CHUYÊN ĐỀ 18: TOÁN HIĐROCACBON

Công thức phân tử tổng quát và công thức phân tử của chất tương đương với hỗn hợp.

1/ Phản ứng cộng:

Hiđrocacbon có nối , Xiclopropan, xiclobutan mới có phản ứng cộng.

-         Cộng H₂: với chất xúc tác là Ni hoặc Pt nung nóng.

C_nH_{2n + 2 – 2k} + kH₂ ----> C_nH_{2n + 2}

C H_{2 +  2 -  2} + H₂ ----> C H_{2 +  2}

1mol                       mol         1mol

Hệ quả:

-         Độ giảm số mol của hỗn hợp luôn luôn bằng số mol H₂ tham gia phản ứng.

-         Tổng số mol hiđrocacbon sản phẩm và số mol hiđrocacbon nguyên liệu (dư) luôn luôn bằng số mol hiđrocacbon nguyên liệu ban đầu.

2/ Phản ứng cộng Br₂:

C H_{2 +  2 -  2} + Br₂ ----> C H_{2 +  2 -  2}Br₂

Hệ quả:

_-                    Số mol hiđrocacbon tham gia phản ứng bằng  số mol Br_2.

3/ Phản ứng cháy:

CH + ( + )O₂ ----> CO₂ + H₂O

C H_{2 +  2 -  2} +  (3 + 1 - )/2 O₂ ----> CO₂ + ( + 1 - ) H₂O.

Hệ quả:

*)  = 0, ta có:

C H_{2 +  2}   + (3 + 1)/2 O₂ ----> CO₂ + ( + 1) H₂O

x mol                                             x mol    ( + 1)x mol 

 ----> x  = ( + 1)x  - x

              = số mol H₂O – số mol CO₂

Vậy ta có: C H_{2 +  2} cháy <---> số mol H₂O > số mol CO₂

và số mol C H_{2 +  2} = số mol H₂O - số mol CO₂

*)  = 1, ta có:

C H₂   + 3/2 O₂ ----> CO₂ + H₂O

C H₂  cháy  <--> số mol H₂O = số mol CO₂

*)  = 2, ta có:

C H_{2 -  2}   + (3 - 1)/2 O₂ ----> CO₂ + ( - 1) H₂O

x mol                                            x mol    ( - 1)x mol

----> x  = x - ( + 1)x  

              = số mol CO₂ - số mol H₂O

Vậy ta có: C H_{2 -  2} cháy <---> số mol H₂O < số mol CO₂

và số mol C H_{2 -  2} = số mol CO₂ - số mol H₂O

*) Chú ý:

- Hỗn hợp hiđrocacbon ở thể khí thì: n  4 và   4

- Chỉ có những Ankyn – 1 (có nối 3 ở đầu mạch) mới có phản ứng thế AgNO₃/NH₄OH.

- Ngoại trừ CH CH, các ankyn còn lại khi bị hyđrat hoá cho sản phẩm chính là xêtôn.

- Nếu hiđrôcacbon bị hyđrat hoá mà tạo ra rượu đơn chức no thì hiđrocacbon này chính là anken (hay olefin)

Bài tập áp dụng:

Bài 1:

1. Hỗn hợp A gồm mêtan, axêtylen theo tỷ lệ thể tích là 1:1

a/ Tinh chế CH₄ từ hỗn hợp

b/ Tinh chế C₂H₂ từ hỗn hợp

2. Hỗn hợp A gồm axêtylen và hidro có tỷ khối so với hidro bằng 4.       

a/ Tính % về thể tích của mỗi khí trong hỗn hợp A,

b/  Đốt nóng hỗn hợp trong bình kín có ít bột Ni làm xúc tác thu được hỗn hợp khí B.

- Cho 1/2 khối lượng B đi qua dung dịch AgNO₃ trong NH₃ thấy tạo thành 0,12g kết tủa màu vàng. Tính khối lượng của C₂H₂ trong hỗn hợp B.

