chuyên đề bồi dưỡng học sinh giỏi hóa học lớp 9 cđ25

36 CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HSG CÁC CẤP VÀ ÔN THI VÀO 10 CHUYÊN CHUYÊN ĐỀ 25: BÀI TẬP TỔNG HỢP VỀ HIDROCACBON Câu 1: Đốt cháy hoàn toàn a gam hỗn hợp khí X gồm 0,1 mol hiđrocacbon A 0,05 mol hiđrocacbon B dẫn sản phẩm qua bình đựng H 2SO4 đặc, bình đựng dung dịch Ba(OH)2 dư thấy khối lượng bình tăng gam, bình xuất 108,35 gam kết tủa Tính giá trị a Tìm cơng thức phân tử A B biết A, B ankan, anken ankin Giải: Khi đốt cháy hiđro cacbon sản phẩm có CO2 H2O Khối lượng H2O = khối lượng bình tăng = gam  Số mol H2O = 0,5; số mol H = 1; khối lượng H = gam CO2 + Ba(OH)2  BaCO3 + H2O 0,55 mol 0,55 mol  Số mol C = 0,55; khối lượng C = 0,55.12 = 6,6 (gam) Vậy: a = + 6,6 = 7,6 (gam) Đặt công thức A, B CxHy CnHm (x,n  4) PTHH: CxHy + (x + y/4)O2  xCO2 + y/2H2O 0,1 0,1x 0,1y/2 CnHm + (n + m/4)O2  nCO2+ m/2H2O 0,05 0,05n 0,05m/2 Số mol CO2 = 0,1x + 0,05n = 0,55 Ta có cặp nghiệm sau: x n Chỉ có cặp x = n = phù hợp Vì số mol H2O < số mol CO2 nên phải có ankin * Trường hợp 1: A ankin (C4H6) mA = 0,1.54 = 5,4 (gam)  mB = 7,6 – 5,4 = 2,2 (gam) MB = 2,2/0,05 = 44 hay C3Hm = 44  m = Vậy: B C3H8 * Trường hợp 2: B ankin (C3H4) mB = 0,05.40 = (gam)  mA = 7,6 – = 5,6 (gam) MA = 5,6/0,1 = 56 hay C4Hy = 56  y = Vậy: A C4H8 * Trường hợp 3: Nếu A B ankin số mol CO2 – số mol H2O = số mol hiđro cacbon Theo số mol CO2 – số mol H2O = 0,55 - 0,5 = 0,05  0,1 + 0,05 = 0,15 (không phù hợp  loại) Câu Nung nóng 0,2 mol C4H10 bình kín (có xúc tác) thời gian, thu hỗn hợp khí A Tìm khoảng biến thiên khối lượng mol trung bình hỗn hợp khí A Biết, nung nóng C 4H10 xảy đồng thời phản ứng sau: C4H10 → C4H8 + H2 ; C4H10 → C3H6 + CH4 ; C4H10 → C2H4 + C2H6 Cho hỗn hợp khí A sục vào bình chứa dung dịch nước Brơm làm tổng khối lượng bình brơm tăng lên 2,8g hỗn hợp khí B khỏi bình Đốt cháy hồn tồn hỗn hợp B cho tồn khí tạo thành hấp thụ hết vào bình chứa dung dịch Ca(OH)2 Hỏi: a Khối lượng bình đựng dung dịch Ca(OH)2 tăng lên gam? 36 CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HSG CÁC CẤP VÀ ƠN THI VÀO 10 CHUN b Có thể thu tối đa gam kết tủa? Giải: Theo BTKL mA = mC4H10 ban đầu - Khi chưa phản ứng M C4H10 = 58 - Khi xảy phản ứng nA > nC4H10 → M A = m/n < 58 - Khi hoàn toàn C4H10 bị phân tích nA = 2nC4H10 → M A = m/n = 29 → 58 > M A > 29 → M A biến thiên từ 29 → 58 Khối lượng bình brơm tăng lên = khối lượng khí bị hấp thụ = 2,8g - Các khí bị hấp thụ hiđrocacbon khơng no có cơng thức chung CnH2n 2,8 nH = 2nC → n(CH2) = 2,8 → n = 14 = 0,2 → nC = 0,2 nH = 0,4 - Trong 0,2 mol C4H10 hỗn hợp A có nC = 0,8 nH = 2,0 - Trong hỗn hợp B có nC = 0,8 - 0,2 = 0,6 nH = 2,0 - 0,4 = 1,6 - Khi đốt cháy hoàn toàn B tạo thành 0,6 mol CO2 0,8 mol H2O a Khối lượng bình đựng dung dịch Ca(OH)2 tăng lên = mCO2 + mH2O = 0,6.44 + 0,8.18 = 40,8(g) b Kết tủa tối đa toàn CO2 tạo thành muối trung hòa, Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O nCO2 = nCaCO3 = 0,6 → mCaCO3 tối đa tạo thành = 0,6.100 = 60g Câu 3: Cho hỗn hợp khí A gồm hiđrocacbon khác nhau; hỗn hợp khí B gồm O2 O3 Trộn A B theo tỉ lệ thể tích 1,5 : 6,4 đốt cháy hoàn toàn, thu hỗn hợp CO H2O theo tỉ lệ thể tích 1,3 : 1,2 Biết tỉ khối B với hiđro 19 Tính tỉ khối A với hiđro Giải: Cx H y Đặt công thức chất tương đương hỗn hợp A M B = 19.2 = 38 → tỉ lệ số mol O2 O3 5:3 Trộn A với B theo tỉ lệ thể tích 1,5: 6,4 Chọn nB = 6,4 mol → n (O2) = mol; n (O3) = 2,4 mol → ∑nO = 15,2 tương ứng ∑nO2 = 7,6 Khi nA = 1,5 mol A cháy: y y Cx H y + ( x + ) O2 → x CO2 + H2O y Mol 1,5 1,5(x+ ) 1,5 x y Ta có: ∑nO2 = 1,5(x+ ) = 7,6 (*) y 1,5 y Vì tỉ lệ thể tích CO2 : H2O = 1,3:1,2 → x : = 1,3:1,2 (**) Giải hệ (*), (**) ta được: x = 13 y /24; y = 16/5 = 6,4 M A = 12x + y = 41,6 + 6,4 = 48 → dA/H2 = 24 Câu 4: Cho 6,4 gam hỗn hợp A gồm CaC 2, Ca Al4C3 tác dụng hết với nước thu 2,912 lít hỗn hợp khí khơ X (đktc) Đun nóng hỗn hợp X với bột Ni sau thời gian thu hỗn hợp Y Chia Y làm phần nhau: Đốt cháy hoàn toàn phần với O2 dư thu 1,44 gam H2O 1,232 lít khí CO2 (đktc) 36 CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HSG CÁC CẤP VÀ ÔN THI VÀO 10 CHUYÊN Cho phần lội qua nước brom thấy khối lượng bình brom tăng m gam có 448 ml (đktc) hỗn hợp khí Z Biết tỉ khối Z với H2 4,5 Viết phương trình hóa học phản ứng xảy Tính m Tính % khối lượng chất hỗn hợp A Giải: PTHH phản ứng: CaC2 + 2H2O → Ca(OH)2 + C2H2↑ a mol a mol Ca + 2H2O → Ca(OH)2 + H2↑ b mol b mol Al4C3 + 12H2O → 4Al(OH)3 + 3CH4↑ c mol 3c mol Ni ,t C2H2 + 2H2    C2H6 Ni ,t H2    C2H4 O2 C2H2 + → 2CO2 + H2O O2 C2H4 + → 2CO2 + 2H2O O2 C2H6 + → 2CO2 + 3H2O CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O 2H2 + O2 → 2H2O C2H2 + 2Br2 → C2H2Br4 C2H4 + Br2 → C2H4Br2 C2H2 + Br2 → C2H2Br2 Khối lượng ½ hỗn hợp Y = m(C) CO2 + m(H) H2O 1,232 1,44 12 + = 0,82 22,4 18 = (gam) C2H2 + 0,448 0,18 M z = 4,5.2 = → khối lượng hỗn hợp Z = 22,4 (gam) KL bình đựng brom tăng: m = ½ mY – mZ = 0,82 – 0,18 = 0,64 (gam) Áp dụng định luật BTKL ta có mX = mY = 0,82.2 = 1,64 (gam) Ta có: mA 64a + 40b + 144c = 6,4 (*) nX a + b + 3c = 0,13 (**) mX 26a + 2b + 48c = 1,64 (***) Giải hệ ta có a = 0,04 ; b = 0,06; c = 0,01 64.0,04 100% 40% Vậy % khối lượng CaC2 = 6,4 ; 0,06.40 100% % mCa = 6,4 = 37,5%; % mAl4C3 = 100 – 40 – 37,5 = 22,5(%) Câu 5: Cho hỗn hợp X gồm hiđrocacbon A (thể khí điều kiện thường) 0,06 mol O2 vào bình kín bật tia lửa điện Dẫn tồn hỗn hợp thu sau đốt cháy qua dung dịch chứa 0,035 mol Ca(OH)2 thu 3,0 gam kết tủa có 0,224 lít khí (đktc) khỏi bình Biết phản ứng xảy hồn