btHoahochuuco
Phương pháp giải bài tập hoá học Hữu cơ
Mục lục
2.MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP
1- Tính theo công thức và phương trình phản ứng
2- Phương pháp bảo toàn khối lượng
3- Phương pháp tăng giảm khối lượng
4- Phương pháp bảo toàn elec¬tron
5- Phương pháp dùng các giá trị trung bình
• Khối lượng mol trung bình
• Hóa trị trung bình
• Số nguyên tử C, H, ... trung bình
• Số liên kết p trung bình
• Gố hy¬dro¬cacbon trung bình
• Số nhóm chức trung bình, ...
6- Phương pháp ghép ẩn số
7- Phương pháp tự chọn lượng chất
8- Phương pháp biện luận ...
3.ĐIỀU KIỆN ĐỂ HOC SINH GIẢI BÀI TẬP ĐƯỢC TỐT:
1. Nắm chắc lý thuyết: các định luật, qui tắc, các quá trình hóa học, tính chất lý hóa học của các chất.
2. Nắm được các dạng bài tập cơ bản, nhanh chóng xác định bài tập cần giải thuộc dạng bài tập nào.
3. Nắm được một số phương pháp giải thích hợp với từng dạng bài tập
4. Nắm được các bước giải một bài toán hỗn hợp nói chung và với từng dạng bài nói riêng
5. Biết được một số thủ thuật và phép biến đổi toán học, cách giải phương trình và hệ phương trình bậc 1,2, ...
4.CÁC BƯỚC GIẢI BÀI TẬP TRÊN LỚP:
1. Tóm tắt đầu bài một cách ngắn gọn trên bảng. Bài tập về các quá trình hóa học có thể dùng sơ đồ.
2. Xử lý các số liệu dạng thô thành dạng căn bản (có thể bước này trước khi tóm tắt đầu bài)
3. Viết các phương trình phản ứng xảy ra (nếu có)
4. Gợi ý và hướng dẫn học sinh suy nghĩ tìm lời giải:
- Phân tích dữ kiện của đề bài xem từ đó cho ta biết được những gì
- Liên hệ với các dạng bài tập cơ bản đã giải
- Suy luận ngược từ yêu cầu của bài toán
5. Trình bày lời giải
6. Tóm tắt, hệ thống những vấn đề cần thiết, quan trọng rút ra từ bài tập (về kiến thức, kĩ năng, phương pháp)
5II CƠ SỞ LÝ THUYẾT CẦN NẮM VỮNG
1 THUYẾT CẤU TẠO HÓA HỌC :
Nội dung :
1. Trong phân tử chất hữu cơ, các nguyên tử liên kết với nhau theo đúng hóa trị và theo một thứ tự nhất định. Thứ tự liên kết đó gọi là cấu tạo hóa học. Sự thay đổi thứ tự sẽ đó tạo nên chất mới.
2. Trong phân tử hợp chất hữu cơ, cacbon có hóa trị IV. Những nguyên tử cacbon có thể kết hợp không những với những nguyên tử của các nguyên tố khác mà còn kết hợp trực tiếp với nhau thành những mạch cacbon khác nhau (mạch không nhánh, có nhánh, mạch vòng).
3. Tính chất của các hợp chất phụ thuộc vào thành phần phân tử (bản chất và số lượng các nguyên tử) và cấu tạo hóa học (thứ tự liên kết các nguyên tử)
2 ĐỒNG ĐẲNG - ĐỒNG PHÂN :
1. Đồng đẳng :
- Đồng đẳng là hiện tượng các chất có cấu tạo và tính chất tương tự nhau, nhưng về thành phần phân tử khác nhau một hay nhiều nhóm CH2. Những chất đó được gọi là những chất đồng đẳng với nhau, chúng hợp thành một dãy đồng đẳng.
2. Đồng phân :
- Đồng phân là hiện tượng các chất có cùng CTPT, nhưng có cấu tạo khác nhau nên có tính chất hóa học khác nhau. Các chất đó được gọi là những chất đồng phân.
3 CÁC LOẠI CÔNG THỨC HÓA HỮU CƠ
Việc nắm vững ý nghĩa của mỗi loại công thức hóa hữu cơ có vai trò rất quan trọng. Điều này cho phép nhanh chóng định hướng phương pháp giải bài toán lập CTPT, dạng toán cơ bản và phổ biến nhất của bài tập hữu cơ. Các bài toán lập CTPT chất hữu cơ nhìn chung chỉ có 2 dạng :
- Dạng 1 : Lập CTPT của một chất
- Dạng 2 : Lập CTPT của nhiều chất.
Với kiểu 1, có nhiều phương pháp khác nhau để giải như : tìm qua CTĐG, tìm trực tiếp CTPT...Kiểu 2 chủ yếu dùng phương pháp trị số trung bình (xem phần trị số trung bình). Nhưng dù dùng phương pháp nào chăng nữa thì công việc đầu tiên là đặt công thức tổng quát của chất đó, hoặc công thức tương đương cho hỗn hợp một cách thích hợp nhất ,việc đặt công thức đúng đã chiếm 50% yếu tố thành công.
1. Công thức thực nghiệm : cho biết thành phần định tính, tỉ lệ về số lượng các nguyên tử trong phân tử.
Ví dụ : (CH2O)n (n ³ 1, nguyên dương nhưng chưa xác định )
2. Công thức đơn giản : có ý nghĩa như công thức thực nghiệm nhưng giá trị n = 1
3. Công thức phân tử : cho biết số lượng nguyên tử của mỗi nguyên tố trong phân tử, tức là cho biết giá trị n
4. Công thức cấu tạo : ngoài việc cho biết số lượng nguyên tử của mỗi nguyên tố trong phân tử còn cho biết trật tự liên kết giữa các nguyên tử trong phân tử.
• Có nhiều loại CTCT khác nhau, chẳng hạn CTCT đầy đủ, CTCT vắn tắt, CTCT bán khai triển...Nguyên tắc chung để viết CTCT bán khai triển là có thể bớt các liên kết đơn giữa các nguyên tử các nguyên tố, các liên kết bội trong nhóm chức (nếu thấy không cần thiết) nhưng nhất thiết không được bỏ liên kết bội giữa các C-C.
• Các loại công thức CT¬TN, CTĐG, CTPT trùng hau khi giá trị n = 1.
• Công thức tổng quát : cho biết thành phần định tính chất được cấu tạo nên từ những nguyên tố nào, đối với CT¬TQ của một dãy đồng đẳng cụ thể thì còn cho biết thêm tỉ lệ nguyên tử tối giản hoặc mối liên hệ giữa các thành phần cấu tạo đó.
Ví dụ : CT¬TQ của hy¬dro¬cacbon là Cx¬Hy hoặc CnH2n+2-2k nhưng với hy¬dro¬cacbon cụ thể là ankan thì CT¬TQ là : CnH2n+2, anken là : CnH2n ,...
4 TÓM TẮT HÓA TÍNH CÁC HYDROCACBON
• ANKAN :
- Hy¬dro¬cacbon no, mạch hở, trong phân tử chỉ có liên kết đơn giữa C-C và C-H
- CT¬TQ : CnH2n +2 , n≥1, nguyên
a) Tính chất hoá học :
1. Phản ứng ox¬ihóa :
+ Phản ứng oxy hóa hoàn toàn :
CnH2n +2 + (3n +1)/2 O2 n CO2 + (n+1)H2O
Nếu thiếu oxi :
CnH2n +2 + (n +1)/2 O2 n C + (n+1)H2O
+ Phản ứng oxy hóa không hoàn toàn : nếu có xúc tác thì ankan sẽ bị oxi hóa tạo nhiều sản phẩm : an¬de¬hyt, ax¬it
CH4 + O2 HCHO + H2O
(an¬de¬hyt fom¬ic)
n-C4H10 + 5/2 O2 2CH3COOH + H2O
2. Phản ứng phân hủy
+ Bởi nhiệt :
CnH2n +2 n C + (n+1)H2↑
+ Bởi Clo :
CnH2n +2 + (n +1)Cl2 n C + 2(n+1)HCl
3. Phản ứng thế với các halo¬gen :
CnH2n +2 + mX2 CnH2n+2-m Xm + mHX↑
4. Phản ứng đềhidro hóa (tách hy¬dro) : tạo sản phẩm có thể có một hay nhiều nối đôi hoặc khép vòng.
CnH2n +2 CnH2n + H2 (n ³ 2)
Ví dụ :
CH3─CH3 CH2═CH2 + H2
n-hex¬anx¬iclo¬hex¬an + H2
(C6H14) (C6H12)
5. Phản ứng crack¬ing (bẽ gãy mạch cacbon)
CnH2n +2 CmH2m + CxH2x+2
Điều kiện : n ³ 3, m ³ 2, nguyên
x ³ 1
n=m+x
Tổng quát :
Ankan (≥3C) Ankan + anken
C3H8CH4 + C2H4
• XI¬CLOANKAN
- Là hy¬dro¬cacbon no, mạch vòng, trong phân tử chỉ tồn tại liên kết đơn.
- CT¬TQ : CnH2n , n≥3 nguyên
Xi¬cloankan có đầy đủ tính chất của một hy¬dro¬cacbon no (vòng C5 trở lên ), ngoài ra còn có tính chất của vòng:các vòng nhỏ có sức căng lơn, kém bền, dễ tham gia phản ứng cộng mở vòng (vòng C3, C4 ) :
• ANKEN :
- Là những hy¬dro¬cacbon mạch hở có một nối đôi trong phân tử
- CT¬TQ : CnH2n ,n ≥2, nguyên
1. Phản ứng cộng
CnH2n + H2 CnH2n+2
CnH2n + Br2 CnH2nBr2
CnH2n + HA CnH2n+1A
(với HA là các ax¬it như HCl, HBr, H2SO4)
CnH2n + H2O CnH2n +1OH
- Phản ứng cộng của anken tuân thủ quy tắc Mac¬copn¬hicop : nguyên tử H (hay phần mang điện tích dương) cộng vào nguyên tử Cacbon có nhiều H hơn, còn phần âm của tác nhân (nguyên tử X)gắn vào C của nối đôi mang điện dương (C ít H hơn).
2. Phản ứng ox¬ihóa :
+ ox¬ihóa hoàn toàn :
CnH2n + 3n/2 O2 => nCO2 + nH2O
+ oxi hóa không hoàn toàn bởi dd¬KM¬nO4 :
CnH2n + [O] + H2O CnH2n(OH)2
CH2═CH2 + [O] + H2OHO-CH2-CH2- OH
3. Phản ứng trùng hợp
CH2═CH2 [─ CH2─CH2─]n
(Poly etilen) (nhựa PE)
Tổng quát :
• ANKA¬DI¬EN :
- Là hy¬dro¬cacbon không no, mạch hở, trong phân tử có 2 nối đôi C=C.
- CT¬TQ : CnH2n-2, n ³ 2 nguyên
1. Phản ứng cộng :
1CH2═CH ─CH═CH2 + 2Br2 BrCH2─CHBr ─CHBr ─CH2Br
2. Phản ứng trùng hợp :
nCH2═CH ─CH═CH2 [─CH2─CH═CH─CH2─]n
nCH2═C ─CH═CH2 [─CH2─C═CH─CH2─]n
│ │
CH3 CH3
3. Phản ứng oxi hóa :
+ Oxi hóa hoàn toàn :
CnH2n-2 +(3n-1)/2O2nCO2 + (n-1)H2O
+ Oxi hóa không hoàn toàn :
3CH2═CH ─CH═CH2 + 4KM¬nO4 + 8H2O
CH2OH─CHOH─CHOH─CH2OH + 4MnO2 + 4KOH
• ANKIN
- Là những hy¬dro¬cacbon không no, mạch hở có một nối ba trong phân tử
- CTPT¬TQ : CnH2n-2, n ³ 2 , nguyên
1. Phản ứng cộng :
CnH2n-2 + H2 CnH2n
CnH2n-2 + 2H2CnH2n+2
CnH2n-2 + X2 CnH2nX2 CnH2nX4
Với X : halo¬gen
HCCH + X2XHC=CHXX2HC-CHX2
CnH2n-2 + HAC¬nH2n-1A
Với HA : các ax¬it như : HCl, HCN, H2SO4...
HCCH + H2O CH3CHO
Lưu ý : trong phản ứng cộng giữa ankin bất đối và tác nhân bất đối, sản phẩm chính được xác định theo quy tắc Mac¬copn¬hicop.
2. Phản ứng oxi hóa :
CnH2n-2 +(3n-1)/2O2nCO2 + (n-1)H2O
3C2H2 + 8KM¬nO43K2C2O4 +8MnO2 + 2KOH + 2H2O
C2H2 + 2KM¬nO4 + 3H2SO4 2CO2 + 2Mn¬SO4 + K2SO4 + 4 H2O
5CH3─CCH +8KM¬nO4 + 12H2SO4 5CH3COOH + 5CO2 + 8Mn¬SO4 + 4K2SO4 + 12H2O (Hiện tượng màu tím dung dịch nhạt dần hoặc mất hẳn)
3. Phản ứng trùng hợp
2HC¬CHCH2═CH ─CCH (Trùng hợp)
(Viny¬lax¬etyl hay viny¬lax¬etilen)
3HC¬CHC6H6 (ben¬zen) (Tam hợp)
nHCCH(─CH═CH─) (Cupren)
4. Phản ứng bởi kim loại của Ankin-1 :
H─CC─H + 2Ag¬NO3 + 2NH3Ag─CC─Ag↓ + 2NH4NO3
R─CC─H + Ag¬NO3 + NH3 R─CC─Ag↓ + NH4NO3
Viết tắt :
H─CC─H + Ag2OAg─CC─Ag↓ + H2O
2R─CC─H + Ag2O2R─CC─Ag↓ + H2O
=> Trong dãy đồng đẳng ankin, chỉ có ax¬etilen có thể thế hai lần với ion kim loại
HCCH + 2Na NaC¬CNa + H2↑
• HY¬DRO¬CACBON THƠM :
Aren hay hy¬dro¬cacbon thơm là loại hy¬dro¬cacbon được đặc trưng trong phân tử bởi sự có mặt một hay nhiều vòng ben¬zen
1. Phản ứng thế
Với Halo¬gen :
(Bromben¬zen)
Với ax¬it ni¬tric (xúc tác H2SO4đ, toC) (phản ứng ni¬tro hóa)
(1,3-dini¬troben¬zen)
Với ax¬it H2SO4đ, bão hòa SO3 (phản ứng sun¬fo hóa)
Đồng đẳng của ben¬zen cũng cho phản ứng thế ở C mạch nhánh với Halo¬gen trong điều kiện chiếu sáng :
2. Phản ứng cộng :
3. Phản ứng oxi hóa :
CnH2n-6 + (3n-3)/2O2 nCO2 + (n-3)H2O
C6H5─CH3 + 2KM¬nO4 C6H5─COOK + 2MnO2↓ + KOH +H2O
Tolu¬en Kaliben¬zoat
* Ben¬zen bền, không bị ox¬ihóa bởi dd¬KM¬nO4, chỉ có mạch nhánh của vòng ben¬zen mới bị ox¬ihóa => phản ứng dùng để phân biệt ben¬zen và các đồng đẳng của nó.
5 ĐIỀU CHẾ CÁC HYDROCACBON
1. Điều chế ankan :
• Nguyên liệu lấy từ thiên thiên như khí than đá, khí dầu mỏ...
• Tổng hợp từ các dẫn xuất halo¬gen hoặc các muối của các ax¬it hữu cơ
R─X + 2Na + X─R' R─R' + 2NaX
C2H5─Cl + 2Na + Cl─CH3 C2H5─CH3 + 2Na¬Cl
R1(COONa)m + mNaOH(r) R1Hm + mNa2CO3
Điều chế Metan :
C + 2H2 CH4↑
CO + 3H2 CH4↑+ H2O
CH3COONa + NaOHr CH4↑ + Na2CO3
Al4C3 + 12 H2O 4Al(OH)3↓ + 3CH4↑
2. Điều chế anken :
+ Phản ứng crack¬ing và phản ứng đề hy¬dro hóa :
CH3─CH2─OHCH2═CH2 + H2O
R─CHX─CH2─R' R─CH═CH─R' + HX
R─CHX─CHX─R' + Zn R─CH═CH─R' + ZnX2
R─CHOH─CH2─R' R─CH═CH─R' + H2O
R─CC─R' + H2 R─CH═CH─R'
CnH2n+2 CmH2m + CxH2x+2
CnH2n+2 CmH2m + (n + 1 - m)H2
3. Điều chế Ankin, Anka¬di¬en :
R─CHX─CHX─R' R─CC─R' + 2HX
R─CHX2 ─CHX2─R' +2Zn R─CC─R'
R─CC─H + Na R─CC─Na +1/2H2
R─CC─Na + X-R' R─CC─R' (Phản ứng tăng mạch C)
CaC2 + 2H2OCa(OH)2 + C2H2
2CH4 C2H2 + 3H2
2C + H2 C2H2
4. Điều chế anka¬di¬en
2CH3─CH2─OH CH2═CH ─CH═CH2 + 2H2O
2H─CC─HCHC─CH═CH2
CHC─CH═CH2 + H2 CH2═CH ─CH═CH2
CH2─CHOH─CHOH─CH3 CH2═CH ─CH═CH2 +2H2O
CH2─CH ─CH2─CH3 CH2═C─ CH═CH2
│ │
CH3 CH3 (Iso¬pren)
CHC─CH═CH2 + HCl CH2═C─ CH═CH2
│
Cl (Cloro¬pren)
5. Điều chế hy¬dro¬cacbon thơm và các hy¬dro¬cacbon khác :
3C2H2C6H6
C6H12(xi¬cloankan) C6H6 + 3H2
C6H14C6H6 + 4H2
C6H5COOH + 2NaOH C6H6 + Na2CO3 + H2O
C6H5 -X +2Na +X-CH3 C6H5CH3 + 2NaX
C6H6 + CH3X C6H5CH3 + HX
Nhận xét :
• Hy¬dro¬cacbon no (ankan), phản ứng đặc trưng là phản ứng thế, không có phản ứng cộng và khó bị ox¬ihóa bởi dd KM¬nO4
• Hy¬dro¬cacbon không no (anken, anka¬di¬en, ankin) phản ứng đặc trưng là phản ứng cộng. (anken có phản ứng thế ở nhiệt độ cao, thế )
• Phản ứng cộng Hidro :
+ xt Ni/toC thì xi¬cloankan (C3, C4), anken và ankin, anka¬di¬en cộng H2 được ankan; aren cộng H2 được xi¬cloankan
+ xt Pd/toC thì ankin, anka¬di¬en cộng H2 được anken
• Phản ứng cộng HX vào anken, anka¬di¬en, ankin phải chú ý sản phẩm chính phụ và số lượng sản phẩm.
• Đốt cháy Cx¬Hy: đặt thì :
T>1 => Cx¬Hy là ankan, CT¬TQ : CnH2n+2
T = 2 => Cx¬Hy là CH4
T=1 => Cx¬Hy là anken, xi¬cloankan CT¬TQ : CnH2n
T<1 => Cx¬Hy là anka¬di¬en, ankin, CT¬TQ : CnH2n-2 hoặc là aren, CT¬TQ : CnH2n-6
T = 0,5 => Cx¬Hy là C2H2 hoặc C6H6.
III BÀI TẬP GIÁO KHOA
1 BÀI TẬP VỀ CÔNG THỨC CẤU TẠO - ĐỒNG ĐẲNG - ĐỒNG PHÂN -...
1.1 Bài tập về đồng đẳng
v Phương pháp :
Có 2 cách xác định dãy đồng đẳng của các hy¬dro¬cacbon :
- Dựa vào định nghĩa đồng đẳng
- Dựa vào elec¬tron hóa trị để xác định
Lưu ý :
C luôn có hóa trị IV tức là có 4e hóa trị
nC sẽ có 4ne hóa trị
H luôn có hóa trị I tức là có 1e hóa trị
- Parafin chính là ankan, dãy đồng đẳng parafin chính là dãy đồng đẳng của CH4.
- Olefin chính là anken, dãy đồng đẳng olefin chính là dãy đồng đẳng của C2H4
- Anka¬di¬en còn được gọi là đivinyl
- Aren : dãy đồng đẳng của ben¬zen.
- Hy¬dro¬cacbon : Cx¬Hy : y chẵn, y < 2x + 2
v Bài tập ví dụ :
Ví dụ 1:
Viết CTPT một vài đồng đẳng của CH4. Chứng minh công thức chung của dãy đồng đẳng của CH4 là CnH2n+2.
GIẢI :
Dựa vào định nghĩa đồng đẳng, CTPT các đồng đẳng của CH4 là C2H6, C3H8, C4H10,..., C1+kH4+2k
Chứng minh CT¬TQ dãy đồng đẳng metan CH4 là CnH2n+2 :
Cách 1:
Dựa vào định nghĩa đồng đẳng thì dãy đồng đẳng của metan phải là:
CH4 + kCH2 = C1+kH4+2k
Tìm mối liên hệ giữa số nguyên tử C và số nguyên tử H
Đặt SnC = 1 + k = n
SnH = 4 + 2k = 2(k + 1) + 2 = 2n + 2
Vậy dãy đồng đẳng farafin là CnH2n+2 (n ³ 1)
Cách 2:
Dựa vào số elec¬tron hóa trị :
- Số e hóa trị của nC là 4n
- Số e hóa trị của 1C dùng để liên kết với các C khác là 2
=> Số e hóa trị của nC dùng để liên kết với các C khác là [2(n-2)+2] = 2n-2 (vì trong phân tử chỉ tồn tại liên kết đơn)
(Sở dĩ "+2" vì 1C đầu mạch chỉ liên kết với 1C nên dùng 1e hóa trị, 2C đầu mạch dùng 2e hóa trị.
- Số e hóa trị dùng để liên kết với H: 4n-2n-2 = 2n + 2
- Vì mỗi nguyên tử H chỉ có 1 e hóa trị nên số e hóa trị của (2n +2)nguyên tử H trong phân tử là 2n + 2.
=> Công thức chung của ankan là CnH2n+2 (n ³ 1)
Cách 3:
Metan có CTPT CH4 dạng CnH2n+2 => dãy đồng đẳng của ankan là CnH2n+2
Ví dụ 2:
CT đơn giản nhất của 1 ankan là (C2H5)n. Hãy biện luận để tìm CTPT của chất trên.
GIẢI :
CT đơn giản của ankan là (C2H5)n. Biện luận để tìm CTPT ankan đó:
Cách 1:
Nhận xét: CT đơn giản trên là 1 gốc ankan hóa trị 1 tức có khả năng kết hợp thêm với 1 gốc như vậy nữa => n = 2 => CTPT ankan C4H10
Cách 2:
Cách 3:
CTPT của ankan trên : (C2H5)n = CxH2x+2
=> 2n = x và 5n = 2x + 2
=> 5n = 2.2n + 2 => n = 2. => CTPT ankan : C4H10
Ankan trên phải thỏa điều kiện số H < 2.số C + 2
=> 5n < 2.2n + 2
=>n < 2
n =1 thì số H lẽ => loại
n= 2 => CTPT ankan là C4H10 (nhận)
Vậy CTPT ankan là C4H10
Ví dụ 3 :
Phân biệt đồng phân với đồng đẳng. Trong số những CTCT thu gọn dưới đây, những chất nào là đồng đẳng của nhau? Những chất nào là đồng phân của nhau.?
GIẢI :
• Phân biệt đồng phân với đồng đẳng : xem I.2.2/12
• Những chất là đồng đẳng của nhau là : 1 và 5 hoặc 1 và 3(ankan); 6 và 7 hoặc 6 và 9 (anken).
• Những chất là đồng phân của nhau : 2 và 4; 3 và 5; 6 và 9 và 8.
v Bài tập tương tự :
1) Viết CTPT một vài đồng đẳng của C2H4. Chứng minh CT¬TQ của dãy đồng đẳng của etilen là CnH2n , n ³ 2 nguyên
2) Viết CTPT một vài đồng đẳng của C2H2 . Chứng minh CT¬TQ của dãy đồng đẳng của ax¬etilen là CnH2n-2, n ³ 2 nguyên
3) Viết CTPT một vài đồng đẳng của C6H6. Chứng minh CT¬TQ của các aren là CnH2n-6, n ³ 6 nguyên
1.2 Bài tập về đồng phân - danh pháp :
v Phương pháp viết đồng phân :
Bước 1: - Từ CTPT suy ra chất thuộc loại hy¬dro¬cacbon đã học nào.
- Viết các khung cacbon
Bước 2 :- Ứng với mỗi khung cacbon, di chuyển vị trí liên kết bội (nếu có), di chuyển vị trí các nhóm thế (nếu có).
- Nếu có nối đôi hoặc vòng trong CTCT của chất thì xét xem có đồng phân hình học không.
Bước 3 : - Điền Hidro.
Lưu ý : làm xong phải kiểm tra lại xem các nguyên tố đã đúng hóa trị chưa.
v Bài tập ví dụ :
Ví dụ 1 :
a) Nêu điều kiện để một phân tử có đồng phân hình học?
b) Viết tất cả các CTCT các đồng phân của C5H10; Trong các đồng phân đó, đồng phân nào có đồng phân hình học? Đọc tên các đồng phân đó.
GIẢI :
a) Điều kiện để một phân tử có đồng phân hình học (đồng phân cis-trans) :
Xét đồng phân :
Điều kiện : a ¹ d và b ¹ f
- Nếu a > d và b>f (về kích thước phân tử trong không gi¬an hoặc về phân tử lượng M)* ta có đồng phân cis.
- Nếu a > d và b<f (*) ta có đồng phân trans
b) Các đồng phân của C5H10.
- Ứng với CTPT C5H10, chất có thể là pen¬ten hoặc xi¬clopen¬tan.
- Các đồng phân mạch hở của pen¬ten.
- Xét đồng phân cis-trans :
Chỉ có pen¬ten-2 mới thỏa điều kiện để có đồng phân hình học ở trên .
Các đồng phân mạch vòng xi¬cloankan
Ví dụ 2 : Xác định CTCT của một chất có nhiều đồng phân.
Cho biết CTCT của pen¬tan trong các trường hợp sau :
a) Tác dụng với Cl2 (askt) tỉ lệ 1:1 cho 4 sản phẩm.
b) Khi crack¬ing cho 2 sản phẩm.
GIẢI :
Đối với loại bài tập này thì làm các bước sau :
Bước 1 : Viết tất cả các khung mạch C ứng với CTPT đề bài cho (nháp)
Bước 2 : Thực hiện các phản ứng theo đề bài và xác định số sản phẩm. CTCT nào thỏa mãn số sản phẩm đề bài thì ta chọn (nháp)
Bước 3 : Xác định lại CTCT vừa tìm được, viết pt¬pứ chứng minh. (vở)
Ứng với pen¬tan C5H12 có các dạng khung C sau :
a) Khi thực hiện phản ứng thế :
(1) có 3 vị trí thế (C1, C2, C3) => tạo 3 sản phẩm (loại)
(2) có 4 vị trí thế (C1, C2, C3, C4) => tạo 4 sản phẩm (nhận)
(3) có 1 vị trí thế (C1 hoặc C3) => tạo một sản phẩm (loại)
Vậy CTCT của pen¬tan là (2) : 2-metylbu¬tan (isopen¬tan)
Pt¬pứ :
b) Tượng tự :
CTCT của pen¬tan là (3): 2,2-dimetyl¬propan (neopen¬tan), khi crack¬ing chỉ cho 2 sản phẩm :
Ví dụ 3 :
Viết CTCT của các chất có tên sau và gọi tên lại cho đúng nếu cần :
a) 3,3-Di¬clo-2-etyl propan
b) 4-Clo-2-iso¬propyl-4-metyl¬buten-2
c) 2-iso¬propyl pen¬ten-1
GIẢI :
Đối với loại bài này thì nguyên tắc là từ tên gọi viết CTCT của chất đó. Sau đó xét xem người ta đã gọi tên đúng chưa bằng cách chọn mạch chính, đánh số chỉ vị trí nhánh...nếu sai thì gọi tên lại.
a) 3,3-Di¬clo-2-etyl¬propan
(tên sai do chọn mạch chính 3C chưa phải là mạch dài nhất)
b) 4-Clo-2-iso¬propyl-4-metyl¬buten-2
Cách gọi tên trên sai vì chọn mạch chính sai.
Tên đúng là :
5-Clo-2,3-Dimetyl¬hex¬en-3
c) 2-iso¬propy¬lpen¬ten-1
Cách đọc tên trên là đúng. Nếu chọn mạch chính là 6C (ii) là sai vì mạch này không chứa nối đôi.
v Bài tập tương tự :
1) Viết CTCT của chất X có CTPT C5H8. Biết rằng khi hy¬dro hóa chất X, ta thu được iso¬pren. Mặt khác, chất X có khả năng trùng hợp cho ra cao su tổng hợp. Đọc tên danh pháp IU¬PAC các đồng phân mạch hở của X
2) Cho aren có CTPT C8H10. viết CTCT và gọi tên các đồng phân của A.
3) Viết CTCT và gọi tên lại cho đúng nếu cần. Xét xem đồng phân nào có đồng phân hình học.
a) 1,2- Di¬clo-1-metyl hex¬an
b) 2,3,3-Tri metyl bu¬tan
c) 1,4-Dimetyl xi¬clobu¬tan.
c) Di¬al¬lyl
d) 3-al¬lyl-3-metyl¬buten-1
e) 2,2,5,5- tetram¬etyl¬hex¬in-3
f) 3-metylpentin-1
2 CHUỖI PHẢN ỨNG - ĐIỀU CHẾ
v Phương pháp :
1) Muốn làm bài tập chuỗi phản ứng cần lưu ý :
- Mỗi mũi tên chỉ viết một phương trình phản ứng.
- Bắt đầu từ phản ứng trong đó có CTCT của một chất ta đã biết chính xác (phản ứng không được sai CTCT của chất) dựa vào các điều kiện phản ứng suy luận tìm ra các chất còn lại.
- Xem trong chuỗi có phản ứng nào cắt bớt mạch hay tăng mạch cacbon không.
2) Các phản ứng cắt bớt mạch hoặc cắt đứt mạch cacbon thì dùng các phản ứng :
- Cắt bớt mạch thì dùng cách nhiệt phân muối :
R - COONa + NaOH(r) RH + Na2CO3
- Cách đứt thì dùng phương pháp crack¬ing
3) Nối dài thêm (tăng mạch) cacbon : dùng một trong hai cách đơn giản của chương trình hóa học phổ thông :
a) Trùng hợp :
2HCCH CH2=CH-CCH
Nối hai gốc ankyl :
R-Cl + 2Na + R'-Cl => R-R' + 2Na¬Cl
3) Bài tập điều chế là một dạng khác của chuỗi phản ứng, ở đây đề bài chỉ cho biết nguyên liệu ban đầu và yêu cầu điều chế một chất nào đó. Để làm được bài này, học sinh phải nhớ và viết các pt¬pứ trung gi¬an có ghi kèm đầy đủ điều kiện phản ứng. Có nhiều cách điều chế khác nhau với cùng một bài điều chế.
Lưu ý : nếu đề bài yêu cầu viết sơ đồ điều chế (hoặc sơ đồ tổng hợp) thì ta chỉ cần viết dưới dạng một chuỗi phản ứng từ nguyên liệu đến sản phẩm, trên các mũi tên có ghi kèm điều kiện phản ứng.
* Thành phần chủ yếu của :
- Khí thiên nhiên : chủ yếu là Metan (90%), còn lại là etan, propan, bu¬tan và một số đồng đẳng cao hơn.
- Khí crack¬ing : Hy¬dro¬cacbon chưa no (C2H4, C3H6, C4H8), ankan (CH4, C2H6, C4H10) và H2.
- Khí than đá : chủ yếu là H2(60%), CH4 (25%) còn lại là CO, CO2, N2...
- Khí lò cao : CO2, CO, O2, N2,...
v Bài tập ví dụ :
Ví dụ 1 : Chuỗi phản ứng cho biết CTPT các chất :
Hoàn thành chuỗi phản ứng sau :
C2H5COONaC2H6 C2H5ClC4H10CH4CO2
GIẢI :
Nhận xét : đề bài đã cho biết CTPT các chất, ta chỉ cần nhớ và viết phản ứng có đầy đủ điều kiện để hoàn thành phản ứng không cần suy luận nhiều. Loại bài này thường được dùng để trả bài hoặc làm bài tập cơ bản trong tiết bài tập.
(1) cắt bớt mạch => nhiệt phân muối.
(3) tăng mạch cacbon => nối hai gốc ankyl.
Pt¬pư :
(1) C2H5COONa + NaOH (r) C2H6 + Na2CO3
(2) C2H6 + Cl2 C2H5Cl + HCl
(3) C2H5Cl + 2Na + C2H5Cl C4H10
(4) C4H10 CH4 + C3H6
(5) CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O
Ví dụ 2 : Đề bài không cho biết CTPT của các chất nhưng cho biết điều kiện phản ứng.
+ Viết phương trình phản ứng, xác định CTCT các chất :
AlC3 + L => E + X (1)
E Y + Z (2)
CH3COOH + Y A (3)
nA B (4)
GIẢI :
Phân tích đề : Điều kiện phản ứng chính là dấu hiệu suy luận tìm CTCT các chất.
- Dựa vào (2) => E : CH4
- Y hoặc là C2H2 hoặc H2
(4)A có phản ứng trùng hợp => trong phân tử A có C=C;
(3) CH3COOH + Y => A => Y là C2H2 và Z : H2.
(1) => L : H2O; X : Al(OH)3
(3) CH3COOH + C2H2(Y) => CH3COOCH =CH2 (A)
(4) => (B) :
Pt¬pứ :
Al4C3 + 12H2O => 3CH4 + 4Al(OH)3
2CH4 C2H2 + 3H2
CH3COOH + HC¬CHCH2=CHOCOCH3
Ví dụ 3: Đề bài không cho điều kiện phản ứng, chỉ cho biết duy nhất CTPT của một chất
+ Bổ túc chuỗi phản ứng sau :
A => D + F
D => F + C
F + Br2 => G
G + KOH => J + ...+...
J => B (tam hợp)
B + Cl2 => C6H6Cl6
J + C => D
2J => X
X + C => E
GIẢI :
Nhận xét : giữa các phản ứng đều có mối liên hệ với nhau, mỗi chữ cái ứng với một chất nhất định và các chất không trùng nhau.
Ở bài này, từ phản ứng tạo 666, ta tìm được B, dựa vào các dấu hiệu khác, suy luận tìm ra các chất còn lại
Phân tích đề :
B + Cl2=>C6H6Cl6 => B : C6H6
J => B => J : C2H2
F + Br2 => G => G có hai nguyên tử Brom trong phân tử.
Mà G + KOH => C2H2 (J) => G : C2H4Br2 => F : C2H4
C2H2(J) + C=>D => C : H2 và D : C2H6 (D không thể là C2H4 được vì trùng F)
D=>C2H4(F) + C
A => D(C2H6) + F(C2H4) => A : C4H10
Vậy A : C4H10; C:H2 ; D:C2H6 ; F : C2H4; G:C2H4Br2 ; J:C2H2
Pt¬pứ :
C4H10C2H6 + C2H4
C2H6 C2H4 + H2
Rượu
C2H4 + Br2 => C2H4Br2
C2H4Br2 + 2KO¬HC2H2 + 2KBr + 2 H2O
3C2H2 => C6H6
C6H6 + 3Cl2 => C6H6Cl6
C2H2 + 2H2 C2H6
Ví dụ 4 :
Viết sơ đồ phản ứng tổng hợp PVC từ đá vôi và than đá.
GIẢI :
Sơ đồ :
v Bài tập tương tự :
Hoàn thành các chuỗi phản ứng sau. Ghi đầy đủ điều kiện phản ứng :
1)
2)
3)
4)
5)
Đá vôi=>vôi sống=>canx¬icacbua=>ax¬etilen=>vinyl ax¬etilen=>Di¬vinyl=>cao¬su Buna
6*)
Đáp án : A: CH4; A1:C2H2 ; A2 :C6H6 ; A3: C6H5CH3;
B1:C2H6 ; B2: C2H5Cl; B3: C2H5OH
7*)
Đáp án : X:C2H2; X1:C4H4 (vinyl ax¬etilen); X2 : C4H6 (Bu¬ta¬di¬en-1,3) ; X3: C6H5CH=CH2; X4: C2H4; X5: C2H5OH
8*)
Biết A và A3 có cùng số C.
Đáp án : A:C4H10; A1:C2H4; A2: C2H5OH; A3 :C4H6 (Di¬vinyl); A5:C4H8; A6:CH3-CH(OH)-CH3
9*)
Từ khí thiên nhiên viết phương trình phản ứng điều chế cao¬su Iso¬pren, cao su Cloro¬pren, Cao¬su Buna N, CCl4. Cho các chất vô cơ và điều kiện thí nghiệm coi như đủ.
10) Viết phương trình phản ứng tổng hợp tổng hợp cao¬su từ chất đầu là isopen¬tan. Các điều kiện phản ứng và các chất vô cơ coi như đủ.
11) Viết phương trình phản ứng điều chế C2H5OH từ khí crack¬ing.
3 TÁCH - TINH CHẾ
3.1 Tách các hy¬dro¬cacbon :
v Nguyên tắc :
Tách rời là tách riêng tất cả nguyên chất ra khỏi hỗn hợp bằng cách tách dần từng chất một. Thí nghiệm này khó, đòi hỏi phải chọn hoá chất thích hợp để tách và hoàn nguyên lại chất đó.
Sơ đồ :
v Phương pháp:
* Phương pháp vật lý :
- Phương pháp chưng cất để tách rời các chất lỏng hòa lẫn vào nhau, có thể dùng phương pháp chưng cất rồi ngưng tụ thu hồi hóa chất.
- Phương pháp chiết (dùng phễu chiết) để tách riêng những chất hữu cơ tan được trong nước với các chất hữu cơ không tan trong nước (do chất lỏng sẽ phân thành 2 lớp)
- Phương pháp lọc (dùng phễu lọc) để tách các chất không tan ra khỏi dd.
* Phương pháp hóa học :
- Chọn những phản ứng hóa học thích hợp cho từng chất để lần lượt tách riêng các chất ra khỏi hỗn hợp, đồng thời chỉ dùng những phản ứng hóa học mà sau phản ứng dễ dàng tái tạo lại các chất ban đầu.
- Một số phản ứng tách và tái tạo:
Hidro¬cacbon
Phản ứng để tách
Phản ứng tái tạo
Phương pháp thu hồi
Anken
R-CH=CH2 + Br2 =>
R-CHBr-CH2Br
R-CHBr-CH2Br
R-CH=CH2
Thu lấy khí anken bay ra (hoặc chiết lấy anken lỏng phân lớp)
Etilen CH2=CH2
CH2=CH2 + H2SO4 =>CH3-CH2OSO3H
CH3-CH2OSO3H CH2=CH2+H2SO4
Ankin-1 và ax¬etilen
R-CCH
2R-CCH + Ag2O
2R-CCAg + 2H2O
R-CºCAg + HCl =>
R-CºCH + Ag¬Cl(kết tủa)
Lọc bỏ kết tủa để thu hồi ankin lỏng hoặc thu lấy ankin khí.
Ben¬zen và các đồng đẳng của ben¬zen
Không tan trong nước và trong các dd khác nên dùng phương pháp chiết để tách.
- Nếu có anken và ankin thì tách ankin trước bằng dd Ag¬NO3/NH3 vì ankin cũng cho phản ứng cộng với dd Br2 như anken.
v Bài tập ví dụ :
Tách riêng từng khí ra khỏi hỗn hợp khí gồm CH4, C2H4, C2H2 và CO2.
GIẢI :
Nhận xét: CO2 tan trong dd nước vôi trong, CH4, C2H4, C2H2 thì không, nên dùng các phản ứng ở bảng trên để tách:
Sơ đồ tách
Lời giải và phương trình phản ứng:
• Dẫn hỗn hợp khí qua dd Ca(OH)2 dư, thu được (kết tủa) Ca¬CO3
CO2 + Ca(OH)2 => Ca¬CO3(kết tủa) + H2O
• Thoát ra ngoài là hỗn hợp khí CH4, C2H4, C2H2 được dẫn qua dd Ag¬NO3/NH3 thì C2H2 bị giữ lại trong (kết tủa) C2Ag2, các khí CH4, C2H4 thoát ra
C2H2 + 2Ag¬NO3 (dd) + 2NH3 => C2Ag2(kết tủa) + 2NH4NO3
• Tiếp tục dẫn hỗn hợp khí CH4, C2H4 qua dd nước Br thì C2H4 bị giữ lại, CH4 thoát ra ta thu được CH4.
C2H4 + Br2 => C2H4Br2
• Tái tạo CO2 bằng cách nhiệt phân kết tủa Ca¬CO3
• Tái tạo C2H2 bằng cách cho kết tủa C2Ag2 tác dụng với dd HCl
C2Ag2 + 2HCl => C2H2 + 2Ag¬Cl(kết tủa)
• Tái tạo C2H4 bằng cách cho chất lỏng C2H4Br2 tác dụng với Zn/rượu:
v Bài tập tương tự :
Tách rời các khí sau ra khỏi hỗn hợp gồm :
a) Ben¬zen, styren, phe¬nol
b) NH3, butin-1, bu¬ta¬di¬en và bu¬tan
c) Khí HCl, butin-1 và bu¬tan
.2 Tinh chế :
v Nguyên tắc : Tinh chế là làm sạch hóa chất nguyên chất nào đó bằng cách loại bỏ đi tạp chất ra khỏi hỗn hợp (nguyên chất và tạp chất).
v Phương pháp : Dùng hóa chất tác dụng với tạp chất mà không phản ứng với nguyên chất tạo ra chất tan hoặc tạo ra chất kết tủa lọc bỏ đi.
Sơ đồ tinh chế :
Trong đó X là hóa chất ta phải chọn để tác dụng với B để loại B ra khỏi hỗn hợp.
v Bài tập ví dụ :
Các phương trình phản ứng đều là những phương trình phản ứng quen thuộc đã gặp ở trên. Do đó ở phần hướng dẫn giải chỉ đưa ra các sơ đồ tinh chế.