- Cho 1/2 lượng khí B qua dung dịch nước Brôm thấy bình nặng thêm 0,041(g). Tính khối lượng của êtylen có trong hỗn hợp B.

Hướng dẫn:

1.

a/ Cho hỗn hợp đi qua nước Br₂ dư:

C₂H₂ + 2Br₂  C­₂H₂Br₄

Tinh chế được CH₄                                              

b/ Cho hỗn hợp đi qua dung dịch Ag₂O (NH₂)

          C₂H₂ + Ag₂O  C₂Ag₂  + H₂O

          - Lọc lấy kết tủa hoàn tan bằng HNO₃

          C₂Ag₂ + HNO₃  AgNO₃ + C₂H₂  

2.

a. Gọi một số mol của C₂H₂ là x -> nH₂  = 1 - x

          Ta có:  = 4

          -> x = 0, 25

          Ta có: C₂H₂ chiếm 25%; và H_2­Chiếm 75%

b. Đốt nóng hỗn hợp

          C₂H₂ + H₂ > C₂H₄

          C₂H₂ + 3H₂ >  C₂H₆

          Hỗn hợp khí B; C₂H₂; C₂H₄; C₂H₆

          Cho 1/2B đi qua dung dịch Ag₂O (NH₃)

          C₂H₂ + Ag₂O  C₂Ag₂  + H₂O

          nC₂H₂ = nC₂Ag₂  =  = 0,0005 (mol)

          Khối lượng C₂H₂ có trong hỗn hợp B: 0,0005.2. 26 = 0,026(g)       

          - Cho 1/2 B đi qua dung dịch Br₂

          Các phản ứng:

          C₂H₄ + Br₂  C₂H₄ Br₂

          C₂h₂ + 2Br₂  C₂H₂ Br₄

          - Khối lượng của C₂H₄ trong hỗn hợp B là:

          (0,041 - ). 2 = 0,056 (g)                     

Bài 2: Các hiđrocacbon A, B, C đều ở trạng thái khí ở điều kiện thường, xác định công thức của chúng bằng kết quả của từng thí nghiệm sau:

a, 1,4g chất A làm mất màu vừa đủ một dung dịch chứa  8g brôm.

b, Một thể tích V của B cháy cần 2,5V khí  ôxi.

c, Tổng thể tích C và thể tích ô xi vừa đủ bằng tổng thể tích của khí CO₂ và hơi nước tạo thành, thể tích hơi nước đúng bằng thể tích CO₂.

a,  theo TN ta có : M_A=  = 28 (g)

Xét các trường hợp :- hiđrocacbon  C_nH_2n+2 và C_nH_2n-2 không có trường hợp nào có M = 28g

- hiđrocacbon  C_nH_2n : chỉ có C₂H₄  là thoả mãn M=28g vậy A là C₂H₄  (1đ)

b, Gọi công thức B là C_xH_y và đặt V_B = V₀

Ta có :C₂H₄  + (x+  ) O₂                   xCO₂ +  H₂O 

    V_O2         (x +  )V₀

             =                               x +

   V_CxHy             V₀

x, y phải thoả mãn điều kiện :

x, y là những số nguyên dương

2x-2  £   y   £ 2x+2

Chỉ có nghiệm x=y=2 thoả mãn  . Vậy B là C₂H₂

C, Ta có :  C_nH_2n + (n+  )O₂                    nCO₂ + nH₂O

-Theo PTHH  V_CO2= V_H2O(hơi )

Nếu lấy VCnH2n =1  thì V_đầu = 1+ n +

V_cuối =V_đầu    -> 1=  -> n=2  Vậy C là C₂H₄

Bài 3: Hỗn hợp A gồm các khí mêtan, êtylen và axêtylen.

          a. Dẫn 2,8 lít hỗn hợp A ở đktc qua bình đựng dung dịch nước Brôm thấy bình bị nhạt màu đi một phần và có 20g brôm phản ứng.

          b. Mặt khác đốt cháy hoàn toàn 5,6 lit A đktc rồi cho toàn bộ sản phẩm cháy qua bình đựng 175,2 gam dung dịch NaOH 20% sau thí nghiệm thu được dung dịch chứa 1,57%  NaOH.