toàn, cho qua dung dịch nước bị hấp thụ hết Tìm cơng thức phân tử có A 36 CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HSG CÁC CẤP VÀ ƠN THI VÀO 10 CHUN Giải: Đặt cơng thức hidrocacbon A CxHy (đk y ≤ 2x + 2) Ta có phản ứng: y y t0 C x H y + (x+ )O   xCO + H 2O (1) Vì tỉ lệ số mol A O2 chưa biết nên xảy trường hợp sau: TH 1: Sau phản ứng (1) lượng O2 dư → hỗn hợp thu được: CO2, H2O O2 dư - Hỗn hợp khí qua dd Ca(OH)2: CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3↓ + H2O (2) 2CO2 + Ca(OH)2 → Ca(HCO3)2 (3) * Nếu có phản ứng (2) xảy n = n CaCO3 = 0,03mol nO2 (d­ ) =0,01mol → CO2 ; n = 0,05.2 - 0,03.2= 0,04 mol n CO2 → H2O > → A ankan n = 0,04 - 0,03 = 0,01mol → A x = 0,03/0,01= Vậy A C3H8 n = n CO2 (2) + n CO2 (3) = 0,04mol * Nếu (2) (3) → CO2 n = 0,05.2 - 0,04.2= 0,02 mol → H2 O → x = y; Vậy A là: C2H2 C4H4 TH2: Sau phản ứng (1) lượng A dư→ hỗn hợp thu được: CO2, H2O A dư (0,01 mol) * Nếu có phản ứng (2) xảy n = n CaCO3 = 0,03mol n = 0,06.2 - 0,03.2= 0,06 mol n CO2 → CO2 ; → H2O > → A ankan n = 0,06 - 0,03 = 0,03mol → A → x = 0,03/0,03= Vậy A CH4 n = n CO2 (2) + n CO2 (3) = 0,04mol * Nếu (2) (3) → CO2 n = 0,06.2 - 0,04.2= 0,04 mol n = n H 2O → H2 O → CO2 A ứng với cơng thức: C2H4 ; C3H6 C4H8 Câu 6: Trong bình kín chøa hỗn hợp khí A gåm 0,3mol C2H4 0,2mol H2 (®ktc) có bét Ni lµm xúc tác Nung nóng bình thời gian, thu hỗn hợp khí B Hỏi, khối lượng mol trung bình hỗn hợp khí B so với hỗn hợp khí A tăng hay giảm, sao? Tìm khoảng biến thiên khối lượng mol trung bình hỗn hợp khí B Cho khối lượng mol trung bình hỗn hợp khí B 22g Hãy tính hiệu suất phản ứng xảy Sục tồn hỗn hợp khí B vào bình chứa dung dịch nước brom tổng khối lượng bình chứa dung dịch nước brom tăng lên tối đa bao nhiêu? Giải: M = m/n Khối lượng hỗn hợp khí khơng đổi = 0,3.28 + 0,2.2 = 8,8g Khi nung bình, xảy phản ứng (1) làm cho n hỗn hợp khí giảm → M tăng C2H4 + H2 → C2H6 (1) M = 8,8/0,5 = 17,6g Trước phản ứng 0,3 0,2 Phản ứng phần (0,3 – x) (0,2 – x) x M = 8,8/0,3 = 29,33g Phản ứng hoàn toàn 0,1 0,2 → 29,33g > M B > 17,6g → M B biến thiên từ 17,6g → 29,33g (thí sinh dùng dấu > dấu > ) M B = 22g → nB = 8,8/22 = 0,4mol Theo (1) nC2H4 phản ứng = nH2 phản ứng = nC2H6 sinh = x → (0,3 – x) + (0,2 – x) + x = 0,4 → x = 0,1 36 CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HSG CÁC CẤP VÀ ÔN THI VÀO 10 CHUYÊN Vì H2 thiếu nên hiệu suất phản ứng tính theo H2 → h = (0,1/0,2).100% = 50% m bình brom tăng lên tối đa = khối lượng C2H4 dư bị hấp thụ = 0,2.28 = 5,6g Câu 7: Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp khớ X gồm hiđrocacbon B oxi dư, thu hỗn hợp khí Y, làm lạnh hỗn hợp khí Y, thu hỗn hợp khớ Z cú thể tích 50% thể tớch hỗn hợp Y, dẫn hỗn hợp khí Z qua dung dịch KOH dư thể tích hỗn hợp Z giảm 83,3% a) Xác định công thức phân tử B b) Tính thành phần % theo thể tích hỗn hợp X Giải: a Hỗn hợp Ygồm: oxi dư, khí cacbonic nước Gọi số mol hiđrocacbon B hỗn hợp X a(mol); số mol oxi dư b(mol) PTHH phản ứng đốt cháy hiđrocacbon B là: y y CxHy + (x+ )O2  xCO2 + H2O (1) Vì tỉ lệ thể tích tỉ lệ số mol chất khí Làm lạnh hỗn hợp Y, 50% thể tích giảm nước y  nH2O = a = nCO2 + nO2 dư = a.x + b (2) Hỗn hợp Z qua dung dịch KOH dư, 83,3% thể tích giảm khí cacbonic x 100 y y 83,3 y 2,4 nCO = x.a = a 100  x.a 83,3= a (2)  = Vì y > 2.x nên CxHy hiđrocacbon no x y 2,4 Phù hợp với tỉ lệ = có cơng thức C5H12 b Thành phần % theo thể tích hỗn hợp X Thay x = 5, y = 12 vào (2)  6a = 5a + b  nO2 dư = b = a Theo (1) nO2 tham gia phản ứng = nCO2 + 1/2nH2O = 5a + 3a = 8a nO2 X = nO2 tham gia phản ứng + nO2 dư = 8a + a = 9a  nX = 9a + a = 10a Thành phần X có: %C5H12 = a/10a = 10(%) %O2 = 9a/10a = 90(%) Câu 8: Hỗn hợp M gồm CaC x mol Al4C3 y mol Cho lượng nhỏ M vào H 2O dư thu dung dịch E, hỗn hợp khí T a gam kết tủa H Đốt cháy hết hỗn hợp T cho toàn sản phẩm vào dung dịch E thu 2a gam kết tủa Biết phản ứng xảy hồn tồn Tính tỉ lệ x:y Giải: CaC2 + 2H2O  Ca(OH)2 + C2H2 x x x Al4C3+12H2O  4Al(OH)3 + 3CH4 y 4y 3y 2Al(OH)3 + Ca(OH)2  Ca(AlO2)2 + 4H2O 2x x x a 4y-2x = 78 (1) Khí T (C2H2 , CH4 ); Dung dịch E: Ca(AlO2)2; Kết tủa H: Al(OH)3 to  2CO2 + H2O C2H2 + 5/2 O2  x 2x to  CO2 + 2H2O CH4 + 2O2  36 CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HSG CÁC CẤP VÀ ÔN THI VÀO 10 CHUYÊN 3y 3y nCO2 = 2x+3y; CO2 + Ca(AlO2)2 + 3H2O  2Al(OH)3 + CaCO3 x x 2x x CO2 + H2O + CaCO3  Ca(HCO3)2 x x CO2 dư nên kết tủa CaCO3 bị hòa tan hết a a Vậy 2x = 78 → x = 78 x a 4 78 y = Từ (1) → y = Câu 9: Cho 4,3 gam hỗn hợp khí M gồm metan, etilen, axetilen qua bình đựng dung dịch brơm dư thấy có 0,15 mol brơm phản ứng Mặt khác, đốt cháy hồn tồn 8,96 lít (đktc) hỗn hợp M, tồn sản phẩm cháy dẫn qua bình đựng H2SO4 (đặc, dư) thấy khối lượng bình axit tăng 12,6 gam Xác định thành phần % thể tích khí hỗn hợp M Giải: PTHH: C2H4 + Br2   C2H4Br2 C2H2 + 2Br2   C2H2Br4 t CH4 + 2O2   CO2 + 2H2O o o t C2H4 + 3O2   2CO2 + 2H2O t 2C2H2 + 5O2   4CO2 + 2H2O Gọi số mol CH4, C2H4, C2H2 4,3 gam M x, y, z  16 x  28 y  26 z 4,3 (I) Khi cho M qua dung dịch brom dư, C2H4 C2H2 bị giữ lại  y + 2z = 0,15 (II) Gọi số mol của CH4, C2H4, C2H2 8,96 lít M kx, ky, kz Theo ta có: nZ kx  ky  kz 0,4 o nH O 2kx  2ky  kz 0,7 kx  ky  kz 0,4   2kx  2ky  kz 0,7  x  0,1   y  0, 05 z  0, 05  Giải hệ (I), (II), (III)  0, 05 %VC2 H4  %VC2 H2  100% 25% %VCH 50% 0, Câu 10 Một bình kín chứa hiđrocacbon X cân nặng 46,5 gam Ở điều kiện trên, bình chứa C 4H10 cân nặng 54,5 gam; bình chứa C2H6 cân nặng 47,5 gam Tìm cơng thức phân tử X 36 CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HSG