Tài liệu Bài tập ankan có lời giải chi tiết

LÝ THUYẾT VÀ BÀI TẬP ANKAN 1.1 Đọc tên quốc tế (IUPAC) các chất sau : a. CH3-CH(CH3)-CH2-CH3 2-metylbutan (isopentan) b. CH3-CH2-CH(CH3)-CH2-CH3 3-metylpentan c. CH3-CH(Br)-CH(C2H5)-CH3 2-brom-3-etylbutan d. CH3-CHCl-CHCl-CH(CH3)-CH2-CH3 2,3-dibrom-4-metylhexan e. CH3-CH(CH3)-CH2-CH(CH3)-CH(CH3)-CH3 2,3,5-trimetylhexan 1.2 Từ các tên gọi hãy viết công thức cấu tạo của các chất : a. 4-etyl-2,3-đimetyl hexan CH3-CH(CH3)-CH(CH3)-CH(C2H5)-CH2-CH3 d. 3,3,5-tri metyl octan CH3-CH2-C(CH3)2-CH2-CH(CH3)-CH2-CH2-CH3 b. 6-etyl -2,2-đimetyl octan CH3-C(CH3)2-CH2-CH2-CH2-CH(C2H5)-CH2-CH3 e. 3-etyl-2,3-đi metyl heptan CH3-CH(CH3)-C(C2H5)(CH3)-CH2-CH2-CH2-CH3 c. 1-brom-2-clo-3-metyl pentan CHBr-CHCl-CH(CH3)-CH2-CH3 1.3 Viết các phương trình phản ứng theo sơ đồ chuyển hóa sau : CH3Cl  CH2Cl2  CHCl3  CCl4 a. CH3COONa  CH4 C2H2  C2H6  C2H4  etan 0 CH3COONa + NaOH  CaO  ,t  CH4↑ + Na2CO3 CH4 + Cl2  as  CH3Cl + HCl clometan (metyl clorua) CH3Cl + Cl2  as  CH2Cl2 + HCl ñiclo metan (mrtylen clrrua) CH2Cl2 + Cl2  as  CHCl3 + HCl triclometan (clorofom) CHCl3 + Cl2  as  CCl4 + HCl 0 l ln  C2H2 +3H2 2CH4  1500 0 Ni ,t C2H2 + 2H2 →    C2H6 0 C2H6  500  C , xt C2H4 +H2 0 C2H4 + H2  Ni  ,t  C2H6 C2H6  C2H5Cl  C4H10  C4H8  nbutan b. C4H10 isopropylclorua C3H6  propan npropylclorua. 0 CH3-CH2-CH2-CH3  500  C , xt CH3-CH3 + CH2=CH2 CH3-CH3 + Cl2  as  CH3-CH2Cl +HCl 0 2CH3-CH2Cl + 2Na  tC , xt CH3-CH2-CH2-CH3 + 2NaCl 0 CH3-CH2-CH2-CH3  500  C , xt CH2=CH-CH2-CH3 + H2 0 CH2=CH-CH2-CH3 + H2  Ni  ,t  CH3-CH2-CH2-CH3 0 CH3-CH2-CH2-CH3  500  C , xt CH3-CH=CH2 +CH4 0 CH3-CH=CH2 + H2  Ni  ,t  CH3-CH2-CH3 CH3-CH2-CH3 + Cl2 CH3-CHCl-CH3 (isopropylclorua) + HCl CH2Cl-CH2-CH3 (propylclorua) + HCl c. nHecxan  nbutan  etan  etylclorua. 0 CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3  500  C , xt CH3-CH2-CH2-CH3 + CH2=CH2 0 CH3-CH2-CH2-CH3  500  C , xt CH2-CH3 + CH2=CH2 CH3-CH3 + Cl2  as  CH3-CH2Cl +HCl 1.4. Viết phương trình phản ứng clo hóa (tỉ lệ 1 : 1), phản ứng đề hiđrohóa, phản ứng nhiệt (cho biết sản nào được ưu tiên). a. Propan + Cl2  CH 2Cl  CH 2  CH 3  HCl CH3-CH2-CH3 + Cl2  as    CH 3  CHCl  CH 3  HCl  CH 2  CH  CH 3  H 2 0 CH3-CH2-CH3  tC , xt   CH 2  CH 2  CH 4 b. n-butan  CH 2Cl  CH 2  CH 2  CH 3  HCl CH3-CH2-CH2-CH3 + Cl2  as    CH 3  CHCl  CH 2  CH 3  HCl  CH 2  CH  CH 3  CH 4  0 