Tài liệu Tổng hợp một số phương pháp giải bài tập hidrocacbon ( www.sites.google.com/site/thuvientailieuvip )

MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BT HIDROCACBON 1. Dựa vào phản ứng đốt cháy Khi làm bài tập đốt cháy hiđrocacbon chúng ta cần chú ý đến tỉ lệ số nguyên tử hiđro và cácbon trong các phân tử cũng như chú ý đến tỉ lệ số mol H2O và CO2 để xác định loại hiđrocacbon. + Nếu nCO2 < nH2O → Dãy đồng đẳng của ankan. nAnkan = nH2O - nCO2 + Nếu nCO2 = nH2O → Dãy đồng đẳng của anken (nếu mạch hở), hoặc dãy đồng đẳng của xicloankan (mạch vòng) + Nếu nCO2 > nH2O → Dãy đồng đẳng của ankin hoặc ankađien (n nCO2 - nH2O) hoặc aren … Ankin,ankadien = + Nếu các hiđrocacbon có cùng số nguyên tử hiđro thì khi đốt cháy số mol nước của chúng bằng nhau. + Nếu các hiđrocacbon có cùng số nguyên tử cacbon thì khi đốt cháy số mol CO2 của chúng bằng nhau. -Nếu đốt cháy hiđrocacbon và cho toàn bộ sản phẩm vào bình nước vôi trong (hoặc dd Ba(OH)2) thu được + Kết tủa và dung dịch có khối lượng tăng so với ban đầu ta có mCO2 + mH2O = m kết tủa + m dd tăng + Kết tủa và dung dịch có khối lượng giảm so với ban đầu ta có mCO2 + mH2O = m kết tủa - m dd tăng Ví dụ 1: Hỗn hợp khí X gồm etilen, metan, propin và vinylaxetilen có tỉ khối so với H2 là 17. Đốt cháy hoàn toàn 0,05 mol hỗn hợp X rồi hấp thụ toàn bộ sản phẩm cháy vào bình dung dịch Ca(OH)2 (dư) thì khối lượng bình tăng thêm m gam. Giá trị của m là A. 7,3. B. 6,6. C. 3,39. D. 5,85. Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn - Anh tốt nhất! 1 Lời giải Ta thấy cả 4 chất đều có 4 nguyên tử hiđro. Gọi công thức chung là CxH4 12x + 4 = 17  2  34 → x= 2,5 CxH4 + ( x + 1)O2 → xCO2 + 2H2O Khối lượng bình tăng : m  mCO  mH O  0,05  2,5  44  0,05  2  18  7,3( gam) 2 2 Ví dụ 2: Đốt cháy hoàn toàn 2,24 lít (đktc) hỗn hợp khí gồm: CH4, C2H4, C2H6, C3H8 thu được 6,16 gam CO2 và 4,14 gam H2O. Số mol C2H4 trong hỗn hợp trên là A. 0,08 mol. B. 0,09 mol. C. 0,01 mol. D. 0,02 mol. Lời giải Trong bài này ta nhận thấy C2H4 là anken, còn lại là ankan Số mol hỗn hợp = 0,1 mol nAnkan = nH2O - nCO2 = 4,14:18 - 6,16:44 = 0,09 mol nC2H4 = 0,1 – 0,09 = 0,01 mol Ví dụ 3: Đốt cháy hoàn toàn 2,24 lit hỗn hợp khí X gồm C2H4, C2H6, C2H2 thu được V lit CO2 ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất. Giá trị của V là A. 2,24 B. 3,36 C. 4,48 D. 5,60 Lời giải Ta thấy 3 hiđrocacbon này đều có hai nguyên tử cacbon C2Hy + (2 + y/4) O2 → 2CO2 + y/2 H2O 2,24 lit 4,48 lit Vậy V = 4,48 lit 2. Sử dụng định luật bảo toàn khối lượng và định luật bảo toàn nguyên tố. Trong phản ứng cháy, phản ứng cộng hay phản ứng tách các hiđrocacbon ta thấy tổng khối lượng các chất trước và sau phản ứng là không đổi, số mol các nguyên tố không đổi. Chỉ thay đổi về số mol hỗn hợp và khối lượng mol trung bình. Sơ đồ: A : C n H 2n2 C m H 2 m  2    B C q H 2 q  H 2 crackinh Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn - Anh tốt nhất! 2 C n H 2 n  2 C n H 2 n Ni ,t o  A   B(toida )C n H 2 n (du ) H 2 H (du )  2 o t CnH2n + H2 Ni,    CnH2n + 2 Cn H 2 n (anken) CH (ankan) Cn H 2 n  2 (ankin) Ni ,t o   B(toida ) n 2 n  2 Cn H 2 n  2 du H 2 A  H 2 du CnH2n-2 + 2H2dư  CnH2n+2 Theo ĐLBTKL : mA = mB Theo ĐLBT nguyên tố: khối lượng C và H trong A và B bằng nhau. Do đó + Đốt cháy hỗn hợp B cũng là đốt cháy hỗn hợp A nên: - V(O2) đốt B = V(O2) đốt A. - V(CO2) sinh ra do đốt B = V(CO2) sinh ra do đốt A - V(H2O) sinh