          Tính % theo thể tích của mỗi khí có trong hỗn hợp A.

Hướng dẫn:

Gọi x, y, z lần lượt là các số mol của CH₄ , C₂H₄ và C₂H₂ có trong 2,8 lít hỗn hợp:

          n_hh = = 0, 125 mol

   Khi cho 2,8 lít hỗn hợp đi qua bình đựng nướcBrôm chỉ có C₂H_­4 và C₂H₂ phản ứng

          Phương trình phản ứng:

          C₂H₄ + Br₂ -> C₂H₄Br₂

          C₂H₂ + 2 Br₂ -> C₂H₂Br

          Ta có: nBr₂ = y + 2z = = 0, 125                                        

          Đốt cháy 5,6 lít hỗn hợp

          CH₄ + 2O₂ -> CO₂ + 2h₂O

          2x                     2x

          C₂H₄ + 3O₂-> 2CO₂ + 2H₂O

          2y                       4y

          2C₂H₂ + O₂ -> 4 CO₂ + 2 H₂O

                   2z                        4z

          Ta có: n CO₂ = 2x + 4y + 4z = 0,375 + y                               

          n NaOH = 0,876 mol

          CO₂ + 2NaOH -> Na₂CO₃ + H₂O

          1mol        2mol

          n   NaOH phản ứng = 2n CO₂ = 0,75 + 2y

          n   NaOH dư = 0, 876 - 0,75 - 2y = 0,126 - 2y

          Ta có hệ phương trình       

          Giải hệ ta được: y = 0,025                                                      

                              x = z = 0, 05

          % CH₄ = 40%      

          % C₂H₄ = 20%

          % C₂H₂  = 40%                                                             

Bài 4: Hỗn  hợp A gồm CH₄, C₂H₂ và một hiđrocacbon X có công thức

C_nH_{2n +2}. Cho 0,896 lít hỗn hợp A đi qua dung dịch Brom dư để phản ứng xảy rảy ra hoàn toàn, thấy thoát ra 0,448 lít hỗn hợp hai khí .

          Biết rằng tỷ lệ số mol CH₄ và C_nH_{2n+ 2} trong hỗn hợp là 1:1, khi đốt cháy 0,896 lit  A thu được 3,08gam CO₂ (ở ĐKTC).

a- Xác định công thức phân tử của Hiđrocacbon X

          b- Tính thành phần % theo thể tích của mỗi khí trong hỗn hợp A.

Hướng dẫn:

a- Khi cho hỗn hợp A qua dung dịch brom dư, có phản ứng:

                   C₂H₂ + 2Br₂                   C₂H₂Br₄                                         

    Vì phản ứng xảy ra hoàn toàn và có hai khí thoát ra khỏi dung dịch brom, nên hai khí  đó là CH₄ và C_nH_{2n+ 2}

Theo đề bài, VC₂H­₂ tham gia phản ứng là: 0,896 - 0,448 = 0,448 (lít)

Vậy số mol C₂H₂ là:       0,448 = 0,02 (mol)                           

                                                22,4

Gọi số mol của CH₄  là x. Theo bài => số mol của C_nH_{2n + 2} cũng là x.

Vậy ta có: x + x = 0,448  =  0,02  => x = 0,01.            

