Phương pháp tăng giảm số mol (thể tích) trong giải toán hiđrocacbon A Lý thuyết và phương pháp giải Áp dụng để tính nhanh số mol H2 phản ứng trong phản ứng cộng H2 vào hiđrocacbon không nó Số mol (thể[.]
Phương pháp tăng giảm số mol (thể tích) giải toán hiđrocacbon A Lý thuyết phương pháp giải - Áp dụng để tính nhanh số mol H2 phản ứng phản ứng cộng H2 vào hiđrocacbon khơng Số mol (thể tích) giảm số mol (thể tích) hiđro phản ứng Ni,t Cn H 2n H Cn H 2n 2 (1) o Ni,t Cn H 2n 2 2H Cn H 2n 2 (2) o Theo phản ứng (1): n H2 n Cn H2 n Theo phản ứng (2): n H2 2n Cn H2 n Dựa váo tính chất ta tính nhanh số mol chất phản ứng - Áp dụng cho tính hiệu suất phản ứng cracking: + Ta thấy số mol chất sản phẩm lớn số mol chất phản ứng + Khối lượng trước khối lượng sau không thay đổi xt,t Cn H2n 2 Cm H2m2 Cx H2x o Pư a a a lít Sau pư b a a lít Vsau phản ứng = 2a + b, Vtăng sau pư = Vankan tham gia phản ứng B Ví dụ minh họa Ví dụ 1: Cho 8,96 lít hỗn hợp khí X gồm C3H8, C2H2, C3H6, CH4 H2 qua bột Niken xúc tác nung nóng để phản ứng xảy hoàn toàn, sau phản ứng ta thu 6,72 lít hỗn hợp khí Y khơng chứa H2 Thể tích hỗn hợp hiđrocacbon có X A 4,48 lít B 5,6 lít C 6,72 lít D 8,96 lít Hướng dẫn giải: - Thể tích giảm thể tích H2 phản ứng = 2,24 lít - Theo đề H2 hết nên thể tích hỗn hợp hiđrocacbon có X thể tích hỗn hợp hiđrocacbon trước phản ứng = 6,72 lít Đáp án C Ví dụ 2: 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 Số mol H2 phản ứng A 0,1 mol B 0,2 mol C 0,3 mol D 0,4 mol Hướng dẫn giải: nX = 0,3 + 0,1 = 0,4 mol mX= 0,3.2 + 0,1 52 = 5,8 gam Theo định luật bảo toàn khối lượng: mY = mX = 5,8 g Mặt khác MY = 29 n Y 0,2mol Vậy số mol H2 phản ứng = 0,4 – 0,2 = 0,2 mol Đáp án B Ví dụ 3: Cracking 40 lít n-butan thu 56 lít hỗn hợp A gồm H2, CH4, C2H4, C2H6, C3H6, C4H8 phần n-butan chưa bị cracking (các thể tích khí đo điều kiện nhiệt độ áp suất) Giả sử có phản ứng tạo sản phẩm Hiệu suất phản ứng tạo hỗn hợp A A 40% B 50% C 60% D 70% Hướng dẫn giải: Coi tỉ lệ thể tích tỉ lệ số mol Vkhí tăng = Vankan phản ứng = 16 lít 56 40 16 H 100% 100% 40% 40 40 Đáp án A C Luyện tập Câu 1: Hỗn hợp X gồm khí C3H4, C2H4 H2 cho vào bình kín tích 8,96 lít 0o C , áp suất atm, chứa bột Ni, nung nóng bình thời gian thu hỗn hợp khí Y Biết tỉ khối X so với Y 0,75 Số mol H2 tham gia phản ứng A 0,1 mol B 0,3 mol C 0,6 mol D 0,75 mol Hướng dẫn giải: nX = 0,4 mol; Theo ĐLBTKL mX = mY MX n Y 0,75 n Y 0,75.0,4 0,3mol MY n X Vậy số mol H2 phản ứng 0,4 – 0,3 = 0,1 mol Đáp án A Câu 2: Cracking 560 lít C4H10 sau thời gian thu 1010 lít hỗn hợp X gồm C4H10, CH4, C3H6, C2H4, C2H6 (các chất điều kiện) Thể tích C4H10 chưa phản ứng A 100 lít B 110 lít C 120 lít D 130 lít Hướng dẫn giải: Vkhí tăng = VC H10 phản ứng = 1010 – 560 = 450 lít Suy thể tích C4H10 chưa phản ứng 560- 450 = 110 lít Đáp án B Câu 3: Hỗn hợp X gồm H2, C2H4 C3H6 có tỉ khối so với H2 9,25 Cho 22,4 lít X (đktc) vào bình kín có sẵn bột Ni Đun nóng bình thời gian, thu