Bảo toàn mol pi trong giải toán hiđrocacbon A Lý thuyết và phương pháp giải 1 Cách xác định số liên kết Độ bất bão hòa k = + số vòng Đối với các hợp chất CxHy và CxHyOz có 2x y 2 k 2 Một số t[.]
Bảo tồn mol pi giải tốn hiđrocacbon A Lý thuyết phương pháp giải Cách xác định số liên kết Độ bất bão hòa k = + số vòng 2x y - Đối với hợp chất CxHy CxHyOz có: k Một số trường hợp hay gặp: k = 0: hiđrocacbon có liên kết đơn, mạch hở k = 1: hiđrocacbon có liên kết đơi vịng no k = 2: hiđrocacbon có liên kết đơi liên kết ba vịng no có liên kết đơi k = 4: hiđrocacbon có nhân thơm phân tử … Bản chất bảo toàn liên kết - Khi ankan bị H2 tạo thành hợp chất không no phân tử H2 hợp chất có liên kết (k = 1) - Ví dụ: + Ankan phân tử H2 biến thành anken có k = + Ankan phân tử H2 biến thành ankin, ankađien, có k = Bảo tồn mol giải tốn hiđrocacbon - Hiđrocacbon khơng no tác dụng với H2 hay halogen Ni,t Cn H2n 22k kH2 Cn H2n 2 (số liên kết = k) o xt,t Cn H2n 22k kBr2 Cn H2n 22k Br2k o - Ta thấy số mol liên kết số mol H2 hay Br2 phản ứng - Chú ý: + Khi giải số tốn, hiểu vai trị H2 Br2 phản ứng cộng n Br2 n H2 n X k (X hiđrocacbon khơng no) + Trong bình kín khối lượng hỗn hợp không đổi số mol hỗn hợp giảm H2 phản ứng B Ví dụ minh họa Ví dụ 1: Hỗn hợp khí X gồm H2 C2H4 có tỉ khối so với He 3,75 Dẫn X qua Ni nung nóng, thu hỗn hợp khí Y có tỉ khối so với He Hiệu suất phản ứng hiđro hóa A 25% B 30% C.40% D 50% Hướng dẫn giải: Ni,t Phương trình phản ứng: C2 H4 H2 C2 H o Bảo tồn khối lượng ta có mtrước = msau MX n X MY n Y n X MY n Y M X 3,75 Coi nX = mol; nY = mol Hỗn hợp X có MX 3,75.4 15 28 15 100% 50%,n H2 n C2H4 2mol 28 Bảo toàn mol : ngiảm = 4-3 =1mol = n H2 phản ứng = n C2H4 phản ứng %n H2 %H 100% 50% Đáp án D Ví dụ 2: Hỗn hợp khí X gồm 0,6 mol H2 0,15 mol vinylaxetilen Nung nóng X thời gian với xúc tác Ni thu hỗn hợp Y có tỉ khối so với H2 10 Dẫn hỗn hợp Y qua dung dịch brom dư, sau phản ứng xảy hoàn toàn khối lượng brom tham gia phản ứng A gam B 16 gam C 12 gam D 24 gam Hướng dẫn giải: nX = 0,6 + 0,15 = 0,75 mol; mX= 0,6.2 + 0,15.52 = 9gam Bảo toàn khối lượng ta có mtrước = msau mY = 9gam M Y 20 n Y 0,45mol 20 Ta có nđihro phản ứng = nX – nY = 0,75 - 0,45 = 0,3 mol Bảo toàn số mol ta có: 0,15.3 = nhidro phản ứng + nbrom = 0,3 + nbrom