                                      22,4

Phương trình hoá học của phản ứng đốt cháy hỗn hợp:

2C₂H₂ + 5O₂         4CO₂ + 2H₂O                                   

0,02 mol               0,04 mol

CH₄  +  2O₂                    CO₂ + 2H₂O                                               

0,01 mol               0,01mol

2C_nH_{2n + 2} + (3n + 1) O₂           2nCO₂ + 2 (n +1)H₂O   

0,01 mol                                  0,01,n mol

Vậy ta có: n_CO2 = 0,04 + 0,01 +0,01n = 3,08             => n = 2

                                                             44  

          Vậy công thức phân tử của hiđrocacbon X là C₂H₆                

b- Tính % thể tích các khí:

          % VC₂H₂ = 0,448: 0,896 x 100% = 50%                        

          % VCH₄ = % VC₂H₆ = (100% - 50%) : 2 = 25%       

Bài 5: Người ta đốt cháy một hidrôcacbon no bằng O₂ dư rồi dẫn sản phẩm cháy đi lần lượt qua H₂SO₄ đặc rồi đến 350ml dung dịch NaOH 2M thu được dung dịch A. Khi thêm BaCl₂ dư vào dung dịch A thấy tác ra 39,4gam kết tủa BaCO₃ còn lượng H₂SO₄ tăng thêm 10,8gam. Hỏi hiđrô các bon trên là chất nào ?

Hướng dẫn:

- Sản phẩm cháy khi đốt Hiđrô cac bon bằng khí O₂ là Co₂; H₂O; O₂ dư. Khi dẫn sản phẩm cháy đi qua H₂SO₄ đặc thì toàn bộ H₂O bị giữ lại (do H₂SO₄ đặc hút nước mạnh), do vậy lượng H₂SO₄ tăng 10,8gam, chính bằng lượng nước tạo thành ( = 10,8gam), khí còn lại là CO₂, O₂ dư tiếp tục qua dung dịch NaOH, xảy ra phản ứng giữa CO₂ và NaOH 

Co₂ + 2NaOH ® Na₂CO₃ + H₂O     (1)                                           

          CO₂ + NaOH ® NaHCO₃                 (2)

* Trường hợp 1:                                                                                              

Khi phản ứng với dung dịch BaCl­₂, toàn bộ muối gốc cacbonat bị chuyển thành kết tủa BaCO₃.

          Na₂CO₃ + BaCl₂ ® BaCO₃ + 2NaCl (3)                                           

Ta có:                   =

    Vì:          =

          ® = 0,2 (mol)                                                                                     

Trong khi:  =

Suy ra: Tỷ số  không tồn tại hiđrô các bon no nào như vậy vì tỷ số nhỏ nhất là  ở CH₄ cháy                                                                     

* Trường hợp 2:                                                                                         

- Như vậy NaOH không dư. Nghĩa là NaOH phản ứng hết. Đồng thời tạo ra cả muối axít và muối trung hoà (cả phản ứng (1) và (2) đều xảy ra, lượng CO₂ phản ứng hoàn toàn, lượng CO₂ bị giữ lại hoàn toàn)                                                                 

- Theo phương trình (1) n _NaOH ban đầu = 0,35 . 2 = 0.7 (mol)

          n_NaOH = 2.  = 2 .  = 2 . 0,2 = 0,4 (mol)

® ở (1) = 0,2 (mol) (*)                                                                        

Lượng NaOH còn lại: 0,7 - 0,4 = 0,3 (mol). Tham gia phản ứng (2)          

- Theo phương trình (2): = n _NaOH = 0,3 (mol) (**)                               

- Vậy từ (*), (**) lượng khí CO₂ tạo thành trong phản ứng cháy là

           = 0,2  + 0,3 = 0,5 (mol)                                                            

Gọi CTHH hiđrô các bon no là C_nH_2n+2 (n ³ 1)

Phản ứng cháy;

          CnH_2n+2 +  ® n Co₂ + (n + 1)H₂O                                              

Do đó;                                                                         

Vậy hiđrô các bon cần tìm có công thức hoá học C₅H₁₂                            

Bài 6: Cho biết X chứa 2 hoặc 3 nguyên tố trong số các nguyên tố C; H; O.

1/ Trộn  2,688lít  CH₄ (đktc) với 5,376lít khí X (đktc) thu được hỗn hợp khí Y có khối lượng 9,12g. Tính khối lượng phân tử X.

