Phương pháp giải bài tập hiđrocacbon

Khóa học LTĐH đảm bảo môn Hóa-Thầy Sơn Phương pháp giải bài toán hidrocacbon Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 1 - PHƢƠNG PHÁP GIẢI BÀI TOÁN HIDROCACBON TÀI LIỆU BÀI GIẢNG I. TÍNH CHẤT TRỌNG TÂM 1. Công thức phân tử 2. Phản ứng thế : ankan, anken, ankin, aren 3. Phản ứng cộng : anken, ankin 4. Phản ứng đốt cháy II. MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP 1. Bài toán về phản ứng cháy - Xác định loại HC theo tỉ lệ mol sản phẩm cháy + Khi đốt cháy một H.C X Nếu số mol CO2 < H2O thì X là ankan. Khi đó . 2 2ankan H O CO n n n  Nếu số mol CO2 = H2O thì X là anken, xicloankan Nếu số mol CO2 > H2O thì X là ankin. Khi đó 2 2ankin CO H O n n n  + Khi đốt cháy hỗn hợp gồm 2 HC Nếu số mol CO2 < H2O thì hỗn hợp có ankan. Nếu số mol CO2 > H2O thì hỗn hợp có ankin. - Sử dụng phương pháp bảo toàn khối lượng và bảo toàn nguyên tố : mhh HC= mC + mH 2 2 2O CO H O 1 n n n 2   - Tính nhanh số nguyên tử cacbon trong hợp chất đem đốt 2CO X n n n  Ví dụ 1: Đốt cháy hoàn toàn một hiđrocacbon X thu được 0,11 mol CO2 và 0,132 mol H2O. Khi X tác dụng với khí clo (tỉ lệ số mol 1 : 1) thu được một sản phẩm hữu cơ duy nhất. Tên gọi của X là A. 2-metylbutan. B. etan. C. 2,2-đimetylpropan. D. 2-metylpropan. Hƣớng dẫn: H2O – CO2 = 0,132 – 0,11 = 0,022. n = 0,11/0,022 = 5. C5H12 Ví dụ 2 : Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp hai hiđrocacbon CxHy và CxHz có số mol bằng nhau thu được 1,792 lít khí CO2 (đktc) và 1,62 gam H2O. Công thức phân tử của các hiđrocacbon là A. C3H8 và C3H6. B. C2H4 và C2H6. C. C4H10 và C4H8. D. C4H10 và C4H6. Hướng dẫn: Ta có 2CO n = 1,792 22,4 =0,08 (mol) ; 2H O n = 1,62 18 =0,09 (mol)  2H O n > 2CO n  Hỗn hợp có một hiđrocacbon là ankan: x 2x 2C H  Giả sử hh gồm ankan và anken : ankan = anken = 0,09 – 0,08 = 0,01. Số nguyên tử C bằng : 0,08/0,02 = 4 : C4H10 và C4H8. 2. Bài toán về phản ứng cộng vào liên kết pi - Gọi M1 là phân tử khối của hỗn hợp các chất khí trước phản ứng (gồm cả HC không no và H2) và M2 là phân tử khối trung bình của hỗn hợp khí sau phản ứng, với n1 và n2 là số mol hỗn hợp khí tương ứng, ta có 1 2 2 1 M n M n  và 2H pu 2 1 n n n  - Sử dụng phương pháp bảo toàn mol liên kết pi tổng số mol pi trong phân tử = tổng số mol pi chất tgia pư cộng (H2, Cl2, HCl..) Xn a.n  với a là số liên kết  trong phân tử X. - Sử dụng phương pháp bảo toàn khối lượng : mhh trước pư = mhh sau pư Ví dụ 1: Hỗn hợp khí X gồm 0,3 mol H2 và 0,1 mol vinylaxetilen. Nung X một thời gian với xúc tác Ni thu được Khóa học LTĐH đảm bảo môn Hóa-Thầy Sơn Phương pháp giải bài toán hidrocacbon Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 2 - hỗn hợp khí Y có tỉ khối so với không khí là 1. Nếu cho toàn bộ Y sục từ từ vào dung dịch brom (dư) thì có m gam brom tham gia phản ứng. Giá trị của m là A. 16,0. B. 3,2. C. 8,0. D. 32,0. Hướng dẫn : M1/M2 = (0,3.2 + 0,1.52)/29= 14,5/29 = 0,4/n=> n = 0,2. H2 pu = 0,4 – 0,2 = 0,2 Pi : 3C4H4 = H2 + Br2 : => Br2 = 0,1 mol : 16 gam Ví dụ 2: Hỗn hợp khí X gồm H2 và C2H4 có