CH3-CH2-CH2-CH3  tC , xt  CH 2  CH 2  CH 3  CH 3  CH  CH  CH  CH  H 2 2 3 2  c. CnH2n+2 CnH2n+2 + Cl2  as  CnH2n+1Cl + HCl  Cn H 2 n  H 2 0 CnH2n+2  tC , xt  (n1+ n2 =n)  Cn1 H 2 n1  Cn 2 H 2 n 2 2 Câu 2. Viết các đồng phân và gọi tên theo danh pháp quốc tế các hợp chất ứng với công thức phân tử sau: C5H12 * C5H12 CH3-CH2-CH2-CH2-CH3 pentan CH3-CH(CH3)-CH2-CH3 2-metylbutan (isopentan) CH3-C(CH3)2-CH3 2,2 dimetylpropan (neopentan) 1.5 Hai chất A, B cùng công thức phân tử C 5H12 tác dụng với Cl2 theo tỉ lệ mol 1:1 thì A chỉ tạo 1 dẫn xuất duy nhất còn B tạo 4 dẫn xuất. Viết công thức cấu tạo của A, B và các dẫn xuất clo của chúng.  CH 2Cl  CH (CH 3 )  CH 2  CH 2Cl  HCl  CH Cl  CH (CH )  CHCl  CH  HCl  2 3 3  as CH3-CH(CH3)-CH2-CH3 + Cl2     CH 3  CCl (CH 3 )  CH 2  CH 3  HCl  CH 2Cl  CH (CH 3 )  CH 2  CH 3  HCl CH3-C(CH3)2-CH3 + Cl2  as  CH2Cl-C(CH3)2-CH3 + HCl 1.6 Xác định công thức phân tử và viết công thức cấu tạo của các hiđrocacbon trong mỗi trường hợp sau : a. Ankan A có tỉ khối hơi so với H2 bằng 36. Dặt CTTQ của ankan A: Cn H 2 n  2 (với n>0) MA d A/ H 2   M A  M H 2 .d A/ H 2 =2.36=72=14n+2→n=2 MH2 CTPT của A: C5H12 CTCT: CH3-CH2-CH2-CH2-CH3 pentan CH3-CH(CH3)-CH2-CH3 2-metylbutan (isopentan) CH3-C(CH3)2-CH3 2,2 dimetylpropan (neopentan) b. Công thức đơn giản nhất của B là C3H7. ankan B có CTPT có dạng (C3H7)n → C3n H 7 n vì là ankan nên: 7n=2.3n + 2 Ta có : Cn H 2 n  2 ( C3H7)n → n=2 CTPT của B : C6H14 c. Ankan X có %C= 80% ; Dặt CTTQ của ankan X: Cn H 2 n  2 12n.100  80  n  2 %C= 14n  2 CTPT của X: C2H6 CTCT của X: CH3-CH3 d. Ankan Y có %H=25% ; Dặt CTTQ của ankan Y: Cn H 2 n  2 (2n  2).100  25  n  1 14n  2 CTPT của Y: CH4 f. Hóa hơi 12g ankan D thấy chiếm một thể tích bằng thể tích của 5g etan đo ở cùng điều kiện. Dặt CTTQ của ankan D: Cn H 2 n  2 %H= Vhơi của D = Vhơi của etan →nD=nC2H6= 6  0.2 mol 30 8.8  44 =14n+2→n=3 0, 2 CTPT của D: C3H6 CTCT của D: CH3-CH2-CH3 1.7 Xác định công thức phân tử và viết công thức cấu tạo của các hiđrocacbon trong mỗi trường hợp sau : a. Đốt cháy hoàn toàn 1 lít ankan A sinh ra 3 lít CO2. Các thể tích đo cùng điều kiện. Dặt CTTQ của ankan A: Cn H 2 n  2 MD = Cn H 2 n  2 + 1l (3n+ 1) /2 O2 → nCO2 + (n + 1)H2O 3l 1 n   n3 1 3 CTPT của A: C3H6 CTCT của A: CH3-CH2-CH3 b. Đốt cháy hoàn toàn 1 ankan B với lượng O2 vừa đủ thì thấy tổng số mol các chất trước phản ứng bằng tổng