Bài tập về phản ứng thế nguyên tử hidro linh động bằng ion kim loại (Ag) Với các hidrocacbon có nối ba đầu mạch thì nguyên tử H gắn với C nối ba trở nên linh động dễ tham gia phản ứng thế: R-C ≡ CH + AgNO 3 + NH 3 → R-C ≡ CAg ↓ + NH 4 NO 3 Dạng tổng quát: C x H y + α AgNO 3 + α NH 3 → C x H α −y Ag α ↓ + α NH 4 NO 3 Với ankin: Nếu α =1 → ank-1-in (R-C ≡ CH) Nếu α =2 → HC ≡ CH (C 2 H 2 ) Kết tủa dễ hoà tan trong axit mạnh R-C ≡ CAg + HCl → R-C ≡ CH + AgCl Bài tập áp dụng: Bài tập 1: Cho 17,92 lít hỗn hợp khí X gồm 3 hidrocacbon là ankan, anken và ankin lấy theo tỉ lệ thể tích tương ứng là 1:1:2 lội qua bình chứa dung dịch AgNO 3 /NH 3 lấy dư thu được 96g kết tủa và hỗn hợp khí Y. Đốt cháy hoà toàn hỗn hợp khí Y thu được 13,44 lít CO 2 . Thể tích các khí đo ở đktc. Tìm CTPT của 3 hidrocacbon? Giải: n X = 4,22 92,17 =0,8 mol Vì tỉ lệ thể tích bằng tỉ lệ số mol nên số mol tương ứng là: C n H 2n+2 : 0,2 mol ; C m H 2m : 0,2 mol; C p H 2p-2 : 0,4 mol. C p H 2p-2 + α AgNO 3 + α NH 3 → C p H α −−22 p Ag α ↓ + α NH 4 NO 3 0,4 mol → 0,4 mol Ta có n ↓ = n ankin = 0,4 mol = α 107214 96 +−p → 5,6p + 42,8 α = 96,8 + Nếu α =1 → p = 9,6 (loại) + Nếu α = 2 → p = 2 (nhận) → CTPT của ankin là C 2 H 2 Khí Y gồm : C n H 2n+2 : 0,2 mol và C m H 2m : 0,2 mol Ta có phản ứng cháy: C n H 2n+2 + + 2 13n O 2 → nCO 2 + (n+1)CO 2 0,2 mol → 0,2n mol C m H 2m + 2 3m O 2 → mCO 2 + mH 2 O 0,2 mol → 0,2m mol → 0,2 (n+m) = 4,22 44,13 = 0,6 mol → n+m = 3 → n=1 và m=2 → CTPT ankan là CH 4 CTPT anken là C 2 H 4 Bài tập 2: Đốt cháy hiđrocacbon A tạo ra 11g CO 2 . Mặt khác, khi cho 3,4g A tác dụng với lượng dư dung dịch AgNO 3 trong NH 3 thấy tạo thành a gam kết tủa. CTPT của A và a là: A. C 2 H 2 ; 8,5g B. C 3 H 4 ; 8,5g C. C 4 H 6 ; 8,75g D. C 5 H 8 ; 8,7 Giải: Do A tác dụng được với AgNO 3 trong NH 3 nên A là ank-1-in: C n H 2n-2 + − 2 13n O 2 → nCO 2 + (n-1)H 2 O 214 4,3 −n mol 0,25 mol n 2 CO = 44 11 = 0,25 mol Ta có: 214 4,3 −n = n 25,0 ⇒ n = 5 ⇒ CTPT A là C 5 H 8 C 5 H 8 + AgNO 3 + NH 3 → C 5 H 7 Ag + NH 4 NO 3 0,05 mol → 0,05 mol n 8 5HC = 8,6 4,3 =0,05 mol ⇒ a = 0,05.175= 8,75g ⇒ Đáp án D Bài tập 3: Dẫn 3,36 lít hỗn hợp A gồm propin và etilen đi vào một lượng dư dung dịch AgNO 