Ví dụ 1 :
Tinh chế (làm sạch) Propilen có lẫn propin, propan và khí sun¬furơ
GIẢI :
Lưu ý : SO2 và C3H6 đều làm cho phản ứng với dd Brom nên phải tách SO2 trước rồi mới dùng dd Brom để tách lấy C3H6 ra khỏi hỗn hợp rồi tinh chế.
Sơ đồ tinh chế
Ví dụ 2:
Tinh chế C6H6 có lẫn C6H12, C6H5CH3
GIẢI :
Sơ đồ :
Ví dụ 3:
Tinh chế Styren có lẫn ben¬zen, tolu¬en, hex¬in-1.
GIẢI :
Sơ đồ :
v Bài tập tương tự :
1) Tinh chế C3H8 lẫn NO2 và H2S, hơi nước
2) Tinh chế C2H6 lẫn NO, NH3, CO2
3) Làm sạch etan có lẫn etilen và làm sạch etilen có lẫn etan.
4) Làm sạch etan có lẫn ax¬etilen và ngược lại
5) Làm sạch etilen có lẫn ax¬etilen và ngược lại.
4 NHẬN BIẾT - PHÂN BIỆT
v Phương pháp:
Tổng quát:
- Làm thí nghiệm với các mẫu thử
+ Chỉ dùng những phản ứng đặc trưng của hidro¬cacbon để nhận biết
+ Các phản ứng dùng để nhận biết phải đơn giản, dễ thực hiện và dấu hiệu phản ứng quan sát được (màu sắc, (kết tủa), sủi bọt khí, ...)
- Khi có cả chất hữu cơ và vô cơ nên phân biết chất vô cơ trước, nếu được.
Cách nhận biết vài chất khí vô cơ quen thuộc:
• CO2, SO2 : làm đục nước vôi trong nhưng SO2 tạo kết tủa vàng khi sục vào dd H2S hoặc làm mất màu nâu đỏ của dd nước Brom.
2H2S + SO23S(vàng) + H2O
SO2 + Br2 + H2O2HBr + H2SO4
• H2O (hơi) : đổi màu trắng của Cu¬SO4 khan thành xanh
• N2, khí trơ : không cháy
• NH3 : làm xanh màu quì tím ẩm hoặc tạo khói trắng (NH4Cl) với khí HCl
• HCl (khí) : làm quì tím ẩm hóa đỏ hoặc tạo khói trắng với NH3(khí)
• HCl (dd) : làm đỏ quì tím , sủi bọt CO2 với Ca¬CO3.
• NO : chuyển thành nâu khi gặp không khí (NO + ½ O2 => NO2)
Đỏ nâu
• NO2 : khí màu nâu đỏ
• H2 : cho qua CuO nung nóng, CuO chuyển từ màu đen sang màu đỏ.
CuO + H2Cu + H2O
(đen) (đỏ)
• CO : cho lội qua dd Pd¬Cl2, sản phẩm khí thu được cho sục vào dd nước vôi trong dư thì nước vôi trong bị đục.
CO + Pd¬Cl2 + H2O CO2 + Pd + 2HCl
CO2 + Ca(OH)2Ca¬CO3(kết tủa) + H2O
Thứ tự tương đối để nhận biết các hy¬dro¬cacbon
Hidro¬cacbon
Thuốc thử
Dấu hiệu
Phương trình phản ứng
Ankin đầu mạch
dd Ag¬NO3/NH3
(kết tủa)vàng nhạt
CHºCH + 2Ag¬NO3 + 2NH3 => AgCºCAg(kết tủa) + 2NH4NO3
Cx¬Hy chưa no (anken, akin, anka¬di¬en, ...)
Dd Br2 màu nâu đỏ
Màu nâu đỏ của dd Br2 bị nhạt hay mất màu
CnH2n+2-2k + kBr2 =>CnH2n+2Br2k
Dd KM¬nO4l (tím)
Màu tím của dd KM¬nO4 bị nhạt hay mất màu
Ben¬zen & ankan
Cl2, a's'kt
Chỉ ben¬zen tạo mù trắng
Tolu¬en
Dd KM¬nO4l
Mất màu tím
C6H5CH3 + 3[O] C6H5COOH + H2O
v Những điểm cần lưu ý thêm khi nhận biết các hy¬dro¬cacbon :
1) Phân biệt anken với các hy¬dro¬cacbon mạch hở khác có số liên kết p nhiều hơn
Bằng cách lấy cùng thể tích như nhau của các hy¬dro¬cacbon rồi nhỏ từng lượng dd Br2 (cùng nồng độ) vào. Mẫu nào có thể tích Br2 bị mất màu nhiều hơn ứng với hy¬dro¬cacbon có số liên kết p nhiều hơn.
2) Phân biệt ax¬etilen với các ankin-1 khác
- Bằng cách cho những thể tích bằng nhau của các chất thử tác dụng với lượng dư dd Ag¬NO3 trong NH3 rồi định lượng kết tủa để kết luận.
CH CH + 2Ag¬NO3 + 2NH3 AgC CAg + 2NH4NO3
R - C CH + Ag¬NO3 + NH3 R - C CAg + NH4NO3
3) Phân biệt ankin-1 với các ankin khác
Ankin-1 tạo kết tủa vàng nhạt với dd Ag¬NO3 trong NH3
4) Phân biệt ben¬zen và đồng đẳng khác của ben¬zen
Ben¬zen không làm mất màu dd thuốc tím (KM¬nO4) trong khi các đồng đẳng của ben¬zen làm mất màu hoặc nhạt màu dd thuốc tím.
* Nếu hỗn hợp phức tạp nên lập bảng để nhận biết
* Lưu ý: từ hiện tượng suy ra chất
Vd:
Khi làm đục nước vôi trong và tạo (kết tủa) vàng với dd H2S là SO2 (Đ)
Khí SO2 làm đục nước vôi trong và tạo (kết tủa) vàng với dd H2S là SO2 (Đúng về mặt khoa học nhưng khi nhận biết như vậy là sai qui tắc)
v Bài tập ví dụ :
Nhận biết các lọ khí mất nhãn :
Bài 1:
a)N2, H2, CH4, C2H4, C2H2
b) C3H8, C2H2, SO2, CO2.
GIẢI :
a) N2, H2, CH4, C2H4, C2H2
Có 3 cách giải :
Cách 1 :
Nhận xét:
- N2 : không cho phản ứng cháy
- H2 : phản ứng cháy, sản phẩm cháy không làm đục nước vôi trong
- CH4 : phản ứng cháy, sản phẩm cháy làm đục nước vôi trong
- Các khí còn lại dùng các phản ứng đặc trưng để nhận biết.
Tóm tắt cách giải:
- Lấy mỗi khí một ít làm mẫu thử.
- Dẫn lần lượt các khí đi qua dd Ag¬NO3/NH3. Khí nào tạo được kết tủa vàng là C2H2
- Dẫn các khí còn lại qua dd nước Brôm (màu nâu đỏ). Khí nào làm nhạt màu nước brom là C2H4
H2C=CH2 + Br2 => BrH2C-CH2Br
- Lần lượt đốt cháy 3 khí còn lại. Khí không cháy là N2. Sản phẩm cháy của hai khí kia được dẫn qua dd nước vôi trong. Sản phẩm cháy nào làm đục nước vôi trong là CH4. Mẫu còn lại là H2.
CH4 + 2O2 => CO2 + 2H2O
CO2 + Ca(OH)2 => Ca¬CO3(kết tủa) + H2O
H2 + ½ O2 => H2O
Cách 2 :
- Dẫn 5 khí trên lần lượt qua dd Brom, có 2 khí làm mất màu dd nước Brom (nhóm 1) gồm C2H4 và C2H2. 3 khí còn lại không có hiện tượng gì thoát ra ngoài (nhóm 2) gồm CH4 và CO2, H2.
- Sau đó nhận biết các khí trong mỗi nhóm trên tương tự cách 1.
Cách 1 tối ưu hơn cách 2.
b) C3H8, C2H2, SO2, CO2.
Nhận xét:
Có 3 cách :
Cách 1 :
- Dẫn bốn khí trên lần lượt qua dd nước vôi trong dư. Có 2 khí làm đục nước vối trong (nhóm 1) và 2 khí kia không làm đục nước vôi trong (nhóm 2).
- Cho 2 khí ở mỗi nhóm lần lượt qua dd nước Brom. Khí ở nhóm 1 làm mất màu nâu đỏ của dd Brom là SO2 và khí ở nhóm 2 cũng có hiện tượng như vậy là C2H2. Hai khí còn lại là CO2 và C3H8.
Cách 2 :
- Dùng phản ứng đặc trưng để nhận biết.
- Thứ tự nhận biết C2H2, SO2, CO2, C3H8
Cách 3 :
- Dẫn 4 khí trên lần lượt vào dd Brom, có 2 khí làm mất màu nâu đỏ của dd Brom (nhóm 1) và 2 khí kia không có hiện tượng gì (nhóm 2).
- Dẫn lần lượt 2 khí ở nhóm 1 qua dd Ag¬NO3/NH3. Khí nào tạo kết tủa vàng nhạt là C2H2, khí còn lại là SO2.
- Dẫn lần lượt 2 khí ở nhóm 2 qua dd nước vôi trong. Khí nào làm đục nước vôi trong là CO2, còn lại là C3H8.
Vậy có nhiều cách để giải bài này nhưng cách 2 là tối ưu hơn cả.
v Bài tập tượng tự :
1) Chỉ dùng 1 thuốc thử nhận biết 3 chất lỏng: ben¬zen, tolu¬en, styren
2) Pen¬tan, pen¬ten-1, pentin-1, dd Ag¬NO3, nước, dd NH4OH, nước Br, dd HCl, dd HI (chỉ sử dụng quì tím)
3) Chỉ dùng 1 hóa chất nhận biết : n-bu¬tan, buten-2, bu¬ta¬di¬en-1,3 , viny¬lacetylen.
4) Nhận biết : n-hex¬an, hex¬en-2, hex¬en-1, n-hep¬tan, tolu¬en, styren và ben¬zen
5*) Nhận biết các lọ mất nhãn sau :
a) Khí etan, etylen, acetylen (bằng 2 cách)
b) Khí metan, etylen, SO2, NO2 và CO2.
5 BÀI TẬP VIẾT PHƯƠNG TRÌNH PHẢN ỨNG GIỮA CÁC CHẤT
Những chú ý khi làm loại bài tập này :
- Phải nắm vững các phản ứng hóa học của các hy¬dro¬cacbon.
- Nhớ các điểm đặc biệt trong các phản ứng, ví dụ :
• Ankan :
- Phản ứng thế : từ C3 trở lên nếu thế với Cl2 (askt, 1:1) sẽ thu được hỗn hợp sản phẩm là đồng phân của nhau.
- Phản ứng crack¬ing : chỉ có ở ankan từ C3 trở lên.
- Phản ứng Đềhidro hóa đôi khi cũng được gọi là phản ứng crack¬ing nhưng xúc tác là Ni,to
- Lưu ý : phản ứng cộng H2 và đề H2 đều có xúc tác là Ni,to .
• Xi¬cloankan :
- Vòng C3, C4 chỉ có phản ứng cộng mở vòng không có phản ứng thế. Vòng C5 trở lên không có phản ứng cộng chỉ có phản ứng thế.
• Ak¬en, anka¬di¬en, ankin :
- Phản ứng cộng : nếu tác nhân bất đối cộng với anken bất đối thì sản phẩm chính được xác định theo quy tắc Ma¬copn¬hicop. Chú ý đến số sản phẩm.
- Đối với ankin thì cần chú ý đến xúc tác để biết 1 hoặc 2 liên kết sẽ bị đứt.
- Phản ứng trùng hợp : cần chú ý các phản ứng trùng hợp 1,4 thường tạo thành cao su.
• Aren :
- Cần chú ý đến quy tắc thế vào vòng ben¬zen.
v Bài tập áp dụng :
Bài 1:
a) Viết phương trình phản ứng khi cho propen, propin, di¬vinyl tác dụng với Br2 theo tỉ lệ mol 1: 1.
b) Hỏi khi cho 3 chất trên tác dụng với HCl (có xt) theo tỉ lệ 1: 1 thì thu được những sản phẩm gì? Gọi tên chúng
c) Hãy cho biết CTCT và tên gọi của sản phẩm khi cho iso¬pren và pen¬ta¬di¬en-1,4 tác dụng với dung dịch Br2, HCl theo tỉ lệ mol 1: 1. Viết CTCT của polime thu được khi trùng hợp 2 anka¬di¬en cho trên
GIẢI :
a) Phản ứng cộng giữa hy¬dro¬cacbon không no với tác nhân đối xứng thì tương đối đơn giản. Tùy vào tỉ lệ số mol mà 1 hoặc 2 kiên kết sẽ bị đứt.
Pt¬pứ : xem phần tóm tắt hóa tính ở trên
b) Tác dụng với HCl (1:1)
Áp dụng quy tắc Mac¬copn¬hicop
* Propen cộng HCl cho 2 sản phẩm
* Propin cộng HCl tạo 2 sản phẩm
* Di¬vinyl thì có 2 hướng cộng
- Cộng 1,2 (hay 3,4) thì tạo 2 sản phẩm
- Cộng 1,4 tạo 1 sản phẩm duy nhất
c) CTCT và tên gọi của sản phẩm khi cho
* Iso¬pren tác dụng với HCl (1:1)
- Cộng 1,2 tạo 2 sản phẩm
- Cộng 3,4 tạo 2 sản phẩm
- Cộng 1,4 tạo 2 sản phẩm
* Pen¬ta¬di¬en-1,4 tác dụng với HCl (1:1)
- Cộng 1,2 hay 3, 4 : tương tự như Di¬vinyl
- Không có phản ứng cộng 1,4 do hai liên kết p không liên hợp.
- CTCT các polime thu được khi trùng hợp 2 anka¬di¬en trên :
- Pen¬ta¬di¬en-1,4 không có sản phẩm trùng hợp 1,4 do không có 2 liên kết liên hợp.
Bài 2 :
a) Phát biểu quy tắc thế ở vòng ben¬zen.
b) Từ ben¬zen viết phương trình phản ứng điều chế or¬tho-brom¬ni¬troben¬zen và meta-Brom¬ni¬troben¬zen (ghi rõ điều kiện phản ứng).
GIẢI :
a) Quy tắc thế ở vòng ben¬zen :
- Khi vòng ben¬zen có nhóm thế đẩy elec¬tron(gốc ankyl hoặc -OH, -NH2, -Cl, -Br...) phản ứng thế xảy ra dễ hơn so với ben¬zen và ưu tiên thế vào vị trí or¬tho hoặc para.
- Khi vòng ben¬zen có nhóm thế rút elec¬tron (nhóm thế có liên kết như -NO2, - COOH, -CHO, -SO3H,...) phản ứng thế khó hơn (so với ben¬zen) và ưu tiên thế vào vị trí meta.
b) Các phương trình phản ứng :
* Điều chế or¬tho - brom¬ni¬troben¬zen :
* Điều chế meta - brom¬ni¬troben¬zen :
v Bài tập tương tự :
1) Viết phương trình phản ứng của butin-1, bu¬ta¬di¬en-1,3 với H2, Br2, HCl, H2O. Gọi tên sản phẩm.
2) Khi trùng hợp bu¬ta¬di¬en-1,3 với xúc tác Na ta thu được cao su Buna có lẫn 2 sản phẩm phụ A và B. A là một chất dẻo không có tính đàn hồi, mỗi mắt xích có một mạch nhánh là nhóm vinyl. B là hợp chất vòng có tên là 1-vinyl xi¬clo¬hex¬an-3 có phân tử bằng 108. Viết các phương trình phản ứng xảy ra dưới dạng CTCT.
3) Phản ứng crack¬ing là gì? Viết các phương trình phản ứng dạng tổng quát khi crack¬ing một ankan.
- Khi crack¬ing bu¬tan thu được một hỗn hợp gồm 7 chất, trong đó có H2 và C4H8. Hỏi CTCT của bu¬tan là n hay iso? Viết các phương trình phản ứng đã xảy ra?
4) Olefin là gì? Với CTPT CnH2n có thể có các chất thuộc dãy đồng dẳng nào? Nêu tính chất hóa học cơ bản của nó?
Viết phương trình phản ứng khi cho propy¬len tác dụng với O2; dd Br2; HCl; dd KM¬nO4; phản ứng trùng hợp.
Hợp chất C6H12 khi cộng hợp HBr chỉ thu được một sản phẩm duy nhất, định CTCT có thể có của olefin này và viết phương trình phản ứng.
5) Viết phương trình phản ứng (nếu có) của các hợp chất sau với dung dịch Ag¬NO3/NH3
a) Ax¬etylen
b) Butin-1
c) Butin-2
6) Viết phương trình phản ứng (nếu có) giữa các chất sau với Brom, ghi rõ điều kiện: dd, to, khí...(nếu có):
a) Iso¬pren (1:1)
b) Tolu¬en
c) Ben¬zen
d) Styren
7) Viết phương trình phản ứng (nếu có) giữa các chất sau:
a) Tolu¬en + dd KM¬nO4
b) Propy¬len + Ag¬NO3/NH3 dư
c) Styren + dd KM¬nO4 + Ba(OH)2
d) Ax¬etylen + dd KM¬nO4_+ H2SO4
e) Propin +dd KM¬nO4_+ H2SO4
8) Muốn điều chế n-pen¬tan, ta có thể hidro hóa những anken nào? Viết CTCT của chúng.
9) Viết phương trình phản ứng điều chế các hợp chất sau đây từ những anken thích hợp :
a) CH3CHBr - CHBrCH3
b) CH3CHBr - CBr(CH3)2
c) CH3CHBr - CH(CH3)2
6 BÀI TẬP SO SÁNH GIẢI THÍCH CẤU TẠO, TÍNH CHẤT HÓA HỌC...
v Nguyên tắc : Dựa vào sự so sánh về đặc điểm cấu tạo các chất rồi suy ra tính chất hóa học của các chất đó.
v Bài tập ví dụ :
Bài 1 :
So sánh về mặt CT và hóa tính của các hợp chất sau, viết phương trình phản ứng minh họa.
a) Etan, etylen, ax¬etylen
b) hex¬an, hex¬en, ben¬zen
c) butin-1, butin-2 và bu¬ta¬di¬en-1,3
GIẢI :
a) Etan, Etilen, Ax¬etilen :
* Giống nhau :
- Thành phần cấu tạo chỉ gồm C và H
* Khác nhau :
Phân tử
C2H6
C2H4
C2H2
Cấu tạo
Trong phân tử chỉ tồn tại các liên kết đơn () bền giữa C và C, giữa C và H
Trong phân tử có một liên kết đôi gồm một kiên kết () bền và một liên kết () linh động kém bền.
Trong phân tử có một liên kết ba gồm một liên kết () bền và hai liên kết () linh động kém bền.
Đặc điểm liên kết
Liên kết đơn () rất bền vững rất khó bị đứt khi tham gia phản ứng hóa học
Liên kết () linh động kém bền rất dễ bị đứt khi tham gia phản ứng hóa học.
Tính chất hóa học
Tính chất hóa học đặc trưng là phản ứng thế, khó bị oxi hóa.
Ngoài ra còn có phản ứng đề hy¬dro hóa ở nhiệt độ thích hợp và xúc tác thích hợp.
Tính chất hóa học đặc trưng là phản ứng cộng. Riêng với ax¬etilen thì khi tham gia phản ứng hóa học tùy điều kiện xúc tác mà một hay cả hai liên kết () sẽ bị đứt.
Ngoài ra còn có phản ứng trùng hợp, ox¬ihóa.
Phương trình phản ứng
Xem I.2.4/14
Xem I.2.4/15
Riêng ax¬etilen có hai nguyên tử H linh động nên nó còn có khả năng tham gia phản ứng thế với ion kim loại. Điều này được giải thích như sau : do liên kết ba rất ngắn nên hai nhân C rất gần nhau, điện tích tập trung nhiều về 2 C này nên các H gắn trực tiếp với C của nối ba trở nên rất linh động.
b) n-hex¬an, n-hex¬en, ben¬zen.
* Giống nhau :
- Thành phần cấu tạo gồm C và H
* Khác nhau :
- n-hex¬an và n- hex¬en so sánh cấu tạo và tính chất hóa học tương tự câu trên. Riêng n-hex¬an còn có phản ứng bẽ gãy mạch C khi có xúc tác ở nhiệt độ cao.
Ankan ankan + anken
CnH2n+2 CmH2m + 2 + CxH2x
m ³ 1, x ³ 2, n = m + x.
- Ben¬zen :
Đặc điểm cấu tạo : trong phân tử có một vòng kín và 3 liên kết => ben¬zen có phản ứng đặc trưng là phản ứng cộng. nhưng 3 liên kết này lại liên hợp với nhau tạo thành một hệ thơm bền vững làm cho khả năng đứt liên kết để tham gia phản ứng hóa học bị hạn chế => ben¬zen khó tham gia phản ứng cộng, chỉ có cộng với H2, dễ tham gia phản ứng thế và bền với tác nhân ox¬ihóa.