nbrom = 0,15.3 – 0,3 = 0,15 mol mbrom = 0,15.160 = 24 gam Đáp án D Ví dụ 3: Cho hỗn hợp X gồm 0,1 mol C2H4 0,2 mol C2H2 0,7 mol H2 Nung X bình kín với xúc tác Ni Sau thời gian thu 0,8 mol hỗn hợp Y Cho Y phản ứng vừa đủ với 100ml dd Br2 a mol/l Tìm giá trị a A 0,2 M B 0,3 M C M D M Hướng dẫn giải: nX = 0,1 + 0,2 + 0,7 = mol nđihro phản ứng = nX – nY = - 0,8 = 0,2 mol Bảo toàn số mol ta có: 0,1.1 + 0,2.2 = nhidro phản ứng + nbrom = 0,2 + nbrom nbrom = 0,3 mol a = 0,3 : 0,1 = 3M Đáp án D C Luyện tập Câu 1: Hỗn hợp X gồm 0,15 mol axetilen; 0,1 mol vinylaxetilen; 0,1 mol etilen 0,4 mol hiđro Nung hỗn hợp X với niken xúc tác,sau thời gian hỗn hợp Y có tỉ khối hiđro 12,7 Hỗn hợp khí Y phản ứng vừa đủ với a mol dung dịch Br2 Giá trị a A 0,25 B 0,35 C 0,45 D 0,65 Hướng dẫn giải: nX = 0,15 + 0,1 + 0,1 + 0,4 = 0,75 (mol); mX = 0,15 26 + 0,1 52 + 0,1.28 + 0,4.2 = 12,7 g Bảo tồn khối lượng có mX = mY MX n X MY n Y n Y 0,5mol - n H2 phản ứng = nX – nY = 0,75- 0,5 = 0,25(mol) - Bảo toàn số mol liên kết : 0,15.2 + 0,1.3 + 0,1.1 = a + 0,25 a 0,45mol Đáp án C Câu 2: Cho 22,4 lít (đktc) hỗn hợp A gồm x mol C2H4, y mol C2H2 z mol H2 (biết tỉ khối E so với He 3,6) qua bình đựng Ni nung nóng, sau thời gian phản ứng thu 15,68 lít hỗn hợp khí B (đktc) Dẫn tồn khí B qua bình đựng dung dịch brom dư, khối lượng brom phản ứng 80 gam Giá trị x, y z A 0,2; 0,3 0,5 B 0,2; 0,5 0,3 C 0,3; 0,2 0,5 D 0,3; 0,5 0,2 Hướng dẫn giải: nA = mol; nB = 0,7 mol n H2 phản ứng = - 0,7 = 0,3 mol nBrom = 0,5 mol Bảo toàn mol : x+2y = 0,3 + 0,5 = 0,8 28x 26y 2z 14,4 Mặt khác: x + y + z = xyz Suy x = 0,2; y = 0,3 z = 0,5 Đáp án A Câu 3: Hỗn hợp khí A gồm 0,5 mol H2 0,25 mol hai ankin X, Y dãy đồng đẳng (MX < MY) Nung A thời gian với xúc tác Ni thu hỗn hợp B có tỉ khối so với H2 9,25 Dẫn hỗn hợp B qua dung dịch brom dư, sau phản ứng xảy hoàn toàn, khối lượng brom tham gia phản ứng 40 gam Công thức phân tử Y A C3H4 B C2H2 C C4H6 D C3H6 Hướng dẫn giải: nA= 0,75 mol; MB = 9,25.2 = 18,5; nbrom = 0,25 mol Bảo tồn mol ta có: nhidro phản ứng = 0,25.2 – 0,25 = 0,25 mol n B n A n H2 pu 0,75 0,25 0,5mol Ta có: mA = mB = 0,5.18,5 = 9,25g Gọi cơng thức ankin có dạng CnH2n-2 Ta có: 0,5.2 + 0,25.