Bài tập đốt cháy hiđrocacbon nâng cao

Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán Lý Hóa Sinh Văn Anh tốt nhất! PP GIẢI BÀI TẬP PHẢN ỨNG CHÁY HIĐROCACBON I. LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI 1. Công thức phân tử tổng quát và công thức phân tử của chất tương đương với hỗn hợp. Công thức một chất Công thức chất tương đương CxHy điều kiện: 2x Hay CnH2n 2k điều kiện: x, y, N0 Với là tổng số liên kết và vòng. Nếu mạch hở --> tổng số nối , kN. CxHy, 1; Hay Cn H2n 2k 1; 0: Ankan CnH2n Cn H2n 1: Xiclôankan hay anken. Xiclôankan: CnH2n Anken: CnH2n Cn H2n (mạch hở): Ankađien hay ankyn Ankađien: CnH2n Ankyn: CnH2n Cn H2n 4: Aren (3 vòng) CnH2n Cn H2n 2. Phương trình phản ứng cháy: CxHy (x 4y)O2 ----> xCO2 2yH2O Cn H2n 2k (3n k)/2 O2 ----> nCO2 (n k) H2O. Hệ quả: *) 0, ta có: Cn H2n (3n 1)/2 O2 ----> nCO2 (n 1) H2O mol nx mol (n 1)x mol ----> (n 1)x nx số mol H2O số mol CO2 Vậy ta có: Cn H2n cháy <---> số mol H2O số mol CO2 và số mol Cn H2n số mol H2O số mol CO2Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán Lý Hóa Sinh Văn Anh tốt nhất! *) 1, ta có: Cn H2n 3n/2 O2 ----> nCO2 nH2O Cn H2n cháy <--> số mol H2O số mol CO2 *) 2, ta có: Cn H2n (3n 1)/2 O2 ----> nCO2 (n 1) H2O mol nx mol (n 1)x mol ----> nx (n 1)x số mol CO2 số mol H2O Vậy ta có: Cn H2n cháy <---> số mol H2O số mol CO2 và số mol Cn H2n số mol CO2 số mol H2O *) Chú ý: Hỗn hợp hiđrocacbon thể khí thì: và Chỉ có những Ankyn (có nối đầu mạch) mới có phản ứng thế AgNO3/NH4OH. Ngoại trừ CH CH, các ankyn còn lại khi bị hyđrat hoá cho sản phẩm chính là xêtôn. Nếu hiđrôcacbon bị hyđrat hoá mà tạo ra rượu đơn chức no thì hiđrocacbon này chính là anken (hay olefin) II. BÀI TẬP MẪU Bài 1: Hỗn hợp gồm các khí mêtan, êtylen và axêtylen. a. Dẫn 2,8 lít hỗn hợp đktc qua bình đựng dung dịch nước Brôm thấy bình bị nhạt màu đi một phần và có 20g brôm phản ứng. b. Mặt khác đốt cháy hoàn toàn 5,6 lit đktc rồi cho toàn bộ sản phẩm cháy qua bình đựng 175,2 gam dung dịch NaOH 20% sau thí nghiệm thu được dung dịch chứa 1,57% NaOH. Tính theo thể tích của mỗi khí có trong hỗn hợp A. Hướng dẫn: Gọi x, y, lần lượt là các số mol của CH4 C2H4 và C2H2 có trong 2,8 lít hỗn hợp: nhh 4,228,2= 0, 125 mol Khi cho 2,8 lít hỗn hợp đi qua bình đựng nướcBrôm chỉ có C2H4 và C2H2 phản ứng Phương trình phản ứng: C2H4 Br2 -> C2H4Br2 C2H2 Br2 -> C2H2Br Ta có: nBr2 2z 10020= 0, 125 Đốt cháy 5,6 lít hỗn hợpTruy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán Lý Hóa Sinh Văn Anh tốt nhất! CH4 2O2 -> CO2 2h2O 2x 2x C2H4 3O2-> 2CO2 2H2O 2y 4y 2C2H2 O2 -> CO2 H2O 2z 4z Ta có: CO2 2x 4y 4z 0,375 NaOH 0,876 mol CO2 2NaOH -> Na2CO3 H2O 1mol 2mol NaOH phản ứng 2n CO2 0,75 2y NaOH dư 0, 876 0,75 2y 0,126 2y Ta có hệ phương trình 57,1100.2,17544).375,0()2126,0.(40125,02125,0yyzyzyx Giải hệ ta được: 0,025 0, 05 CH4 40% C2H4 20% C2H2 40% III. BÀI TẬP VẬN DỤNG Bài 1: Người ta đốt cháy một hidrôcacbon no bằng O2 dư rồi dẫn sản phẩm cháy đi lần lượt qua H2SO4 đặc rồi đến 350ml dung dịch NaOH 2M thu được dung dịch A. Khi thêm BaCl2 dư vào dung dịch thấy tác ra 39,4gam kết tủa BaCO3 còn lượng H2SO4 tăng thêm 10,8gam. Hỏi hiđrô các bon trên là chất nào Bài 2: Cho biết chứa hoặc nguyên tố trong số các nguyên tố C; H; O. 1/ Trộn 2,688lít CH4 (đktc) với 5,376lít khí (đktc) thu được hỗn hợp khí có khối lượng 9,12g. Tính khối lượng phân tử X. 2/ Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợpY. Cho sản phẩm cháy hấp thụ hết vào dung dịch chứa 0,48 mol Ba(OH)2 thấy tạo ra 70,92g kết tủa. Xác định CTPT và viết CTCT của X. Bài 3: Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp khí gồm hidrocacbon có công thức tổng quát CnH2n và mH2m 2. (4 1); (4 2) cần dùng 35,2g khí O2. Sau phản ứng thu được 14,4g H2O và lượng khí CO2 có thể tích bằng 37 thể tích của hỗn hợp khí ban đầu. a. Tính thể tích của hỗn hợp khí ban đầu.Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán Lý Hóa Sinh Văn Anh tốt nhất! b. Xác định CTPT và CTCT cơ thể có của các hidrocacbonat nói trên. ĐÁP ÁN VÀ LỜI GIẢI Bài 1. Hướng dẫn: Sản phẩm cháy khi đốt Hiđrô cac bon bằng khí O2 là CO2; H2O; O2 dư. Khi dẫn sản phẩm cháy đi qua H2SO4 đặc thì toàn bộ H2O bị giữ lại (do H2SO4 đặc hút nước mạnh), do vậy lượng H2SO4 tăng 10,8gam, chính bằng lượng nước tạo thành (OH2m 10,8gam), khí còn lại là CO2, O2 dư tiếp tục qua dung dịch NaOH, xảy ra phản ứng giữa CO2 và NaOH CO2 2NaOH Na2CO3 H2O (1) CO2 NaOH NaHCO3 (2) Tuỳ thuộc vào số mol của CO2 và NaOH mà có thể tạo ra muối trung hoà Na2CO3 lẫn muối axit NaHCO3) Trường hợp 1: NaOH dư, sản phẩm của phản ứng giữa CO2 và NaOH chỉ là muối trung hoà. Dung dịch gồm Na2CO3 H2O Khi phản ứng với dung dịch BaCl2, toàn bộ muối gốc cacbonat bị chuyển thành kết tủa BaCO3. Na2CO3 BaCl2 BaCO3 2NaCl (3) Ta có: 3BaCOn= 2COn Vì: 3BaCOn= )mol(2,01974,39 2COn= 0,2 (mol) Trong khi: OH2n )mol(6,0188,10 Suy ra: Tỷ số 316,02,0nnOHCO22 không tồn tại hiđrô các bon no nào như vậy vì tỷ số nhỏ nhất là 21 CH4 cháy Trường hợp 2: Như vậy NaOH không dư. Nghĩa là NaOH phản ứng hết. Đồng thời tạo ra cả muối axít và muối trung hoà (cả phản ứng (1) và (2) đều xảy ra, lượng CO2 phản ứng hoàn toàn, lượng CO2 bị giữ lại hoàn toàn) Theo phương trình (1) NaOH ban đầu 0,35 0.7 (mol) nNaOH 2. 32CONan 3BaCOn 0,2 0,4 (mol)Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán Lý Hóa Sinh Văn Anh tốt nhất! 2COnở (1) 0,2 (mol) (*) Lượng NaOH còn lại: 0,7 0,4 0,3 (mol). Tham gia phản ứng (2) Theo phương trình (2): 2COn= NaOH 0,3 (mol) (**) Vậy từ (*), (**) lượng khí CO2 tạo thành trong phản ứng cháy là 2COn 0,2 0,3 0,5 (mol) Gọi CTHH hiđrô các bon no là CnH2n+2 (n 1) Phản ứng cháy; CnH2n+2 2O21n3 CO2 (n 1)H2O Do đó; 5n6,05,01nn Vậy hiđrô các bon cần tìm có công thức hoá học C5H12 Bài 2. Hướng dẫn: 1/ Số mol các chất =4,22688,2 0,12 mol nx 4,22376,5 0,24 mol mx 9,12 0,12 16 7,2 => Mx 24,02,7 30 2/ Các PTHH có thể xảy ra gồm: CH4 2O2 -> CO2 2H2O (1) CxHyOz (x 2y 2z)O2 -> xCO2 2yH2O (2) CO2 Ba(OH)2 -> BaCO3 H2O (3) CO2dư H2O BaCO3 -> Ba(HCO3)2 (4) Xảy ra trường hợp: a, Trường hợp 1: CO2 thiếu -> không có PTHH(4) 2COn 3BaCOn 19792,70 0,36 mol lượng CO2 do CH4 tạo ra theo PT (1) 4CHn 0,12 mol. Do đó lượng CO2 do tạo ra 0,36 0,12 0,24 mol. Như vậy số nguyên tử trong 24,024,0 => 12 16z 30 hay 16z 18.Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán Lý Hóa Sinh Văn Anh tốt nhất! Cặp nghiệm duy nhất và => CTPT là CH2O CTCT là -C b, Trường hợp 2: CO2 dư có PTHH (4) Lúc đó CO2 0,48 0,48 0,36 0,6 mol đủ dư 2COn do tạo ra 0,6 0,12 0,48 mol -> nguyên tử trong 24,048,0 ta có 12 16z 30 <=> 24 16z 30 <=> 16z Cặp nghiệm duy nhất CTPT là C2H6 CTCT là Bài 3. Hướng dẫn n2O 322,35 =1,1 mol OH2= 184,14 0,8 mol Gọi a, lần lượt là số mol của hiđrocacbon CnH2n và CmH2m Ta có PTHH CnH2n +23nO2 CO2 H2O a. 23na na na CmH2m 21)O+3(2m CO2 (m +1)H2O ()2)13m). mb (m+1)b 2O 23na+ 2)13(mb 1,1 (1) OH2= na (m+1)b 0,8 (2) CO2 na mb 37(a+b) (3)Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán Lý Hóa Sinh Văn Anh tốt nhất! Giải hệ PT ta được 0,2 0,1 CnH2n =0,2/0,3 100% 66,7% a. CmH2m 100% 66,7% 33,3 b. na mb 37( +b) 0,2n 0,1m 37 0,3 2n Các hiđrocacbon có CT: C2H4 và C3H8 C3H6 và CH4