3 trong NH 3 thấy còn 0,84 lít khí thoát ra và có m gam kết tủa. Các thể tích khí đo ở đktc. a) Tính thành phần phần trăm theo thể tích của các khí trong A. b) Tính m. Giải: a) Khi dẫn A vào dd AgNO 3 /NH 3 chỉ có propin phản ứng ⇒ V C2H4 = 0,84 lít ⇒ V propin = 3,36-0,84= 2,52 lít %V etilen = 36,3 84,0 .100%= 25% %V propin = 100%-25%=75% b) n propin = 4,22 52,2 = 0,1125 mol CH ≡ C-CH 3 + AgNO 3 + NH 3 → AgC ≡ C-CH 3 ↓ + NH 4 NO 3 0,1125 mol → 0,1125 mol ⇒ m= 0,1125. 147=16,5375 g Bài tập 4: Dẫn 6,72 lít hỗn hợp khí X gồm propan, etilen và axetilen qua dung dịch brom dư, thấy còn 1,68 lít khí khộng bị hấp thụ. Nếu dẫn 6,72 lít khí X trên qua dung dịch bạc nitrat trong amoniac thấy có 24,24 gam kết tủa. Các thể tích khí đo ở đktc. a) Viết các phương trình hoá học để giải thích phương trình TN trên. b) Tính thành phần phần trăm theo thể tích và theo khối lượng của mỗi khí trong hỗn hợp. Giải: a) Dẫn X qua dd Br 2 dư chỉ có etilen và axetilen phản ứng CH 2 =CH 2 + Br 2 → BrCH 2 -CH 2 Br CH ≡ CH + Br 2 → BrCH=CHBr BrCH=CHBr + Br 2 → Br 2 CH-CHBr 2 Dẫn X qua dung dịch AgNO 3 /NH 3 chỉ có axetilen phản ứng CH ≡ CH + 2AgNO 3 + 2NH 3 → AgC ≡ CAg ↓ + 2NH 4 NO 3 b) Khi dẫn qua dung dịch brom dư có 1,68 lít khí không bị hấp thụ là propan ⇒ V propan = 1,68 lít ⇒ V etilen+axetilen = 6,72 - 1,68 = 5,04 lít CH ≡ CH + 2AgNO 3 + 2NH 3 → AgC ≡ CAg ↓ + 2NH 4 NO 3 0,101 mol ← 0,101 mol n ↓ = 240 24,24 = 0,101 mol ⇒ V axetilen = 0,101. 22,4= 2,2624 lít ⇒ V etilen = 5,04 – 2,2624= 2,7776 lít %V propan = 72,6 68,1 .100%= 25% %V axetilen = 72,6 2624,2 .100%= 33,67% %V etilen = 41,33% Bài tập 5: Đốt cháy hoàn toàn 2,24 lít hiđrocacbon X thu được 6,72 lít CO 2 ( đktc). X tác dụng với dd AgNO 3 trong NH 3 sinh ra kết tủa Y. Công thức cấu tạo của X là: a) CH 3 -CH=CH 2 b) CH ≡ CH c) CH 3 -C ≡ CH d) CH 2 =CH-CH ≡ CH Giải: X tác dụng được với dd AgNO 3 /NH 3 ⇒ X là ank-1-in C n H 2n-2 + − 2 13n O 2 → nCO 2 + (n-1)H 2 O 0,1 → 0,1.n mol n X =0,1 mol n 2 CO = 0,3 mol Ta có: 0,1n = 0,3 ⇒ n=3 ⇒ CTPT X là C 3 H 4 ⇒ CTCT X là: CH 3 -C ≡ CH ⇒ Đáp án d Bài tập 6: Một bình kín đựng hỗn hợp hidro với axetilen và một ít bột Niken. Nung nóng bình một thời gian sau đó đưa về nhiệt độ ban đầu. Nếu cho một nửa khí trong bình sau khi nung nóng đi qua dd AgNO 3 /NH 3 thì có 1,2g kết tủa màu vàng nhạt. Nếu cho nửa còn lại qua bình đựng nước brom dư thấy khối lượng bình tăng 0,41g. a) Viết PTHH và giải thích các hiện tượng TN. b) Tính khối lượng axetilen chưa phản ứng, khối lượng etilen tạo ra sau phản ứng. Giải: a) Khi nung nóng hỗn hợp hidro và axetilen có xúc tác Niken C 2 H 2 + H 2 → 0 ,tNi C 2 H 4 C 2 H 4 + H 2 → 0 ,tNi C 2 H 6 Khi dẫn khí thu được sau phản ứng qua dd AgNO 3 /NH 3 tạo kết tủa màu vàng nhạt chứng tỏ hỗn hợp khí thu được có C 2 H 2 còn dư. CH ≡ CH + 2AgNO 3 + 2NH 3 → AgC ≡ CAg ↓ + 2NH 4 NO 3 Khi dẫn qua bình đựng nước brom dư thấy khối lượng bình tăng 0,41g đó là khối lượng của C 2 H 2 và C 2 H 4 CH 2 =CH 2 + Br 2 → BrCH 2 -CH 2 Br CH ≡ CH + 2Br 2 → Br 2 CH-CHBr 2 b) Khối lượng axetilen chua phản ứng: CH ≡ CH + 2AgNO 3 + 2NH 3 → AgC ≡ CAg ↓ + 2NH 4 NO 3 0,005 mol ← 0,005 mol n ↓ = 240 2,1 = 0,005 mol ⇒ m axetilen chưa pư = 0,005.26= 0,13 g ⇒ m etilen tạo ra = 0,41- 0,13= 0,28 g Bài tập 7: Khi đốt cháy một ankin A thu được một khối lượng nước đúng bằng khối lượng ankin đem đốt. Tìm công thức phân tử, viết công thức cấu tạo của A. Gọi tên của A, biết A tạo được kết tủa với AgNO 3 /NH 3 . Viết PTHH của phản ứng. Giải: Gọi m là khối lượng ankin và cũng là khối lượng của nước tạo thành. C n H 2n-2 + − 2 13n O 2 → nCO 2 + (n-1)H 2 O 214 −n m mol → (n-1) 214 −n m mol n ankin = 214 −n m mol n OH 2 = 18 m mol Ta có: (n-1) 214 −n m = 18 m ⇔ 18n -18 = 14n -2 ⇔ 4n = 16 ⇒ n = 4 ⇒ CTPT A là C 4 H 6 Vì A có pư với AgNO 3 /NH 3 nên CTCT của A là: CH ≡ C-CH 2 -CH 3 : But-1-in . là C 5 H 8 C 5 H 8 + AgNO 3 + NH 3 → C 5 H 7 Ag + NH 4 NO 3 0,05 mol → 0,05 mol n 8 5HC = 8,6 4 ,3 =0,05 mol ⇒ a = 0,05.175= 8,75g ⇒ Đáp án D Bài tập 3: Dẫn 3, 36 lít hỗn hợp A gồm propin. gia phản ứng thế: R-C ≡ CH + AgNO 3 + NH 3 → R-C ≡ CAg ↓ + NH 4 NO 3 Dạng tổng quát: C x H y + α AgNO 3 + α NH 3 → C x H α −y Ag α ↓ + α NH 4 NO 3 Với ankin: Nếu α =1 → ank-1-in. A. b) Tính m. Giải: a) Khi dẫn A vào dd AgNO 3 /NH 3 chỉ có propin phản ứng ⇒ V C2H4 = 0,84 lít ⇒ V propin = 3, 36-0,84= 2,52 lít %V etilen = 36 ,3 84,0 .100%= 25% %V propin = 100%-25%=75% b)