Dạng bài đốt cháy hidrocacbon

BÀI TOÁN ĐỐT CHÁY HIDROCACBON I.Phương pháp Hidrocacbon CxHy hoặc CnH2n+2-2k (n≥ 1, 𝑘 ≥ 0) CnH2n+2-2k + 3𝑛+1−𝑘 2 O2 →nCO2 + (n+1-k)H2O *Dựa vào sản phẩm của phản ứng đốt cháy hidrocacbon: - nH2O>nCO2 =>CTPT CnH2n+2 và nCnH2n+2 = nH2O – nCO2 - nH2O=nCO2 =>CTPT CnH2n - nH2OCTPT CnH2n-2 và nCnH2n+2 = nCO2 – nH2O *Thường áp dụng ĐLBT nguyên tố và bảo toàn khối lượng BTKL: mCxHy + mO2pu = mCO2 + mH2O BTNT: nC(CxHy) = nC(CO2) nH(CxHy) = nH(H2O) =>mCxHy pư = mC +mH = 12.nCO2 + 2nH2O 1 nO2 pư = nCO2 + nH2O 2 *Một số công thức cần nhớ: ̅= - Khối lượng trung bình: 𝑀 - Số nguyên tử C = 𝑚ℎℎ 𝑛ℎℎ 𝑛𝐶𝑂2 𝑛𝐶𝑥𝐻𝑦 - Số nguyên tử 𝐶̅ = 𝑛𝐶𝑂2 𝑛ℎℎ *Thường cho sản phẩm cháy thu được dẫn qua bình (1) đựng chất hấp thụ H2O: P2O5, H2SO4 đặc, CaCl2…bình (2) đựng chát hấp thụ CO2 như: NaOH, KOH, Ca(OH)2, Ba(OH)2… Khi đó khối lượng bình (1) tăng = mH2O Khối lượng bình (2) tăng = mCO2 Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn - Anh tốt nhất! 1 - Nếu cho toàn bộ sản phẩm cháy qua dung dịch Ca(OH)2, Ba(OH)2 thì khối lượng bình tăng = mCO2 +mH2O. Khi đó khối lượng dung dịch tăng hoặc giảm so với khối lượng dung dịch ban đầu +Khối lượng dung dịch tăng: ∆𝑚𝑑𝑑 ↑ = (mCO2+mH2O) - m↓ +Khối lượng dung dịch giảm: ∆𝑚𝑑𝑑 ↓ = m↓ -( mCO2+mH2O) II. Bài tập mẫu Bài 1: Đốt cháy hoàn toàn 0,15 mol hỗn hợp A gồm 2 hidrocacbon no thu được 9,45g H2O. Cho sản phẩm cháy vào dung dịch Ca(OH)2 dư thì khối lượng kết tủa thu được là bao nhiêu? Hướng dẫn giải: nH2O = 9,45/18 = 0,525 nA = nH2O – nCO2 =>nCO2 = nH2O – nA =0,525-0,15 = 0,375 mol nCaCO3 = nCO2 = 0,375 mol =>mCaCO3 = 0,375.100 = 37,5g Bài 2: Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp A gồm 2 hidrocacbon liên tiếp trong dãy đồng đẳng thu được 22,4l khí CO2(đktc) và 25,2g H2O. Xác định 2 hidrocacbon đó? Hướng dẫn giải: nH2O = 25,2/18 = 1,4 mol nCO2 = 1 mol nH2O>nCO2 =>nA = nH2O – nCO2 = 1,4 -1 = 0,4 =>𝑛̅ = 𝑛𝐶𝑂2 𝑛𝐴 = 1 0,4 = 2,5 =>C2H6 và C3H8 Bài 3: Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn - Anh tốt nhất! 2 Đốt cháy hoàn toàn V(l) C2H2 thu được CO2 và H2O có tổng khối lượng 25,2g. Nếu cho sản phẩm cháy đi qua Ca(OH)2 dư thu được 4,5g kết tủa.Tính giá trị V? Hướng dẫn giải: nCO2 = nCaCO3 = 4,5/100 = 0,45 mol =>nH2O = 25,2−0,45.44 18 = 0,3 mol nC2H2 = nCO2 – nH2O = 0,45 – 0,3 = 0,15 mol VC2H2 = 0,15.22,4 = 3,36l Bài 4: Đốt cháy hoàn toàn một lượng hidrocacbon X. Hấp thụ toàn bộ sản phẩm cháy vào dd Ba(OH)2 dư tạo 29,55g kết tủa, dd sau phản ứng có khối lượng giảm 19,35g so với dd ba(OH)2 ban đầu. Xác định CTPT của X? Hướng dẫn giải: nCO2 = nBaCO3 = 29,55/197 = 0,15 mol Khối lượng dd giảm = mBaCO3 –(mCO2 + mH2O) =>29,55 – (0,15.44 + mH2O) = 19,35 =>mH2O = 3,6g =>nH2O = 0,2 mol nH2O > nCO2 =>X là hidrocacbon no nX = nH2O – nCO2 = 0,2 – 0,15 = 0,05 Số nguyên tử C trong X = 𝑛𝐶𝑂2 𝑛𝑋 = 0,15/0,05 = 3 Bài 5: Đốt cháy hoàn toàn một thể tích khí thiên nhiên goodm metan, etan, propan bằng oxi không khí (trong không khí oxi chiếm 20% thể tích), thu được 7,84 l CO2 (đktc) và 9,9g H2O. Tính thể tích không khí (đktc) nhỏ nhất cần dùng để đốt cháy hoàn toàn lượng khí thiên nhiên trên? Hướng dẫn giải: Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn - Anh tốt nhất! 3 1 7,84 2 22,4 nO2 = nCO2 + nH2O = 1 9,9 + . 