ra do đốt B = V(H2O) sinh ra do đốt A. Ví dụ 1: Hỗn hợp A gồm C2H4, C3H6 và H2. Cho 3,36 lit hỗn hợp A qua bình đựng Ni nung nóng thu được hỗn hợp B (các pư xảy ra hoàn toàn). Đốt cháy hỗn hợp B thu được 5,6 lit CO2 ở đkc và 5,4 g nước. Thành phần phần trăm theo thể tích của H2 trong hỗn hợp A là A. 15% C. 50% B. 33,33% D. 75% Lời giải nA = 0,15 mol, nH2O = 0,3 mol, nCO2 = 0,3 mol Theo định luật bảo toàn nguyên tố ta thấy lượng CO2 và H2O sinh ra khi đốt A hay B đều bằng nhau. Khi đốt C2H4, C3H6 thì n H O  nCO 2 2 Độ chênh lệch số mol CO2 và H2O chính là số mol H2O sinh ra khi đốt H2 Vậy: n H  n H O  nCO  0,3  0,25  0,05mol 2 2 2 Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn - Anh tốt nhất! 3 %V H 2  0,05  100  33,33% 0,15 Ví dụ 2: Cho hỗn hợp X gồm 0,1 mol CH4, 0,1 mol C2H2 và 0,1 mol H2. Cho hỗn hợp X qua Ni đốt nóng một thời gian, thu được hỗn hợp Y. Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp Y thu được khối H2O là A. 5,4 g B. 3,6 g D. 9,0g C. 7,2g Lời giải Theo định luật bảo toàn nguyên tố hiđro nH(X) = nH(Y) = 0,1.4 + 0,1.2 + 0,1.2 = 0,8 mol Khi đốt cháy H trong Y chuyển thành H2O n H 2O  1 n H  0,4mol   m H 2O  0,4  18  7,2 gam 2 Ví dụ 3: Đun nóng hỗn hợp khí X gồm 0,02 mol C2H2 và 0,03 mol H2 trong một bình kín (xúc tác Ni), thu được hỗn hợp khí Y. Cho Y lội từ từ vào bình nước brom (dư), sau khi kết thúc các phản ứng, khối lượng bình tăng m gam và có 280 ml hỗn hợp khí Z (đktc) thoát ra. Tỉ khối của Z so với H2 là 10,08. Giá trị của m là A. 0,585. B. 0,620. C. 0,205. D. 0,328. Lời giải Theo định luật bảo toàn khối lượng mY = mX = 0,02. 26 + 0,03.2 = 0,58g nZ = 0,28: 22,4 = 0,0125 mol ` M Z  10,08  2  20,16   mZ  0,0125  20,16  0,252g Khối lượng bình tăng chính là khối lượng hiđrocacbon bị giữ lại m = mY – mZ = 0,58 – 0,252 = 0,328 g Ví dụ 4: Hỗn hợp X gồm C2H2 và H2 có cùng số mol. Lấy một lượng hỗn hợp X cho qua chất xúc tác nung nóng, thu được hỗn hợp Y gồm C2H4, C2H6, C2H2 và H2. Sục Y vào dung dịch brom (dư) thì khối lượng bình brom tăng 10,8 gam và thoát ra 4,48 lít hỗn hợp khí (đktc) có tỉ khối so với H2 là 8. Thể tích O2 (đktc) cần để đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp Y là A. 33,6 lít. B. 22,4 lít. C. 26,88 lít. D. 44,8 lít. Lời giải Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn - Anh tốt nhất! 4 mY = Khối lượng khí pư với Br2 + khối lượng khí thoát ra mY  10,8  4,48  8  2  14 g 22,4 Theo định luật bảo toàn khối lượng mY = mX =14g Gọi số mol mỗi chất trong X là a: 26a + 2a = 14 → a = 0,5 mol Theo định luật bảo toàn nguyên tố C và H. Số mol O2 dùng để đốt Y cũng bằng số mol O2 dùng để đốt X C + O2 → CO2 4H + O2 → 2H2O 1 4 1 4 nO2 = nC  n H  0,5  2  (0,5  2  0,5  2)  1,5mol 3. Sử dụng phương pháp tăng giảm số mol (thể tích) khí Sử dụng phương pháp tăng giảm số mol (thể tích) khí để tính nhanh số mol H2 phản ứng trong phản ứng cộng H2 vào hiđrocacbon không no. Số mol (thể tích) hỗn hợp giảm chính là số mol (thể tích) hiđro phản ứng. CnH2n + H2 → CnH2n+2 (1) CnH2n-2 + 2 H2 → CnH2n+2 (2) Theo pư (1) n H 2 pu  nCn H 2 n pu Theo pư (2) n H 2 pu  2nCn H 2 n  2 Dựa vào tính chất này ta có thể tính nhanh số mol các chất trong phản ứng. Ví dụ 1: Cho 8,96 lít hỗn hợp khí X gồm C3H8, C2H2, C3H6, CH4 và H2 đi qua bột Niken xúc tác nung nóng để phản ứng xảy ra hoàn toàn, sau phản ứng ta thu được 6,72 lít hỗn hợp khí Y không chứa H2. Thể tích hỗn hợp các hidrocacbon có trong X là A. 5,6 lít B. 4,48 lít C. 6,72 lít D. 8,96 lít Lời giải Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn - Anh tốt nhất! 5 Thể tích giảm chính là thể tích H2 phản ứng = 2,24 lit .Theo bài H2 hết. Vậy thể tích Hiđrcacbon sau phản ứng bằng thể tích hiđrocacbon trước phản ứng = 6,72 lit Ví dụ 2: Hỗn hợp khí X gồm 0,3 mol H2 và 0,1 mol vinylaxetilen. Nung X một thời gian với xúc tác Ni thu được hỗn hợp khí Y có tỉ khối so với không khí là 1. Số mol H2 phản ứng là A. 0,1 mol B. 0,2 mol C. 0,3 mol D. 0,25 mol Lời giải Theo bài: m X  0,3  2  0,1  52  5,8 g Theo định luật bảo toàn khối lượng : mY = mX = 5,8g Mặt khác: M Y  29   nY  0,2mol Vậy số mol H2 phản ứng = 0,4 – 0,2 = 0,2 mol Ví dụ 3: Hỗn hợp X gồm 3 khí C3H4, C2H2 và H2 cho vào bình kín dung tích 8,96 lít ở 00C, áp suất 1 atm, chứa ít bột Ni, nung nóng bình một thời gian thu được hỗn hợp khí Y. Biết tỉ khối của X so với Y là 0,75. Số mol H2 tham gia phản ứng là A. 0,75 mol B. 0,30 mol C. 0,10 mol D. 0,60 mol Lời giải Ta có: n X  0,4mol , mY = mX Theo bài: MX  0,75   nY  0,75n X  0,75  0,4  0,3mol MY Vậy số mol H2 phản ứng = 0,4 – 0,3 = 0,1 mol Phương pháp này thường đi kèm với các phương pháp khác Sử dụng phương pháp tăng giảm số mol (thể tích) khí để tính nhanh hiệu suất phản ứng crackinh. Trong phản ứng crackinh ankan ta thấy số mol các chất tạo thành luôn lớn hơn số mol các chất phản ứng. Khối lượng các chất trước và sau không đổi. Dựa vào điều này có thể nhanh chóng tìm được số mol (thể tích) ankan phản ứng hoặc tính lượng dư, tính hiệu suất. Nếu phản ứng xảy ra như sau CnH2n+2 CRK   Lượng pư a lit CmH2m+2 + CpH2p a a Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn - Anh tốt nhất! 6 Lượng dư b lit Cách 1: Tính thể tích ankan phản ứng Ta thấy thể tích sau phản ứng = 2a + b. tăng thêm a lít so với ban đầu. Vậy thể tích (số mol) tăng sau phản ứng bằng thể tích (số mol) ankan tham gia phản ứng Cách 2: Tính thể tích ankan chưa phản ứng Giả sử nếu ankan pư hết thì V sau pư = 2a + 2b Vậy V ankan dư =V hỗn hợp sau phản ứng tính theo lí thuyết – V hỗn hợp thực tế tạo thành sau phản ứng = 2(a+ b) – (2a+ b) Từ đó ta tính nhanh H phản ứng Ví dụ 1: Crăckinh 560 (lít) C4H10 sau một thời gian thu được 1010 (lít) hỗn hợp C4H10, CH4, C3H6, C2H4, C2H6 (các chất cùng điều kiện). Thể tích C4H10 chưa phản ứng là A. 100 (lít) C. 55 (lít) B. 110 (lít) D. 85 (lít) Lời giải Cách 1: Áp dụng công thức trên ta dễ dàng tính được thể tích C4H10 chưa pư là Vdư = 560  2 – 1010 = 110 lit Cách 2: Ta tính thể tích C4H10 phản ứng = 1010 – 560 = 450 lit Thể tích C4H10 chưa pư là = 560 – 450 = 110 lit Ví dụ 2: Craking 40 lít n-butan thu được 56 lít hỗn hợp A gồm H2, CH4, C2H4, C2H6, C3H6, C4H8 và một phần n-butan chưa bị craking (các thể tích khí đo ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất). Giả sử chỉ có các phản ứng tạo ra các sản phẩm trên. Hiệu suất phản ứng tạo hỗn hợp A là B. 20%. A. 40%. C. 80%. D. 20%. Lời giải Thể tích C4H10 chưa pư là Vdư = 40.2 – 56 = 24 lit Vậy H phản ứng: H= 40  24  100  40% 40 Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn - Anh tốt nhất! 7 Ví dụ 3: Crackinh V lít C4H10 thu được 35 lit hỗn hợp A gồm H2, CH4 ,C2H4, C2H6, C3H6, C4H8 và một phần C4H10 chưa bị crackinh. Cho hỗn hợp A đi từ từ qua bình đựng brom dư thấy thể tích còn lại 20 lit. Tính hiệu suất của phản ứng crackinh A. 25% B. 60% D. 85% C. 75% Lời giải Thể tích anken = 35 – 20 = 15 lit Thể tích của H2, CH4 , C2H6 = Thể tích anken = VC H 10 phản ứng = 15 lit 4 VC4 H10 dư = 35 – 15.2 = 5 lit Vậy: H  15  100  75% 15  5 4. Sử dụng số mol liên kết pi Tính chất cơ bản của hiđrocabon không no là tham gia phản cộng để phá vỡ liên kết pi. Đối với hiđrocacbon mạch hở số liên kết π được tính theo công thức CxHy: Số liên kết π = 2x  2  y 2 Đối với mạch vòng thì 1π = 1 vòng Ta xem số mol liên kết π được tính bằng = số mol phân tử  số liên kết π VD: Có a mol CnH2n+2-2k thì số mol liên kết π = a.k Hiđrocacbon không no khi tác dụng với H2 hay halogen thì CnH2n+2-2k + kH2 → CnH2n+2 (Số liên kết π = k) CnH2n+2-2k + kBr2 → CnH2n+2-2k Br2k Ta thấy số mol liên kết π bằng số mol H2 hay Br2 phản ứng. Dựa vào điều này ta có thể giải quyết nhiều bài toán một cách nhanh chóng. Phương pháp này thường áp dụng với bài toán hiđrocacbon không no cộng H2 sau đó cộng brom. Khi đó n  n H  n Br 2 2 Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn - Anh tốt nhất! 8 Ví dụ 1 : Hỗn hợp X gồm 0,15 mol vinylaxetilen và 0,6 mol H2. Nung nóng hỗn hợp X (xúc tác Ni) một thời gian, thu được hỗn hợp Y có tỉ khối so với H2 bằng 10. Dẫn hỗn hợp Y qua dung dịch brom dư, sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, khối lượng brom tham gia phản ứng là A. 12 gam. C. 8 gam. B. 24 gam. D. 16 gam. Lời giải Ta có n X  0,75 ( mol) và m X  9( g ) M Y  20  nY  9 : 20  0,45mol Số mol hỗn hợp giảm là số mol H2 phản ứng = 0,3 mol Số mol liên kết π của vinylaxetilen C4H4 = 0,15  3  0,45mol n  n H 2  n Br2  n Br2  0,45  0,3  0,15mol Vậy : mBr  0,15  160  24 gam 2 Ví dụ 2 : Trong một bình kín chứa 0,35 mol C2H2; 0,65 mol H2 và một ít bột Ni. Nung nóng bình một thời gian, thu được hỗn hợp khí X có tỉ khối so với H2 bằng 8. Sục X vào lượng dư dung dịch AgNO3 trong NH3 đến phản ứng hoàn toàn, thu được hỗn hợp khí Y và 12 gam kết tủa. Hỗn hợp khí Y phản ứng vừa đủ với bao nhiêu mol Br2 trong dung dịch? A. 0,20 mol. B. 0,15 mol. C. 0,25 mol. D. 0,10 mol. Lời giải Số mol hỗn hợp ban đầu = 0,35 + 0,65 = 1 mol Khối lượng hỗn hợp ban đầu = 0,35. 26 + 0,65.2 = 10,4 gam Số mol liên kết π = 0,35.2=0,7 mol Số mol X = 10,4  0,65mol 28 → số mol giảm= số mol H2 phản ứng = 0,35 mol Số mol C2H2 dư = n Ag C  0,05mol 2 2 Số mol liên kết π trong Y = n  n H  2nC H du 2 2 2 Vậy số mol Br2 pư với Y = nπ - n H 2  2nc H du  0,7  0,35  0,05.2  0,25mol 2 2 Ví dụ 3 : Cho 22,4 lít (đktc) hỗn hợp E gồm x mol C2H4, z mol C2H2, y mol H2 (d(E/He)=3,6 ) qua bình đựng Ni nung nóng, sau một thời gian phản ứng thì thu Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn - Anh tốt nhất! 9 được 15,68 lít hỗn hợp khí G (đktc). Dẫn toàn bộ khí G lội chậm vào bình đựng dung dịch Brom dư, khối lượng Brom phản ứng là 80 gam. Giá trị x và y lần lượt là A.0,3mol và 0,4 mol. B. 0,2 mol và 0,5 mol. C. 0,3 mol và 0,2 mol. D. 0,2 mol và 0,3 mol. Lời giải Theo bài nX = 1 mol; mX= 14,4 g; số mol liên kết π = x + 2z nG = 0,7 mol → số mol H2 pư = 1- 0,7 = 0,3 mol `Số mol Br2 = 0,5 mol Vậy ta có x+ 2z = số mol H2 pư + số mol Br2 pư x+ 2z = 0,8 Ta có hệ x  y  z  1  x  0,2     y  0,5 28 x  2 y  26 z  14,4   x  2 z  0,8  z  0,3   Vậy x= 0,2 mol và y= 0,5 mol 5. Sử dụng phương pháp tự chọn lượng chất Nếu bài toán không cho dữ kiện cụ thể mà ở dạng tổng quát hay ở dạng tỉ lệ thì nên tự chọn lượng chất để cho bài toán dễ dàng tính toán hơn. Tùy theo bài mà ta có thể chọn lượng