Phương trình phản ứng : xem phần hóa tính (I.2.4/14).
c) So sánh đặc điểm cấu tạo của butin-1, butin-2, di¬vinyl
Tương tự câu a.
Nhưng khả năng tham gia phản ứng cộng của liên kết đôi (Di¬vinyl) hơi dễ hơn so với liên kết ba vì : liên kết 3 ngắn, hai nhân C gần nhau nên liên kết 3 hơi bền hơn so với liên kết đôi.
Bài 2 : C7H8 là đồng đẳng của ben¬zen. Khi cho C6H6 và C7H8 tác dụng với Brom khan (có bột Fe làm xúc tác) thì phản ứng nào xảy ra dễ hơn? Giải thích (viết phương trình phản ứng theo tỉ lệ 1:1 về số mol)
GIẢI :
C7H8 tham gia phản ứng thế ở nhân dễ hơn so với ben¬zen vì nhóm -CH3 đẩy elec¬tron về nhân làm nhân giàu elec¬tron hơn.
* C6H6 cho 1 sản phẩm :
* C6H5CH3 cho hỗn hợp hai sản phẩm.
Bài 3 : So sánh phản ứng trùng hợp và phản ứng cộng.
GIẢI :
* Giống nhau : Đều là phản ứng cộng hợp các phân tử nhỏ thành một phân tử mới.
* Khác nhau :
Phản ứng cộng : Chỉ đơn thuần cộng 2 phân tử nhỏ (monome) thành một phân tử mới cũng là monome. Chỉ cần một trong hai monome ban đầu có ít nhất một liên kết trong phân tử.
Phản ứng trùng hợp : không chỉ cộng hai mà cộng nhiều phân tử giống nhau hoặc tương tự nhau thành một phân tử mới có khối lượng và kích thước rất lớn gọi là những polime.
Các monome tham gia phản ứng trùng hợp nhất thiết phải có ít nhất một liên kết trong phân tử.
Bài 4 : So sánh độ dài liên kết dC-C trong ankan (C - C), anken (C=C), ankin (CC). Giải thích khả năng tham gia phản ứng của ankan kém anken nhưng ankin kém anken.? Mặc dù phân tử ankin có nhiều liên kết hơn anken?
GIẢI :
Thực nghiệm cho biết dC-C trong etan (C-C) là : 1,54Ao
Etilen(C=C) : 1,34Ao
Ax¬etilen (CC):1,2 Ao
* Có thể giải thích như sau :
Khi hình thành liên kết C-C trong phân tử ankan thì 2C xảy ra sự xen phủ trục liên nhân làm cho khoảng cách 2 nhân xa nhau nên dC-C lớn.
Khi hình thành liên kết C=C trong phân tử anken thì liên kết được hình thành như cách trên, còn liên kết được hình thành do sự xen phủ bên làm cho khoảng cách giữa 2 nhân C gần nhau hơn.
Tương tự với ankin có 2 liên kết nên xảy ra 2 sự xen phủ bên làm cho khoảng cách giữa hai nhân càng gần nhau hơn.
Do đó dC-C C -C > C=C > CC.
* Giải thích về khả năng tham gia phản ứng :
- Sự xen phủ trục xảy ra với mật độ lớn làm cho liên kết bền vững.
- Sự xen phủ bên xảy ra với mật độ nhỏ nên liên kết kém bền vững dễ bị đứt khi có tác nhân tấn công => khả năng tham gia phản ứng của ankan< anken, ankin.
- Ở đây do liên kết 3 làm cho khoảng cách 2 nhân C rất gần nhau nên liên kết 3 hơi bền hơn liên kết đôi nên khả năng tham gia phản ứng của ankin hơi kém hơn anken.
- Và cũng do khoảng cách giữa hai nhân C bé mà mật độ điện tích tập trung hầu hết ở nhân nên các ankin-1 có H linh động tham gia được phản ứng thế với ion kim loại
v Bài tập tương tự :
1) Giải thích quy tắc cộng Mac¬copn¬hicop? Minh họa bằng ví dụ cụ thể.
2) Giải thích tại sao độ dài liên kết đơn C-C trong bu¬ta¬di¬en-1,3 chỉ bằng 1,46Ao ngắn hơn liên kết đơn C-C bình thường?
3) Tại sao khi nhiệt phân muối ax¬etat với xút để điều chế ankan tương ứng lại phải dùng xúc tác CaO,to?
4) So sánh nhiệt độ sôi của các hy¬dro¬cacbon
a) Khi khối lượng phân tử tăng dần?
b) Có cùng CTPT nhưng khác nhau dạng khung Cacbon?
5) Khi thực hiện phản ứng phân hủy ankan bởi nhiệt lại được tiến hành ở nhiệt độ trên 1000oC tại sao lại nhấn mạnh trong điều kiện không có không khí?
6) So sánh khả năng tham gia phản ứng thế của các halo¬gen Flo, Clo, Brom, Iod với các ankan?
7) Tại sao cao su khi cháy lại có nhiều khói đen? Làm thế nào để khói đen ít lại?
8) Trong phản ứng điều chế ax¬etilen từ metan được tiến hành ở nhiệt độ 1500oC còn ghi kèm điều kiện làm lạnh nhanh?
9) So sánh cao su thường và cao su lưu hóa về thành phần, độ bền, ứng dụng?
10) Giải thích vì sao cao su tổng hợp có tính đàn hồi kém cao su thiên nhiên?
11) Phân biệt các khái niệm:
a) CTN, CTĐG, CTPT và CTCT
b) Liên kết , p . Lấy propen làm ví dụ
c) Đồng đẳng, đồng phân là gì? Nêu các loại đồng phân, cho ví dụ?
d) Có thể coi nguyên tử Br trong phân tử CnH2n+1Br là một nhóm chức được không? Tại sao?
7 BÀI TOÁN LẬP CTPT HYDROCACBON
7.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP LẬP CÔNG THỨC PHÂN TỬ CỦA HY¬DRO¬CAC¬NON
7.1.1 Phương pháp khối lượng hay % khối lượng.
1) Phương pháp giải :
Bước 1 : Tìm MA : tùy theo giả thiết đề bài cho mà sử dụng các cách tính sau để tìm MA
Tìm MA dựa trên các khái niệm cơ bản, các định luật cơ bản. Có nhiều cách để tìm khối lượng phân tử, tùy từng giả thiết đề bài cho mà dùng cách tính thích hợp.
1. Dựa vào khối lượng riêng DA (đk¬tc)
=>MA = 22,4 . DA với DA đơn vị g/l
2. Dựa vào tỉ khối hơi của chất hữu cơ A
MA = MB . dA/B
MA = 29 . dA/KK
3. Dựa vào khối lượng (mA ) của một thể tích VA khí A ở đk¬tc
MA = (22,4 . mA)/ VA
mA: khối lượng khí A chiếm thể tích VA ở đk¬tc
4. Dựa vào biểu thức phương trình Mendeleep - Clap¬er¬on:
Cho mA (g) chất hữu cơ A hóa hơi chiếm thể tích VA (l) ở nhiệt độ T
(oK) và áp suất P(atm)
PV = nRT => (R = 0,082 atm/ oK¬mol)
5. Dựa vào định luật Avo¬gadro:
Định luật: Ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất, mọi thể tích khí bằng
nhau đều chứa cùng một số phân tử khí.
VA = VB => nA = nB =>
=> MA = mA
Bước 2 : Đặt CTPT chất A: Cx¬Hy
Xác định thành phần các nguyên tố trong hy¬dro¬cacbon.
Cách 1 :Dùng khi đề bài
-Không cho khối lượng hy¬dro¬cacbon đem đốt cháy
-Tính được mC, mH từ mCO2, mH2O
* Tính khối lượng các nguyên tố có trong A và mA (g) chất A.
- Xác định C:
- Xác định H
- Xác định mA
=> mA = mH + mA
* Xác định CTPT chất hữu cơ A: Cx¬Hy
Dựa trên CT¬TQ chất hữu cơ A: Cx¬Hy
Cách 2 : Khi đề bài cho biết thành phần % các nguyên tố trong hỗn hợp
* Dùng công thức sau:
=> CTPT A.
Cách 3 : * Tìm CTĐG nhất => CTN => CTPT A
hoặc
- CTĐG nhất : CaHb
=> CT¬TN : (CaHb)n
- Xác định n: biện luận từ CT¬TN để suy ra CTPT đúng của A :
y < 2x + 2; y chẵn, nguyên dương ; x ³ 1, nguyên dương.
=> Từ đó xác định được CTPT đúng của chất hữu cơ A.
Lưu ý: Khi bài tóan yêu cầu xác định CTĐG nhất của chất hữu cơ A (hay CTN của A) hoặc khi đề không cho dữ kiện để tìm MA thì ta nên làm theo cách trên.
2) Các ví dụ :
Ví dụ 1 :
Một hy¬dro¬cacbon A có thành phần nguyên tố: % C = 84,21; %H = 15,79; Tỉ khối hơi đối với không khí bằng dA/KK = 3,93. Xác định CTPT của A
GIẢI
Bước 1: Tính MA:
Biết dA/KK => MA = MKK. dA/KK = 29.3,93 = 114
Bước 2 : Đặt A : Cx¬Hy
à
à
Suy ra CTPT A: C8H18
Ví dụ 2 :
Một hy¬dro¬cacbon A ở thể khí có thể tích gấp 4 lần thể tích của lưu huỳnh điox¬it có khối lượng tương đương trong cùng điều kiện. Sản phẩm cháy của A dẫn qua bình đựng nước vôi trong dư thì có 1g kết tủa đồng thời khối lượng bình tăng 0,8g. Tìm CTPT A.
GIẢI
* Tìm MA :
1VA = 4VSO2(ở cùng điều kiện )
=>nA = 4nSO2
=> (A và SO2 có khối lượng tương đương nhau)
=>
Cách 1 : giải theo phương pháp khối lượng hay % khối lượng :
Đặt A : Cx¬Hy
Bình đựng Ca(OH)2 hấp thụ CO2 và H2O
m(kết tủa) = mCa¬CO3 = 1g
nCO2 = nCa¬CO3 = 1/100= 0,01mol
=>nC = nCO2 = 0,01mol =>mC = 12.0,01=0,12g
mCO2 = 0,01.44 = 0,44g
rm¬bình = mCO2 + mH2O
=>mH2O = 0,8-0,44 = 0,36g
ĐLBT khối lượng (A) :mA = mC + mH = 0,12 +0,04 = 0,16
Ta có
Vậy CTPT A : CH4
Cách 2 : Biện luận dựa vào điều kiện y < 2x + 2; y chẵn, nguyên dương ; x ³ 1, nguyên => x =1 và y = 4 àCTPT A.
Ví dụ 3:
Đốt cháy hoàn toàn 2,64g một hy¬dro¬cacbon A thu được 4,032 lít CO2 (đk¬tc). Tìm CTPT A?
GIẢI
* Tìm thành phần các nguyên tố :
mC (trong A) = mC (trong CO2) = (4,032/ 22,4)*12 = 2,16g
mH = mA - mC = 2,64 - 2,16 = 0,48g
=> CTN : C3H8 => CT¬TN : (C3H8)n
Biện luận :
Số H < 2 số C +2 => 8n < 6n + 2 => n < 1 mà n nguyên dương =>n = 1
àCTPT A : C3H8
7.1.2) Phương pháp dựa vào phản ứng cháy:
Dấu hiệu nhận biết bài toán dạng này : đề bài đốt cháy một chất hữu cơ có đề cập đến khối lượng chất đem đốt hoặc khối lượng các chất sản phẩm (CO2, H2O) một cách trực tiếp hoặc gián tiếp (tức tìm được khối lượng CO2, H2O sau một số phản ứng trung gi¬an).
1) Phương pháp giải:
Bước 1 : Tính MA (ở phần II.2.1.1)
Bước 2 : Đặt A : Cx¬Hy
* Viết phương trình phản ứng cháy.
MA(g) 44x 9y
mA(g) mCO2 mH2O
* Lập tỉ lệ để tính x,y
hoặc
* Từ đó suy ra CTPT A
Một số lưu ý:
1) Nếu đề bài cho: oxi hóa hòan tòan một chất hữu cơ A thì có nghĩa là đốt cháy hòan tòan chất hữu cơ A thành CO2 và H2O
2) Oxi hóa chất hữu cơ A bằng CuO thì khối lượng oxy tham gia phản ứng đúng bằng độ giảm khối lượng a(g)của bình đựng CuO sau phản ứng oxi hóa. Thông thường trong bài toán cho lượng oxi tham gia phản ứng cháy, để tìm khối lượng chất hữu cơ A nên chú ý đến định luật bảo toàn khối lượng
mA + a = mCO2 + mH2O
3) Sản phẩm cháy (CO2, H2O) thường được cho qua các bình các chất hấp thụ chúng.
4) Bình đựng Ca¬Cl2 (khan), Cu¬SO4 (khan), H2SO4 đặc, P2O5, dung dịch kiềm, ... hấp thụ nước.
Bình đựng các dung dịch kiềm...hấp thụ CO2.
Bình đựng P trắng hấp thụ O2.
5) Độ tăng khối lượng các bình chính là khối lượng các chất mà bình đã hấp thụ.
6) Nếu bài toán cho CO2 phản ứng với dung dịch kiềm thì nên chú ý đến muối tạo thành để xác định chính xác lượng CO2.
7) Viết phương trình phản ứng cháy của hợp chất hữu cơ với oxy nên để oxy lại cân bằng sau từ vế sau đến vế trước. Các nguyên tố còn lại nên cân bằng trước, từ vế trước ra vế sau phương trình phản ứng.
2) Bài tập ví dụ :
Ví dụ 1 :
Đốt hoàn toàn 0,58g một hy¬dro¬cacbon A được 1,76g CO2 và 0,9g H2O. Biết A có khối lượng riêng DA @ 2,59g/l. Tìm CTPT A
Tóm tắt :
0,58g X + O2 => (1,76g CO2; 0,9 g H2O)
DA @ 2,59g/l. Tìm CTPT A?
GIẢI :
* Tìm MA :
Biết DA => MA = 22,4.2,59 @ 58
* Viết phương trình phản ứng cháy, lập tỉ lệ để tìm x,y
MA(g) 44x 9y
mA(g) mCO2 mH2O
=
=> x = 4
y =10
Vậy CTPT A : C4H10
Ví dụ 2 : Khi đốt cháy hòan tòan 0,42 g một Hy¬dro¬cacbon X thu tòan bộ sản phẩm qua bình 1 đựng H2SO4 đặc, bình 2 đựng KOH dư. Kết quả, bình 1 tăng 0,54 g; bình 2 tăng 1,32 g. Biết rằng khi hóa hơi 0,42 g X chiếm thể tích bằng thể tích của 1,192 g O2 ở cùng điều kiện. Tìm CTPT của X
Tóm tắt đề:
Tìm CTPT X?
GIẢI
* Tính MX :
0,42g X có VX = VO2 của 0,192g O2 (cùng điều kiện)
=> nX = nO2 =>
=>
* Gọi X : Cx¬Hy
MX 44x 9y (g)
0,42 mCO2 mH2O (g)
Ta có :
(1)
Đề bài cho khối lượng CO2, H2O gián tiếp qua các phản ứng trung gi¬an ta phải tìm khối lượng CO2, H2O
* Tìm mCO2, mH2O :
- Bình 1 đựng dd H2SO4 đ sẽ hấp thụ H2O do đó độ tăng khối lượng bình 1 chính là khối lượng của H2O :
rm1 = mH2O=0,54g (2)
- Bình 2 đựng dd KOH dư sẽ hấp thụ CO2 do đó độ tăng khối lượng bình 2 chính là khối lượng của CO2 :
rm2 = mCO2 =1,32g (3)
(1), (2), (3) =>
=> x = 5
y = 10
Vậy CTPT X : C5H10 (M = 70đvC)
7.1.3 Phương pháp thể tích (phương pháp khí nhiên kế):
v Phạm vi ứng dụng : Dùng để xác định CTPT của các chất hữu cơ ở thể khí hay ở thể lỏng dễ bay hơi.
v Cơ sở khoa học của phương pháp : Trong một phương trình phản ứng có các chất khí tham gia và tạo thành (ở cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất) hệ số đặt trước công thức của các chất không những cho biết tỉ lệ số mol mà còn cho biết tỉ lệ thể tích của chúng.
1) Phương pháp giải
Bước 1 : Tính thể tích các khí VA, VO2, VCO2, VH2O (hơi)...
Bước 2 : Viết và cân bằng các phương trình phản ứng cháy của hy¬dro¬cacbon A dưới dạng CT¬TQ Cx¬Hy
Bước 3 : Lập các tỉ lệ thể tích để tính x,y
1(l) (l) x(l) (l)
VA(l) VO2 (l) VCO2 (l) VH2O (hơi)(l)
hay
Cách khác : Sau khi thực hiện bước 1 có thể làm theo cách khác:
- Lập tỉ lệ thể tích VA: VB : VCO2 : VH2O rồi đưa về tỉ lệ số nguyên tối giản m:n:p:q.
- Viết phương trình phản ứng cháy của hợp chất hữu cơ A dưới dạng:
mCx¬Hy + nO2pCO2 + qH2O
- Dùng định luật bảo toàn nguyên tố để cân bằng phương trình phản ứng cháy sẽ tìm được x và y =>CTPT A
* Một số lưu ý:
- Nếu VCO2 : VH2O = 1:1 => C : H = nC : nH = 1: 2
- Nếu đề tóan cho oxy ban đầu dư thì sau khi bật tia lửa điện và làm lạnh (ngưng tụ hơi nước) thì trong khí nhiên kế có CO2 và O2 còn dư. Bài tóan lý luận theo Cx¬Hy
- Nếu đề tóan cho VCx¬Hy = VO2 thì sau khi bật tia lửa điện và làm lạnh thì trong khí nhiên kế có CO2 và Cx¬Hy dư. Bài tóan lý luận theo oxy.
- Khi đốt cháy hay oxi hóa hòan toàn một hy¬dro¬cacbon mà giả thiết không xác định rõ sản phẩm, thì các nguyên tố trong hy¬dro¬cacbon sẽ chuyển thành ox¬it bền tương ứng trừ:
N2 => khí N2
Halo¬gen => khí X2 hay HX (tùy bài)
2. Bài tập ví dụ
Ví dụ 1:
Trộn 0,5 l hỗn hợp C gồm hy¬dro¬cacbon A và CO2 với 2,5 l O2 rồi cho vào khí nhiên kế đốt cháy thì thu được 3,4 l khí, làm lạnh chỉ còn 1,8 l. Cho hỗn hợp qua tiếp dung dịch KOH (đặc) chỉ còn 0,5 l khí. Các V khí đo cùng điều kiện. Tìm CTPT của hy¬dro¬cacbon A.
Tóm tắt đề :
Cx¬Hy : a (l)
Gọi 0,5 l hỗn hợp
CO2 : b (l)
0,5l hỗn hợp + 2,5l O2 CO2 ,O2 dư,H2O CO2,O2dư O2 dư
GIẢI :
* O2 dư , bài tóan lý luận theo Hy¬dro¬cacbon A
a a ax a (lít)
CO2 => CO2
b b (lít)
Ta có Vhh = a + b = 0,5 (1)
VCO2 = ax + b = 1,8 - 0,5 = 1,3 (2)
VH2O = a = 3,4 - 1,8 = 1,6 (3)
VO2 dư = 2,5 - a = 0,5
=> ax + a = 2 (4)
=> ax + 3,2/4 = 2 => ax = 1,2 (5)
(2), (3) VCO2 = b = 0,1
Vhh = a + b = 0,5 => a = 0,4
=> x = ax /a = 3
=> y = ay/a = 8
Vậy CTPT của A là C3H8
Ví dụ 2 :
Trộn 12 cm3 một hy¬dro¬cacbon A ở thể khí với 60 cm3 oxi (lấy dư)
rồi đốt cháy. Sau khi làm lạnh để nước ngưng tụ rồi đưa về điều kiện ban đầu thì thể tích khí còn lại là 48 cm3, trong đó có 24cm3 bị hấp thụ bởi KOH, phần còn lại bị hấp thụ bởi P.
Tìm CTPT của A (các thể tích khí đo trong cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất)
Tóm tắt :
GIẢI :
* Tính các V:
VCO2 = 24cm3
VO2 dư = 48 - 24 = 24cm3 => VO2 pứ = 60 - 24 = 36 cm3
* Tìm CTPT :
Cách 1: Tính trực tiếp từ phương trình phản ứng đốt cháy:
12 => 12 => 12x (cm3)
VCO2 =12x = 24 => x = 2
VO2 dư = 60 - 12 = 24 => y = 4
=> CTPT của A: C2H4
Cách 2: Lập tỉ lệ thể tích
1 x (cm3)
12 36 24 (cm3)
=> x = 2 và y = 4
=> CTPT của A: C2H4
Cách 3:
Nhận xét: đốt 12 cm3 A đã dùng 36 cm3 oxy và tạo ra 24 cm3 CO2
Suy ra
ĐLBT (O): =>
ĐLBT (C): 12x = 24 => x = 2
ĐLBT (H) :12y = 48 => y = 4
àVậy CTPT của A là C2H4
Ví dụ 3 :
Trong một bình kín thể tích 1dm3 có một hỗn hợp đồng thể tích gồm hy¬dro¬cacbon A và O2 ở 133,5 oC, 1 atm. Sau khi bật tia lửa điện và đưa về nhiệt độ ban đầu (133,5 oC) thì áp suất trong bình tăng lên 10% so với ban đầu và khối lượng nước tạo ra là 0,216 g. Tìm CTPT A
Tóm tắt :
GIẢI :
Tìm CTPT A?
Vì hỗn hợp đồng thể tích nên nA = nO2 = 0,03/2 = 0,015 mol
=> Cx¬Hy dư, biện luận theo O2
Sau khi đưa về nhiệt độ ban đầu, các khí tạo áp suất có trong bình gồm H2O, CO2, Cx¬Hy dư có số mol là :
n2 = n1 . P2/P1 = 0,03.110/100 = 0,033 mol
nH2O = 0,216/18 = 0,012 mol
ĐLBT khối lượng (O) : nO2 = n CO2 + 1/2n H2O
=> n CO2 = nO2 - 1/2nH2O = 0,015-0,012/2 = 0,009mol
nCx¬Hy¬dư = n2 - nCO2 - nH2O = 0,033-0,012-0,009 =0,012mol
=>nCx¬Hy¬phản ứng = 0,015-0,012 = 0,003 mol
1 x (mol)
0,003 0,015 0,009 0,012 (mol)
Ta có :
=> x = 3
y = 8
Vậy CTPT A : C3H8
7.1.4 Phương pháp giá trị trung bình (xác định CTPT của hai hay nhiều chất hữu cơ trong hỗn hợp):
Là phương pháp chuyển hỗn hợp nhiều giá trị về một giá trị tương đương, nhiều chất về một chất tương đương
v Đặc điểm
Phương pháp giá trị trung bình được dùng nhiều trong hóa hữu cơ khi giải bài tóan về các chất cùng dãy đồng đẳng. Một phần bản chất của giá trị trung bình được đề cập đến ở việc tính phần trăm đơn vị và khối lượng hỗn hợp khí trong bài tóan tỉ khối hơi ở chương đầu lớp 10. Do đó, học sinh dễ dàng lĩnh hội phương pháp này để xác định CTPT của hai hay nhiều chất hữu cơ trong hỗn hợp.
Phương pháp khối lượng phân tử trung bình của hỗn hợp ()
Chất tương đương có khối lượng mol phân tử là khối lượng mol phân tử trung bình của hỗn hợp. Các bước giải :
Bước cơ bản : Xác định CT¬TQ của hai chất hữu cơ A,B
Bước 1 : Xác định CT¬TB của hai chất hữu cơ A, B trong hỗn hợp
Bước 2 : Tìm qua các công thức sau :
Hoặc
Giả sử MA< MB => MA<< MB
Bước 3 : Biện luận tìm MA, MB hợp lý => CTPT đúng của A và B
Phạm vi ứng dụng: sử dụng có lợi nhiều đối với hỗn hợp các chất cùng dãy đồng đẳng
1) Phương pháp CTPT trung bình của hỗn hợp:
v Phạm vi áp dụng : Khi có hỗn hợp gồm nhiều chất, cùng tác dụng với một chất khác mà phương trình phản ứng tương tự nhau (sản phẩm, tỉ lệ mol giữa nguyên liệu và sản phẩm, hiệu suất, phản ứng tương tự nhau), có thể thay thế hỗn hợp bằng một chất tương đương, có số mol bằng tổng số mol của hỗn hợp. Công thức của chất tương đương gọi là CTPT trung bình.
v Phương pháp giải :
Bước 1 : Đặt CTPT của hai chất hữu cơ cần tìm rồi suy ra CTPT trung bình của chúng :
Đặt A : Cx¬Hy ; B : Cx'Hy' => CTPT¬TB :
Bước 2 : Viết phương trình phản ứng tổng quát và dữ liệu đề bài cho tính
Bước 3 : biện luận
Nếu x<x' => x < < x'
y<y' => y< < y'
Dựa vào điều kiện x, x', y, y' thỏa mãn biện luận suy ra giá trị hợp lý của chúng => CTPT A, B.
v Phạm vi ứng dụng : Phương pháp giải này ngắn gọn đối với các bài tóan hữu cơ thuộc loại hỗn hợp các đồng đẳng nhất là các đồng đẳng liên tiếp. Tuy nhiên có thể dùng phương pháp này để giải các bài toán hỗn hợp các chất hữu cơ không đồng đẳng cũng rất hiệu quả.
Ngoài phương pháp trên còn có phương pháp số C, số H, số liên kết p trung bình (). Phương pháp giải tương tự như hai phương pháp trên
v Một số lưu ý:
1) Nếu bài cho 2 chất hữu cơ A, B là đồng dẳng liên tiếp thì :
m = n + 1 (ở đây n, m là số C trong phân tử A, B)
2) Nếu bài cho 2 chất hữu cơ A, B hơn kém nhau k nguyên tử C thì m = n + k.
3) Nếu bài cho 2 chất hữu cơ A, B cách nhau k nguyên tử C thì : m = n + (k +1)
4) Nếu bài cho anken, ankin thì n, m ³ 2.
5) Nếu bài toán cho A, B là hy¬dro¬cacbon ở thể khí trong điều kiện thường (hay điều kiện tiêu chuẩn) thì n, m < 4
v Bài tập ví dụ :
Bài 1:
Đốt cháy hòan tòan 19,2 g hỗn hợp 2 ankan liên tiếp thu được 14,56 l CO2 (ở OoC, 2 atm). Tìm CTPT 2 ankan.
GIẢI :
Gọi CTPT trung bình của hai ankan :
=> .
Cách 1: phương pháp số C trung bình ()
Số mol hỗn hợp
Số mol CO2 : nCO2 = . = 1,3
Hỗn hợp gồm 2 ankan liên tiếp CnH2n+2
CmH2m+2 ; n<m; 1< n , m = n +1
à n < < m = n +1
Vậy n = 2 vậy 2 ankan là: C2H6
m = 3 C3H8
Cách 2: Dùng phương pháp phân tử khối trung bình :
Gọi 2 ankan A : CnH2n+2 (a mol) ; B : CmH2m+2 (b mol)
a an (mol)
b bm (mol)
nCO2 = an + bm = 1,3 (1)
mhh = (14n + 2)a + (14m +2)b = 19,2
ó 14(bm + an) + 2(a + b) = 19,2 (2)
Từ (1),(2) suy ra : a + b = 0,5 = nhh
=> = mhh / nhh = 19,2/0,5 = 38,4
MA < 38,4 < MB = MA + 14
A
CH4
C2H6
C3H8
C4H10 ...
MA
16
30
44
58 ...
38,4
38,4
38,4
38,4 ...
MB
30
44
58
72 ...
Vậy A : C2H6
B : C3H8
7.1.5 - Phương pháp biện luận
1. Dựa vào giới hạn xác định CTPT của một hy¬dro¬cacbon:
- Khi số phương trình đại số thiết lập được ít hơn số ẩn cần tìm, có thể biện luận dựa vào giới hạn :
A : Cx¬Hy thì : y < 2x + 2; y chẵn, nguyên dương ; x ³ 1, nguyên.
- Nếu không biện luận được hay biện luận khó khăn có thể dùng bảng trị số để tìm kết quả.
- Điều kiện biện luận chủ yếu của loại toán này là : hóa trị các nguyên tố. Phương pháp biện luận trình bày ở trên chỉ có thể áp dụng để xác định CTPT của một chất hoặc nếu nằm trong 1 hỗn hợp thì phải biết CTPT của chất kia.
2. Biện luận theo phương pháp ghép ẩn số để xác định CTPT của một hy¬dro¬cacbon :
a) Các bước cơ bản :
Bước 1 : Đặt số mol các chất trong hỗn hợp là ẩn số.
Bứơc 2 : Ứng với mỗi dữ kiện của bài toán ta lập một phương trình toán học.
Bước 3 : Sau đó ghép các ẩn số lại rút ra hệ phương trình toán học. Chẳng hạn : a + b = P (với a, b là số mol 2 chất thành phần)
an + bm = Q (với n, m là số C của 2 hy¬dro¬cacbon thành phần)
Bước 4 : Để có thể xác định m, n rồi suy ra CTPT các chất hữu cơ thành phần, có thể áp dụng tính chất bất đẳng thức :
Giả sử : n < m thì n(x + y) < nx + my < m(x + y)
Hoặc từ mối liên hệ n,m lập bảng trị số biện luận
- Nếu A, B thuộc hai dãy đồng đẳng khác nhau ta phải tìm x, y rồi thế vào phương trình nx + my = Q để xác định m, n => CTPT.
3. Một số phương pháp biện luận xác định dãy đồng đẳng và CTPT hy¬dro¬cacbon :
v Cách 1 : Dựa vào phản ứng cháy của hy¬dro¬cacbon, so sánh số mol CO2 và số mol H2O. Nếu đốt 1 hy¬dro¬cacbon (A) mà tìm được :
* nH2O > nCO2 à (A) thuộc dãy đồng đẳng ankan
pt¬pư :
* nH2O = nCO2 => (A) thuộc dãy đồng đẳng anken hay olefin
hoặc (A) là xi¬cloankan
pt¬pư :
* nH2O < nCO2 => (A) thuộc dãy đồng đẳng anka¬di¬en, ankin hoặc ben¬zen
pt¬pư : ( đồng đẳng ankin hoặc anka¬di¬en)
( đồng đẳng ben¬zen)
v Cách 2 : Dựa vào CT¬TQ của hy¬dro¬cacbon A :
* Bước 1 : Đặt CT¬TQ của hy¬dro¬cacbon là :
CnH2n+2-2k (ở đây k là số liên kết p hoặc dạng mạch vòng hoặc cả 2 trong CTCT A)
Điều kiện k ³ 0, nguyên. Nếu xác định được k thì xác định được dãy đồng đẳng của A.
- k = 0 => A thuộc dãy đồng đẳng ankan
- k = 1 => A thuộc dãy đồng đẳng anken
- k = 2 => A thuộc dãy đồng đẳng ankin hay anka¬di¬en
- k = 4 => A thuộc dãy đồng đẳng ben¬zen.
Để chứng minh hai ankan A, B thuộc cùng dãy đồng đẳng, ta đặt A : CnH2n+2-2k ; B : CmH2m+2-2k'. Nếu tìm được k = k' thì A,B cùng dãy đồng đẳng.
* Bước 2 : Sau khi biết được A,B thuộc cùng dãy đồng đẳng, ta đặt CT¬TQ của A là Cx¬Hy. Vì B là đồng đẳng của A, B hơn A n nhóm -CH2- thì CT¬TQ của B :Cx¬Hy (CH2)n hay Cx+nHy+2n.
* Bước 3 : Dựa vào phương trình phản ứng cháy của A, B, dựa vào lượng CO2, H2O, O2 hoặc số mol hỗn hợp thiết lập hệ phương trình toán học, rồi giải suy ra x, y, n à Xác định được CTPT A, B.
v Cách 3 : dựa vào khái niệm dãy đồng đẳng rút ra nhận xét :
- Các chất đồng đẳng kế tiếp nhau có khối lượng phân tử lập thành một cấp số cộng công sai d = 14.
- Có một dãy n số hạng M1, M2, ...,Mn lập thành một cấp số cộng công sai d thì ta có :
+ Số hạng cuối Mn = M1 + (n-1)d
+ Tổng số hạng S = .n
+ Tìm M1, ..., Mn suy ra các chất
Trong một bài toán thường phải kết hợp nhiều phương pháp.
Ví dụ :
Đốt cháy một hỗn hợp gồm 2 hy¬dro¬cacbon A, B (có M hơn kém nhau 28g) thì thu được 0,3mol CO2 và 0,5 mol H2O. Tìm CTPT & tên A, B
GIẢI :
Hy¬dro¬cacbon A, B có M hơn kém nhau 28g => A, B thuộc cùng dãy đồng đẳng.
Cách 1 :
A, B + O2 => CO2 + H2O
>1 => A, B thuộc dãy đồng đẳng ankan.
Đặt CT¬TB A, B : : a mol
a => a => a(+1) (mol)
Ta có => = 1,5
Đặt CT¬TQ A, B : CnH2n+2 và CmH2m+2
Giả sử n< m => n< 1,5 => n = 1 => CTPT A : CH4 (M = 16)
=> MB = 16 + 28 = 44 => CTPT B : C3H8.
Cách 2 : Đặt CT¬TQ A, B : CnH2n+2 : a mol và CmH2m+2 : b mol
Các pt¬pứ cháy :
a an a(n+1-k) (mol)
b bm b(m+1-k) (mol)
Ta có :
=> (a+b)(1-k) = 0,2 => k = 0 vì chỉ có k = 0 thì phương trình mới có nghĩa.
=> a + b = 0,2 và an + bm = 0,3
Giả sử n < m
=> n(a+b) < m (a+b)
=> n << m => n < < m
Biện luận tương tự cách trên suy ra CTPT A : CH4 và B : C3H8.
7.2 PHƯƠNG PHÁP GIẢI MỘT SỐ BÀI TOÁN LẬP CTPT HY¬DRO¬CACBON
Bài 1 :
Crack¬ing ankan A, người ta thu được một hỗn hợp khí B gồm 2 ankan và 2 anken. Tỉ khối hơi của B so với H2 dB/H2 = 14,5. Khi dẫn hỗn hợp khí B qua dung dịch Br2 dư, khối lượng hỗn hợp khí giảm đi 55,52%.
a) Tìm CTPT của A và các chất trong B.
b) Tính % thể tích các chất khí trong B.
GIẢI
Ở bài này dựa vào tính chất phản ứng crack¬ing và áp dụng định luật bảo toàn khối lượng để tìm MA kết hợp với phương pháp ghép ẩn số để giải.
=14,5.2 = 29
Theo ĐLBT khối lượng : khối lượng A đem crack¬ing = khối lượng hỗn hợp B
=> mAth¬am gia pứ = mB (1)
Phản ứng crack¬ing làm tăng gấp đôi số mol hy¬dro¬cacbon nên
nB = 2nA tham gia pứ (2)
(1) chia (2) => = ½ MA
=> MA = 29.2 = 58
MA = 14n + 2 = 58 => n= 4
v CTPT A là C4H10
Các pt¬pu crack¬ing A :
C4H10 => CH4 + C3H6
a => a a (mol)
C4H10 => C2H6 + C2H4
b => b b (mol)
Gọi A, B lần lượt là số mol A đã bị crack¬ing theo 2 phản ứng trên.
hh B gồm : CH4 : a (mol)
C2H6 : b (mol)
C3H6 : a (mol)
C2H4 : b (mol)
Khi dẫn hh qua dd Br2 thì 2 anken bị hấp thụ.
=> m2anken = 55,52%mB = 55,52%mA
=> mC3H6 + mC2H4 = 55,52%.58 (a+b)
Û 42a + 28b = 32,2016 (a+b)
Û 9,7984a = 4,2016b Û b @ 2,3a (mol)
nB = 2(a + b) = 2 (a + 2,3a) = 6,6a (mol)
Ở cùng điều kiện, tỉ lệ số mol cũng chính là tỉ lệ về thể tích
=> %CH4 = %C3H6 = = 15%
%C2H6 = %C2H4 =
Bài 2 :
Hy¬dro¬cacbon (X) dẫn xuất từ aren. Hóa hơi (X) trộn với oxi vừa đủ trong một khí nhiên kế, đốt hoàn toàn hỗn hợp rồi đưa về nhiệt độ ban đầu, áp suất trong bình bằng 12 lần áp xuất của (X) ban đầu. Đưa về 0oC áp suất khí giảm còn 2/3.
5,2 gam (X) làm mất màu dung dịch chứa 8 gam Brôm.
Xác định CTCT của (X)
GIẢI
Bài này có 2 cách giải :
v Ở cùng điều kiện T, V không đổi thì tỉ lệ số mol bằng tỉ lệ áp suất.
PV = nRT
v Khi đưa về OoC, hơi nước bị ngưng tụ. Khí còn lại là CO2
P3 = 2/3P2
nCO2 = 2/3 (nCO2 + nH2O)
Cách 1 : Dùng phương pháp thông thường để giải.
v Giả sử số mol của X là 1mol
1 => x => y/2 (mol)
n2 = x + y/2
=> n2 = 12n1 hay x + y/2 = 12 (1)
x = 2/3 (x + y/2) Û 3x = 2x + y
Û x = y (2)
(1), (2) => x + x/2 = 12 => x = 8 = y => CTPT X : C8H8
Cách 2 : Dùng phương pháp biện luận giải
Gọi Cx¬Hy : n1 (mol)
=> n2 = 12n1 (1)
Khi đưa về OoC :
n3 = 2/3n2 = 2/3.12n1 = 8n1 = nCO2
=> nH2O = 12n1 - 8n1 = 4n1
n1 => 8n1 => 4n1
x : y/2 = 8n1 : 4n1 => x= y.
v CTN của X (CH)n hay CnHn
CnHn + kBr2 => CnHn¬Brk
13n => 160k
5,2 => 8
X là dẫn xuất của Ben¬zen => n ³ 6 => k < 8/6 = 1,33
=> k = 1 và n = 8.
v Vậy CTPT A : C8H8 r = (8.2 + 2 - 8) = 5
A là dẫn xuất của ben¬zen, A lại làm mất màu dd Br2 => có nối đôi C=C ở nhánh.
v CTCT A :
A là Styren.
Bài 3 :
Đốt cháy 19,2 g hỗn hợp 2 ankan kế tiếp thì thu được V lít CO2 (0oC, 2 atm). Cho V lít CO2 trên qua dd Ca(OH)2 thì thu được 30g kết tủa. Nếu tiếp tục cho dd Ca(OH)2 vào đến dư thì thu được thêm 100g kết tủa nữa.
a) Xác định CTPT 2 ankan.
b) Tính thành phần % theo khối lượng 2 hy¬dro¬cacbon.
GIẢI
Ở bài này, đốt cháy hỗn hợp gồm 2 ankan liên tiếp nên dùng phương pháp trung bình để giải.
a) Xác định CTPT 2 ankan :
Đặt CT¬TQ 2 ankan X : CnH2n+2 : a (mol)
Y : CmH2m+2 : b (mol)
CTPT trung bình 2 ankan
Giả sử n < m => n< < m = n + 1.
CO2 + Ca(OH)2 => Ca¬CO3 + H2O
2CO2 + Ca(OH)2 => Ca(HCO3)2
Khi cho thêm dd Ca(OH)2 vào đến dư :
Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 => 2Ca¬CO3 + 2H2O
Áp dụng ĐLBT khối lượng thì mCO2 = mCO2(trong )
=> nCO2 = nCa¬CO3 = (mol)
=> mCO2 = 1,3.44 = 57,2 (g)
44
19,2 57,2
Ta có tỉ lệ :
= 2,6
Ta có n < = 2,6 < m = n+1
=> n = 2 và m =3
v Vậy CTPT 2 ankan là C2H6 và C3H8
b) Tính % các hy¬dro¬cacbon trên :
C2H6 + 7/2O2 => 2CO2 + 3H2O
a => 2a (mol)
C3H8 + 5O2 => 3CO2 + 4H2O
b => 3b (mol)
nCO2 = 2a + 3b = 1,3 (1)
mhh = 30a + 44b = 19,2 (2)
(1) , (2) => a = 0,2 ;b = 0,3 (mol)
%C2H6 =
% C3H8 =
Bài 4 :
Một hỗn hợp X gồm 2 hy¬dro¬cacbon liên tiếp nhau thuộc cùng một dãy đồng đẳng và đều ở thể khí ở đk¬tc. Đốt cháy X với 6,4g O2 (lấy dư) và cho hỗn hợp CO2, H2O, O2 dư đi qua bình đựng dung dịch Ca(OH)2 dư thì có 100g kết tủa và còn lại 1 khí thoát ra có V= 11,2l(0,4atm,OoC).
a) Xác định dãy đồng đẳng A,B
b) Xác định CTPT của A, B
Tóm tắt :
nO2bđ = 64/32 = 2 mol
GIẢI
Ở bài này, đốt cháy 2 hy¬dro¬cacbon liên tiếp thuộc cùng một dãy đồng đẳng nên sử dụng phương pháp trung bình để giải.
a) Xác định dãy đồng đẳng của A, B :
nO2 dư = PV/RT = 11,2.0,4/(0,082.273) = 0,2 mol
nO2 pu = 2-0,2 = 1,8 (mol)
khí CO2, H2O bị hấp thụ vào dd Ca(OH)2 dư
nCO2 = nCa¬CO3 = 100/100 = 1 mol
Áp dụng ĐLBT nguyên tố (O) cho pt¬pu cháy :
nO2 pứ = nCO2 + ½ nH2O
=> nH2O = 2(nO2 pư - nCO2) = 2(1,8-1) = 1,6 mol.
Ta thấy nH2O > nCO2 => hai hy¬dro¬cacbon trên thuộc dãy đồng đẳng ankan.
