Phương pháp bảo toàn nguyên tố trong hóa học hữu cơ

Gửi bởi: Phạm Thọ Thái Dương 24 tháng 3 2020 lúc 10:06:48

Phương pháp giải

Các dạng bài thường gặp:

+ Bài toán cracking ankan:

Ankan X

Hỗn hợp Y

Bảo toàn nguyên tố C, H:

n_C(X) = n_C(Y)

n_H(X) = n_H(Y)

+ Bài toán liên quan đến phản ứng cộng:

n_{C trước}C trước = n_{C sau}

+ Đốt cháy hợp chất hữu cơ

Bảo toàn nguyên tố C, O, N, H:

n_C = n_CO₂

n_H = 2n_H₂O

n_N = 2 n_N₂

n_{O( CxHyOzNt)} = 2n_CO₂ + n_H₂O – 2n_O₂

Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Cho hỗn hợp khí A gồm 4 hidrocacbon thuộc các dãy dãy đồng đẳng khác nhau A1 A2, A3, A4 và hỗn hợp khí B gồm O₂ và O₃ có tỉ khối so với He bằng 9,5. Trộn A với B theo tỉ lệ thể tích VA : VB = 1,5 :3,2 rồi đốt cháy hỗn hợp thu được, sau phản ứng chỉ có CO₂ và H₂O với tỉ lệ thể tích tương ứng là 1,3 :1,2. Tỉ khối của hỗn hợp khí A so với He là:

A.6.

B.5.

C.7.

D.8

Giải:

Với bài toán cho tỉ lệ thể tích, số mol như vậy thì đầu tiên ta sẽ dùng phương pháp tự chọn lượng chất để giải cho đơn giản:

+ Chọn n_A =1,5 mol; n_B = 3,2 mol

+ Bảo toàn nguyên tố O:

⇒ Đáp án A

Ví dụ 2: Hỗn hợp X gồm C₃H₆, C₄H₁₀, C₂H₂ và H2. Cho m gam X vào bình kín có chứa một ít Ni làm xúc tác. Nung bình được hỗn hợp Y. Đốt cháy hoàn toàn Y cần V lít O₂ (đktc), sản phẩm hấp thụ vào bình đựng nước vôi trong dư thu được dung dịch có khối lượng giảm 21,45 gam. Nếu Y đi qua bình đựng lượng dư dung dịch brom trong CCl₄ thì có 24 gam brom phản ứng. Mặt khác, 11,2 lít hỗn hợp X đi qua bình đựng dung dịch brom dư trong CCl₄ thấy có 64 gam brom phản ứng. Tìm V?

Giải:

Theo giả thiết, Y phản ứng được với dung dịch brom trong CCl₄. Do đó trong Y còn hidrocacbon không no và H2 phản ứng hết.

Ta có sơ đồ sau:

Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố cho C ta có:

Nhân 2 vế của (1) với 4 rồi trừ đi (3) ta được:

Ví dụ 3: Đốt cháy hoàn toàn m gam một amin đơn chứ X bằng lượng không khí vừa đủ thu được 1,76g CO₂; 1,26g H₂O và V lít N₂ (đktc). Gỉa thiết không khí chỉ gồm N₂ và O₂ trong đó oxi chiếm 20% về thể tích. Công thức phân tử của X và thể tích V lần lượt là:

A. X là C₂H₅NH₂; V = 6,72 lít

B. X là C₃H₇NH₂; V = 6,944 lít

C. X là C₃H₇NH₂; V = 6,72 lít

D. X là C₂H₅NH₂; V= 6,944 lít

Giải:

Ví dụ 4: Tiến hành cracking ở nhiệt độ cao 5,8g Butan. Sau một thời gian thu được hỗn hợp khí X gồm: CH₄, C₂H₆, C₂H₄, C₃H₆, C₄H₁₀. Đốt cháy hoàn toàn X trogn khí oxi dư, rồi dẫn toàn bộ sản phẩm sinh ra qua bình đựng H₂SO₄ đặc. Độ tăng khối lượng của bình H₂SO₄ đặc là:

A. 9,0g

B. 4,5g

C. 18,0g

D. 13,5g

Giải:

n_C₄H₁₀ = 0,1 mol

Khối lượng bình đựng H₂SO₄ đặc tăng chính là khối lượng H₂O bị hấp thụ

Bảo toàn nguyên tố H:

⇒ Đáp án A

Ví dụ 5: Thủy phân hết m gam tetrapeptit Ala-Ala-Ala-Ala (mạch hở) thu được hỗn hợp gồm 5,696 gam Ala, 6,4 gam Ala-Ala và 5,544 gam Ala-Ala-Ala. Giá trị của m là

A. 13,288.

B. 18,12.

C. 22,348.

D. 16,308.

Giải:

n_Ala = 0,064 ; n_Ala-Ala = 0,04; n_Ala-Ala-Ala = 0,024

Áp dụng sự bảo toàn nhóm Ala ta có: