1,792 lít hỗn hợp X gồm 7 hiđrocacbon. Thêm 4,48 lít H2 vào X
rồi nung với Ni đến phản ứng hồn tồn thu, được 5,6 lít hỗn hợp khí Y (thể tích khí đều đo ở đktc). Đốt cháy hồn
tồn Y rồi cho sản phẩm cháy hấp thụ vào dung dịch nước vơi trong dư, khối lượng kết tủa tạo thành là:
A. 25 gam.
B. 35 gam.
C. 30 gam.
D. 20 gam.
Phân tích và hướng dẫn giải
Sơ đồ phản ứng :
CH 4 C4 H8
CH 4 C4 H10
C 2 H 6 C3 H 6 H 2 , t o
crackinh
C5 H12
C 2 H 6 C 3 H 8
0,2 mol
C3 H 8 C 2 H 4
C5 H12 dư
CH
5 12 dư
Y, 0,25 mol
X, 0,08 mol
n khí giảm n X n Y n H pư 0,03
2
n
n
n anken tạo thành n H pư 0,03
C5 H12 pư
ankan tạo thành
2
n C H dư 0,08 0,03.2 0,02 n CO2 5n C5 H12 ban đầu 0,25
5 12
n
0,05
m CaCO3 0,25.100 25 gam
C5 H12 ban đầu
Ví dụ 4*: Tiến hành crackinh 8,7 gam butan thu được hỗn hợp khí X gồm: C 4H8 , C2H6, C2 H4, C3H6 , CH4 , C4H10,
H2. Dẫn X qua bình đựng brom dư sau phản ứng thấy bình tăng a gam và thấy có V lít (đktc) hỗn hợp khí Y thốt
ra. Đốt cháy hồn tồn Y rồi dẫn sản phẩm cháy qua bình đựng dung dịch Ba(OH) 2 dư thấy bình tăng 18,2 gam.
Giá trị của a là
A. 3,2.
B. 5,6.
C. 3,4.
D. 4,9.
Phân tích và hướng dẫn giải
+ Sơ đồ phản ứng :
20
Gia s Thnh c
www.daythem.edu.vn
C4 H 8 Br2
C3 H 6 Br2
C H Br
2 4 2
H 2 C4 H8
CH 4 C3 H 6
crackinh
C4 H10
C 2 H 6 C 2 H 4
CH
4 10
dung dũch
dd Br2
Ba(OH)2 dử
hoón hụùp X
CH 4 , C2 H 6 O2 , t o CO2
H 2 O
C4 H10 , H 2
hoón hụùp Y
n H O 0,4
n H O n CO2 n Y n C4 H10 bủ 0,15
2
2
18n 44n CO n bỡnh Ba(OH) taờng 18,2 n CO 0,25
2
2
2
H2 O
a m anken m X m Y m C H
4
10
bủ
m Y 8,7 (0,4.2 0,25.12) 4,9 gam
Vớ d 5*: Crackinh 4,48 lớt butan (ktc), thu c hn hp X gm 6 cht H2, CH4, C2H6, C2H4, C3H6, C4H8. Dn ht
hn hp X vo bỡnh dung dch brom d thỡ thy khi lng bỡnh brom tng 8,4 gam v bay ra kh i bỡnh brom l
hn hp khớ Y. Th tớch oxi (ktc) cn t ht hn hp Y l :
A. 5,6 lớt.
B. 8,96 lớt.
C. 4,48 lớt.
D. 6,72 lớt.
Phõn tớch v hng dn gii
+ S phn ng :
C4 H8 Br2
C3 H 6 Br2
C H Br
2 4 2
H 2 C4 H8
C4 H10
CH 4 C3 H 6
C H C H
2 4
2 6
crackinh
dd Br2
H 2 , CH 4 O2 , t o CO2
H 2 O
C2 H 6
n (H , CH , C H ) n(C H , C H , C H ) n C H bủ 0,2 M(C4 H8 , C3H6 , C2 H4 ) 42
4 8
3 6
2 4
4 10
2 4 2 6
m (C4 H8 , C3H6 , C2 H4 ) m bỡnh Br2 taờng 8,4
M(H2 , CH4 , C2 H6 ) 16 M CH4
M Y 16 Y laứ CH
n O 0,4 mol
4
2
8n 4 n
CH 4
O2
V 8,96 lớt
O2
?
0,2
21