số mol các chất sau phản ứng. Dặt CTTQ của ankan A: Cn H 2 n  2 Ta có : Cn H 2 n  2 + (3n+ 1) /2 O2 → nCO2 + (n + 1)H2O 1 + (3n+ 1) /2 = n + n + 1 → n= 1 CTPT của B: CH4 d. Đốt cháy hoàn toàn một hiđrocacbon Y thu được 17,6 g CO2 và 0,6 mol H2O. Dặt CTTQ của ankan Y: Cn H 2 n  2 nCO 2  17, 6  0, 4 mol 44 Cn H 2 n  2 + (3n+ 1) /2 O2 → nCO2 + (n + 1)H2O 0,4 0.6 n n 1   n2 Ta có: 0, 4 0.6 CTPT của Y: C2H6 CTCT của Y: CH3-CH3 e. Đốt cháy hoàn toàn một hiđrocacbon Z thu được CO2 và H2O theo tỷ lệ Vco2 :Vhơi nước = 3 : 4. Vì nH 2O  nCO2 → hiđrocacbon Z là ankan Dặt CTTQ của ankan Z: Cn H 2 n  2 Cn H 2 n  2 + (3n+ 1) /2 O2 → nCO2 + (n + 1)H2O 3 4 n n 1   n3 3 4 CTPT của Y: C3H8 CTCT của Y: CH3-CH2- CH3 1.8 Đốt cháy hoàn toàn 7,4 gam hỗn hợp X gồm etan và propan. Cho toàn bộ sản phẩm cháy vào dung dịch Ca(OH)2 dư sau phản ứng thấy khối lượng bình đựng Ca(OH)2 tăng lên 34,6 gam. Tính % khối lượng mỗi khí trong hỗn hợp X và dX/H2 = ?  C2 H 6 x mol  O2 Ca ( OH ) du 7, 4 g hhX     sp (CO2  H 2O )    2  bình tăng 34,6g= mCO2  mH 2 o  C3 H 8 y mol mhh  mC2 H 6  mC3 H8  30 x  42 y  7, 4 g (1) Ta có: C2H6 + 7/2O2 → 2 CO2 + 3H2O x 2x 3x C3H8 + 5 O2 → 3CO2 + 4 H2O y 3y 4y bình tăng 34,6g= mCO2  mH 2O  nCO2 .44  nH 2O .18  (2x + 3y).44 + (3x + 4y).18=142x + 204y=34,6g (2)  mC2 H 6    mC3 H8  mC H .100 ........100 %mC3 H8  3 8  =........... mhh 7, 4  30 x  42 y  7, 4  x  .......    từ (1) và (2) ta có hệ pt:  142 x  204 y  34, 6  y  ........ %mC2 H 6  MX  mC2 H 6 .100 mhh  ........100 = .......... 7, 4 mhhX 7, 4 7, 4    ......... nhhX x  y ....  .....  d X / H2  M X ........   M H2 2 1.9. Đốt cháy hoàn toàn a gam hỗn hợp gồm etan và butan. Cho toàn bộ sản phẩm cháy lần lượt qua bình I đựng dd H2SO4đđ và bình II đựng dd Ca(OH) 2 dư. Sau thí nghiệm thấy khối lượng bình I tăng 7,2 gam và bình II có 30 gam kết tủa. Tính % khối lượng và % theo số mol mỗi khí trong hỗn hợp ban đầu.   H2 SO4 dac bìă nh I t ng 7, m 2 g= H 2O  C3 H 8 x mol  O2 ag hhX     sp (CO2  H 2O)  Ca  OH  du  C4 H10 y mol     2  bình II có 30 g  =mCaCO3  mCO2 nH 2O  mH 2O 18  ......  .... ....... nCO 2  nCaCO3  mCaCO3 18  ......  ....... C3H8 + 5O2 → 3 CO2 + 4H2O x 3x 4x C4H10 + 13/2 O2 → 4CO2 + 5H2O y 4y 5y nH 2O  4 x  5 y  .......... nCO2  3x  4 y  ..... ta có hệ pt: 1.11 a) Hỗn hợp X gồm hai ankan có dX/H 2 = 11,5. Xác định hai ankan nói trên và tính % theo thể tích của hh X. Biết hai ankan là liên tiếp trong dãy đồìng đẳng. * Đặt CT chung hhX là: Cn H 2 n  2 M d X / H 2  X  M X  d X / H 2 .M H 2  11,5.2  23  14n  2  n  1.5 M H2 Vậy hai ankan là liên tiếp trong dãy đồng đẳng là CH4 và C2H6 * nCH 4 nC2 H6  2  n 0,5 1   n  1 0,5 1 → %VCH 4  50% %VC2 H 6  50% c) Một hh 2 parafin kế cận trong dãy đồng đẳng có tỉ khối hơi đối với không khí bằng 2,3. Xác định ctpt của 2 parafin này và tính % mỗi chất về thể tích. * Đặt CT chung hh 2 parafin là: Cn H 2 n  2 M d X / kk  X  M X  d X / kk .M kk  2,3.29  66.7  14n  2  n  4.6 M kk Vậy hai parafin là kế cận trong dãy đồng đẳng là C4H10 và C5H12 * nC4 H10 nC5H12  5  n 0, 4   %VC H  40% 4 10 n  4 0, 6 %VC5 H12  60% → d) Một hỗn hợp 2 ankan thể khí ở đktc có tỉ khối đối với C 2H4 bằng 0,875. Xác định công thức phân tử và % thể tích hỗn hợp. * Đặt CT chung hỗn hợp 2 ankan thể khí là: Cn H 2 n  2 MX d X / C2 H 4   M X  d X / H 2 .M C2 H 4  0,875.28  24,5  14n  2  n  1.6 M C2 H 4 Vậy 2 ankan thể khí là CH4 và C2H4 * nCH 4 2  n 0, 4    %VCH  40% 4 nC2 H 6 n  1 0, 6 %VC2 H 6  60% 1.12. Đốt cháy hoàn toàn 19,8 gam hỗn hợp X gồm hai ankan sau phản ứng thu được 57,2 gam CO2. a. Tính khối lượng nước tạo thành và số mol O2 phản ứng. b. Nếu 2 ankan trên là đồng đẳng liên tiếp. Hãy xác định 2 ankan đó và tính % theo khối lượng mỗi ankan. mCO2 57, 2 mC  .12  .12  15.6 g 44 44 mH  19,8  15, 6  4, 2 g  nH  4.2 mol  nH  nH 2O .2  4, 2  nH 2O  2,1mol  mH 2O  2,1.18  37,8 mhhX  mO2  mCO2  mH 2O  mO2  57, 2  37,8  19,8  75.2 g * Đặt CT chung hỗn hợp 2 ankan thể khí là: Cn H 2 n  2 Cn H 2 n  2  3n  1 O2  2 nCO2 1,3  (n  1) H 2O 2.1 n n 1   n  1.25 1,3 2.1 Vậy 2 ankan đồng đẳng liên tiếp là CH4 và C2H6 nCH 4 2  n 0, 75    %VCH  75% %VC2 H 6  25% 4 nC2 H6 n  1 0, 25 Ta có: 1.13. Đốt cháy V(lít) hỗn hợp hai ankan kế tiếp trong dãy đồng đẳng. Dẫn sản phẩm lần lượt qua bình 1 đựng CaCl2 khan rồi bình 2 đựng dung dịch KOH. Sau thí nghiệm khối lượng bình 1 tăng 6,43gam và bình 2 tăng 9,82 gam. a. Lập công thức hai ankan. b. Tính % theo số mol các ankan trong hỗn hợp, tính V (đkc). CaCl2 khan nh 1 t ng 6, 43gam= m  Cn H 2 n 2 H 2O      bìă  O2 V (l ) hhX     sp (CO2  H 2O)  dung dich KOH nh 2 t ng 9,82 m g=  CO2  Cn 1 H 2( n 1) 2       bìă Đặt CT chung hỗn hợp 2 ankan thể khí là: Cn H 2 n  2 6, 43 9,82 nH O   0.357mol nCO2   0, 223 mol 2 18 44 3n  1 Cn H 