CTPT trung bình 2 ankan là :
x => (3+1)/2x => x => x (+1) (mol)
nCO2 = x = 1
nH2O = x(+1) = 1,6
x = 0,6
= 1,67
1 < =1,67 < m= n + 1
=> n= 1 và m = 2
=> CTPT 2 ankan là CH4 và C2H6
Bài 5 :
Đốt cháy 560cm3 hỗn hợp khí (đk¬tc) gồm 2 hy¬dro¬cacbon có cùng số nguyên tử cacbon ta thu được 4,4g CO2 và 1,9125g hơi nước.
a) Xác định CTPT các chất hữu cơ.
b) Tính %khối lượng các chất.
c) Nếu cho lượng CO2 trên vào 100 ml dd KOH 1,3M; Tính CM muối tạo thành.
GIẢI
Ở bài này, ta dùng phương pháp số nguyên tử H trung bình kết hợp với phương pháp biện luận để giải.
a) Xác định CTPT các hy¬dro¬cacbon :
Đặt CTPT 2 hy¬dro¬cacbon trên :
CTPT trung bình 2 hy¬dro¬cacbon trên :
Giả sử y < y' => y < < y'
Số mol hỗn hợp khí nhh = mol
nCO2 = 4,4/44 = 0,1 (mol)
nH2O = 1,9125/18 = 0,10625 (mol)
0,025 => 0,025x => 0,025/2
CTPT A, B có dạng : A : C4Hy và B : C4Hy'
Ta có y < < y' hay y < 8,5 <y' (1)
Biện luận tìm CTPT B :
8,5 < y' chẵn
y' < 2x + 2 = 2.4 + 2 = 10
=> y' =10 => CTPT B : C4H10
Tương tự biện luận tìm CTPT A :
y < 8,5
y chẵn
y
2 4 6 8
A
C4H2 C4H4 C4H6 C4H8
Vậy có 4 cặp nghiệm :
và và và
c) Tính CM các muối tạo thành :
nKOH = V.CM = 0,1.1,3 = 0,13 (mol)
Ta có : = => Tạo thành 2 muối.
CO2 + 2KOH => K2CO3 + H2O
a 2a a (mol)
CO2 + KOH => KHCO3
b b b (mol)
Ta có : (mol)
CM(K2CO3 ) = (M) CM(KHCO3) = (M)
Bài 6 :
Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp gồm ankin (A) và ankan (B) có V = 5,6 lít (đkc) được 30,8g CO2 và 11,7g H2O
Xác định CTPT A,B. Tính % A,B. Biết B nhiều hơn A một C
GIẢI
Ở bài này, đốt cháy hỗn hợp 2 hy¬dro¬cacbon không phải là đồng đẳng của nhau nên không dùng phương pháp trung bình được mà sử dụng phương pháp ghép ẩn số và biện luận để giải.
Gọi 5,6 l hh :(mol) (n ³ 2; m ³ 1)
a an a(n-1) (mol)
b bm bm (mol)
n hỗn hợp = a+ b = (mol) (1)
n CO2 = an + bm =(mol) (2)
n H2O = a(n-1) + bm =(mol) (3)
(2), (3) => an - a + bm = 0,65
<=> 0,7 - a = 0,65
a = 0,05 mol
(1) b = 0,25 - a = 0,25-0,05 = 0,2 mol
(2) an + bm = 0,05n +0,2m = 0,7
n + 4m = 14
=> m < 3,5
n = 14 - 4m
m = n +1 vì B nhiều hơn A một C
Biện luận :
1 2
3
10 6
2
Vậy m = 3 n =2
Vậy CTPT A, B:
Bài 7 :
Một hỗn hợp khí (X) gồm 1 ankan, 1 anken và 1 ankin có V =1,792 lít (ở đk¬tc) được chia thành 2 phần bằng nhau:
- Phần 1: Cho qua dung dịch Ag¬NO3/NH3 dư tạo 0,735 g kết tủa và thể tích hỗn hợp giảm 12,5%
- Phần 2 : Đốt cháy hoàn toàn rồi hấp thụ sản phẩm cháy vào 0,2 lít dung dịch Ca(OH)2 0,0125M thấy có 11g kết tủa
Xác định CTPT của các hy¬dro¬cacbon.
GIẢI :
Ở bài này, có nhiều thí nghiệm với nhiều dữ kiện, ta nên dùng phương pháp ghép ẩn số để giải.
nhh = mol
gọi a, b, c lần lượt là số mol của ankan, anken, ankin trong mỗi phần
=> a + b + c = 0,04 mol (1)
v Phần 1 + dd Ag¬NO3/NH3 dư => 0,735g (kết tủa) Vhh giảm 12,5%
=> Vankin = 12,5%(1/2Vhh)
=> nankin = c = 12,5%*0,04 = 0,005 mol (2)
=> M(kết tủa)=
=> Trong phân tử kết tủa chỉ có một nguyên tử bạc. Vậy ankin ban đầu là ankin-1
Đặt CTPT kết tủa CnH2n-3Ag
M(kết tủa) = 14n +105 = 107 => n= 3
Vậy CTPT ankin là C3H4.
Ta có a + b = 0,04- c =0,04 -0,005 = 0,035 mol (3)
v Phần 2 :
C3H4 + 4O2 => 3CO2 + 2H2O
0,005 => 0,015 (mol)
CmH2m + 3m/2O2 => mCO2 + mH2O
b => mb (mol)
CnH2n+2 + (3n+1)/2O2 => nCO2 + (n+1)H2O
a => na (mol)
nCO2 = 0,015 + mb + na (mol) (4)
nCa(OH)2 = 0,2 * 0,0125 = 0,115 mol
nCa¬CO3 = 11/100 = 0,11(mol)
Khi cho CO2 vào dd Ca(OH)2 có thể xảy ra các phản ứng sau :
Ca(OH)2 + CO2 => Ca¬CO3 + H2O (5)
Ca(OH)2 + 2CO2 => Ca(HCO3 )2 (6)
v TH 1 : Số mol CO2 thiếu so với dd Ca(OH)2, chỉ xảy ra phương trình phản ứng số (5)
nCO2 = 0,015 + mb + na = nCa¬CO3 = 0,11 mol
=> mb + na = 0,095 mol (7)
Cách 1 : Dùng phương pháp biện luận dựa vào giới hạn
Giả sử n < m
=> na + nb < na + mb < ma + mb
n(a + b) < na + mb < m(a + b)
n < < m
1 < n < <m < 4
=>
Vậy có 4 cặp nghiệm ứng với trường hợp 1 :
hay hay hay
Giả sử m < n
=> 2 < m < <n < 4
Có 2 cặp nghiệm :
hay
v TH 2 : Xảy ra cả hai phương trình phản ứng 5,6 :
Ca(OH)2 + CO2 => Ca¬CO3 + H2O (5)
0,11 0,11 0,11 (mol)
Ca(OH)2 + 2CO2 => Ca(HCO3 )2 (6)
(0,115-0,11) 2.0,005
nCO2 = 0,11 + 2.0,005 = 0,12 (mol)
=> na + mb = 0,12 - 0,015 = 0,105 (mol)
Giả sử n<m
=> 1< n < <m < 4
=> => CTPT và
* n = 3
Giả sử m < n
=> 2< m < <n < 4
Có 2 cặp nghiệm :
và
CTPT các chất :
và
Vậy có 11 nghiệm thỏa yêu cầu đề bài.
Cách 2 : dùng phương pháp trung bình kết hợp với phương pháp biện luận.
Đặt CTPT trung bình của ankan, anken :
Viết các phương trình phản ứng như trên
Biện luận tương tự như trên.
Bài 8 :
Đốt cháy hoàn toàn 0,3mol hỗn hợp gồm 2 hy¬dro¬cacbon A, B (thuộc các dãy đồng đẳng ankan, anken, ankin) có tỉ lệ phân tử lượng 22:13 rồi dẫn sản phẩm sinh ra vào bình Ba(OH)2 dư thấy bình nặng thêm 46,5g và có 147,75g kết tủa.
a) Tìm CTPT A, B và tính khối lượng mỗi chất.
b) Cho 0,3 mol X lội từ từ qua 0,5 lít dung dịch Br2 0,2M thấy dung dịch Br2 mất màu hoàn toàn, khí thoát ra khỏi dung dịch Brôm chiếm thể tích 5,04 lít (đk¬tc). Hỏi thu được sản phẩm gì? Gọi tên và tính khối lượng của chúng.
GIẢI :
Ở bài này, ta có thể giải theo phương pháp biện luận so sánh số mol kết hợp phương pháp ghép ẩn số để giải hoặc sử dụng phương pháp trung bình.
Sản phẩm cháy của 2 hy¬dro¬cacbon là CO2 và H2O. Khi hấp thụ vào bình chứa dd Ba(OH)2 thì
Cả CO2 và H2O đều bị dd Ba(OH)2 dư hấp thụ
mbình tăng = mCO2 + mH2O = 46,5g
CO2 + Ba(OH)2 => Ba¬CO3 (kết tủa) + H2O
nCO2 = nBa¬CO3 = mol
=> mH2O = 46,5 - 0,75.44 = 13,5(gam)
=> nH2O = (mol)
Cách 1 :
Ta thấy khi đốt hai hy¬dro¬cacbon cho số mol nCO2 = nH2O = 0,75 mol
Cách 2 : biện luận theo phương pháp số trung bình
Đặt CTPT trung bình của hai hy¬dro¬cacbon trên là :
1 => => () (mol)
0,3 => 0,3 => 0,3() (mol)
nCO2 = 0,3 = 0,75 (mol) => = 2,5
nH2O = 0,3() = 0,75 (mol)
thay = 2,5 vào phương trình trên => =1
=> có hai trường hợp :
* A, B đều là anken
* A là ankan, B là ankin (hoặc ngược lại)
v TH 1 : A, B là anken.
Đặt CTPT (mol)
Đặt CTPT trung bình 2 anken
0,3 => 0,3
nCO2 = 0,3= 0,75
=>= 2,5
Giả sử n< m => n= 2. => CTPT A là C2H4.
A là anken nhỏ nhất nên ta chỉ có tỉ lệ :
(loại)
v TH 2 : A là ankan, B là ankin
(mol)
a => an => a(n+1) (mol)
b => bm => b(m-1) (mol)
ta có :
nCO2 = an + bm = 0,75 (1)
nhh = a + b = 0,3 (2)
nH2O = a(n+1) + b(m-1) = an + bm + (a-b) = 0,75 (3)
Thay (1) vào (3) : => a- b = 0 hay a= b
(2) => a = b = 0,15 (mol)
(1) => n + m =
Xét tỉ lệ phân tử lượng giữa A và B ta có hai trường hợp :
• MA : MB = 22 : 13
=>
n = 3 (A : C3H8) và n =2 (B : C2H2)
• MB : MA = 22 : 13
=>
=> n = 1,7 và m = 3,28 (loại)
Vậy hai hy¬dro¬cacbon đó là :
(mol)
Tính khối lượng các chất trong hỗn hợp :
mC3H8 = 0,15.44 = 6,6 (g)
mC2H2 = 0,15.26 = 3,9 (g)
b) Xác định tên và tính khối lượng sản phẩm :
nBr2 = 0,5.0,2 = 0,1(mol)
• Dung dịch Br2 bị mất màu hòan toàn chứng tỏ 0,1 mol Br2 trong dd đã phản ứng hết.
• Số mol khí thoát ra khỏi dd Br2 là 5,04/22,4 = 0,225 (mol) trong đó có 0,15 mol C3H8.
=> nC2H2 pứ = 0,225 - 0,15 = 0,075 (mol)
• Hai phản ứng có thể xảy ra :
C2H2 + Br2 => C2H2Br2 (lỏng)
a => a => a (mol)
C2H2 + 2Br2 => C2H2Br4 (lỏng)
b => 2b => b (mol)
Ta có hệ phương trình :
=> =>
Tên 2 sản phẩm : C2H2Br2 : 1,2- Di¬brom¬eten; C2H2Br4 : 1,1,2,2-Tetra¬brometan.
Bài 9 :
Một hỗn hợp gồm một số hy¬dro¬cacbon liên tiếp trong dãy đồng đẳng có khối lượng phân tử trung bình () = 64.
ở 100oC thì hỗn hợp này ở thể khí, làm lạnh đến nhiệt độ phòng thì một số chất bị ngưng tụ. các chất khí có khối lượng phân tử trung bình (= 54). Các chất lỏng có (=74). Tổng khối lương các chất trong hỗn hợp đầu là 252.
Biết khối lượng phân tử chất nặng nhất gấp đôi chất nhẹ nhất. Tìm CTPT các chất và % thể tích các chất trong hỗn hợp.
GIẢI :
Ở bài này, áp dụng tính chất đồng đẳng trong toán học để giải
Gọi a1, a2, ..., an là khối lượng phân tử của các hy¬dro¬cacbon trên.
* Áp dụng tính chất toán học :
Các hy¬dro¬cacbon liên tiếp thuộc cùng một dãy đồng đẳng sẽ tạo nên một cấp số cộng có công sai d = 14
an = a1 + (n-1)d
S =
Với an = 2a1 => 2a1 = a1 + (n-1).14
=> a1 = 14(n-1)
=> S = 1,5na1 = 252
Hay 15,5.14n(n-1) = 252
=> 21n12 - 21n1 - 252 = 0
n = 4(nhận) hay n = -3 (loại)
a1 = 14(4-1) = 42
đặt hy¬dro¬cacbon đầu là A1 : Cx¬Hy
M1 = 12x + y = 42
mà : y chẵn
y < 2x +2
x
1 2
3
³ 4
y
30 18
6
< 0
Vậy A là C3H6, là hy¬dro¬cacbon đầu tiên trong cấp số cộng trên.
Các đồng đẳng kế tiếp của nó là C4H8, C5H10, C6H12 (M = 84)
Tính % thể tích các chất trong hỗn hợp :
Gọi a, b, c, d (mol) lần lượt là số mol các hy¬dro¬cacbon tương ứng : C3H6, C4H8, C5H10, C6H12 .
Ta có :
(1)
=> b = 6a (2)
=> c = 2,5d(3)
Thay (2), (3) vào (1) :
=>
=> d = 2a (4)
=> c= 2,5.2a = 5a (3')
nhh = a + b + c + d = a + 6a + 5a + 2a = 14a
Ở cùng điều kiện, tỉ lệ về số mol bằng tỉ lệ về thể tích
%C3H6 =
%C4H8 =
%C5H10 =
%C6H12 =
8 BÀI TOÁN XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN HỖN HỢP CÁC HIDROCACBON ĐÃ...
v 8.1 MỘT SỐ LƯU Ý KHI GIẢI BÀI TOÁN HỖN HỢP :
- Khai thác tính chất hóa học khác nhau của từng loại hy¬dro¬cacbon, viết các phương trình phản ứng.
- Đặt a, b, c,... lần lượt là thể tích (hoặc số mol) khí trong hỗn hợp.
- Lập các phương trình đại số : bao nhiêu dữ kiện là bấy nhiêu phương trình.
- Các thí nghiệm thường gặp trong toán hỗn hợp :
+ Đốt cháy hỗn hợp trong O2 : thường dùng lượng dư O2 (hoặc đủ) để phản ứng xảy ra hoàn toàn, nếu thiếu oxi bài toán sẽ trở nên phức tạp vì sản phẩm có thể là C, CO, CO2, H2O, hoặc sản phẩm chỉ gồm CO2, H2O đồng thời dư hy¬dro¬cacbon.
+ Phản ứng cộng với H2 : cho hỗn hợp gồm hy¬dro¬cacbon chưa no và H2 qua Ni, toC (hoặc Pd,to) sẽ có phản ứng cộng.
- Độ giảm thể tích hỗn hợp bằng thể tích H2 tham gia phản ứng.
Ta luôn có :
- Số mol hỗn hợp trước phản ứng lớn hơn số mol hỗn hợp sau phản ứng.
T> S
- Khối lượng hỗn hợp trước và sau phản ứng bằng nhau (ĐLBTKL).
mhh T = mhhS
=> < => dT < dS
+ Phản ứng với dd brôm và thuốc tím dư, độ tăng khối lượng của dd chính là khối lượng của hy¬dro¬cacbon chưa no.
CnH2n+2-2k + kBr2 => CnH2n+2-2kBr2k
+ Phản ứng đặc trưng của ankin-1 :
2R(CCH)n + nAg2O => 2R(CCAg)n (kết tủa) + nH2O
Khi làm toán hỗn hợp do số mol các chất luôn thay đổi qua mỗi thí nghiệm do đó khi qua thí nghiệm mới ta nên liệt kê số mol của hỗn hợp sau và trước mỗi thí nghiệm.
Lưu ý : trong công thức tính PV = nRT thì V là Vbình.
Ví dụ :
Một bình kín có dung tích 17,92 lít đựng hỗn hợp gồm khí hidro và ax¬etilen (ở OoC và 1 atm) và một ít bột Ni xúc tác. Nung nóng bình một thời gi¬an sau đó làm lạnh đến 0oC.
a) Nếu cho ½ lượng khí trong bình qua dd Ag¬NO3/NH3 sẽ sinh ra 1,2 gam kết tủa vàng nhạt. Tìm số gam ax¬etilen còn lại trong bình.
b) Cho ½ lượng khí còn lại qua dd Brom thấy khối lượng dung dịch tăng lên 0,41 gam. Tính số gam etilen tạo thành trong bình.
c) Tính thể tích etan sinh ra và thể tích H2 còn lại sau phản ứng. Biết tỉ khối hỗn hợp đầu (H2 + C2H2 trước phản ứng) so với H2 = 4. Bột Ni có thể tích không đáng kể.
GIẢI
a) Tính lượng ax¬etilen còn dư :
v Phần 1 :
Sản phẩm cháy tạo kết tủa vàng nhạt với ddAg¬NO3/NH3 chứng tỏ hỗn hợp còn ax¬etilen dư
Các pt¬pứ :
C2H2 + Ag2O C2Ag2 (kết tủa) + H2O
nC2Ag2 = (mol)
Lượng ax¬etilen còn lại trong bình :
nC2H2 dư = 2nC2H2 pứ = 2nC2Ag2 = 2.0,005 = 0,01 (mol)
b) Tính số gam etilen tạo thành trong bình :
v Phần 2 :
Các pt¬pứ :
C2H4 + Br2 => C2H4Br2
b => b => b (mol)
C2H2 + 2Br2 => C2H2Br4
0,005 => 2.0,005 (mol)
Áp dụng ĐLBT khối lượng :
mbình tăng = mC2H4 + mC2H2
=> mC2H4 = mbình tăng - mC2H2 = 2(0,41- 0,005.26) = 0,56 (g)
nC2H4 = (mol)
c) Thể tích etan sinh ra và thể tích H2 còn lại :
v Phần 3 :
nhh = (mol)
Gọi x (mol) là số mol H2 trong 0,8 mol hỗn hợp ban đầu.
hh = 4.2 = 8
hh =
=> x = 0,6 (mol)
nC2H2 bđ = 0,2 (mol)
Các pt¬pứ :
C2H2 + H2 C2H4
0,02 ¬ 0,02 (mol)
C2H2 + 2H2 C2H6
y => 2y => y (mol)
Gọi y là số mol etan tạo thành.
nC2H2 pứ tạo etan = y = 0,2 - (0,01 + 0,02)
= 0,17 (mol)
=> nE¬tan = 0,17 (mol)
nH2 còn lại = 0,6 - (0,02 + 2.0,17) = 0,24 mol
Ghi chú : ta nên đặt các ẩn số ngay từ đầu và phải cùng đơn vị. Qua mỗi thí nghiệm sẽ giúp ta tìm một ẩn số.
Lưu ý lượng hỗn hợp mang phản ứng trong mỗi thí nghiệm có thể khác nhau nhưng tỉ lệ thành phần các chất trong hỗn hợp không đổi.
8.2 PHƯƠNG PHÁP GIẢI MỘT SỐ BÀI TOÁN XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN HỖN HỢP CÁC HY¬DRO¬CAC ĐÃ BIẾT CTPT
Bài 1 :
Đốt cháy hoàn toàn 100cm3 hỗn hợp A gồm : C2H6, C2H4, C2H2 và H2 thì thu được 90cm3 CO2. Nung nóng 100cm3 A có sự hiện diện của Pd thì thu được 80cm3 hỗn hợp khí B. Nếu cho B tiếp tục qua Ni, to thì thu được chất duy nhất.
Tìm % các chất trong hỗn hợp.
GIẢI :
Đặt 100cm3 hh A gồm : C2H6 : a
C2H4 : b
C2H2 : c
H2 : d (cm3)
=> a + b + c + d = 100 (cm3)
v TN1 :
Các pt¬pứ :
C2H6 + 7/2O2 => 2CO2 + 3H2O
a => 2a (mol)
C2H4 + 3O2 => 2CO2 + 2H2O
b => 2b (mol)
C2H2 + 5/2O2 => 2CO2 + H2O
c => 2c (mol)
H2 + 1/2O2 => H2O
d => d (mol)
Lưu ý : H2 cũng cháy trong Oxi, sản phẩm là H2O.