(14n -2) = 9,25 n 2,5 ankin C2H2 C3H4 Y C3H4 Đáp án A Câu 4: Cho H2 anken tích qua niken nung nóng ta thu hỗn hợp A Biết tỉ khối A với H2 23,2 Hiệu suất phản ứng hiđro hóa 75% Cơng thức phân tử anken A C2H4 B C3H6 C C4H8 D C5H10 Hướng dẫn giải: Coi tỉ lệ thể tích tỉ lệ số mol Giải sử có nhiđro = n Cn H2 n = mol Do hiệu suất phản ứng 75% n H2pu 0,75mol nA = 1+1 – 0,75 = 1,25 mol Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng: mA = 1.2 + 1.14n m M A A mA n A M A 1,25.23,2.2 58 nA Suy 2+14n = 58 n = Anken C4H8 Đáp án C Câu 5: Hỗn hợp X có tỉ khối so với H2 27,25 gồm: butan, but-1-en vinylaxetilen Đốt cháy hoàn toàn 0,15 mol hỗn hợp X thu tổng khối lượng CO2 H2O m gam Mặt khác, dẫn 0,15 mol hỗn hợp X vào bình đựng dung dịch brom dư thấy a gam brom phản ứng Giá trị m a A 43,95 42 B 35,175 42 C 35,175 21 D 43,95 21 Hướng dẫn giải: mX = nX.MX = 0,15 27,25 = 8,175 g; n CO2 0,15.4 0,6mol mH 8,175 0,6.12 0,975mol 1 Bảo toàn nguyên tố: n H2O n H 0,4875mol Suy m = 0.6.44 + 0,4875 18 = 35,175g Gọi số liên kết X k Bảo toàn khối lượng: n H 0,6 0,4875 (k 1).0,15 n Br2 0,2625 Bảo toàn liên kết : 0,15k n Br Suy a= 0,2625.160 = 42 gam Đáp án B Câu 6: Hỗn hợp khí X gồm 0,1 mol C2H2; 0,2 mol C2H4 0,3 mol H2 Đun nóng X với xúc tác Ni, sau thời gian thu hỗn hợp khí Y có tỉ khối so với H2 11 Hỗn hợp Y phản ứng tối đa với a mol Br2 dung dịch Giá trị a A 0,1 B 0,2 C 0,3 D 0,4 Hướng dẫn giải: nX = 0,1 + 0,2 + 0,3 = 0,6 mol; MY = 11 = 22 Bảo toàn khối lượng: mY = mX = 0,1.26 + 0,2.28 + 0,3.2 = 8,8 gam 8,8 nY 0,4(mol) 22 n H2 phản ứng = nX – nY = 0,6-0,4 = 0,2 (mol) Bảo toàn số mol liên kết ta có: 0,1.2 + 0,2 - 0,2 = n Br2 a a 0,2(mol) Đáp án B Câu 7: Hỗn hợp khí X gồm 0,3 mol H2 0,1 mol vinylaxetilen Nung X thời gian với xúc tác Ni thu hỗn hợp khí Y có tỉ khối so với khơng khí Nếu cho toàn Y sục từ từ vào dung dịch brom (dư) có a mol brom tham gia phản ứng Giá trị a A 0,2 B 0,05 C 0,04 D 0,1 Hướng dẫn giải: nX = 0,3 + 0,1 = 0,4 mol mX = 0,3.2 + 0,1.52 = 5,8 gam Bảo toàn khối lượng: mY = 5,8 gam; MY = 29 n Y 0,2mol nhidro phản ứng = 0,4 – 0,2 = 0,2 mol Bảo tồn số mol ta có: 3.0,1 = a + 0,2 a 0,1mol Đáp án D Câu 8: Dẫn 1,68 lít hỗn hợp X gồm hiđrocacbon vào bình đựng dung dịch brom dư Sau phản ứng xảy hồn tồn, có gam brom phản ứng cịn lại 1,12 lít khí Nếu đốt cháy hồn tồn 1,68 lít X sinh 2,8 lít khí CO2 CTPT hiđrocacbon A CH4 C2H4 B CH4 C3H6 C CH4 C4H8 D CH4 C5H10 Hướng dẫn giải: nX = 0,075 mol; nbrom = 0,025 mol; nchất khí cịn lại = 0,05 mol Số mol brom phản ứng = nX – n khí cịn lại = 0,075 – 0,05 = 0,025 mol Ta thấy nbrom pư = nbrom = 0,025 mol nên khí phản ứng brom anken khí cịn lại ankan nanken = 0,025 mol; nankan = 0,05 mol n CO2 0,125mol 0,125 1,67 0,075 Suy X có chứa CH4 n CH4 0,05mol C Bảo toàn nguyên tố C: 0,05.1 + 0,025.n = 0,125 n Anken C3H6 Đáp án B Câu 9: Hỗn hợp X gồm 0,02 mol C2H2; 0,03 mol C2H4 0,07 mol H2, đun nóng hỗn hợp X với xúc tác Ni, sau thời gian thu hỗn hợp khí Y có tỉ khối so với H2 9,375 Nếu cho toàn Y sục từ từ vào dung dịch brom (dư) có a mol brom tham gia phản ứng Giá trị a A 0,03 B 0,04 C 0,05 D 0,06 Hướng dẫn giải: nX = 0,02 + 0,03 + 0,07 = 0,12 mol; mX = 0,02.26 + 0,03 28 + 0,07.2 = 1,5 gam Bảo tồn khối lượng có: mX = mY = 1,5 gam 1,5 nY 0,08mol 2.9,375 Số mol hiđro phản ứng = nX – nY = 0,12 – 0,08 = 0,04 mol Bảo toàn số mol ta có: 0,02.2 + 0,03.1 = a + 0,04 a 0,03mol Đáp án A Câu 10: Đốt cháy hoàn toàn 14,28 gam hỗn hợp X chứa C4H8, C4H6, C4H4, C4H2 H2 thu 1,04 mol khí CO2 Mặt khác, cho bột Ni vào bình kín chứa hỗn hợp X nung nóng thời gian thu hỗn hợp khí Y có tỷ khối so với H2 17,85 Biết chất X có mạch hở Nếu sục tồn Y vào dung dịch nước Br2 dư số mol Br2 phản ứng tối đa A 0,54 B 0,52 C 0,48 D 0,46 Hướng dẫn giải: Bảo toàn khối lượng: m mC 14,28 1,04.12 n H 2O n H X 0,9mol 2 Bảo toàn số liên kết phản ứng đốt cháy: n CO2 n H2O (k 1).n X kn X 0,14 n X 14,28 0,4 n H2pu n x 0,4 2.17,85 Bảo toàn số liên kết phản ứng với brom: k.nX = n hiđro phản ứng +nbrom 0,14 + nX = nX – 0,4 + nbrom n Br2 0,54mol nY Đáp án A ... 100% 50% ,n H2 n C2H4 2mol 28 Bảo toàn mol : ngiảm = 4-3 = 1mol = n H2 phản ứng = n C2H4 phản ứng %n H2 %H 100% 50% Đáp án D Ví dụ 2: Hỗn hợp khí X gồm 0,6 mol H2 0,15 mol vinylaxetilen... 0, 5mol - n H2 phản ứng = nX – nY = 0,75- 0,5 = 0,25 (mol) - Bảo toàn số mol liên kết : 0,15.2 + 0,1.3 + 0,1.1 = a + 0,25 a 0,4 5mol Đáp án C Câu 2: Cho 22,4 lít (đktc) hỗn hợp A gồm x mol. .. dẫn giải: nX = 0,1 + 0,2 + 0,3 = 0,6 mol; MY = 11 = 22 Bảo toàn khối lượng: mY = mX = 0,1.26 + 0,2.28 + 0,3.2 = 8,8 gam 8,8 nY 0,4 (mol) 22 n H2 phản ứng = nX – nY = 0,6-0,4 = 0,2 (mol) Bảo toàn