CÁC CẤP VÀ ÔN THI VÀO 10 CHUYÊN Cho hỗn hợp X gồm CH4, C2H4 C2H2 Lấy 8,6 gam X tác dụng hết với dung dịch brom (dư) khối lượng brom phản ứng 48 gam Mặt khác, cho 13,44 lít (ở đktc) hỗn hợp khí X tác dụng với lượng dư dung dịch AgNO3 NH3, thu 36 gam kết tủa Tính phần trăm thể tích khí có X Giải: Gọi khối lượng bình m gam; số mol khí bình chứa x (mol) Ta có: Khối lượng bình chứa C4H10 = m + 58x = 54,5 (gam) Khối lượng bình có C2H6 = m + 30x = 47,5 (gam) Giải hệ phương trình ta có: m = 40 ; x = 0,25  Khối lượng khí X có bình = 46,5 – 40 = 6,5 (gam)  MX = 6,5/0,25 = 26  X C2H2 Gọi số mol CH4, C2H4, C2H2 8,6 gam hỗn hợp a, b, c mol C2H4 + Br2  C2H4Br2 b  b b (mol) C2H2 + 2Br2  C2H2Br4 C  2c 2c (mol) n C2Ag2 = 36/240 = 0,15 mol; nhh = 13,44/22,4 = 0,6 mol C2H2 + 2AgNO3 + 2NH3  C2Ag2 + 2NH4NO3 0,15  0,15 (mol) Ta có: Mhh = 16a + 28b + 26c = 8,6 (1) n Br2 = b + 2c = 48/160 = 0,3 (2) n C2 H c 0,15 = = = n hh a+b+c 0,6 (3) Giải hệ phương tình (1), (2), (3) ta được: a = 0,2; b = 0,1; c = 0,1 Phần trăm thể tích khí hỗn hợp X: %CH4 = 0,2/0,4 = 50% %C2H4 = %C2H2 = 0,1/0,4 = 25% Câu 11 Đốt cháy hoàn toàn 4,872 gam hiđrocacbon X, hấp thụ hoàn toàn sản phẩm cháy vào bình đựng dung dịch nước vơi Sau phản ứng, thu 27,93 gam kết tủa thấy khối lượng dung dịch giảm 5,586 gam Xác định công thức phân tử X Giải: Đặt công thức phân tử X CxHy: 2x  y y O2  xCO2 + H2O CxHy + Khi cho sản phẩm cháy vào dung dịch Ca(OH) H2O CO2 bị hấp thụ, đồng thời tạo thành kết tủa tách khỏi dung dịch mdd­gi¶m  mkÕt­tđa  (mCO2  mH2O )  ­mCO2  mH2O  22,344  44a  18b­ví i­nCO2  a­vµ­nH2O  b m  m  m  12a  2b  4,872 C H Mặt khác, bảo toàn khối lượng , ta có: X Giải hệ phương trình , ta có: a = 0,336 ; b = 0,42  X ankan 36 CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HSG CÁC CẤP VÀ ÔN THI VÀO 10 CHUYÊN nCO  Số nguyên tử C X = nX ­=­ 0,336 ­=­4 0,42-0,336  X C4H10 Câu 12: Đốt cháy hoàn toàn 4,64 gam hiđrocacbon X (chất khí điều kiện thường) Hấp thụ tồn sản phẩm cháy vào dung dịch Ba(OH)2 tạo 39,4 gam kết tủa, dung dịch sau phản ứng có khối lượng giảm 19,912 gam so với dung dịch Ba(OH)2 ban đầu a) Viết phương trình hóa học phản ứng xảy b) Tìm cơng thức phân tử X a) Gọi công thức phân tử X CxHy Giải: Phương trình hóa học phản ứng xảy ra: t  xCO2 + y/2H2O CxHy + (x + y/4)O2  o CO2 + Ba(OH)2  BaCO3 + H2O Nếu dư CO2: CO2 + BaCO3 + H2O  Ba(HCO3)2 b) Gọi a, b số mol CO2 H2O hỗn hợp sản phẩm cháy Áp đụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: m CO2 + m H2O = 39,4- 19,912 =19,488  44a + 18b = 19,488 (1) Mặt khác, ta lại có: m X = m C + m H  12a + 2b = 4,64 (2) Giải hệ phương trình (1) (2) ta được: a = 0,348 b = 0,232  x a 0,348    y 2b 2.0, 232  Cơng thức phân tử X có dạng: (C3H4)n (với n nguyên dương) Theo ra, X chất khí điều kiện thường nên phân tử X có số nguyên tử C nhỏ  n = Vậy công thức phân tử X C3H4 Câu 13: Một loại khí gas sử dụng sinh hoạt có chứa: C3H8, C4H10, C5H12 Tỉ lệ % theo khối lượng C3H8, C4H10 C5H12 là: 51,5%; 47,5% 1% Nhiệt lượng tỏa đốt cháy hoàn toàn mol chất C3H8, C4H10, C5H12 2219 KJ; 2877 KJ; 3536 KJ Tính khối lượng loại gas cần dùng để đun lít nước từ 250C lên 1000C, biết có 50% lượng nhiệt tỏa làm nóng nước; khối lượng riêng nước 1g/ml; nhiệt dung nước 4,18 J/(g.độ) Giải: Nhiệt lượng cần thiết để đun sơi lít nước là: Q = m.C.(t2 - t1) = 2000.4,18.(100-25) = 627000 (J) = 627 (KJ) Nhiệt lượng cần tỏa đốt gas là: 627.100/50 = 1254 (KJ) Gọi khối lượng gas cần dùng a gam  khối lượng C3H8 0,515.a gam; khối lượng C 4H10 0,475.a gam; khối lượng C 5H12 0,01.a gam Ta có nhiệt lượng tỏa là: 0,515a 0, 475a 0,01a 2219 + 2877 + 3536= 1254 44 58 72  a = 25,067 gam Câu 14: Dẫn V lít (ở đktc) hỗn hợp X gồm axetilen hiđro qua ống sứ đựng bột niken nung nóng, thu khí Y Dẫn Y vào lượng dư AgNO3 dung dịch NH3 thu 12 gam kết tủa Khí khỏi dung dịch phản ứng vừa đủ với 16 gam brom lại khí Z Đốt cháy hồn tồn khí Z thu 2,24 lít khí CO (ở đktc) 4,5 gam nước Viết phương trình hóa học phản ứng xảy tính V 36 CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HSG CÁC CẤP VÀ ÔN THI VÀO 10 CHUYÊN Đốt cháy hoàn toàn 1,06 gam hiđrocacbon X đem toàn sản phẩm cháy hấp thụ hết vào bình đựng dung dịch Ca(OH)2 Sau phản ứng thu gam kết tủa khối lượng phần dung dịch giảm bớt 0,58 gam a) Tìm cơng thức phân tử X, biết 60 < MX < 150 b) Viết cơng thức cấu tạo có X, biết X có chứa vịng benzen Giải: Gọi số mol C2H2, C2H4, C2H6, H2 hỗn hợp Y a, b, c, d C2H2 + H2 b b Ni   t0 C2H4 b Ni   t C2H2 + 2H2 C2H6 c 2c c  C2Ag2 + 2NH4NO3 C2H2 + 2AgNO3 + 2NH3  a a   C2H4 + Br2 C2H4Br2 b b  2CO2 + 3H2O C2H6 + 3,5O2  c 2c 3c t  2H2O 2H2 + O2  d d Theo ta có: n C2Ag2 = a = n CO2 = 2c = 12 16 = 0,05 mol n Br2 = b = = 0,1 mol 240 160 ; ; 2, 24 = 0,1 mol 22,4  c = 0,05 mol 4,5 = 0,25 mol 18  d = 0,1 mol = a + b + c = 0,2 mol n H2(banưđầu) = b + 2c + d = 0,3 mol n H2O = 3c + d = n C2H2(banưđầu) ; nX = 0,2 + 0,3 = 0,5 mol  V = 0,5.22,4 = 11,2 a) Gọi công thức phân tử X CxHy với số mol a Phương trình hóa học: y  xCO2 + H2O CxHy + (x + y/4)O2  t0 a ax 0,5ay  CaCO3 + H2O CO2 + Ca(OH)2   Ca(HCO3)2 Nếu dư CO2: CO2 + CaCO3 + H2O  Áp dụng bảo tồn khối lượng ta có: mCO2 +­mH2O =m - mdd­gi¶m  4, 42  ax + 0,5ay = 4,42 mX = 12ax + ay = 1,06 (2) Giải hệ phương trình (1) (2) ta được: ax = 0,08; ay = 0,1  x : y = 0,08 : 0,1 = :  X: (C4H5)n Theo ta có: (1) 36 CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HSG CÁC CẤP VÀ ÔN THI VÀO 10 CHUYÊN 60 < 53n < 150  1,13 < n < 2,83 Vì n nguyên nên: n =  Công thức phân tử X là: C8H10 b) Các công thức cấu tạo có X: C 2H CH3 10 CH3 CH3 H3C CH3 CH3 Câu 15: Hỗn hợp X gồm: 0,3 mol CH4; 0,18 mol C2H2 0,4 mol H2 Nung nóng hỗn hợp X với xúc tác Ni thu hỗn hợp Y Cho Y qua bình A đựng dung dịch Brôm dư, đến phản ứng kết thúc thu hỗn hợp khí Z có tỉ khối so với H2 thấy khối lượng bình A tăng 1,64 gam Tính số mol chất có hỗn hợp Z Giải: - Các pthh xảy ra: C2H2 + H2  C2H4 (1) C2H2 + 2H2  C2H6 (2) Gọi a, b số mol C2H4 C2H6 (1) (2) Hỗn hợp Y gồm : H2 (0,4 – a – 2b) mol C2H4 a mol C2H6 b mol C2H2 (0,18 – a – b) mol CH4 0,3 mol Khi cho Y qua dung dịch Brom dư có phản ứng: C2H2 + 2Br2  C2H2 Br4 C2H4 + Br2  C2H4Br2 Hỗn hợp khí Z gồm H2, C2H6, CH4 Theo ta có pt: 2(0,4 – a – 2b) + 30b + 16x0,3/0,7 – a – b = x = 16 (*) 26(0,18 – a – b) + 28a = 1,64 (**) Từ (*) (**)  a = 0,04 b = 0,12 Vậy hỗn hợp Z có 0,3 mol CH4; 0,12 mol C2H6; 0,12 H2 Câu 16: Đốt cháy hoàn toàn (g) hỗn hợp X gồm C 2H2, C3H6, C2H6 Hấp thụ toàn sản phẩm cháy vào lít dung dịch Ca(OH)2 0,02 M thu (g) kết tủa Mặt khác 3,36 lít hỗn hợp X (đktc) làm màu tối đa 200 ml dung dịch Br2 0,5 M Tính thể tích khí có (g) hỗn hợp X Giải: Các phương trình hố học: to 2C2H2 + 5O2 o 4CO2 + 2H2O (1) t 2C3H6 + 9O2 6CO2 + 6H2O (2) to 2C2H6 + 7O2 4CO2 + 6H2O (3) CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O (4) Có thể: 2CO2 + Ca(OH)2 Ca(HCO3)2 (5) C2H2 + 2Br2 C2H2Br4 (6) C3H6 + Br2 C3H6Br2 (7) n Ca (OH )2 = 0,04 (mol), n CaCO3 = 0,01 (mol) n Br2 = 0,1 (mol), nX thí nghiệm = 0,15 (mol) Đặt n C H , n C3 H , n C H (g) hỗn hợp X x, y, z (x, y, z > 0) 36 CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HSG CÁC CẤP VÀ ÔN THI VÀO 10 CHUYÊN 0,15 0,06 100 55,56% 100 22,22% , 27 , 27 %VCH4 = ; %VC2H6 = ; 0,06 100 22,22% , 27 %VH2 dư = ; 17 Câu 27 Hỗn hợp R chứa hiđrocacbon mạch hở có cơng thức tổng qt C xH2x+2, CyH2y CzH2z-2, nặng 30 gam, chiếm thể tích 26,88 lít (đktc), có tỉ lệ số phân tử tương ứng :1 :1 yy   x=1, y=2, z=3 Vậy công thức phân tử hiđrocacbon CH4, C2H4, C3H4 b) Phản ứng phần 1: 2CH4 + 4O2  2CO2 + 4H2O (1) C2H4 + 3O2  2CO2 + 2H2O (2) C3H4 + 4O2  3CO2 + 2H2O (3)  BaCO3 + H2O (4) CO2 + Ba(OH)2  Ta có: nBaCO3=nCO2=0,7 mol, nH2O=0,8 mol Vậy m1=197.0,7-(0,7 44+0,8.18) = 92,7 gam Phản ứng phần 2: C2H4 + Br2  C2H4Br2 (5) C3H4 + 2Br2  C3H4Br4(6) Vậy m2=28.0,1+40.0,1 = 6,8 gam Phản ứng phần 3: NH 3 2C3H4 + Ag2O  2C3H3Ag + H2O (7) Vậy m3 = 147.0,1 = 14,7 gam Câu 28 Đun nóng hỗn hợp khí gồm H2 anken (CnH2n), xúc tác Ni, theo tỉ lệ mol : 1, sau thời gian thu hỗn hợp khí có tỉ khối so với hiđro 17,6 Tìm CnH2n, biết hiệu suất phản ứng đạt 50% Giải: xt,t o  CnH2n + CnH2n + H2  Ban đầu: 1 Pư: h h Sau: 1-h 1-h h 14n   2.17 ,  h 34,  7n  ,5  h    ,37  n  3,63  n  17 ,6  C3H6 Câu 29 Đốt cháy hoàn toàn 0,06 mol hỗn hợp gồm metan, etilen, axetilen O 2, dẫn toàn sản phẩm cháy vào dung dịch Ca(OH)2 dư, thu 11 gam kết tủa khối lượng dung dịch bình giảm 4,54 gam Viết phương trình phản ứng tính số mol khí hỗn hợp đầu Giải: 36 CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HSG CÁC CẤP VÀ ÔN THI VÀO 10 CHUYÊN Gọi x, y, z số mol metan, etilen axetilen CH4 + 2O2  CO2 + 2H2O (1) C2H4 + 2O2  2CO2 + 2H2O (2) C2H2 + 2O2  2CO2 + H2O (3) CO2 + Ca(OH)2  CaCO3 + H2O (4)  nCO2=nCaCO3=0,11 molmH2O=11-0,11.44-4,54=1,62 gam hay 0,09 mol 18 x  y  z  0,06  x  0,01­mol   Ta­có ­hệ :­ x­  ­2y­  ­2z­  ­0,11   y­=­0,02­mol 2x­  ­2y­  ­z­  ­0,09  z­=­0,03­mol   Câu 30 Cho hỗn hợp X gồm axetilen, etilen metan Biết đốt cháy 9,6 gam X thu 10,8 gam nước cịn 11,2 lít X đktc phản ứng vừa đủ với dung dịch chứa 100 gam brom Tính %V chất X Bằng phương pháp hóa học tách riêng chất X Giải: + Đặt x, y, z số mol C2H2; C2H4; CH4 có 9,6 gam X  số mol C2H2; C2H4; CH4 có 11,2 lít X là: kx, ky, kz + Theo giả thiết ta có: 26x + 28y + 16z = 9,6 (I) và: kx + ky + kz = 0,5 (II) + Khi đốt cháy ta có: t0  2CO2 + H2O C2H2 + 2,5O2  (1) Mol: x x t0  2CO2 + 2H2O C2H4 + 3O2  (2) Mol: y 2y t0  CO2 + 2H2O CH4 + 2O2  (3) Mol: z 2z  Theo (1, 2, 3) giả thiết ta có: x + 2y + 2z = 0,6 (III) + Khi phản ứng với nước brom ta có: C2H2 + 2Br2 → C2H2Br4 (4) Mol: kx 2kx C2H4 + Br2 → C2H4Br2 (5) Mol: ky ky  Theo (4, 5) giả thiết ta có: 2kx + ky = 0,625 (IV) + Lấy (IV) chia (II) được: 3x – y – 5z = (V) + Giải (I, III, V) được: x = 0,2 mol; y = z = 0,1 mol + Vì % số mol = %V nên %V của: C2H2 = 50%; C2H4 = CH4 = 25% Sơ đồ tách: + HCl C2H2 C2H4 CH4 C2H2 C2 Ag2 + AgNO3/NH3 C2H4 CH4 + Br2 CH4 + Zn, t0 C2H4Br2 + Phản ứng xảy ra: CH≡CH + 2AgNO3 + 2NH3 → CAg≡CAg↓ + 2NH4NO3 C2Ag2 + 2HCl → C2H2↑ + 2AgCl↓ CH2=CH2 + Br2 → C2H4Br2 C2H4 36 CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HSG CÁC CẤP VÀ ÔN THI VÀO 10 CHUYÊN t0  C2H4 + ZnBr2 C2H4Br2 + Zn  Câu 31 Xác định chất hữu A, D, Y, E, G, H, I viết phương trình phản ứng (ghi rõ điều kiện phản ứng, có) dãy biến hóa sau: A (1) (2) E (4) CH4 (3) Y (6) (9) D (5) G I (7) (10) 19 Polietilen H (8) Cao su buna Poli(vinyl clorua) Giải: CaO,t o Cao  CH4(k) + Na2CO3 (1) CH3COONa(r) + NaOH(r)  Crackinh  3CH4 + CH3-CH=CH2 (2) CH3- CH2-CH2-CH3  Laïnhnhanh   15000 C (3) 2CH4 C2H2 + 3H2 Pd.PbCO ,to  H2C = CH2 (4) CH ≡ CH + H2  xt,t ,p  (-CH2 – CH2 -)n (5) nCH2 = CH2  CuCl /NH Cl,t (6) 2CH ≡ CH  CH2 = CH – C ≡ CH Pd.PbCO3 ,to  H2C = CH – CH = CH2 (7) H2C = CH –CH ≡ CH + H2  xt,t ,p  (- CH2 – CH = CH – CH2 -)n (8) nH2C = CH – CH = CH2  0 xt,t  H2C = CHCl (9) HC ≡ CH + HCl   -CH2 -CH-       xt,t ,p Cl n   (10) nH2C = CHCl  Câu 32 Hiđrocacbon X chất khí (ở nhiệt độ phịng, 25 0C) Nhiệt phân hồn tồn X (trong điều kiện khơng có oxi) thu sản phẩm gồm cacbon hiđro, thể tích khí hiđro thu gấp đơi thể