VCO2 = 2(a + b + c) = 90 (cm3)
=> a + b + c = 45 (cm3)
=> d = 100 - 45 = 55(cm3) (1)
v TN2 : xúc tác Pd,toC thì một liên kết bị đứt, sản phẩm cộng là anken.
C2H2 + H2 C2H4
c => c (cm3)
Thể tích hỗn hợp giảm :
Vkhí giảm = 2c - c = c = 100 - 80 = 20 (cm3) (2)
Hỗn hợp khí B gồm : C2H6 : a
C2H4 : b + c (cm3)
H2 : d - c = 55 - 20 = 35
v TN3 :
C2H4 + H2 C2H6
b + c b + c (cm3)
Vì chỉ thu được một khí duy nhất => C2H4 và H2 đều hết.
=> b + c = 35 =>b = 35 - c = 35 - 20 = 15 (cm3)
a = 100 - (b + c + d) = 100 - (15 + 20 + 55) = 10 (cm3)
% thể tích các chất trong hỗn hợp :
%VC2H6 = =10%
%VC2H4 = = 15%
%VC2H2 = = 20%
%VH2 = = 55%
Bài 2 :
Cho 11 gam hỗn hợp gồm 6,72 lít hy¬dro¬cacbon mạch hở A và 2,24 lít một ankin. Đốt cháy hỗn hợp này thì tiêu thụ 25,76 lít Oxi. Các thể tích đo ở đk¬tc.
a) Xác định loại hy¬dro¬cacbon.
b) Cho 5,5 gam hỗn hợp trên cùng 1,5 gam hidro vào một bình kín chứa sẵn một ít bột Ni (ở đk¬tc) đun nóng bình để phản ứng xảy ra hoàn toàn rồi đưa về OoC. Tính thành phần % hỗn hợp cuối cùng và áp suất trong bình.
GIẢI :
Dựa vào pt¬pứ cháy, đặt số mol các chất và giải hệ phương trình để tìm các giá trị x, n.
a) Xác định loại hy¬dro¬cacbon :
Số mol các chất : nA =(mol)
nankin = (mol)
nO2 = (mol)
Gọi 11g hỗn hợp (mol)
Các pt¬pứ :
0,3=> 0,3(x + y/4) (mol)
0,1 => 0,1(3n-1)/2 (mol)
nO2 = 0,3(x + ) + 0,1() = 1,15
mhh = (12x + y)0,3 + (14n - 2)0,1 = 11
Û 36x + 3y + 14n = 112 (1)
4x + y + 2n = 16 (2)
(1) - 7.(2) => y = 2x
Thay y = 2x vào (1), (2) :
36x + 6x +14n = 112
4x + 2x + 2n = 16
Û 3x + n = 8 => x <
=> x = 2 C2H4
n = 2 Û C2H2
b) Tính thành phần % hỗn hợp cuối cùng và áp suất trong bình :
nH2 = 1,5/2 = 0,75 (mol)
Hỗn hợp mới gồm C2H4 : 0,015 mol
C2H2 : 0,05 mol
H2 : 0,75 mol
Các pt¬pứ :
C2H4 + H2 C2H6
0,15 => 0,15 => 0,15
C2H2 + 2H2 C2H6
0,05 => 0,1 => 0,05
Sản phẩm thu được gồm : C2H6 : 0,2 mol
H2 dư : 0,5 mol
Tỉ lệ %thể tích chính là tỉ lệ % số mol :
%VC2H6 =
%VH2 =
• Tính áp suất :
PVbình = nRT
Trước phản ứng n1 = nC2H4 + nC2H2 + nH2 = 0,15 + 0,05 + 0,75 = 0,95 (mol)
Sau phản ứng n2 = nC2H6 + nH2dư = 0,7 (mol)
Ở cùng điều kiện Vbình, T = con¬st
=> P2 = (atm) (P1 = 1atm )
Bài 3 :
Một hỗn hợp khí A gồm C2H2 và H2 có tỉ khối hơi so với không khí bằng 0,4. Đun nóng A với xúc tác Ni một thời gi¬an thu được hỗn hợp khí B, tỉ khối của B so với không khí bằng . Nếu cho toàn bộ lượng B qua dung dịch KM¬nO4 dư thì còn lại khí D thoát ra ngoài, tỉ khối của D so với H2 bằng 4,5. Các thể tích đo ở đk¬tc.
a) Tính thành phần % thể tích của hỗn hợp A.
b) Tính tỉ số thể tích của A so với thể tích B. Giải thích sự thay đổi thể tích đó.
c) Tính thành phần % thể tích của hỗn hợp khí D
d) Biết VB = 3,136 lít, hỏi nếu hấp thu hết lượng B này trong dd Brom dư thì khối lượng các sản phẩm thu được là bao nhiêu?
Tóm tắt :
GIẢI :
a. % thể tích của hỗn hợp A :
Trong A, đặt C2H2 : a (mol)
H2 : b (mol)
= 0,4.29 = 11,6
=> = 11,6 => b = 1,5a
%C2H2 = = = 40%
%H2 = 100% - 40% = 60%
b. Tỉ lệ thể tích của A so với B :
Phản ứng có thể xảy ra :
C2H2 + H2 C2H4
C2H2 + 2H2 C2H6
Phản ứng cộng H2 làm giảm số mol khí nhưng không làm thay đổi khối lượng khí
=> nB < nA => VB < VA.
Ta có :
mA = mB => .nA = .nB => =
Với = 29.(gam/mol) và = 11,6 =>
Vì tỉ lệ thể tích bằng tỉ lệ số mol khí nên VA : VB = 10 : 7
c. % thể tích hỗn hợp khí D :
Hỗn hợp B gồm C2H4, C2H6, C2H2 dư và H2 dư khi cho qua dung dịch KM¬nO4 thì C2H4 và C2H2 dư bị oxi hóa và giữ lại trong dung dịch :
C2H4 + [O] + H2O => C2H4(OH)2
C2H2 + 4[O] => HOOC-COOH
Hỗn hợp khí D thoát ra gồm C2H6 và H2 dư. Trong hỗn hợp D gọi C2H6 : x(mol) và H2 dư : y (mol). Ta có = 4,5.2 = 9 => = 9 => y = 3x
=> %C2H6 = .100% = = 25%
%H2 = 100% - 25% = 75%
d. Khối lượng các sản phẩm :
C2H2 + H2 C2H4
u u u (mol)
C2H2 + 2H2 C2H6
x 2x x (mol)
Gọi u (mol) là số mol C2H4 thu được => B gồm :
C2H4 : u (mol)
C2H6 : x (mol)
C2H2 dư : a - (u + x) (mol)
H2 dư : 3x (mol)
• nB = 0,14 (mol) => u + x + a - (u + x) + 3x = 0,14 => a + 3x = 0,14 (1)
• nH2 ban đầu = 1,5a(mol) => u + 2x +3x = 1,5 =>1,5a = u + 5x (2)
• = => a = 0,8 (mol)
Từ (1) => x = 0,02 (mol)
Từ (2) => u = 0,02 (mol)
Trong B chỉ có C2H4 : 0,02 (mol) và C2H2 : 0,04 (mol) cho phản ứng cộng với dung dịch Br2 :
C2H4 + Br2 => C2H4Br2
0,02 => 0,02 (mol)
C2H2 + 2Br2 => C2H2Br4
0,04 => 0,04 (mol)
=> mC2H4Br2 = 0,02.188 = 3,76 (gam)
mC2H2Br4 = 0,04.346 = 13,84 (gam)
Bài 4 :
Một bình kín 2 lít ở 27,3oC chứa 0,03 mol C2H2 ; 0,015 mol C2H4 và 0,04 mol H2 có áp suất P1. Tính P1
- Nếu trong bình đã có một ít bột Ni làm xúc tác (thể tích không đáng kể) nung bình đến nhiệt độ cao để phản ứng xảy ra hoàn toàn, sau đó đưa về nhiệt độ ban đầu được hỗn hợp khí A có áp suất P2.
- Cho hỗn hợp A tác dụng với lượng dư dd Ag¬NO3/NH3 thu được 3,6 gam kết tủa. Tính P2. Tính số mol mỗi chất trong A..
GIẢI :
• Tính áp suất P1 :
Tổng số mol các chất trước phản ứng :
n1 = nC2H2 + nC2H4 + nH2 = 0,03 + 0,015 + 0,04 = 0,085 (mol)
Áp dụng phương trình trạng thái khí lí tưởng :
atm
• Tính áp suất P2 và số mol các chất :
Các pt¬pứ :
C2H2 + H2 C2H4
a => a => a (mol)
C2H4 + H2 C2H6
b => b => b (mol)
Vì số mol H2 = 0,04 < nC2H2 + nC2H4 = 0,045 (mol) nên phản ứng hết H2
Đặt a, b là số mol H2 tham gia hai phản ứng trên
=> a + b = 0,04 (1)(mol)
C2H2 còn dư sau phản ứng trên tác dụng với lượng dư dd Ag¬NO3/NH3 :
HCCH + Ag2O C2Ag2 (kết tủa) + H2O
0,015 ¬ 0,015 (mol)
nC2Ag2 = (mol)
=> nC2H2 dư = 0,015 mol
=> nC2H2 phản ứng = a = 0,03 - 0,015 = 0,015 (mol)
b = 0,04 - a = 0,04 - 0,015 = 0,025 (mol)
nC2H4 = nC2H4 bđ + a = 0,015 + 0,015 = 0,03 (mol)
nC2H4 d ư = 0,03 - b = 0,03 - 0,025 = 0,005 (mol)
Áp suất P2 :
n2 = nC2H2 dư + nC2H4 dư + nC2H6 = 0,015 + 0,005 + 0,025 = 0,045 (mol)
(atm)
Bài 5 :
Cho a gam CaC2 chứa b% tạp chất trơ tác dụng với nước thì thu được V lít C2H2 (đk¬tc)
1) Lập biểu thức tính b theo a và V
2) Nếu cho V lít trên vào bình kín có than hoạt tính nung nóng làm xúc tác,to trong bình toC áp suất P1. Sau phản ứng thu được hỗn hợp khí, trong đó sản phẩm phản ứng chiếm 60%V, nhiệt độ không đổi, áp suất P2
Tính hiệu suất của phản ứng.
3) Giả sử dung tích bình không đổi, thể tích chất rắn không đáng kể. Hãy
a) Lập biểu thức tính áp suất P2 theo P1 và hiệu suất h.
b) Tính khoảng giá trị của P2 theo P1
GI ẢI :
1) Lập biểu thức tính b theo a và V :
• Cách 1 :
CaC2 + 2H2O => Ca(OH)2 + C2H2
(mol)
Gọi V là thể tích C2H2 sinh ra.
nC2H2 =
mCaC2 = 64. mtạp chất = (a-)
b% =
• Cách 2 :
CaC2 + 2H2O => Ca(OH)2 + C2H2
64(g) 22,4(lít)
a - 0,01b(g) V(lít)
b(%)
Ta lập được tỉ l ệ :
=>b = => b%=
2) Tính hiệu suất phản ứng :
Xét phản ứng :
3C2H2 C6H6
x => x/3 (lít)
Gọi x là thể tích C2H2 đã tham gia phản ứng trên
Tổng số mol các chất sau phản ứng :
(lít)
n = V - x + x/3 = V - 2/3x (l)
VC6H6 = 60%Vhh
Cách 1 : Tính theo chất tham gia :
Û
Hiệu suất phản ứng h =
Cách 2 : Tính hiệu suất phản ứng theo sản phẩm :
Theo phản ứng :
3C2H2 C6H6
V => V/3 (theo lý thuyết)
h% = = 81,81%
3)
a) Lập biểu thức tính áp suất P2 theo P1 và hiệu suất h :
Ta có pt TTKLT :
PVbình = nRT
Ở Vbình, T = con¬st
=>
V2, V1 : Số mol các chất trong bình.
Và V2 = V - 2/3x
V1 = V
=>
=>
b) Tính khoảng giá trị của P2 theo P1 :
Ta có 0 < h < 100
h = 0 => = 1
h = 100 => =
=> P1 < P2 < P1
Bài 6 :
Khi sản xuất đất đèn ta thu được hỗn hợp rắn gồm CaC2, Ca và CaO (hh A). Cho hỗn hợp A tác dụng hết với nước thì thu được 2,5 lít hỗn hợp khí khô X ở 27,0oC và 0,9856atm. Tỉ khối của X so với metan bằng 0,725.
a) Tính % khối lượng mỗi chất trong A
b) Đun nóng hỗn hợp khí X với bột Ni xúc tác một thời gi¬an thì thu được hỗn hợp khí Y, chia Y làm hai phần bằng nhau.
- Phần thứ nhất cho lội từ từ qua bình nước Brom dư thấy còn lại 448 ml hỗn hợp khí X (đk¬tc) và tỉ khối so với Hidro là 4,5. Hỏi khối lượng bình nuớc Brom tăng bao nhiêu gam?
- Phần thứ hai đem trộn với 1,68 lít O2 (đk¬tc) trong bình kín dung tích 4 lít. Sau khi bật tia lửa điện để đốt cháy, giữ nhiệt độ bình ở 109,2oC. Tính áp suất bình ở nhiệt độ đó biết dung tích bình không đổi.
GIẢI :
a) Tính % khối lượng mỗi chất trong A :
Gọi 5,52g hh A CaC2 : a
Ca : b
CaO : c (mol)
mhh X = 64a + 40b + 56c = 5,52 (1)
Lưu ý : hỗn hợp A tác dụng với nước, cả Ca và CaO cũng có phản ứng.
CaC2 + 2H2O => Ca(OH)2 + C2H2
a a (mol)
Ca + H2O => Ca(OH)2 + H2
b b (mol)
CaO + H2O => Ca(OH)2
c (mol)
2,5 lít khí thu được gồm : C2H2 : a
H2 : b
= 0,725.16 = 11,6
nhhX = a + b = = (mol) (2)
= 0,725.16 = 11,6 (gam/mol)
=> mX = .nX = 11,6.0,1 = 1,16 (gam)
=> 26a + 2b = 1,16 (3)
(2), (3) => (mol)
Theo các phản ứng trên :
nCaC2 = nC2H2 = 0,04 mol => %CaC2 =
nCa = nH2 = 0,06 mol => %Ca =
% CaO = 100% - (46,38 + 43,48)% = 10,14%
b) Độ tăng khối lượng bình Brom :
* Khi nung nóng hỗn hợp X với xúc tác Ni, có thể xảy ra 2 phản ứng :
C2H2 + H2 => C2H4
C2H2 + 2H2 => C2H6
=> hỗn hợp khí Y có thể gồm C2H4, C2H6, C2H2 dư, H2 dư.
* Khi cho ½ hỗn hợp Y qua bình đựng dd Br2 dư thì C2H2, C2H4 bị hấp thu :
C2H2 + 2Br2 => C2H2Br4 (lỏng)
C2H4 + Br2 => C2H4Br2 (lỏng)
=> hỗn hợp khí Z thoát ra gồm C2H6 và H2.
nZ = 0,02 mol và = 4,5.2 = 9 => mZ = 9.0,02 = 0,18 gam
* Áp dụng ĐLBT khối lượng, ta có :
m1/2hh Y = m1/2hh X = 1,16/2 = 0,58gam
So sánh hỗn hợp Y và Z, ta thấy độ tăng khối lượng bình đựng dung dịch Br2 là tổng khối lượng của C2H2 và C2H4 tức là mY - mZ
Vậy độ tăng khối lượng bình Brom = 0,58 - 0,18 = 0,4 gam
v Tính áp suất bình sau phản ứng cháy :
So sánh hỗn hợp X với Y và áp dụng ĐLBT nguyên tố, ta có :
trong ½ hỗn hợp Y = trong ½ hỗn hợp X = 2.0,02 = 0,04 (mol)
trong ½ hỗn hợp Y = trong ½ hỗn hợp X = 2.0,02 + 2.0,03 = 0,1 (mol)
* Sản phẩm cháy gồm :
nCO2 = nC = 0,04 (mol); nH2O = ½ nH = 0,05 (mol)
Mặt khác, trong CO2 và trong H2O = 0,04.2 + 0,05 = 0,13 (mol)
nO ban đầu là 0,075.2 = 0,15 (mol)
=> nO dư = 0,15 - 0,13 = 0,02 (mol)
=> nO2 dư = 0,02/2 = 0,01 (mol)
các khí trong bình sau khi đốt = 0,04 + 0,05 + 0,01 = 0,1 (mol)
Vậy áp suất bình là :
Patm
9.BÀI TẬP TỔNG HỢP VỀ HYDROCACBON
v Một số lưu ý khi giải bài tập tổng hợp về hy¬dro¬cacbon :
Bài tập tổng hợp là một dạng bài tập trong đó có cả phần tính toán kèm theo câu hỏi lý thuyết hoặc câu hỏi thí nghiệm.
Bài tập hỗn hợp thường có các dạng sau :
Tìm CTPT của một hay nhiều hy¬dro¬cacbon sau đó yêu cầu :
- Xác định CTCT đúng của các chất đó qua thí nghiệm cho chất đó tác dụng với một chất nào đó thu được sản phẩm cụ thể.
- Xác định CTCT rồi viết phương trình phản ứng điều chế một chất hy¬dro¬cacbon khác hoặc điều chế chất đó từ nguyên liệu chính ban đầu là gì.
- Đưa ra phương pháp phân biệt các hy¬dro¬cacbon mới tìm được hoặc nêu cách tách riêng, tinh chế từng chất trong hỗn hợp các chất mới tìm được.
Về phương pháp làm bài tập loại này, chúng ta vận dụng các phương pháp đã hướng dẫn trong phần bài tập lý thuyết và bài tập tìm CTPT, bài tập hỗn hợp để giải. Sau đây là một số bài tập ví dụ :
Dạng 1 : Đề bài yêu cầu xác định CTPT của sản phẩm thế, từ đó giả thiết đề cho xác định đúng CTCT của hy¬dro¬cacbon ban đầu.
Bài 1 :
Khi tiến hành phản ứng thế giữa ankan B với hơi Br2 có chiếu sáng người ta thu được hỗn hợp X chỉ gồm 2 sản phẩm phản ứng (một chất vô cơ và một chất hữu cơ) ở thể hơi. Tỉ khối hơi của X so với không khí bằng 4.
a) Lập CTPT của B và chọn cho M một CTCT thích hợp.
b) Nếu tiến hành phản ứng thế 3 nguyên tử hidro trong phân tử B bằng Clo thì có thể thu được mấy đồng phân?
GIẢI :
Đề bài cho tỉ khối hơi của sản phẩm thế nên ta tìm CTPT sản phẩm rồi suy ra CTCT B
a. Lập CTPT của B và chọn CTCT đúng của B.
Gọi k là số nguyên tử Brom đã thế vào phân tử B :
CnH2n+2 + kBr2 => CnH2n+2-kBrk + kHBr
a => a ak (mol)
Gọi a (mol) là số mol B đã tham gia phản ứng
Sản phẩm phản ứng gồm : CnH2n+2-kBrk : a mol và HBr : ak mol
= 29.4 = 116 =>
=> 14n + 44k = 114
n =
k
1 2 3
5 1,8 < 0
=> CTPT B : C5H12 và dẫn xuất của B : C5H11Br
k = 1 : phản ứng xảy ra theo tỉ lệ mol 1:1 và thu được duy nhất một sản phẩm C5H11Br => B phải có cấu tạo đối xứng.
=> CTCT B :
Neopen¬tan hay 2,2 - dimetyl¬propan
b. Ta thu được 3 đồng phân của dẫn xuất 3 clo của B :
Dạng 2 : Sau khi tìm được CTPT, CTCT của các hy¬dro¬cacbon đề bài yêu cầu viết pt¬pứ điều chế các chất
Bài 2 :
Hỗn hợp khí X gồm 4 hy¬dro¬cacbon A, B, C, D ở đi¬iều kiện chuẩn. Trộn X với O2 vừa đủ để đốt cháy hết X trong một bình kín nhiệt độ T1 > 100oC và áp suất 0,8amt. Bật tia lửa điện để đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp rồi đưa bình về nhiệt độ T1, đo lại áp suất trong bình vẫn được trị số 0,8atm. Làm lại thí nghiệm với các hỗn hợp X có thành phần A, B, C, D khác nhau vẫn thu được kết quả như cũ.
a) Lập CTPT A, B, C, D biết rằng MA < MB < MC < MD.
b) Viết pt¬pư điều chế D từ A và B từ C
GIẢI :
Nhiệt độ sau khi đốt T1 > 100oC => H2O ở thể hơi
Ở cùng điều kiện nhiệt độ, thể tích áp suất bình trước và sau khi đốt không đổi => số mol khí trong bình trước và sau phản ứng bằng nhau.
Khi thay đổi thành phần của hỗn hợp X mà kết quả không thay đổi => khi đốt cháy từng chất thì tổng số mol trước và sau phản ứng cũng bằng nhau.
Đặt công thức của một chất trong hỗn hợp là : Cx¬Hy
a => a(x + y/4) => ax => ay/2 (mol)
Ta có : nT = nS => a + a(x + 0,25y) = ax + 0,5ay
=>1 + x + 0,25y = x + 0,5y => 0,25y = 1 => y = 4
=> Vậy cả 4 hy¬dro¬cacbon trên đều có 4 nguyên tử H trong phân tử.