tỉ khối so với He là 3,75. Dẫn X qua Ni nung nóng, thu được hỗn hợp khí Y có tỉ khối so với He là 5. Hiệu suất của phản ứng hiđro hoá là A. 20%. B. 25%. C. 50%. D. 40%. Hướng dẫn : M 3,75.4 15  . Theo phương pháp đường chéo tìm được 2 2 4H C H n n . Chọn mỗi chất 1 mol. 1 2 2 2 2 1 M n n15 n 1,5 n 20 2     Số mol H2 đã phản ứng là : n = 2 - 1,5 = 0,5. Hiệu suất phản ứng là 50%. Ví dụ 3. Thực hiện phản ứng hoàn toàn giữa 10,2 gam một ankin với 4,48 lít H2 (đktc) trong bình kín có Ni xúc tác. Hỗn hợp khí thu được sau phản ứng làm mất màu vừa hết 80 gam dung dịch Br2 20%. Công thức phân tử của anken là A. C2H2 B. C3H4 C. C4H6 D. C5H8 Hướng dẫn : Vì ankin có hai liên kết pi nên : 2 2 ankin H Br ankin 5 8 2n n n n 0,15 mol 10,2 M 68 : C H 0,15       Ví dụ 4: Hỗn hợp X có tỉ khối 2X/H d =15 gồm C2H2, C2H4, C2H6, C3H4 và H2 được chứa trong bình có dung tích 2,24 lít (đktc). Cho một ít Ni (thể tích không đáng kể) vào bình rồi nung nóng một thời gian, sau đó dẫn hỗn hợp khí Y thu được qua bình chứa Br2 thu được 0,56 lit hỗn hợp khí Z (đktc) có 2Z/H d = 20. Khối lượng bình Br2 tăng lên(m) có giá trị : A. 2,19 gam B. 2 gam C. 1,5 gam C. 1,12 gam Hƣớng dẫn: Theo bảo toàn khối lượng luôn có : mX = mY và mY =mZ + m. Mà mX = 15.2. 2,24 22,4 = 3 (gam) và mZ = 20.2. 0,56 22,4 = 1 (gam). Vậy m = mY –mZ = 3 – 1 = 2 (gam). Ví dụ 5: Hỗn hợp X có tỉ khối 2X/H d =15 gồm C2H2, C2H4, C2H6, C3H4 và H2 được chứa trong bình có dung tích 2,24 lít. Cho một ít Ni (thể tích không đáng kể) vào bình rồi nung nóng một thời gian, sau đó dẫn hỗn hợp khí Y thu được qua bình chứa Br2 thấy khối lượng bình Br2 tăng lên một lượng m = 2 (gam) và có V lít hỗn hợp khí Z ( 2Z/H d = 20) thoát ra. Các khí đo ở đktc. V có giá trị : A. 1,68 lít B. 1,12 lít C. 1,00 lít D. 0,56 lít Hƣớng dẫn: Theo bảo toàn khối lượng luôn có : mX = mY và mY =mZ + m. Mà mX = 15.2. 2,24 22,4 = 3 (gam) và m = 2 (gam)  mZ = 1 (gam). Do MZ = 20.2 = 40 nên nZ = 1 40 = 0,025 (mol)  VZ = 0,025.22,4 = 0,56 (lít). 3. Bài toán về phản ứng đề hiđro và crackinh - Khi đề hiđro hay crackinh thì số mol hay thể tích khí của hỗn hợp đều tăng: H.C 2 1V V V  - Áp dụng phương pháp bảo toàn khối lượng ta có : Khóa học LTĐH đảm bảo môn Hóa-Thầy Sơn Phương pháp giải bài toán hidrocacbon Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 3 - 1 2 2 2 1 1 M n V M n V   - Hiệu suất của phản ứng crackinh được tính theo công thức 2 1 1 V V H .100% V   Ví dụ 1: Khi crackinh hoàn toàn một thể tích ankan X thu được ba thể tích hỗn hợp Y (các thể tích khí đo ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất); tỉ khối của Y so với H2 bằng 12. Công thức phân tử của X là A. C6H14. B. C3H8. C. C4H10. D. C5H12. Hướng dẫn: X 2 2 X X 5 12 Y 1 1 M n V M 3 M 72 : C H n 24 1      Ví dụ 2 : Crackinh 560 lít C5H12 thu được 1036 lít hỗn hợp X gồm nhiều hiđrocacbon khác nhau. Các khí đều được đo ở cùng điều kiện. Hiệu suất của phản ứng crackinh là A. 75%. B. 80%. C. 85%. D. 90%. Hướng dẫn: 2 1 1 V V 1036 560 H .100% .100% 85% V 560      Giáo viên: Phạm Ngọc Sơn Nguồn: Hocmai.vn