2/ Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợpY. Cho sản phẩm cháy hấp thụ hết vào dung dịch chứa 0,48 mol  Ba(OH)₂ thấy tạo ra 70,92g kết tủa. Xác định CTPT và viết CTCT của X.

Hướng dẫn:

1/ Số mol các chất = = 0,12 mol

                  n_x =  = 0,24 mol

                  m_x = 9,12 . 0,12 . 16 =  7,2

                =>  M_x =  = 30

2/ Các PTHH có thể xảy ra gồm:

                  CH₄ + 2O₂   ->   CO₂ + 2H₂O                                    (1)

                 C_xH_yO_z + (x +  - )O₂  ->  xCO₂ + H₂O           (2)   

                  CO₂ + Ba(OH)₂  ->  BaCO₃  + H₂O                            (3)     

                 CO_2dư + H₂O + BaCO₃  ->  Ba(HCO₃)₂                       (4)    

Xảy ra 2 trường hợp:

a, Trường hợp 1:   CO₂ thiếu  -> không có PTHH(4)

            =  =  = 0,36 mol

lượng CO₂ do CH₄ tạo ra theo PT (1) =  = 0,12 mol. Do đó lượng CO₂ do X tạo ra    = 0,36 - 0,12 = 0,24 mol. Như vậy số nguyên tử C trong    X =  = 1

              12 . 1 + y + 16z = 30  hay  y + 16z = 18.

    Cặp  nghiệm duy nhất    z = 1 và y = 2                            O       

        => CTPT là  CH₂O                          CTCT là  H - C    

                                                                                              H

b, Trường hợp 2:  CO₂ dư có PTHH (4)

  Lúc đó  n CO₂ = 0,48 + ( 0,48 - 0,36 ) = 0,6 mol

                             đủ                dư

                do X tạo ra = 0,6 - 0,12 = 0,48 mol

             -> nguyên tử C trong X =  = 2

    ta có      12 . 2 + y + 16z = 30

              <=>  24 + y + 16z = 30       <=>  y + 16z = 6

    Cặp nghiệm duy nhất z = 0 ;   y = 6                    H   H   

     CTPT là C₂H₆                      CTCT là            H - C - C - H         

                                                                                 H   H    

Bài 7: Đốt cháy hoàn toàn 1 hỗn hợp khí gồm 2 hidrocacbon có công thức tổng quát C_nH_2n  và C _mH_{2m + 2}. (4 ³  m ³ 1); (4 ³  n ³ 2) cần dùng 35,2g khí O₂.

      Sau phản ứng thu được 14,4g H₂O và lượng khí CO₂ có thể tích bằng  thể tích của hỗn hợp khí ban đầu.

a. Tính % thể tích của hỗn hợp khí ban đầu.

b. Xác định CTPT và CTCT cơ thể có của các hidrocacbonat nói trên.

Bài 8: Cho hỗn hợp A gồm C₂H₄ và C₂H₂. Lấy 2,96g hỗn hợp A đem đốt cháy hoàn toàn thu được m₁g CO₂ và m₂g H₂O. Lấy 0,616 lít A(đktc) cho phản ứng với lượng dư nước Brôm thấy có 6,8g Br₂ tham gia phản ứng (phản ứng xảy ra hoàn toàn).

          a, Viết PTPƯ.

          b, Tính % theo khối lượng và theo thể tích của mỗi hiđrocacbon trong A.

          c, Tính m₁ và m₂.

a)  (1 điểm) C₂H₄ + O₂  ®   2CO₂­  +  2H₂O            (1)                           

          C₂H₂   +  O₂  ®  2CO₂­   +   H₂O                          (2)                         

          C₂H₄   +  Br₂  ®   C₂H₄Br₂                                       (3)                          

          C₂H₂   + 2Br₂  ®    C₂H₂Br₄                                     (4)                          

          b)   và

          Gọi số mol C₂H₄  là a mol

                             C₂H₂ là b mol

          Theo PT (3) và (4) ta có hệ PT:                      mtrong 0,0275 mol hỗn hợp : 0,0125.28 = 0,35 g.

          mtrong 0,0275 mol hỗn hợp : 0,015.26 = 0,39g.