Mặt khác do A, B, C, D đều ở thể khí nên x < 4
=> Vậy 4 hy¬dro¬cacbon trong X là CH4, C2H4, C3H4, C4H4
Theo thứ tự MA < MB < MC < MD thì A : CH4, B: C2H4, C: C3H4, D: C4H4.
b. Viết các pt¬pứ điều chế :
• Điều chế D từ A :
2CH4 C2H2 + 3H2
2C2H2 C4H4 (viny¬lax¬etilen)
• Điều chế B từ C :
C3H4 + 2H2 C3H8
C3H8CH4 + C2H4
Dạng 3 : Tìm CTPT của các hy¬dro¬cacbon sau đó nêu cách nhận biết hoặc tinh chế hoặc tách các chất trong hỗn hợp hy¬dro¬cacbon đó.
Bài 3 :
Đốt cháy một số mol như nhau của 3 hy¬dro¬cacbon L, L, M ta thu được lượng CO2 như nhau và tỉ lệ số mol H2O và CO2 đối với K., L, M tương ứng bằng 0,5; 1, 1,5.
a) Xác định CTPT K, L, M
b) Nêu cách nhận biết 3 khí trên đựng trong 3 lọ mất nhãn
c) Hãy tách riêng 3 chất trong hỗn hợp trên.
GIẢI
Đặt công thức chung cho 3 hy¬dro¬cacbon là CnH2n +2-2k với k là số liên kết trong phân tử các hy¬dro¬cacbon trên.
a an => a(n+1-k) (mol)
3 hy¬dro¬cacbon đốt với số mol như nhau thu được lượng CO2 như nhau nên K, L, M có cùng số C trong phân tử.
T =
• K thì T = 0,5 => 0,5n = n + 1 - k => n = 2(k - 1)
0 < n < 4 và k ³ 0
=> n = 2, k = 2 => K : C2H2
• L thì T = 1 => n = 2 và k = 1
=> CTPT L : C2H4
• M thì T = 1,5 => n = 2 và k = 0
=> CTPT M : C2H6
b) Nhận biết 3 khí trên đựng trong 3 lọ mất nhãn :
- Lấy mỗi khí một ít làm mẫu thử.
- Dẫn lần lượt 3 khí vào dd Ag¬NO3/NH3, khí nào tạo được kết tủa vàng nhạt là C2H2.
- Hai khí còn lại không có hiện tượng gì được dẫn tiếp qua ddBr2 dư, khí nào làm mất màu nâu đỏ của dd Br2 là C2H4, khí còn lại không có hiện tượng gì thoát ra ngoài là C2H6
H2C=CH2 + Br2 => BrH2C-CH2Br
c) Cách tách 3 chất trên ra khỏi hỗn hợp của chúng :
- Cũng thực hiện qua các thí nghiệm như trên ta thu được khí C2H6 thoát ra ngoài.
- Tinh chế lại C2H2 bằng cách cho dd axít HCl vào kết tủa bạc ax¬etilua, khí ax¬etilen được hoàn nguyên sẽ bay ra ngoài :
C2Ag2 + 2HCl => C2H2 + 2Ag¬Cl(kết tủa)
- Tinh chế lại C2H4Br2 bằng cách cho thêm dd¬KO¬Hđặc/an¬col vào dd Br2 bị mất màu thì khí C2H4 được hoàn nguyên sẽ bay ra ngoài :
Hoặc :
Ghi chú : Trên đây chỉ là một số bài tập ví dụ nhỏ, nếu các em làm tốt bài tập phần II.1& II.2 thì sẽ làm được bài tập phần này.
IV.MỘT SỐ CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM BỔ SUNG PHẦN BÀI TẬP VỀ...
Câu 1 :
Đặc điểm hay đặc tính nào sau đây giúp ta thấy được cấu tạo hoá học là yếu tố quyết định tính chất cơ bản của hợp chất hữu cơ?
A. Sự phân cực của liên kết cộng hoá trị.
B. Số lượng nguyên tử của mỗi nguyên tố.
C. Hiện tượng đồng đẳng và hiện tượng đồng phân
D. Tất cả đều sai.
Câu 2:
I - Các chất đồng phân thì có cùng CTPT
II - Những chất có cùng khối lượng phân tử thì là đồng phân của nhau.
A. I & II đều đúng
B. I đúng, II sai
C. I sai, II đúng
D. I & II đều sai
Câu 3:
Đồng phân là những chất có :
A. Cùng thành phần nguyên tố và có khối lượng phân tử (M) bằng nhau.
B. Có cùng CTPT nhưng CTCT khác nhau.
C. Cùng tính chất hoá học
D. a, b, c đều đúng
Câu 4:
I - Những chất đồng phân là những chất hơn kém nhau k nhóm CH2
II - Những chất có tính chất hoá học tương tự nhau là đồng đẳng của nhau.
A. I & II đều đúng
B. I đúng, II sai
C. I sai, II đúng
D. I & II đều sai
Câu 5:
Số đồng phân của chất có CTPT C4H8 (đồng phân phẳng và đồng phân hình học) là :
A. 3
B. 4
C. 5
D. 6
Câu 6:
Khi cho isopen¬tan tác dụng với Cl2 (1:1) ta thu được số sản phẩm :
A. 1 sản phẩm duy nhất
B. 2
C. 3
D. 4
Câu 7:
Trong các hợp chất : Propen (I); 2-metyl¬buten-2 (II); 3,4-dimetyl¬hex¬en-3(III); al¬lyl clorua (IV); 1,2-di¬Cloeten (V). Chất nào có đồng phân hình học?
A. III, V
B. II,IV
C. I, II, III, IV
D. I, V
Câu 8:
Cho biết tên của hợp chất sau theo IU¬PAC ?
A. 1-Clo-4-Etylpen¬ten-4
B. 1-clo-4-metylen¬hex¬an
C. 2-etyl-5-Clopen¬ten-1
D. 5- Clo-2-etylpen¬ten-1
Câu 9:
Chọn tên đúng của chất có CTCT sau :
A. 5-Clo-1,3,4-trimetylpentin-1
B. 6-Clo-4,5-Dimetyl¬hex¬in-2
C. 1-Clo-2,3-Dimetyl¬hex¬in-4
D. Tất cả đều sai
Câu 10:
Nếu hidro hóa C6H10 ta thu được iso¬hex¬an thì CTCT của C6H10 là :
Câu 11:
Quy tắc Mac¬copn¬hicop chỉ áp dụng cho :
A. Anken đối xứng và tác nhân đối xứng.
B. Anken bất đối và tác nhân bất đối
C. Anken bất đối và tác nhân đối xứng
D. Hy¬dro¬cacbon không no bất đối và tác nhân bất đối.
Câu 12 :
I-- Xi¬cloankan và ankan đều là những hy¬dro¬cacbon no nên chúng là đồng
đẳng của nhau.
II -- Tất cả những hy¬dro¬cacbon không no đều có tính chất hóa học như nhau.
A. I và II đều sai
B. I đúng, II sai
C. I sai, II sai
D. I sai, II đúng
Câu 13:
Những hợp chất nào sau đây có thể có đồng phân hình học (cis-trans)
CH3CH = CH2 (I) ; CH3CH = CHCl (II) ; CH3CH = C(CH3)2 (III)
(IV) (V)
A. (I), (IV), (V)
B. (II), (IV), (V)
C. (III), (IV)
D. (II), III, (IV), (V)
Câu 14:
Ankan A có 16,28%H trong phân tử (về khối lượng). vậy CTPT và số đồng phân tương ứng của A là :
A. C6H14 và 4 đồng phân
B. C6H14 và 5 đồng phân
C.C5H12 và 3 đồng phân
D.C6H14 và 6 đồng phân
Câu 15:
Cho propen, propin, di¬vinyl tác dụng với HCl(tỉ lệ 1:1), số sản phẩm thu được là :
A. 2,2,3
B. 2,3,2
C. 2,3,1
D. Tất cả đều sai.
Câu 16:
Những loại hy¬dro¬cacbon nào đã học tham gia được phản ứng thế?
A. Ankan
B. ankin
C. ben¬zen
D. Tất cả các hy¬dro¬cacbon trên.
Câu 17 :
Chọn câu trả lời đúng :
A. Anken là những hy¬dro¬cacbon mà phân tử có chứa một liên kết đôi C=C
B. Anken là những hy¬dro¬cacbon mà CTPT có dạng CnH2n, n ³ 2, nguyên.
C. Anken là những hy¬dro¬cacbon không no có CTPT CnH2n, n ³ 2, nguyên.
D. Anken là những hy¬dro¬cacbon mạch hở mà phân tử có chứa một liên kết đôi C=C
Câu 18:
Những hợp chất nào sau đây không thể chứa vòng ben¬zen?
a. C8H6Cl2 b. C10H16 c. C9H14Br¬Cl d. C10H12(NO2)2.
A. a, b
B. b,c
C. c, d
D. a, c, d
Câu 19 :
Cho xi¬cloankan có CTCT thu gọn sau :
1/ (CH2)4CHCH3 2/ CH3CH(CH2)2CHCH3
3/ (CH2)2CHCH2CH3 4/ CH3CH(CH2)4CHCH2CH3
Xi¬cloankan bền nhất là :
A. (1)
B. (2)
C. (3)
D. (4)
Câu 20 :
Phương pháp điều chế nào sau đây giúp ta thu được 2-Clobu¬tan tinh khiết hơn hết ?
A. n-Bu¬tan tác dụng với Cl2, chiếu sáng, tỉ lệ 1:1.
B. Buten-2 tác dụng với hidro¬clorua
C. Buten-1 tác dụng với hidro¬clorua
D. Bu¬ta¬di¬en-1,3 tác dụng với hidro¬clorua
Câu 21:
Thứ tự nhận biết các lọ mất nhãn N2(I), H2(II), CH4(III), C2H4(IV), C2H2(V)
A.5-4-1-3-2
B.5-4-2-1-3
C.5-4-3-2-1
D. Tất cả đều đúng
Câu 22 :
Xác định X, Y, Z, T trong chuỗi phản ứng sau :
A. X : bu¬tan, Y: Buten-2, Z : Propen, T : Metan
B. X : Bu¬tan, Y: Etan, Z : CloEtan, T : Đi¬CloEtan
C. X : Bu¬tan, Y: Propan, Z : Etan, T : Metan
D. Các đáp trên đều sai.
Câu 23:
Từ CTPT¬TQ của hy¬dro¬cacbon CnH2n+2-2k (k≥0), ta có thể suy ra các trường hợp nào sau đây?
A. k = 1 => X là anken CnH2n, (n≥2), n nguyên
B. k = 2 => X là ankin CnH2n-2, (n≥2), n nguyên
B. k = 4 => X là aren CnH2n-6, (n≥6), n nguyên
D. Tất cả đều đúng
Câu 24 :
Khi đốt cháy một hy¬dro¬cacbon X ta thu được (số mol CO2/ số mol H2O =2) . Vậy X có thể là :
A. C2H2 B. C12H12 C. C3H6 D. A,B đều đúng
Câu 25 :
Đốt cháy một hỗn hợp gồm nhiều hy¬dro¬cacbon trong cùng một dãy đồng đẳng nếu ta thu được số mol H2O > số mol CO2 thì CTPT tương đương của dãy :
A. CnHn, n ≥ 2
B. CnH2n+2, n ≥1 (các giá trị n đều nguyên)
C. CnH2n-2, n≥ 2
D. Tất cả đều sai
Câu 26 :
Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp hai hy¬dro¬cacbon đồng đẳng có khối lượng phân tử hơn kém nhau 28đvC, ta thu được 4,48 l CO2 (đk¬tc) và 5,4g H2O. CTPT của 2 hy¬dro¬cacbon trên là :
A. C2H4 và C4H8
B. C2H2 và C4H6
C. C3H4 và C5H8
D. CH4 và C3H8
Câu 27:
Thứ tự nhận biết các lọ mất nhãn đựng các khí : C2H6 (I), C2H4 (II), C2H2 (III), CO2 (IV), H2(V)
A. III, II, IV, I, V
B. IV, III, II, I, V
C. III, IV, II, I, V
D. Tất cả đều đúng
Câu 28:
Công thức thực nghiệm của một đồng đẳng của ben¬zen có dạng (C3H4)n thì CTPT của đồng đẳng đó là :
A. C12H16
B. C9H12
C. A, C đúng
D. A, C sai.
Câu 29:
Khi đốt cháy metan trong khí Cl2 sinh ra muội đen và một chất khí làm quỳ tím hóa đỏ. Vậy sản phẩm phản ứng là :
A. CH3Cl và HCl
B. CH2Cl2 và HCl
C. C và HCl
D. CCl4 và HCl
Câu 30 :
Đốt cháy 2 hy¬dro¬cacbon đồng đẳng liên tiếp ta thu được 6,43g nước và 9,8gam CO2. vậy CTPT 2 hy¬dro¬cacbon là :
A. C2H4 và C3H6
B. CH4 và C2H6
C. C2H6 và C3H8
D. Tất cả đều sai.
Câu 31 :
Trong một bình kín chứa hỗn hợp A gồm hy¬dro¬cacbon X và H2 với xt Ni. Nung nóng bình một thời gi¬an ta thu được một khí B duy nhất. Đốt cháy B ta thu được 8,8g CO2 và 5,4g H2O. Biết VA=3VB. Công thức của X là :
A. C3H4
B. C3H8
C. C2H2
D. C2H4
Câu 32 :
Một hỗn hợp khí X gồm ankin B và H2 có tỉ khối hơi so với CH4 là 0,6. Nung nóng hỗn hợp X với Ni xt để phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được hỗn hợp khí Y có tỉ khối hơi so với CH4 là 1. Cho hỗn hợp Y qua dd Brom dư thì bình chứa Brom có khối lượng tăng lên là :
A. 8g
B. 16g
C. 0
D. Tất cả đều sai.
Câu 33 :
Đốt cháy một hỗn hợp hy¬dro¬cacbon ta thu được 2,24l CO2 (đk¬tc) và 2,7 gam H2O thì thể tích O2 đã tham gia phản ứng cháy (đk¬tc) là :
A. 5,6 lít
B. 2,8 lít
C. 4,48 lít
D. 3,92 lít
Câu 34 :
Khi đốt cháy một hy¬dro¬cacbon A, thu được 0,108g nước và 0,396g CO2. Công thức đơn giản nhất của A là :
A. C2H3
B. C3H4
C. C4H6
D. Tất cả đều sai
Câu 35 :
Hỗn hợp A gồm một ankan và một anken. Đốt cháy hỗn hợp A thì thu được a (mol) H2O và b (mol) CO2. Hỏi tỉ số T = a/b có giá trị trong khoảng nào?
A. 1,2< T <1,5
B. 1< T < 2
C. 1 < T < 2
D. Tất cả đều sai
Câu 36 :
Xét sơ đồ phản ứng : A => B => TNT (thuốc nổ)
A. A là Tolu¬en, B là n-hep¬tan
B. A là ben¬zen, B là Tolu¬en
C. A là n-hex¬an, B là Tolu¬en
D. Tất cả đều sai
Câu 37 :
Khi cộng HBr vào 2-metyl¬buten-2 theo tỉ lệ 1:1, ta thu được số sản phẩm.
A. 2
B. 3
C. 4
D. Tất cả đều sai
Câu 38 :
Anken thích hợp để điều chế :
A. 3-etylpen¬ten-2
B. 3-etylpen¬ten-3
C. 3-etylpen¬ten-1
D. 3,3-Dimetylpen¬ten-1
Câu 39 :
Khi cho Br2 tác dụng với một hy¬dro¬cacbon thu được một dẫn xuất brom hóa duy nhất có tỉ khối hơi so với không khí bằng 5,207. CTPT của hy¬dro¬cacbon là :
A. C5H12
B. C5H10
C. C4H10
D. Không xác định được.
Câu 40 :
I- Đốt cháy một ankin thu được số mol CO2 > số mol H2O
II- Khi đốt cháy một hy¬dro¬cacbon X mà thu được số mol CO2> số mol H2O thì X là ankin?
A. I & II đều đúng
B. I đúng, II sai
C. I sai, II đúng
D. I & II đều sai
Câu 41:
Cho 1,12gam một anken tác dụng vừa đủ với dd Br2 ta thu được 4,32 gam sản phẩm cộng. Vậy CTPT của anken có thể là :
A. C2H4
B. C3H6
C. C2H2
D. Đáp số khác
Câu 42 :
Đốt cháy một thể tích hy¬dro¬cacbon A cần năm thể tích oxi. Vậy CTPT của A là :
A. C3H6 B. C2H12 C. C3H8 D.B và C đều đúng
Câu 43:
Hỗn hợp 2 ankan liên tiếp có dhh/H2 = 24,8. CTPT của 2 ankan đó là :
A.CH4 ; C2H6
B.C2H6 C3H8
C.C3H8 và C4H10
D. Tất cả đều sai
Câu 44 :
Đốt cháy một số mol như nhau của 3 hy¬dro¬cacbon K, L, M ta thu được lượng CO2 như nhau và tỉ lệ số mol H2O và CO2 đối với K, L, M tương ứng bằng 0,5 : 1 : 1,5. CTPT của K, L, M lần lượt là :
A. C3H8, C3H4, C2H4
B. C2H2, C2H4, C2H6
C. C12H12, C3H6, C2H6
D. B và C đúng
Câu 45 :
Hai xi¬cloankan M, N đều có tỉ khối hơi so với metan bằng 5,25. khi mon¬oclo hóa (có chiếu sáng) thì M cho 4 hợp chất, N chỉ cho một hợp chất duy nhất. Tên của M và N là :
A. metyl xi¬clopen¬tan và dimetyl xi¬clobuan
B. xi¬clo¬hex¬an và metyl xi¬clopen¬tan
C. xi¬clo¬hex¬an và iso¬propan xi¬clo¬propyl
D. A, B, C đều đúng
Câu 46 :
Đốt cháy hoàn toàn một hy¬dro¬cacbon X với một lượng vừa đủ oxi. Dẫn hỗn hợp sản phẩm cháy qua H2SO4đ thì thể tích khí giảm hơn một nữa. Dãy đồng đẳng của X là :
A. ankan
B. anken
C. ankin
D. anka¬di¬en
E. aren
Câu 47 :
Đốt cháy V(lít) hỗn hợp khí X ở đk¬tc gồm 2 hy¬dro¬cacbon tạo thành 4,4gam CO2 và 1,8gam H2O. Cho biết 2 hy¬dro¬cacbon trên cùng hay khác dãy đồng đẳng và thuộc dãy đồng đẳng nào (chỉ xét các dãy đồng đẳng đã học trong chương trình)
A. Cùng dãy đồng đẳng anken hoặc xi¬cloankan
B. Khác dãy đồng đẳng : ankan và ankin (số mol bằng nhau)
C. Khác dãy đồng đẳng : ankan và anka¬di¬en (số mol bằng nhau)
D. Tất cả đều đúng.
Câu 48 :
Cho 0,896 lít (ở đk¬tc) hỗn hợp khí A gồm 2 hy¬dro¬cacbon mạch hở. Chia A thành 2 phần bằng nhau.
Phần 1 : Cho qua dd Br2 dư, lượng Br2 nguyên chất phản ứng là 5,6 gam
Phần 2 : Đốt cháy hoàn toàn tạo ra 2,2 gam CO2. Tìm CTPT 2 hy¬dro¬cacbon.
A. C4H8 và C2H2
B. CH4 và một hy¬dro¬cacbon không no.
C. C2H2 và C2H4
D. Tất cả đều sai.
Câu 49 :
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. 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%
Câu 50 :
Cho hỗn hợp 2 hy¬dro¬cacbon thơm đều có nhánh no A, B có số C trong phân tử không quá 10. Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp thu được 18,04g CO2 và 4,68g H2O. CTPT có thể có của A, B là :
A. A là C7H8, B là C9H12
B. A là C8H10, B là C10H14
C. A, B đều đúng.
D. A, B đúng nhưng chưa đủ.
Câu 51 :
PVC là sản phẩm trùng hợp của :
A. CH3-CH=CH - Cl
B. CH2=CH-Cl
C. CH2=CH - CH2Cl
D. A, D đúng
Câu 52 :
Từ Na¬tri¬ax¬etat có thể điều chế Clo¬ro¬fom bằng mấy phản ứng?
A. 2
B. 3
C. 4
D. 5
Câu 53 :
Ở điều kiện thường, các hy¬dro¬cacbon ở thể khí gồm :
A. C1 -> C4
B. C1 -> C5
C. C1 -> C6
D. C2 -> C10
Câu 54 :
Cho hai hy¬dro¬cacbon A, B đều ở thể khí. A có công thức C2xHy; B có công thức CxH2x (trị số x trong hai công thức bằng nhau). Biết dA/KK = 2 và dB/A = 0,482. CTPT A, B là :
A. C2H4, C4H10
B. C4H12, C3H6
C. C4H10; C2H4
D. A, C đều đúng
Hết
(eBook Cre¬at¬ed by H2203 ---Thu¬vien-ebook.net )
Bạn đang đọc truyện trên: Truyen2U.Pro