2 18 = 0,0625 mol Vkk = 5.VO2 = 5.0,0625.22,4 = 70l Bài 6: Hỗn hợp hidrocacbon X và oxi có tỉ lệ số mol tương ứng là 1 : 10. Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp trên thu được hỗn hợp khí Y. Cho Y qua dd H2SO4 đặc thu được hỗn hợp khí Z có tỉ khối so với H2 là 19. CTPT của X? Hướng dẫn giải: Chọn số mol các chất theo đúng hệ số phản ứng Chỉ có giá trị x=4, y = 8 là thỏa mãn =>CTPT là C4H8 III.Bài tập vận dụng Bài 1: Đốt cháy hoàn toàn 6,72 l khí etilen C2H4 (đktc) a)Viết phương trình phản ứng b)Tính thể tích không khí cần dùng để đốt cháy hết lượng etilen ở trên, biết rằng oxi chiếm 1/5 thể tích không khí c)Dẫn toàn bộ lượng khí CO2 sinh ra ở trên vào 500ml dung dịch NaOH 1M. Muối nào được tạo thành?Khối lượng bao nhiêu g? Đáp số: Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn - Anh tốt nhất! 4 a)Vkk = 100,8l b)mNaHCO3 = 42g Bài 2: Đốt cháy hoàn toàn 4,48l khí metan. Hãy tính: a)Thể tích không khí cần dùng biết oxi chiếm 20% thể tích không khí b)Thể tích CO2 sinh ra? c)Nếu dùng 500ml NaOH 0,5M hấp thụ toàn bộ lượng CO2 sinh ra ở trên. Muối nào được tạo thành? Khối lượng bao nhiêu? (các thể tích đó ở đktc) Đáp số: b)VCO2 = 0,2.22,4 = 4,48l c) mNa2CO3 = 5,3g mNaHCO3 = 12,6g Bài 3: Đốt cháy hoàn toàn 8,96l khí axetilen. Hãy tính: a)Thể tích oxi cần dùng? b)Thể tích CO2 sinh ra c)Nếu dùng dung dịch KOH 0,5M lấy dư hấp thu toàn bộ lượng CO2.Tính thể tích KOH phản ứng? b)VCO2 = 8,96l mNa2CO3 = 1,6l Bài 4: Đốt cháy hoàn toàn V (l) khí Metan. Dẫn lượng CO2 sinh ra ở trên vào dung dịch NaOH (ddA). Biết rằng: - Cho từ từ dung dịch HCl vào ddA thì phải mất 50ml ddHCl 1M mới bắt đầu thấy thoát khí ra. - Cho dd Ba(OH)2 dư vào ddA thu được 7,88 g kết tủa. Hỏi dd A chứa những muối nào? Hướng dẫn giải: CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O nHCl = 0,05.1 = 0,05 mol nBaCO3 = 7,88/197 = 0,04 mol Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn - Anh tốt nhất! 5 TH1: CO2 phản ứng với dd NaOH chỉ tạo NaHCO3 và CO2 dư NaHCO3 + HCl → NaCl + CO2 + H2O 0,05 0,05 NaHCO3 + Ba(OH)2 → BaCO3 + NaOH + H2O 0,05 0,05 nBaCO3 = 0,05 (sai với điều kiện đề bài nêu ra nên trường hợp này loại) TH2: CO2 phản ứng với ddNaOH tạo 2 muối NaHCO3 và Na2CO3 Khi cho từ từ dd HCl và dd A thì mới bắt đầu có khí bay ra =>phản ứng dừng lại ở giai đoạn tạo muối axit Na2CO3 + HCl → NaHCO3 + NaCl 0,05 (3) 0,05 Dd A tác dụng với dd ba(OH)2 Na2CO3 + Ba(OH)2 → BaCO3 + 2NaOH 0,05 (4) 0,05 NaHCO3 + Ba(OH)2 → BaCO3 + NaOH + H2O (5) Theo phản ứng (3) nNa2CO3 = nHCl = 0,05 mol Theo phản ứng (4) nBaCO3 = nNa2CO3 = 0,05 (khác với bài ra) =>TH này loại Vậy dd A chứa muối Na2CO3 và NaOH dư Bài 5: Đốt cháy hoàn toàn V(l) C3H7 thu được CO2 và H2O có khối lượng 30g. Nếu cho sản phẩm cháy qua dd Ba(OH)2 dư thu được 118,2g kết tủa. Tính V? Đáp số: 4,48l Bài 6: Đốt cháy hoàn toàn 4,48l khí etilen. a)Tính thể tích không khí (chứa 1/5 oxi) cần dùng? b)Tính khối lượng CO2? Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn - Anh tốt nhất! 6 c)Dẫn toàn bộ lượng CO2 thu dược qua dd KOH dư. Tính khối lượng muối tạo thành? Các thể tích khí đo ở đktc Đáp số: a)Vkk = 67,2l b)mCO2 = 17,6g c)mK2CO3 = 55,2g Truy cập vào: http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn - Anh tốt nhất! 7