hỗn hợp khí Y có tỉ khối so với H2 10 Tổng số mol H2 phản ứng A 0,015 mol B 0,05 mol C 0,07 mol D 0,075 mol Hướng dẫn giải: MY= 10.2 = 20; MX = 9,25.2 = 18,5 Bảo toàn khối lượng: mX = mY M X n X M Y n Y n X MY 20 n Y 0,925mol n Y M X 18,5 n H2 phản ứng = nX – nY = 1- 0,925 = 0,075 mol Đáp án D Câu 4: 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 50% B 60% C 70% D 80% Hướng dẫn giải: Phương trình phản ứng: C2H4 H2 C2H6 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 Ta có: ngiảm = - =1mol = n H2 phản ứng = n C2H4 phản ứng %n H2 %H 100% 50% Đáp án A Câu 5: Cracking V lít C4H10 thu 35 lít hỗn hợp A gồm H2, CH4, C2H4, C2H6, C3H6, C4H8 phần C4H10 chưa bị cracking Cho hỗn hợp A từ từ qua bình đựng brom dư thấy thể tích cịn lại 20 lít Tính hiệu suất phản ứng cracking? A 25% B 60% C 75% D 85% Hướng dẫn giải: Thể tích anken 35 – 20 = 15 lít Thể tích H2, CH4, C2H6 = thể tích anken = thể tích C4H10 phản ứng = 15 lít Thể tích C4H10 dư 35- 15.2 = lít 15 Vậy hiệu suất phản ứng 100% 75% 15 Đáp án C Câu 6: 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 Số mol hiđro phản ứng 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 toàn 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) Đáp án A Câu 7: 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 Số mol hiđro phản ứng 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 0,4(mol) 22 n H2 phản ứng = nX – nY = 0,6-0,4 = 0,2 (mol) nY Đáp án B Câu 8: 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 Số mol H2 tham gia phản ứng 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 Đáp án B Câu 9: Cracking ankan A thu hỗn hợp sản phẩm B gồm hidrocacbon có khối lượng mol trung bình 36,25 g/mol; hiệu suất phản ứng 60% Công thức phân tử A A C3H8 B C4H10 C C5H12 D C2H6 Hướng dẫn giải: Giả nankan ban đầu = mol H = 60% => nankan phản ứng = 0,6 mol => nkhí tăng = 0,6 mol => nhh B = nA + nkhí tăng = + 0,6 = 1,6 mol Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: m A m B M A n A M B n B MA M B n B 1,6.36,25 58 nA C4H10 Câu 10: Cracking V lít C5H12 thu 70 lít hỗn hợp A gồm H2, CH4, C2H4, C2H6, C3H6, C4H8, C5H10, C3H8 phần C5H12 chưa bị cracking Cho hỗn hợp A từ từ qua bình đựng brom dư thấy thể tích cịn lại 40 lít Tính hiệu suất phản ứng cracking? A 25% B 60% C 75% D 85% Hướng dẫn giải: Thể tích anken 70 – 40 = 30 lít Thể tích H2, CH4, C2H6, C3H8 = thể tích anken = thể tích C5H12 phản ứng = 30 lít Thể tích C5H12 dư 70- 30.2 = 10 lít 30 Vậy hiệu suất phản ứng 100% 75% 30 10 Đáp án C ... Y 0,75 Số mol H2 tham gia phản ứng A 0,1 mol B 0,3 mol C 0,6 mol D 0,75 mol Hướng dẫn giải: nX = 0,4 mol; Theo ĐLBTKL mX = mY MX n Y 0,75 n Y 0,75.0,4 0, 3mol MY n X Vậy số mol H2 phản... 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 Số mol H2 phản ứng A 0,1 mol B 0,2 mol C 0,3 mol D 0,4 mol Hướng dẫn giải: nX... 0,75- 0,5 = 0,25 (mol) Đáp án A Câu 7: 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 Số mol hiđro phản