tích khí X (đo điều kiện nhiệt độ áp suất) Xác định công thức phân tử viết công thức cấu tạo mạch hở X Giải: Gọi công thức phân tử X: CxHy ( x ≤ 4) y t  xC + H2 CxHy  y Theo ta có =  y= Vậy X có dạng CxH4  công thức phân tử thỏa mãn điều kiện X là: CH4, C2H4, C3H4, C4H4 - CTCT: CH4; CH2=CH2; CH3-CCH; CH2=C=CH2; CH2=CH-CCH Câu 33 Cho 0,448 lít hỗn hợp khí X (đktc) gồm hai hiđrocacbon mạch hở (thuộc dãy đồng đẳng ankan, anken, ankin) lội từ từ qua bình chứa 0,14 lít dung dịch Br2 0,5M Sau phản ứng hoàn toàn, số mol Br2 giảm nửa khơng thấy có khí Mặt khác đốt cháy hồn tồn 0,448 lít X (đktc), lấy tồn sản phẩm cháy cho hấp thụ hết vào 400 (ml) dung dịch Ba(OH) 0,1M thu 5,91 gam kết tủa Xác định công thức phân tử hai hiđrocacbon Giải: 2.Ta có n hh X 36 CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HSG CÁC CẤP VÀ ÔN THI VÀO 10 CHUYÊN 0, 448 n = 22, = 0,02 (mol) ; Br2 ban đầu = 0,14  0,5 = 0,07 (mol 20 0, 07 n  Br2 phản ứng = = 0,035 (mol); Vì khơng có khí nên hiđrocacbon khơng no ( anken; ankin) mBình Br2 tăng 6,7 gam khối lượng hiđrocacbon không no C H Đặt công thức chung hiđrocacbon n 2n  22k ( k số liên kết  trung bình) C n H 2n  22k k  C n H 2n  22k Br2k + Br2  0,02  0,02 k n Từ phản ứng: Br2 = 0,02 k = 0,035 mol  1< k = 1,75 x+2y =0,035 (I) Tổng số mol khí: x + y = 0,02 (II) - Phản ứng cháy, theo btnt (C): nCO2 = nx+my (*) TH1: Nếu Ba(OH)2 dư => nCO2 = nBaCO3 = 0,03mol, theo (*)=> nx+my=0,03 (III) Từ (I,II,III) => n+3m = 6; m  2, n  => Khơng có n, m thỏa mãn TH2: Nếu Ba(OH)2 tạo muối: Theo btnt C, Ba: => nCO2 = nBaCO3 + 2nBa(HCO3) = nBaCO3 + 2(nBa(OH)2-nBaCO3) = 0,03+2(0,04-0,03)=0,05 mol; Từ (*) => nx+my = 0,05 (III)’ Từ (I,II,III’)  y=0,015; x= 0,005; n+3m = 10 (n  2, m  2) + Với m= 2; n= thỏa mãn Vậy hai hiđrocacbon là: C2H2 C4H8 Câu 34 Oxi hóa m gam hợp chất hữu A CuO cho sản phẩm sinh gồm CO H2O qua bình đựng H2SO4 đặc bình đựng lít Ca(OH) 0,0225 M Kết thúc trình người ta thấy khối lượng bình tăng 1,08 gam, bình thu gam kết tủa khối lượng CuO giảm 3,2 gam Xác định công thức phân tử A biết MA < 100 Giải: n(H2O) = 0,06 mol  n(H) = 0,12 mol Từ phản ứng : CO2 + Ca(OH)2  CaCO3 + H2O 2CO2 + Ca(OH)2  Ca(HCO3)2 với n Ca ( OH ) 0,04 5mol n CaCO 0,02mol  n(CO2) 0,02 mol 0,07 mol 3,2gam 0,2mol 16gam / mol n(O) tham gia phản ứng Vậy số mol O A : Trường hợp 1: số mol CO2 0,02 mol n(O) = 0,02mol 2 + 0,06 mol – 0,2 mol < (loại) Trường hợp 2: số mol CO2 0,07mol n(O) = 0,07mol 2 + 0,06 mol – 0,2 mol = mol  A hidrocacbon có cơng thức đơn giản C7H12 Vì MA < 100, nên cơng thức phân tử A C7H12 Câu 35 Hỗn hợp khí A gồm hiđrocacbon Đốt cháy hồn tồn lít A khí oxi thu 1,6 lít khí CO 1,4 lít nước 36 CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HSG CÁC CẤP VÀ ÔN THI VÀO 10 CHUYÊN Xác định công thức phân tử hiđrocacbon có hỗn hợp khí A, biết thể tích khí nước21 đo điều kiện nhiệt độ áp suất Giải: Đặt công thức chung chất hỗn hợp CxHy y y t0 PTHH : CxHy.+ ( x + ) O2   xCO2 + H2O (1) Từ (1) : thể tích CO2 = x thể tích CxHy  1,6 = x Do A phải chứa chất có số nguyên tử C < 1,6 => A chứa CH4 y y Thể tích H2O = thể tích CxHy  1,4 = => y = 2,8  Trong A có hidrocacbon có số ngun tử H < 2,8, chất cịn lại chứa nguyên tử H Đặt công thức CnH2 Gọi thể tích riêng CH4 lit A a lit  Thể tích riêng CxH2 = – a (lit) [4.a  2(1  a )] y= = 2,8  a = 0,4 [1.0,4  n(1  0,4)] n= = 1,6  n = Công thức CnH2 C2H2 Vậy công thức phân tử chất hỗn hợp A CH4 C2H2 Câu 36 Đốt cháy hoàn tồn lít hỗn hợp khí X gồm C2H4 CnH2n + (n  N*) cần dùng vừa đủ 23,4 lít O (các thể tích khí đo điều kiện nhiệt độ, áp suất) a) Xác định công thức phân tử CnH2n + 2, biết CnH2n + chiếm từ 45% đến 50% thể tích X b) Cho sơ đồ phản ứng (mỗi mũi tên phản ứng) : (1) ( 2) ( 3) ( 4) CnH2n +   X1    CH3COOC2H5    X2    X1 Biết X1, X2 hợp chất hữu khác Hãy viết phương trình hố học phản ứng (ghi rõ điều kiện, có) theo sơ đồ Giải: VC n H n  a V (5  a ) (2,25  a  2,5)  C H a) Đặt C2H4 + 3O2  2CO2 + 2H2O  3(5 - a) (5- a) 3n  O2  nCO2 + (n + 1)H2O CnH2n + + a  3n  a 8,4 8,4 3n  a 23,4   a = 1,5n  2,5  2,25  1,5n  2,5  2,5  3,9  n  4,15  n = (C4H10) VO 3(5  a )  36 CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HSG CÁC CẤP VÀ ÔN THI VÀO 10 CHUYÊN b) Các phương trình hố học : (1) 2C4H10 xt , t + 5O2    22 4CH3COOH + 2H2O (X1) CH3COOC2H5 + H2O (2) CH3COOH + C2H5OH t (3) CH3COOC2H5 + NaOH   CH3COONa + C2H5OH (X2) (4) CH3COONa + HCl  CH3COOH + NaCl Câu 37 Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp X gồm hai hiđrocacbon nhau, có cơng thức tổng qt CnH2n+2 ( n  1), dẫn toàn sản phẩm cháy qua bình đựng nước vơi dư thấy khối lượng bình tăng 52,4 gam tạo thành 70 gam kết tủa a Xác định công thức phân tử hai hiđrocacbon b Tính thể tích X (đktc) Giải: C H CO2 +O +­dd­Ca(OH) dö­ X  n 2n+2  ­    ­70­gam­CaCO3   m =­52,4­gam CmH2m+2 H2O CO2 + Ca(OH)2 dư  CaCO3 + H2O 70 n CO2 = n CaCO3 = = 0,7  mol  100 - Ta có: - Theo đề: Khối lượng bình tăng 52,4 gam mbình­tăng = mCO + m H O = 52,  44.0, +18.n H O  52,4  n H O = 1,  mol  2 bình­tă ng 2 2 C H - Gọi công thức phân tử chung hai ankan n 2n +2 ( n > 1) 3n +1 t0 C n H 2n+2 + O   nCO + (n +1)H 2O 0,7 1,2 mol CH n n +1 =  n =1,4  C2 H 0,7 1,2 - Ta có tỉ lệ: (vì đồng đẳng kế tiếp) 1 nX  nCO  0,7 0,5­  mol  V  ­0,5.22,4  ,4 n b  X 11,2 (lít) Câu 38 Đốt cháy hồn tồn 180 ml hỗn hợp khí X gồm hai hiđrocacbon, thu 800 ml hỗn hợp Y gồm oxi dư, khí cacbonic nước Dẫn toàn Y qua lượng dư dung dịch H2SO4 đặc, thu hỗn hợp khí Z tích giảm 41,25% so với Y Dẫn tồn lượng Z qua dung dịch Ca(OH)2 dư, thể tích khí giảm 44,68% so với Z Các thể tích khí đo điều kiện nhiệt độ, áp suất Cho phản ứng xảy hoàn toàn Xác định công thức phân tử hai hiđrocacbon X Giải: H2SO4 hấp thụ nước: V(H2O) = 41,25x800/100 = 330 ml V(Z) = 800- 330 = 470 ml Sục Z qua dung dịch Ca(OH)2 CO2 bị hấp thụ: V(CO2) = 44,68x470/100 = 210 ml Gọi công thức trung bình hidrocacbon CxHy CxHy → x CO2 + y/2 H2O 180 210 330 x = 1,17 => Một hidrocacbon phải có nguyên tử cacbon phân tử: CH4 y/2 = 330/180 = 1,83 => y = 3,67; Số nguyên tử H hidrocacbon ln chẵn => Hidrocacbon cịn lại phải CaH2 36 CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HSG CÁC CẤP VÀ ÔN THI VÀO 10 CHUYÊN CaH2 0,33 3,67 CH4 1,67 => n(CaH2)/n(CH4) = 1/5 => V(CH4)= 150 ml; V(CaH2) = 30 ml Bảo toàn cacbon: 30xa + 150 = 210 => a = Vậy hidrocacbon lại C2H2 23 Câu 39 Dẫn 6,72 lít hỗn hợp khí gồm hai hiđrocacbon mạch hở (khơng phải mạch vịng) qua dung dịch brom dư (phản ứng xảy hoàn tồn) Sau phản ứng, thấy khối lượng bình đựng dung dịch brom tăng thêm 5,6 gam, đồng thời thoát 2,24 lít chất khí Mặt khác, đốt cháy tồn 6,72 lít hỗn hợp thấy tạo 11,2 lít khí CO2 10,8 gam H2O (Các thể tích khí đo đktc) a Xác định cơng thức phân tử hai hiđrocacbon b Tính thành phần % thể tích chất hỗn hợp Giải: 11,2 10,8 nCO   0,5­mol;­nH O   0,6­mol 2 22,4 18 a ; Vkhí khơng no bị giử lại = 6,72 – 2,24 = 4,48 (lít) nkhí­bị­giữ­lại  4,48 2,24  0,2­mol;­ nkhí­thoát­ra   0,1­mol 22,4 22,4  Khối lượng bình brom tăng lên khối lượng hiđrocacbon không no bị hấp thụ Vậy khối lượng mol phân tử 5,6 M  28 0,2 hiđrocacbon => Công thức phân tử hiđrocacbon C2H4 t  2CO2 + 2H2O C2H4 + 3O2  0,2  0,4  0,4 mol y (x  ) t0  xCO2 + y/2H2O O2  CxHy + 0,1  0,1x  0,05y mol  nCO  0,4  0,1x  0,5  x    nH2O  0,4  0,05y  0,6  y  Cô ng­thứ c­củ a­hidrocacbon­cò n­lại­là ­CH4 %VC H  4,48.100  66,67%;­%VCH  100  66,67  33,33% 6,72 b Câu 40 Đốt cháy hồn tồn thể tích hỗn hợp khí gồm C2H2 hidrocacbon X sinh thể tích khí CO2 thể tích nước (các thể tích khí đo điều kiện) Xác định công thức phân tử X Giải: VCO2 C  2 Vhh Số nguyên tử cacbon trung bình: Vậy C H hidrocacbon X có số nguyên tử cacbon H 2VH2O 2.2  4 Vhh Số nguyên tử hidro trung bình: < Mặt khác số nguyên tử H số chẵn số nguyên tử H ≤ 2.số nguyên tử C +  H ≤ 2.2 + =  số nguyên tử hidro X = Vậy hỗn hợp khí gồm axetilen C2H2 hidrocacbon X etan C2H6 36 CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HSG CÁC CẤP VÀ ÔN THI VÀO 10 CHUYÊN Câu 41 Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp X gồm C 2H6 C3H6 đktc, sau cho tồn sản phẩm cháy hấp 24 thu vào 150 gam dung dịch Ba(OH)2 17,1% (dư) thấy khối lượng bình tăng 4,7 gam bình có 13,79 gam kết tủa Tính thành phần phần trăm theo thể tích khí có hỗn hợp X Tính nồng độ phần trăm chất tan cịn lại dung dịch sau loại bỏ kết tủa Giải: Các phương trình hóa học phản ứng to  4CO2 + 6H2O 2C2H6 + 7O2  o t  6CO2 + 6H2O 2C3H6 + 9O2  CO2 + Ba(OH)2  BaCO3 + H2O 13,79 150.17,1 n Ba(OH)   0,15 (mol) n BaCO3 = = 0,07 (mol) 100.171 197 Ta có: , CO2 + Ba(OH)2 dư  BaCO3 + H2O 0,07  0,07  0,07 mol  m CO2 = 0,07.44 = 3,08 (g) m = m CO2 + m H2 O = 4,7 (g)  m H2 O = 4,7 - 3,08 = 1,62 (g)  n H2 O  0,09 (mol) Lại có: bình tăng Gọi a b số mol C2H6 C3H6 to  4CO2 + 6H2O 2C2H6 + 7O2  a 2a 3a (mol) to  6CO2 + 6H2O 2C3H6 + 9O2  b 3b 3b (mol) Ta có hệ phương trình: 2a + 3b = 0,07 a = 0,02   3a + 3b = 0,09 b = 0,01 0,02 %VC2H4 = %n C2H4 = 100% = 66,67% 0,03 Vậy:  %VC3H6 =100% - %VC2 H4 =100 - 66,67%= 33,33% Sau loại bỏ kết tủa, dung dịch cịn lại chứa Ba(OH)2: nBa(OH) ­dư ­=­0,15­-­0,07­=­0,08­  mBa(OH) ­dư =­0,08.171­=­13,68­(g) 2 mdd­sau­phản­ứng =­mCO +­mH O +­mdd­Ba(OH) -­mBaCO  =­0,07.44­+­0,09.18­+­150­-­13,79­=­140,91­(g) C%Ba(OH) ­dö  2 13,68 100  9,71% 140,91 Vậy: Câu 42 Hỗn hợp X gồm hiđrocacbon (mạch hở, thể khí điều kiện thường) có cơng thức phân tử: C nH2n+2, CmH2m, CkH2k – Đốt cháy hoàn toàn 1,344 lít X (đktc), dẫn tồn sản phẩm cháy qua bình (1) đựng H2SO4 đặc dư, bình (2) đựng dung dịch NaOH dư Sau thí nghiệm, khối lượng bình (1) tăng 2,52 gam; khối lượng bình (2) tăng 7,04 gam Biết số mol CkH2k – X gấp lần số mol CnH2n + 2; X có chất có số nguyên tử cacbon số nguyên tử cacbon chất cịn lại Xác định cơng thức phân tử hiđrocacbon Giải: Đặt a, b, 3a số mol CnH2n + (n ≥ 1), CmH2m, CkH2k – hidrocacbon thể khí nên n, m, k ≤ 1,344 2,52 7,04 nX   0,06­(mol) nH2O   0,14­(mol) nCO2   0,16­(mol) 22,4 18 44 ; ; 36 CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HSG CÁC CẤP VÀ ÔN THI VÀO 10 CHUYÊN 3n  t  nCO2 + (n+1)H2O CnH2n + + O2  a na (n+1)a mol 3m t  mCO2 + mH2O CmH2m + O2  b mb mb mol 3k  t  kCO2 + (k-1)H2O CkH2k - + O2  3a 3ka 3(k-1)a mol nX  a  b  3a  0,06­  ­4a­+­b­=­0,06­ Ta có: (1) nCO2  na mb 3ka  0,16­­­ (2) nH2O  (n  1)a mb 3(k  1)a  0,14 (3)  a  3a  0,02  a  0,01  b  0,02 Lấy (2) – (3)  Từ (2)  0,01n  0,02m 0,03k  0,16­  ­n­+­2m­+­3k­=­16 25 0 n  m 16 32 ;k  9 Trường hợp 1: n  m  0,5k  Trường hợp 2: n  k  0,5m  n = k = 2; m =  C2H6, C4H8 C2H2 16 32 m  k  ;n  7 Trường hợp 3: m  k  0,5n  (loại) (loại) Câu 43 Đốt cháy hoàn toàn x mol hidrocacbon A mạch hở thu 4x mol H2O Biết x mol A tác dụng tối đa với x mol Br2 Xác định công thức phân tử viết công thức cấu tạo A Giải: Gọi công thức tổng quát hidrocacbon CnH2n+2-2k với k số liên pi số vòng 3n  1 k CnH2n+2-2k   ­+­ O2   ­nCO2 ­+­(n+1-k)H2O ­­­­x­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­  ­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­nx+x-kx CnH2n+2-2k   ­+­­­kBr2   ­CnH2n+2-2k Br2k ­­­x­­­­­­­  ­­­­­­kx   nH O  nx+x-kx  4x n    k   nBr2  kx  