          Tổng khối lượng = 0,35 + 0,39 = 0,74 g

Tỷ lệ 2,96g  :  0,616 lít   = 2,96 : 0,74 = 4:1 

® Số mol C₂H₄ và C₂H₂ trong 2,96 g hỗn hợp là:

              n

              n

          % C₂H₄  theo V bằng: 

          %  C₂H₂  theo V bằng 100%- 45,45% = 54,55%                                   

          % C₂H₄  theo m  bằng

          %  C₂H₂  theo m bằng 100%- 47,3%= 52,7%                                        

          c,  Tính m₁, m₂

          Theo PT (1) và (2):

          n= 2n+  2n = 0,1 + 0,12 = 0,22 (mol)

® m₁ = 0,22.44= 9,68(g)                                                                           

n =  2n+  2n = 2.0,05 + 0,06 = 0,16 (mol)

          ® m₂ = 0,16.18 = 2,88(g)                                                                         

Bài 9: Cho 3,36 lít hỗn hợp khí A (ĐKTC) gồm hiđro cacbon X có công thức C_nH_{2n + 2} và hiđro cacbon Y (công thức C_mH_2m) đi qua bình nước Brom dư thấy có 8 gam brom tham gia phản ứng. Biết 6,72 lít hổn hợp A nặng 13 gam, n và m thoả mản điều kiện: 2 £  n; m £ 4.

Tìm công thức phân tử 2 hiđro cacbon X; Y.

Hướng dẫn:

Cho hổn hợp khí qua dd nước brom

          X:     C_nH_{2n + 2}   +    Br₂    ®        Không phản ứng

          Y:     C_mH_2m      +    Br₂   ®        C_mH_2mBr₂                                                                             

Gọi số mol X, Y trong hỗn hợp lần lượt là a và b ta có:

          a  +  b   =  = 0,15 (mol)

     n_Y =  n_Brom = b =  = 0,05 (mol     Þ  a  = 0,1 mol                                 

Theo khối lượng hỗn hợp:

(14n + 2)0,1   + 14m . 0,05   =      13 .  = 6,5

    Rút gọn:  2n  + m = 9                                                           

Vì cần thoả mản điều kiện 2 £  n; m £ 4. ( m, n  nguyên dương)

Chỉ hợp lí khi n = m = 3

Vậy công thức phân thức phân tử X là C₃H₈; Y là C₃H₆.

Bài 10: Một hỗn hợp gồm khí Metan, Etilen có thể tích 5 lít được trộn lẫn với 5 lít khí Hiđro rồi nung đến 250⁰C có bột kền xúc tác cho đến khi phản ứng kết thúc. Sau khi trở lại những điều kiện lúc đầu. Về nhiệt độ và áp suất thể tích tổng cộng chỉ còn lại 8 lít được dẫn qua dung dịch nước Brom. Hỏi

          1) Dung dịch Brom có bị mất màu không ?

          2) Tính thành phần % theo thể tích của CH₄ và C₂H₄ trong hỗn hợp lúc đầu

          3) Nếu thay C₂H₄ bằng cùng thể tích của C₂H₂ thì sau phản ứng thể tích tổng cộng bằng bao nhiêu ?

Hướng dẫn:

a) Khi trộn hỗn hợp khí CH₄; C₂H₄ với khí H₂ đến khi phản ứng kết thúc có nghĩa phản ứng đã xảy ra hoàn toàn và chỉ có C₂H₄ phản ứng với H₂.

PTHH : C₂H₄+ H₂            C₂H₆     

Theo phản ứng ta có n _C2H4 = n_H2   

Mà theo bài ra : n_C2H4 <  n_H2 nên sau phản ứng có H₂ (dư) và CH₄ ; C₂H₆ là những chất không phản ứng với dd Brom. Nên Brom không mất màu.

b) Theo phản ứng trên : Vh hợp giảm = V_C2H4 đã phản ứng.   