2 n  2  O2  nCO2  (n  1) H 2O 2 0,223 0,357 n n 1   n  1, 67 0.223 0,357 Vậy 2 ankan đồng đẳng liên tiếp là CH4 và C2H6 nCH 4 2  n 0, 23    % nCH  0.23 mol %nC2 H 6  0, 67 mol 4 nC2 H6 n  1 0, 67 Ta có: 1.14. Đốt cháy 20,4 gam một hỗn hợp 2 hiđrocacbon no mạch hở cần dùng 51,52 lít oxi (đktc). a. Tính thể tích khí CO2 ở (đktc) và khối lượng nước tạo thành. b. Xác định ctpt và tính % theo thể tích mỗi hiđrocacbon trong hh. Biết 2 hiđrocacbon đều là chất khí ở điều kiện thường. 1.15. Khi brom hóa 22 gam propan người ta thu được 33,948 gam isopropyl bromua và 2,952 gam n-propyl bromua. Tính hiệu suất từng sản phẩm và hiệu suất chung của phản ứng. 1.16. Đốt cháy hoàn toàn 29,2 gam hỗn hợp 2 ankan kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng. Hấp thụ toàn bộ sản phẩm vào bình Ba(OH)2 thấy khối lượng bình tăng 134,8 gam. Tính khối lượng CO 2 và H2O tạo thành và tìm ctpt của 2 ankan. 1.17. Hỗn hợp X gồm ankan A và B có khối lượng phân tử hơn kém nhau 28 (đ.v.C). Đốt cháy hoàn toàn m(g) hh X cho hỗn hợp sản phẩm khí và hơi sau phản ứng đi qua bình 1 đựng dung dịch H 2SO4đđ và bình 2 đựng dung dịch KOH thì khối lượng bình 1 tăng m1(g) và bình 2 tăng m2(g). a. Nếu m1 = 25,2 và m2 = 44. Xác định công thức phân tử và % theo số mol của A, B trong hh X, tính m? b. Nếu m1 = 32,4 và m2 = 61,6. Xác định công thức phân tử của A, B và tính m = ? Biết A, B đều là chất khí ở đkt. 1.18. Đốt cháy một hỗn hợp gồm 2 hiđrocacbon đồng đẳng kế tiếp A, B thu được CO 2 và H2O theo tỉ lệ số mol lần lượt là 11 : 14. Tìm công thức phân tử và % theo thể tích của hai hiđrocacbon này. 1.19*. Đốt cháy hoàn toàn a gam hỗn hợp hai đồng đẳng của các hiđrocacbon no, mạch hở có thành phần hơn kém nhau k nguyên tử cacbon thì thu được b gam CO2. a. Tìm khoảng xác định của số nguyên tử C trong hiđrocacbon theo a, b, k. b. Cho a = 2,72 (g) ; b = 8,36 (g) và k = 2. Tìm công thức của các hiđrocacbon và tính % theo khối lượng của chúng trong hỗn hợp. 1.20** Một hỗn hợp X gồm hiđrocacbon (A) và O2 dư đem đốt cháy hoàn toàn thu sản phẩm làm lạnh thì thể tích giảm 50 %. Nếu cho khí còn lại qua KOH dư thể tích giảm đi 83,3 % số còn lại. a. Xác định công thức phân tử và viết công thức cấu tạo các đồng phân của A. b. Tính thành phần % về thể tích của A và oxi trong hỗn hợp X. c. Đồng phân nào của A khi phản ứng thế với Cl2 cho một sản phẩm duy nhất.