chất là số mol (thường 1 mol), là khối lượng (100 gam) hay theo dữ kiện đề bài. Trong bài toán về hiđrocacbon chủ yếu ta chọn lượng chất là số mol. Ví dụ 1: Hỗn hợp X gồm H2 và C2H4 có tỉ khối so với H2 là 7,5. Dẫn X qua Ni nung nóng, thu được hỗn hợp Y có tỉ khối so với H2 là 12,5. Hiệu suất của phản ứng hiđro hoá là A. 70%. B. 80%. C. 60%. D. 50%. Lời giải Theo sơ đồ đường chéo ta tính được tỉ lệ mol hai khí là 1: 1 Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn - Anh tốt nhất! 10 Chọn 1 mol hỗn hợp X ( nH  nC H  0,5mol ). 2 2 4 Khi đó mY = mX = 15.1 = 15 gam Theo bài M Y  12,5  2  25   nY  15  0,6mol 25 Số mol hỗn hợp giảm bằng số mol H2 phản ứng = 0,4 mol Vậy H pu  0,4  100  80% 0,5 Ví dụ 2: Hỗn hợp X gồm Ankan A và H2 có tỷ khối hơi của X so với H2 là 29. Nung nóng X để cracking hoàn toàn A thu được hh Y có tỷ khối hơi so với H2 là 145/9 . Công thức phân tử của A là A. C3H8 B. C6H14 C. C4H10 D. C5H12 Lời giải Ta có M X  58 . Chọn 1 mol hỗn hợp X. Theo định luật bảo toàn khối lượng, ta có mY  m X  1.58 = 58 (g) Mặt khác M Y  145 290 58  9 2    nY   1,8mol 9 9 290 Gọi a, b là số mol của ankan (CnH2n+2) và H2. Khi crackinh a mol A thì số mol sản phẩm thu được sẽ là 2a mol. Ta có hệ phương trình a  b  1 a  0,8    2a  b  1,8 b  0,2 Vậy: 0,8 (14n + 2) + 0,2.2 = 58 → n = 5. Ankan là C5H12 Ví dụ 3: Hỗn hợp X gồm ankin Y và H2 có tỉ khối so với H2 là 6,7. Dẫn X đi qua bột Ni nung nóng cho đến khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được hỗn hợp Z có tỉ khối so với H2 là 16,75. Công thức phân tử của Y là A. C4H6. B. C5H8. C. C3H4. D. C2H2. Lời giải Ta có M X  6,7  2  13,4. Chọn 1 mol hỗn hợp X. Theo định luật bảo toàn khối lượng, ta có m Z  m X  13,4 g Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn - Anh tốt nhất! 11 Theo bài M Z  16,75  2  33,5   n Z  13,4  0,4mol 33,5 Do M Z  33,5 nên H2 dư, ankin hết. Số mol H2 phản ứng = 1 – 0,4 = 0,6 mol Số mol ankin = 0,6 : 2= 0,3 mol Số mol H2 ban đầu = 1 – 0,3 = 0,7 mol Gọi công thức ankin là CnH2n-2 ta có 0,7.2 + 0,3 (14n – 2 ) = 13,4 → n = 3. vậy ankin là C3H4 Ví dụ 4: Hỗn hợp khí A gồm etan và propan có tỉ khối hơi so với H2 là 20,25 được nung nóng với chất xúc tác để thực hiện phản ứng đề hiđro hóa. Sau một thời gian thu được hỗn hợp khí B có tỉ khối hơi so với H2 là 16,2 gồm các ankan, anken và hiđro. Hiệu suất của phản ứng đề hiđro hóa là (biết tốc độ phản ứng của etan và propan là như nhau) A. 40% B. 25% C. 30% D. 50% Lời giải Bài này ta có thể sử dụng phương pháp tự chọn lượng chất và tăng giảm số mol khí Giả sử nA = 1 mol. Vậy mA = 40,5 g 40,5  1,25mol 16,2  2 Số mol A dư = 1 2 – 1,25 = 0,75 mol Số mol B = Hpư  1  0,75  100  25% 1 6. Sử dụng các giá trị trung bình Nếu có một hỗn hợp nhiều chất cùng tác dụng với một chất khác (các phương trình phản ứng cùng loại, cùng hiệu suất, sản phẩm tương tự nhau) ta có thể thay hỗn hợp này bằng một chất tương đương. Giả sử có hỗn hợp gồm các chất A, B, C …..(chứa C, H), có thể thay bằng chất tương đương C X H Y : M với + Khối lượng mol trung bình của hỗn hợp: Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn - Anh tốt nhất! 12 M  m n hh hh = n A M A  n B M B  ...  n K M K n A  n B  ...  n K + Số nguyên tử C trung bình: nCO2 X  n hh = x1 n A  x 2 n B  ...  x k nk n A  n B  ...  n K (x1, x2, xk là số nguyên tử cacbon của A, B, C) +Số nguyên tử hiđro trung bình: y  y1 n A  y 2 n B  ...  y k nk n A  n B  ...  