=> V_C2H4 = 5 + 5  - 8 = 2 (lít)

          % C₂H₄

          % CH₄  = 100%  -  40% = 60%

c) Nếu thay C₂H₄ + 2H₂        C₂H₆

Theo PTHH :

          V_H2 = 2V_C2H₂ = 2.2 = 4 (l)

          => V_H2 (dư) = 5 - 4 = 1 (lít)

          V_hh = 3 +2 + 1 = 6 (lít).

Bài 11: Hợp chất hữu cơ A chỉ chứa hai nguyên tố X và Y. Đốt cháy hoàn toàn m gam A thu được đúng m gam H₂O. A có phân tử khối trong khoảng 150 < M < 170.

a. X và Y là nguyên tố gì?

b. Xác định công thức đơn giản nhất (công thức trong đó tỉ lệ số nguyên tử của các nguyên tố là tối giản) và công thức phân tử của A.

Hướng dẫn:

- Nêu được vì A là hợp chất hữu cơ nên trong X và Y phải có một nguyên tố là C.

Mặt khác khi đốt A thu được H₂O. Vậy X và Y là C và H                  

- Viết được phương trình tổng quát:

CxHy + (x +)O₂ ® xCO₂   +    H₂O                                       

     a                                             . a

- Lập được hệ thức a(mol) C_xH_y  => .a(mol) H₂O ®

Mà M_A =   và  M_HO =  = 18  => a.M_A = 9.a.y => M_A = 9y.                         

Vì 150 < M < 170 nên 16 < y < 19.                                           

Ta có:

Vì nếu M = 156, y = 17 thì x = 11,5 (loại). Vậy chỉ có y = 18, x = 12 và M = 162 là phù hợp.                                                                                          

Þ Công thức phân tử của A là: C₁₂H₁₈

     Công thức đơn giản nhất là: (C₂H₃)_n                                                

Bài 12: Hỗn hợp khí B chứa mêtan và axetilen.

1. Cho biết 44,8 lít hỗn hợp B nặng 47g. Tính % thể tích mỗi khí trong B.

2. Đốt cháy hoàn toàn 8,96 lít hồn hợp B và cho tất cả sản phẩm hấp thụ vào 200ml dung dịch NaOH 20% (D = 1,2 g/ml). Tính nồng độ % của mỗi chất tan trong dung dịch NaOH sau khi hấp thụ sản phẩm cháy.

3. Trộn V lít hỗn hợp B với V^'  Hiđrôcacbon X (chất khí) ta thu được hỗn hợp khí D nặng 271g, trộn V' lít hỗn hợp khí B với Vlít Hiđrocacbon X ta thu được hỗn hợp khí E nặng 206g. Biết V' - V = 44,8 lít. Hãy xác định  công thức phân tử của Hiđrocacbon X. Các thể tích khí đều đo ở điều kiện tiêu chuẩn.

Hướng dẫn:

1. Gọi n là số mol C₂H₂ trong 1 mol hỗn hợp B ta có phương trình về khối

lượng mol: M_B = 26n +16 (1 - n) = 47/2 = 23,5 => n = 0,75 tức axetilen= 75%,

mêtan = 25%                                                       

2. Các phương trình:

2C₂H₂ + 5O₂                    4CO₂+2H₂O                 (1)                       

CH₄+ 2O₂                       CO₂+2H₂O           (2)

Tính n_B = 0,4 mol , trong đó có 0,3mol C₂H₂ và 0,1mol CH₄

Theo các phản ứng : 1;2:

Tổng mol CO₂ = 0,3 x 2 + 0,1 x 1 = 0,7 mol

Tổng mol H₂O = 0,3 x 1 + 0,1 x 2 = 0,5 mol                          

Số mol NaOH = 200x 1 ,2 x 20 /100x40 = 1,2mol

Vì: số mol CO₂< số mol NaOH < 2 x số mol CO₂.

Do đó tạo thành 2 muối :

CO₂+ 2NaOH                   Na₂CO₃ + H₂O             (3)              

CO₂ +NaOH                     NaHCO₃                      (4)

Gọi a, b lần lượt là số mol Na₂CO₃ và NaHCO₃ Ta có:

a + b = 0,7

=> a = 0,5mol Na₂CO₃                     

2a +b =  1,2                                 

b =  0,2mol NaHCO₃

Khối lượng dung dịch NaOH sau khi hấp thụ CO₂ vàH₂O là:

200x 1,2+ 0,7 x 44 + 0,5 x 18 = 279,8 g

Vậy % N₂CO₃ =106 x 0,5 x 100/279,8 = 18,94%               

% NaHCO₃ = 84 x 0,2 x 100/279,8 = 6%

3- Ta có các phương trình về hỗn hợp D và E:

V  . 23,5     +    V' .M    = 271                             (a)

22,4            22,4

V' . 23,5 +    V .M         = 206                                       (b)              

22,4            22,4

Mặt khác: V' - V = 44,8 lít                         (c)

Trong đó: M là khối lượng phân tử của HiđrocacbonX.

Từ (a), (b) và (c)  giải ra ta được M = 56             

Gọi công thức X là C_XH_Y ta có: 12 x + y = 56

Suy ra công thức của X là C₄H₈                                              

Bài 13: Hỗn hợp X ở (đktc) gồm một ankan và một anken. Cho 3,36 (l) hỗn hợp X qua bình nước Brom dư thấy có 8(g) Brôm tham gia phản ứng. Biết 6,72 (l) hỗn hợp X nặng 13(g).

1, Tìm công thức phân tử của ankan và anken, biết số nguyên tử cacbon trong mỗi phân tử không quá 4.

2, Đốt cháy hoàn toàn 3,36 (l) hỗn hợp X và cho tất cả sản phẩm cháy hấp thụ vào dung dịch NaOH (dư), sau đó thêm BaCl₂ dư thì thu được bao nhiêu (g) chất kết tủa?

Hướng dẫn:

Đặt CTPT của X, Y lần lượt là C_nH_{2n + 2} và C_mH_2m     

Điều kiện: 1 £  n £ 4 và 2 £  m £ 4 ( m, n  nguyên dương)

Cho hổn hợp khí qua dd nước brom

          X:     C_nH_{2n + 2}   +    Br₂    ®        Không phản ứng

          Y:     C_mH_2m      +    Br₂   ®        C_mH_2mBr₂                                                                            

Gọi số mol X, Y trong hỗn hợp lần lượt là a và b ta có:

          a  +  b   =  = 0,15 (mol)

     n_Y =  n_Brom = b =  = 0,05 (mol     Þ  a  = 0,1 mol                                 

Theo khối lượng hỗn hợp:

(14n + 2)0,1   + 14m . 0,05   =  13 .  = 6,5

    Rút gọn:  2n + m = 9                                                           

Vì cần thoả mãn điều kiện: 1 £  n £  4 và 2 £  m £  4 ( m, n  nguyên dương)

Chỉ hợp lí khi n = m = 3

Vậy công thức phân thức phân tử X là C₃H₈; Y là C₃H₆.

2/ Ta có các PTHH xảy ra:

C₃H₈ + 5O₂ ----> 3CO₂  + 4H₂O

0,1                       0,3 mol

2C₃H₆ + 9O₂ -----> 6CO₂ +  6H₂O

0,05                        0,15 mol

CO₂ +  2NaOH -----> Na₂CO₃ + H₂O

0,45        0,9                0,45 mol

BaCl₂ + Na₂CO₃ ----> BaCO₃ + 2NaCl

0,45         0,45   ----->  0,45 mol

m_rắn = 0,45 . 197 = 88,65g