x Theo­giả ­thiế t­A­mạch­hở ,­vậ y­A­là ­anken­C4H8 Cơng thức cấu tạo A: CH2=CH2-CH2-CH3 ; CH3-CH=CH-CH3 ; CH2=C(CH3)-CH3 Câu 44 Hỗn hợp X gồm hidrocacbon A (C nH2n) B (CmH2m), số nguyên tử cacbon B lớn số nguyên tử cacbon A Trong hỗn hợp X, thể tích B chiếm 70% thể tích hỗn hợp Đốt cháy hồn tồn 1,0 thể tích hỗn hợp X cần vửa đủ 4,2 thể tích O (các thể tích đo điều kiện nhiệt độ, áp suất) Tìm cơng thức phân tử A, B viết cơng thức cấu tạo có A B Khí hóa lỏng – khí gas hay cịn gọi đầy đủ khí dầu mỏ hóa lỏng – có thành phần propan (C 3H8) butan (C4H10) Bình thường propan butan chất dạng khí, để dễ vận chuyển sử dụng, người ta nên cho chúng tồn dạng lỏng Khí gas khơng màu, khơng mùi (nhưng thấy gas có mùi chúng cho thêm chất tạo mùi trước cung cấp cho người tiêu dùng để dễ dàng phát 36 CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HSG CÁC CẤP VÀ ƠN THI VÀO 10 CHUN có cố rị rỉ gas) Mỗi kilogam (kg) khí gas đốt cháy hoàn toàn cung cấp khoảng 12.000 26 kcal lượng, tương đương lượng nhiệt thu đốt cháy hoàn toàn kg than củi Việc sản sinh loại chất khí NOx, khí độc tạp chất q trình cháy thấp làm cho khí gas trở thành nguồn nguyên liệu thân thiện với môi trường Hiện nay, thị trường Việt Nam có khí nhiều loại khí gas khác hãng cung cấp với tỉ lệ propan : butan khác Cho gia đình Y sử dụng loại khí gas có tỉ lệ thể tích propan : butan tương ứng : có tổng khối lượng 12 kg nạp vào bình thép chuyên dụng Hỏi: a) Năng lượng tỏa trình đốt cháy hết bình gas gia đình Y khoảng kcal? b) Tính thể tích khơng khí (đktc) cần thiết để dùng đốt cháy hồn tồn kg khí gas loại gia đình Y sử dụng Giải: Gọi công thức chung A B CaH2a Phương trình hóa học: to  2aCO2 + 2aH2O (1) 2CaH2a + 3aO2  n O2   3a n Ca H2a (1) → = Ở điều kiện nhiệt độ, áp suất tỉ lệ số mol tỉ lệ thể tích n O2 VO2 VO2 3a    4,2 n Ca H2a VCa H2a V C H → = ; Mà a 2a = = 4,2 3a → = 4,2 → a = 2,8 Mà a số nguyên tử cacbon trung bình A B → n < 2,8 < m (số nguyên tử cacbon B lớn số nguyên tử cacbon A) → n = → Công thức phân tử A C2H4; công thức cấu tạo CH2=CH2 nC H 28  nCm H m 14m M  39, nC2 H  nCm H m Ta có n 28  nCm H m 14m n  39, 2.nCm H m → C2 H = 39,2 C2 H n Cm H2m n Cm H2m n Cm H2m 0,8 0,8 0,8 0,8 n C2 H n  n   C m H 2m → = m - 2,8 → C2H = m - 2,8+ 0,8 = m - 2 → n X   = m - 2 VCm H2m 0,8 → VX   = m - 2 ( điều kiện nhiệt độ, áp suất) Mà hỗn hợp X, B chiếm 70% thể tích hỗn hợp VCm H2m 0,8 → VX   > 70%→ m - 2 > 70%→ m – < 1,14→ m < 3,14 Mà m > 2,8→ m =3 → Công thức phân tử B C3H8; công thức cấu tạo CH2=CH2 – CH3 a Mỗi kilogam (kg) khí gas đốt cháy hoàn toàn cung cấp khoảng 12.000 kcal lượng → 12 kg khí gas đốt cháy hết cung cấp khoảng 12.12000 = 144000 (kcal) → Năng lượng tỏa trình đốt cháy hết bình gas gia đình Y khoảng 144000 kcal b Gọi số mol propan butan bình gas x, y (mol, x, y>0) 36 CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HSG CÁC CẤP VÀ ÔN THI VÀO 10 CHUYÊN VC3H8 VC4 H10 = 27 → - Ở điều kiện nhiệt độ, áp suất tỉ lệ thể tích chất khí tỉ lệ số mol n C3H8 VC H  = n VC4 H10 → C4H10 x 3   → y →x y m  m C4 H10 Mà C3H8 = kg = 1000 gam → 44x + 58y =1000 → 44 y + 58y =1000 3500 n → y = 269 = 13,01 (mol) → C4 H10 = 13,01 (mol) 1500 n → x = 269 = 5,58 (mol) → C3H8 = 5,58 (mol) Phương trình hóa học to  3CO2 + 4H2O (1) C3H8 + 5O2  o t  8CO2 + 10H2O (2) 2C4H10 + 13O2  13 n O2  5.n C3H8  n C4 H10 (1,2) → = 112,465 (mol) V 2  → Ođktc = 2519,216 (lít) → Vkhơng khí = 12596,08 (lít) Câu 45 Đốt cháy hồn tồn hỗn hợp gồm x mol hidro cacbon (X) y mol hidro cacbon (Y), 3,52 gam 1 x y CO2 1,62 gam H2O Biết phân tử (X) (Y) có số nguyên tử C (đều không 4) Xác định công thức phân tử (X) (Y)? Giải: 3,52 1, 62 nCO2   0, 08mol ; nH 2O   0, 09mol 44 18 ; suy có hidro cacbon ankan có cơng thức CnH2n+2 n  nH 2O  nCO2  0, 01 Với ankan ; đặt cơng thức hidro cacbon cịn lại CnH2n+2-2k (loại trường hợp hai hidro cacbon ankan tính số C=8, trái với gợi ý đề) 3n+1 to  nCO2 + (n+1)H2O CnH2n+2 + O2  a na (n+1)a 3n+1-k to O2   nCO2 + (n+1-k)H2O CnH2n+2-2k + b nb (n+1-k)b  0, 08  na  nb   na  nb  a  b  bk  0, 09  36 CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HSG CÁC CẤP VÀ ÔN THI VÀO 10 CHUYÊN  a  x  0, 01  x  0, 01 28 0, 01  b  y  0, 02    y 60  x  y  0, 08    n  n  Trường hợp: k=1 Ứng với công thức (X): C3H8 (Y): C3H6 b  a  y  x  0, 01  x  0, 015  x  y  2x     y  0, 025  x  y  0, 08  n2   n Trường hợp: k=2 Ứng với công thức (X): C2H2; (Y):C2H6 Câu 46 Đốt cháy hoàn toàn m gam hyđrocacbon A, dẫn tồn sản phẩm cháy qua bình đựng H2SO4 đặc dư, bình đựng dung dịch Ca(OH)2 dư Sau phản ứng xảy hoàn toàn người ta thấy: - Bình 1: Có khối lượng tăng thêm 5,4 gam - Bình 2: Có 60 gam kết tủa trắng a) Tính m b) Xác định cơng thức phân tử A biết tỷ khối A so với heli 13 c) Viết công thức cấu tạo mạch hở có ứng với cơng thức phân tử A Giải: nCaCO  0,6mol Gọi công thức phân tử A CxHy y y (x  ) t  xCO2 + H2O O2  CxHy + Ca(OH)2 dư + CO2  CaCO3 + H2O 0,6 0,6 a) Độ tăng khối lượng bình khối lượng H2O  mH O  5,4gam  nH O  0,3mol 2 nCO  nCaCO  0,6mol  nC A  nCO  0,6mol  n  2nH O  2 0,3  0,6mol Theo bảo toàn nguyên tố C, H:  H A  m  0,6 12 0,6 1 7,8gam 2 b) x: y  nC A : nH A  0,6: 0,6  1:1  Công thức đơn giản nhất: CH M A  13n  13  52  n  Gọi công thức phân tử A: (CH)n ; Vậy công thức phân tử A C4H4 2   k 3 c) Độ bất bão hịa A là: Cơng thức cấu tạo mạch hở có A: CH  C  CH  CH2 CH2  C  C  CH2 Câu 47 Cho hiđrocacbon X, Y, Z thể khí nhiệt độ phịng Khi phân hủy chất X, Y, Z tạo C H2 với thể tích khí H2 ln gấp lần thể tích hiđrocacbon bị phân hủy Biết: - Hỗn hợp khí X Cl2 (tỉ lệ mol 1:1) đưa ngồi ánh sáng màu vàng lục khí Cl2 36 CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HSG CÁC CẤP VÀ ÔN THI VÀO 10 CHUYÊN - Đốt cháy 0,1 mol hỗn hợp với tỉ lệ mol Z Y ln thu 6,72 lít khí CO (đktc) Dẫn 29 khí Y qua dung dịch Br2 thấy dung dịch Br2 bị nhạt màu Lập luận xác định công thức cấu tạo X, Y, Z Viết phương trình hóa học phản ứng xảy Biết X, Y có cấu tạo mạch hở; Z có cấu tạo mạch vịng Giải: - Cơng thức hidrocacbon CxHy với y ≤ 2x + 2; chúng thể khí nên x ≤ t0  2xC(r) + yH2(k) 2CxHy (k)  V  0,5yV (lít) Theo giả thiết: 0,5yV = 3V  y = 2nH2  3.2 6 Hay số nguyên tử hiđro hidrocacbon = nhiđrocacbon - X có nguyên tử H, tác dụng với Cl2 (tỉ lệ mol 1:1) đưa ánh sáng, X etan C2H6 CTCT X: CH3 – CH3 nCO  6,72  0,3(mol) 22,4 nCO2  0,3 3 0,1 Số nguyên tử cacbon Y, Z = nhiđrocacbon ; mặt khác số nguyên tử H Y, Z nên công thức phân tử Y, Z C3H6 - Y mạch hở, Y làm màu dung dịch Br2  CTCT Y CH2 = CH – CH3 - Z có cấu tạo mạch vịng  CTCT Z Câu 48 Hỗn hợp X gồm metan anken ( CnH2n ) Tỉ khối X so với H2 13 Đốt cháy hoàn toàn 1,04 gam hỗn hợp X hấp thụ toàn sản phẩm cháy qua bình đựng dung dịch Ca(OH)2 dư thu gam kết tủa khối lượng dung dịch giảm 2,12 gam so với khối lượng dung dịch Ca(OH)2 ban đầu Xác định công thức phân tử công thức cấu tạo anken Giải: dX  H2 MX  13  M X  26 Gọi a, b số mol metan anken, phản ứng hóa học xảy ra: t0  CO2 + 2H2O CH4 + 2O2  (1) a a 2a mol t0  nCO2 + nH2O CnH2n + 1,5nO2  (2) b n.b nb mol  CaCO3+ H2O CO2 + Ca(OH)2 dư  (3) a + nb a + n.b mol nCO  nCaCO  a  n.b   0,07 m  CO2 = 0,07.44 = 3,08 ( gam ) 100 mdd giaûm  m  mCO  mH O  2,12 Ta có hệ:  2,12  7 3,08 mH O  mH O =1,8 (gam)  nH O = 0,1 mol 36 CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HSG CÁC CẤP VÀ ÔN THI VÀO 10 CHUYÊN 16.a  14.n.b  26  a  b  a  0,03­mol a n.b  0,07   n  2.a n.b  0,1   b  0,01­mol H O  n    Vậy công thức phân tử anken C4H8 Công thức cấu tạo có anken: CH2=CH-CH2-CH3; CH3-CH=CH-CH3; 30 Câu 49 Trong bình kín chứa hỗn hợp gồm hidrocacbon X mạch hở (thể tích khí điều kiện thường) 0,06 mol O2 (lấy dư), bật tia lửa điện để đốt cháy hoàn toàn X Cho toàn hỗn hợp sau phản ứng qua bình đựng 3,5 lít dung dịch Ca(OH)2 0,01M, thu gam kết tủa khí tích 0,224 lít (ở đktc) Biết phản ứng xảy hoàn toàn, nước bị ngưng tụ cho qua dung dịch Xác định công thức phân tử X Giải: (x  4, y  2x + 2) Đặt công thức phân tử hidrocacbon X CxHy 4x + y y to  xCO2 + H2O CxHy + O2  (1) 0,224 ­=­0,01(mol)  n ­=­0,06­-­0,01­=­0,05­(mol) O2 (pư) 22,4 Khí oxi dư : n Ca(OH)2 = 3,5.0,01 = 0,035 (mol); n CaCO3 = = 0,03 (mol) 100 Ta có : n  n CaCO3  Nhận thấy Ca(OH)2 có hai trường hợp xảy Trường hợp 1: Ca(OH)2 dư CO2 + Ca(OH)2(dư)  CaCO3  + H2O (2) 0,03  0,03  0,03 mol n = n CaCO3 = 0,03 (mol) Ta có: CO2 nO (pư) 4x­+­y 4x­+­y 0,05 y ­  ­­  ­ =­  ­ ­=­ ­hay­x­:­y­=­3­:­8 nCO 4x 4x 0,03 x Theo PTHH (1): Công thức phân tử X (C3H8)n Ta có: 8.n  2.3.n   n  nghiệm n = => CTPT: C3H8 Trường hợp 2: Ca(OH)2 hết, sản phẩm gồm có muối CO2 + Ca(OH)2  CaCO3  + H2O (3) 0,03  0,03  0,03 mol  Ca(HCO3)2 2CO2 + Ca(OH)2 (4) 0,01  (0,035-0,03)  0,005 mol n  0,03 + 0,01 = 0,04 (mol) Theo PTHH (3) (4): CO2 nO (pö) 4x­+­y 4x­+­y 0,05 y ­  ­ =­  ­=­ ­hay­x­:­y­=­1­:­1 nCO 4x 4x 0,04 x Theo PTHH (1): Công thức phân tử: (CH)n nO ­dö ­=­ 36 CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HSG CÁC CẤP VÀ ÔN THI VÀO 10 CHUYÊN x  31  2  y­  ­2x­+­2  y chaü n Kết hợp với điều kiện:  , ta có cơng thức phân tử X C2H2, C4H4 Vậy X C3H8 (CH3-CH2-CH3) C2H2 (CHCH) C4H4 (CHC-CH=CH2; CH2=C=C=CH2) Câu 50: Hỗn hợp A gồm C3H4 hai hiđrocacbon X, Y có cơng thức phân tử C nH2n, CmH2m Phân tử khối X Y 14 (M X < MY) Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp A thu 5,824 lít (đktc) khí CO2 3,42 gam H2O Mặt khác, m gam hỗn hợp A tác dụng tối đa với 320 ml dung dịch Br 0,5M Xác định công thức phân tử X, Y (biết phản ứng xảy hoàn toàn) Viết công thức cấu tạo gọi tên hiđrocacbon (biết C3H4, X, Y mạch hở) Giải: 5,824 3,42 n CO = = 0, 26 (mol); n H O = = 0,19 (mol); n Br = 0,5.0,32 = 0,16 (mol) 2 22, 18 - Theo đề ra, ta có: - Vì phân tử khối X Y 14  X, Y đồng đẳng - Gọi số nguyên tử cacbon trung bình hiđrocacbon X, Y a (2 ≤ n < a < m = n+1)  Công thức chung hiđrocacbon X, Y CaH2a - Phương trình đốt cháy A: C3H4 + 4O2 → 3CO2 + 2H2O (1) x mol  3x  2x a CaH2a + O2 → aCO2 + aH2O (2) ay  ay nC H  x  nCO ­-­nH O  0,26  0,19  0,07­(mol)  y mol 2 Theo (1) (2):  x­=­0,07­(mol) ­­­(I)  n ­= ­2x­+ ­ay­= ­0,19    H2O - A tác dụng với dung dịch Br2: C3H4 + 2Br2 → C3H4Br4 (3) x  2x mol CaH2a C H Br + Br2 → a 2a (4) y  y mol  nBr  2x  y  0,16­­­­(II)   x  0,07   ay  0,05  y  0,02  a  2,5  Từ (I) (II) Vậy X C2H4; Y C3H6 - Công thức cấu tạo hiđrocacbon là: CHC-CH3 (propin; metylaxetilen); CH2=C=CH2 (propađien; anlen); CH2=CH2 (etilen; eten); CH2=CH-CH3 (propilen; propen) ... 2,24 lít khí CO (ở đktc) 4,5 gam nước Viết phương trình hóa học phản ứng xảy tính V 36 CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HSG CÁC CẤP VÀ ÔN THI VÀO 10 CHUYÊN Đốt cháy hoàn toàn 1,06 gam hiđrocacbon X đem toàn...  BaCO3 + 2H2O (4) (3) 36 CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HSG CÁC CẤP VÀ ÔN THI VÀO 10 CHUYÊN 2CO2 + Ba(OH)2  Ba(HCO3)2 (5) nBa ( OH )2 n = 0,5.0,66 = 0,33 (mol); BaCO3 = 63,04: 197 = 0,32(mol) n n Vì BaCO3... 0,3 CnH2n-2   n CO2 (4) 0,1 36 CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HSG CÁC CẤP VÀ ÔN THI VÀO 10 CHUYÊN 0,1n 15 CmH2m   m CO2 (5) 0,2 0,2m n(CO2) = 0,3 + 0,1n + 0,2m = 0 ,9 => n+ 2m = 6; n=2; m=2 C2H2, C2H4