nk (y1, y2, …, yk là số nguyên tử hiđro) Số liên kết π trung bình thiết lập tương tự. Ví dụ 1 : Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp X gồm hai hiđrocacbon A, B kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng thu được 96,8 gam CO2 và 57,6 gam H2O. Công thức phân tử của A,B tương ứng là A. CH4, C2H6 B. C2H6 và C3H8 C. C3H8 và C4H10 D. C2H4 và C3H6 Lời giải nCO2 = 2,2 mol < nH2O = 3,2 mol → A, B là ankan Đặt công thức chung của A, B là C n H 2 n  2 Số mol hỗn hợp X = nH2O - nCO2 = 1 mol Số nguyên tử cacbon trung bình: n  nCO2 nhh  2,2  2,2 1 Vậy công thức phân tử của A, B là C2H6 và C3H8 Ví dụ 2: Đốt cháy hoàn toàn 0,672 lit hỗn hợp A gồm hai hiđrocacbon (đktc) có cùng số nguyên tử cacbon, thu được 2,64 gam CO2 và 1,26 gam H2O. Mặt khác khi cho A qua dung dịch [Ag(NH3)2]OH đựng trong ống nghiệm thấy có kết tủa bám vào ống nghiệm. Công thức phân tử các chất trong A là A. C2H2 và C2H4 B. C2H2 và C2H6 C. C3H4 và C3H8 D. C2H2 và C3H4 Lời giải Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn - Anh tốt nhất! 13 nA = 0,03 mol; nCO2 = 0,06 mol nH2O = 0,07 mol Do cùng số nguyên tử cacbon, gọi công thức chung của hai hiđrocacbon là C X H Y y y C X H Y  ( x  )O2  xCO2  H 2 O 4 2 0,03 x 0,06 0,06 2 0,03 y 0,07 2  0,07  4,6  y1  4,6  y 2  6 0,03 Do hỗn hợp có một ankin nên công thức phải là C2H2 và công thức của chất còn lại là C2H6 Ví dụ 3: Đốt cháy hoàn toàn 0,896 lit hỗn hợp khí X gồm hai hiđrocacbon A, B (đktc) thu được 1,12 lit khí CO2 (đktc) và 1,26 gam H2O. Công thức phân tử của A và B là A. C2H2 và C2H4 B. CH4 và C2H4 C. CH4 và C2H6 D. CH4 và C2H2 Lời giải nX = 0,04 mol; nCO2 = 0,05 mol nH2O = 0,07 mol Gọi công thức chung của hai hiđrocacbon là C X H Y y y C X H Y  ( x  )O2  xCO 2  H 2 O 4 2 x 0,05  1,25  x1  1  x  x 2 . Vậy A là CH4 0,04 y 2  0,07  3,5  y1  2  3,5  y 2  6 0,04 Vậy B chỉ có thể là C2H2 7. Giải bài toán bằng phương pháp loại trừ Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn - Anh tốt nhất! 14 Trong quá trình giải ta có thể sử dụng kết quả bài toán để loại trừ các phương án sai hoặc có thể dựa trực tiếp vào các phương án bài cho để giảm thiểu số ẩn phải chọn. Ví dụ 1: Hỗn hợp khí X gồm đimetylamin và hai hiđrocacbon đồng đẳng liên tiếp. Đốt cháy hoàn toàn 100 ml hỗn hợp X bằng một lượng oxi vừa đủ, thu được 550 ml hỗn hợp Y gồm khí và hơi nước. Nếu cho Y đi qua dung dịch axit sunfuric đặc (dư) thì còn lại 250 ml khí (các thể tích khí và hơi đo ở cùng điều kiện). Công thức phân tử của hai hiđrocacbon là A. CH4 và C2H6. B. C2H4 và C3H6. C. C2H6 và C3H8. D.C3H6 và C4H8. Lời giải Hỗn hợp khí Y gồm CO2, H2O, N2: VCO  VH O  VN  550ml 2 2 2 Y đi qua dd H2SO4 đặc dư thì thể tích khí còn lại gồm N2 và CO2: → VH O  300ml ; V N  VCO  250 ml 2 2 2 Số nguyên tử hiđro trung bình = 2  300  6 → Loại phương án C và D 100 Nếu là phương án C (hỗn hợp hai ankan) thì O Ankan CnH2n+2   nCO2  (n  1) H 2 O ( Vankan 2  VH 2O  VCO2 ) O C2H7N   2CO2  3,5H 2 O  0,5 N 2 ( VC H N  VH O  VCO  VN ) 2 2 7 2 2 2 → VX = Vankan  VC H N  VH O  (VCO  VN )  300  250  50ml  100ml 2 7 →Loại phương án A 2 2 2 Vậy đáp án B Ví dụ 2 Đốt cháy hoàn toàn 50 ml hỗn hợp khí X gồm trimetylamin và hai hiđrocacbon đồng đẳng kế tiếp bằng một lượng oxi vừa đủ, thu được 375 ml hỗn hợp Y gồm khí và hơi. Dẫn toàn bộ Y đi qua dung dịch H2SO4 đặc (dư), thể tích khí còn lại là 175 ml. Các thể tích khí và hơi đo ở cùng điều kiện. Hai hiđrocacbon đó là A. C2H4 và C3H6 B. C3H6 và C4H8 C. C2H6 và C3H8 D.C3H8 và C4H10 Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn - Anh tốt nhất! 15 Lời giải Bài này ta không thể dựa vào số nguyên tử H trung bình để loại phương án giống ví dụ 1. Ta làm như sau Hỗn hợp khí Y gồm CO2, H2O, N2: VCO  VH O  VN  375ml 2 2 2 Y đi qua dd H2SO4 đặc dư thì thể tích khí còn lại gồm N2 và CO2: → VH O  200ml ; V N  VCO  175 ml 2 2 2 Nếu là hỗn hợp hai ankan (phương án C hoặc D )thì O Ankan CnH2n+2   nCO2  (n  1) H 2 O ( Vankan  VH O  VCO ) O C3H9N   3CO2  4,5H 2 O  0,5 N 2 ( VC H N  VH O  VCO  VN ) 2 2 2 2 3 9 2 2 2 → VX = Vankan  VC H N  VH O  (VCO  V N )  200  175  25ml  50ml 2 7 2 2 2 →Loại phương án C, D Vậy hai hiđrocacbon có dạng CnH2n O CnH2n   nCO2  nH 2 O ( VH O  VCO ) O C3H9N   3CO2  4,5H 2 O  0,5 N 2 ( VC H N  VH O  VCO  VN ) (1) 2 2 2 (2) 2 3 9 2 2 2 Thể tích C3H9N = 200-175=25 ml (do đốt cháy hiđrocacbon VH O  VCO ) Thể tích hiđrocacbon = 50 – 25 = 25 ml 2 2 VH 2O ( 2)  25  4,5  112,5  VH 2O (1)  200  112,5  87,5 ml Số nguyên tử C trung bình của hiđrocacbon = 87,5: 25 = 3,5 Vậy đáp án B. MỘT SỐ BÀI TẬP TỰ LUYỆN Câu 1: Đốt cháy hoàn toàn 100ml hỗn hợp gồm đimetylamin và 2 hiđrocacbon là đồng đẳng kế tiếp thu được 140ml CO2 và 250 ml hơi nước (các khí đo ở cùng điều kiện). CTPT của 2 hiđrocacbon là A. C2H2 và C3H4 B. C2H4 và C3H6 C. C2H6 và C3H8 D. CH4 và C2H6 Câu 2: Dẫn 3,36 lít (đktc) hỗn hợp X gồm 2 anken là đồng đẳng kế tiếp vào bình nước brom dư, thấy khối lượng bình tăng thêm 7,7g. CTPT của 2 anken là A. C2H4 và C3H6 B. C3H6 và C4H8 C. C4H8 và C5H10 D. C5H10 và C6H12 Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn - Anh tốt nhất! 16 Câu 3: Cho propan qua xúc tác (ở nhiệt độ cao) thu được hỗn hợp X gồm C3H8, C3H4, C3H6 và H2. Tỉ khối của X so với H2 bằggng d. Nếu cho 6,16 lít X (đktc) vào dung dịch brom (dư) thấy có 24 gam brom phản ứng. Giá trị của d bằng A. 10 B. 15 C. 12 D. 8 Câu 4: Đốt V lít hỗn hợp khí X ở (đktc) gồm metan, etan và butan sản phẩm dẫn qua bình 1 đựng H2SO4đ, bình II đựng KOH dư, thấy bình I tăng 7,2 gam bình II tăng 13,2 gam. Giá trị của V là: A. 1,12 lít B. 2,24 lít C. 3,36 lít D. 4,52 lít Câu 5. Đốt cháy hoàn toàn 4,872 gam một hiđrocacbon X, dẫn sản phẩm cháy qua bình đựng dung dịch nước vôi trong. Sau phản ứng thu được 27,93 gam kết tủa và thấy khối lượng dung dịch giảm 5,586 gam. Công thức phân tử của X là A. CH4 B. C4H8 C. C3H6 D. C4H10 Câu 6. Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp gồm 1 ankan và 1 anken. Cho sản phẩm cháy lần lượt đi qua bình 1 đựng P2O5 dư và bình 2 đựng KOH rắn, dư thấy bình 1 tăng 4,14g, bình 2 tăng 6,16g. Số mol ankan có trong hỗn hợp là A. 0,06 B. 0,09 C. 0,03 D. 0,045 Câu 7. Crăckinh butan thu được 25 lit hỗn hợp A gồm 5 hiđrocacbon. Cho hỗn hợp A qua dd nước brom dư thu được 15 lit khí bay ra khỏi bình.Hiệu suất phản ứng crăckinh là A. 40% B. 50% C. 60% D. 66,67% Câu 8: Khi tiến hành craking 22,4 lít khí C4H10 (đktc) thu được hỗn hợp A gồm CH4, C2H6, C2H4, C3H6, C4H8, H2 và C4H10 dư. Đốt cháy hoàn toàn A thu được x gam CO2 và y gam H2O. Giá trị của x và y tương ứng là A. 176 và 180. B. 44 và 18. C. 44 và 72. D. 176 và 90. Câu 9: Craking n-butan thu được 35 mol hỗn hợp A gồm H2, CH4, C2H4, C2H6, C3H6, C4H8 và một phần butan chưa bị craking. 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 hoàn toàn A thì thu được x mol CO2. Hiệu suất phản ứng tạo hỗn hợp A là Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn - Anh tốt nhất! 17 A. 57,14%. B. 75,00%. C. 42,86%. D. 25,00%. Câu 10: Khi crackinh hoàn toàn một thể tích ankan X thu được ba thể tích hỗn hợp Y (các thể tích khí đo ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất); tỉ khối của Y so với H2 bằng 12. Công thức phân tử của X là A. C6H14 B. C3H8 C. C4H10 D. C5H12 Câu 11: Craking m gam n-butan thu được hợp A gồm H2, CH4, C2H4, C2H6, C3H6, C4H8 và một phần butan chưa bị craking. Đốt cháy hoàn toàn A thu được 9 gam H2O và 17,6 gam CO2. Giá trị của m là A. 5,8 B. 11,6 C. 2,6 D. 23,2 Câu 12: Hỗn hợp khí X gồm 0,3 mol H2 và 0,1 mol vinylaxetilen. Nung X một thời gian với xúc tác Ni thu được hỗn hợp khí Y có tỉ khối so với không khí là 1. Nếu cho toàn bộ Y sục từ từ vào dung dịch Brom (dư) thì có m gam brom tham gia phản ứng. Giá trị của m là A. 16,0 B. 8,0 C. 3,2 D. 32,0 Câu 13: Cho 5,04 lít (đktc) hỗn hợp khí X gồm C2H2 và H2 qua bột niken nung nóng thu được hỗn hợp Y chỉ chứa 3 hiđrocacbon. Y có tỉ khối so với H2 là 14,25. Cho Y tác dụng với dung dịch nước brom dư. Số mol brom phản ứng là A. 0,075 B. 0,0225 C. 0,75 D. 0,225 Câu 14: Trộn một thể tích H2 với một thể tích anken thu được hỗn hợp X. Tỉ khối của X so với H2 là 7,5. Dẫn X đi qua Ni nung nóng thu được hỗn hợp khí Y có tỉ khối so với H2 là 9,375. Phần trăm khối lượng ankan trong Y là A. 25% B. 20% C. 60% D. 40% Câu 15: Cho hỗn hợp khí X gồm HCHO, C2H2 và H2 đi qua ống sứ đựng bột Ni nung nóng. Sau một thời gian thu được hỗn hợp Y (gồm khí và hơi). Đốt cháy hoàn toàn Y cần dùng vừa đủ 0,07 mol O2, sinh ra 0,055 mol CO2 và 0,81 gam H2O. Phần trăm thể tích của HCHO trong X là A. 25,00%. B. 75,00% C. 66,67% D. 33,33% Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn - Anh tốt nhất! 18 Câu 16: Hỗn hợp X là chất khí ở điều kiện thường gồm một hidrocacbon Y mạch hở và H2. X có tỉ khối so với H2 bằng 4,8. Cho X đi qua ống chứa bột Ni rồi đun nóng để phản ứng xảy ra hoàn toàn thì được hỗn hợp khí Z có tỉ khối hơi so với H2 bằng 8. Y là A. C4H6 B. C5H8 C. C3H4 D. C3H6 Câu 17. Hỗn hợp X gồm 0,5 mol C2H4 và 0,7 mol H2. Nung nóng hỗn hợp X có Ni xúc tác một thời gian được hỗn hợp Y. Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp Y được bao nhiêu mol H2O A.1,7mol B.0,6 mol C.0,9 mol D.1,2 mol Câu 18. Đốt cháy hoàn toàn 1,275 gam một hiđrocacbon X toàn bộ sản phẩm cháy hấp thụ vào dung dịch Ba(OH)2 tạo thành 16,745 gam kết tủa và thấy khối lượng dung dịch giảm 10,71 gam. Xác định X A. C3H8 B. C4H8 C. C2H6 D. C2H2 Câu 19: Một hỗn hợp X gồm 0,07 mol axetilen, 0,05 mol vinyl axetilen, 0,1 mol H2 và một ít bột Ni trong một bình kín. Đun nóng bình một thời gian thu được hỗn hợp Y gồm 7 hiđrôcacbon có tỉ khối hơi so với H2 là 19,25. Cho toàn bộ hỗn hợp Y qua bình đựng dung dịch AgNO3/NH3 dư, thu được m gam kết tủa màu vàng nhạt và 1,568 lít hỗn hợp khí Z (đktc) gồm 5 hiđrocacbon thoát ra khỏi bình. Để làm no hoàn toàn Z cần dùng vừa đúng 60 ml dung dịch Br2 1M. Giá trị của m là A. 11,97 B. 9,57 C. 16,8 D. 12 Câu 20: Đốt cháy hoàn toàn 200ml hỗn hợp gồm đimetylamin và 2 hiđrocacbon là đồng đẳng kế tiếp thu được 280ml CO2 và 500ml hơi nước (các khí đo ở cùng điều kiện). CTPT của 2 hiđrocacbon? A. C2H2 và C3H4 B. C2H4 và C3H6 C. C2H6 và C3H8 D. CH4 và C2H6. Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn - Anh tốt nhất! 19