53 A OHA A COA 9m .mM y, 44m .mM x 22 == * T ú suy ra CTPT A Mt s lu ý: 1) Nu bi cho: oxi húa hũan tũan mt cht hu c A thỡ cú ngha l t chỏy hũan tũan cht hu c A thnh CO 2 v H 2 O 2) Oxi húa cht hu c A bng CuO thỡ khi lng oxy tham gia phn ng ỳng bng gim khi lng a(g)ca bỡnh ng CuO sau phn ng oxi húa. Thụng thng trong bi toỏn cho lng oxi tham gia phn ng chỏy, tỡm khi lng cht hu c A nờn chỳ ý n nh lut bo ton khi lng mA + a = mCO 2 + mH 2 O 3) Sn phm chỏy (CO 2 , H 2 O) thng c cho qua cỏc bỡnh cỏc cht hp th chỳng. 4) Bỡnh ng CaCl 2 (khan), CuSO 4 (khan), H 2 SO 4 c, P 2 O 5 , dung dch kim, hp th nc. Bỡnh ng cỏc dung dch kimhp th CO 2 . Bỡnh ng P trng hp th O 2 . 5) tng khi lng cỏc bỡnh chớnh l khi lng cỏc cht m bỡnh ó hp th. 6) Nu bi toỏn cho CO 2 phn ng vi dung dch kim thỡ nờn chỳ ý n mui to thnh xỏc nh chớnh xỏc lng CO 2 . 7) Vit phng trỡnh phn ng chỏy ca hp cht hu c vi oxy nờn oxy li cõn bng sau t v sau n v trc. Cỏc nguyờn t cũn li nờn cõn bng trc, t v trc ra v sau phng trỡnh phn ng. 2) Bi tp vớ d : Vớ d 1 : t hon ton 0,58g mt hydrocacbon A c 1,76g CO 2 v 0,9g H 2 O. Bit A cú khi lng riờng D A @ 2,59g/l. Tỡm CTPT A Túm tt : 0,58g X + O 2 đ (1,76g CO 2 ; 0,9 g H 2 O) D A @ 2,59g/l. Tỡm CTPT A? GII : * Tỡm M A : Bit D A => M A = 22,4.2,59 @ 58 * Vit phng trỡnh phn ng chỏy, lp t l tỡm x,y OH 2 y xCOO 4 y xHC 22 t 2yx 0 +ắđắ ữ ứ ử ỗ ố ổ ++ M A (g) 44x 9y m A (g) mCO 2 mH 2 O 54 OHCOA A 22 m 9y m 44x m M == = 0,9 9y 1,76 44x 0,58 58 == ị x = 4 y =10 Vy CTPT A : C 4 H 10 Vớ d 2 : Khi t chỏy hũan tũan 0,42 g mt Hydrocacbon X thu tũan b sn phm qua bỡnh 1 ng H 2 SO 4 c, bỡnh 2 ng KOH d. Kt qu, bỡnh 1 tng 0,54 g; bỡnh 2 tng 1,32 g. Bit rng khi húa hi 0,42 g X chim th tớch bng th tớch ca 1,192 g O 2 cựng iu kin. Tỡm CTPT ca X Túm tt : 0,42g X (C x H y ) +O 2 CO 2 H 2 O Bỡnh 1ủửùng ddH 2 SO 4 ủ -H 2 O, m 1 =0,54g CO 2 Bỡnh 2 ủửùng KOHdử -CO 2 , m 2 =1,32g Tỡm CTPT X? GII * Tớnh M X : 0,42g X cú V X = V O2 ca 0,192g O 2 (cựng iu kin) => n X = nO 2 => 2 O O2 X X M m M m = => 70 0,192 0,42.32 m .Mm M 2 2 O OX X === * Gi X : C x H y OH 2 y xCOO 4 y xHC 22 t 2yx 0 +ắđắ ữ ứ ử ỗ ố ổ ++ M X 44x 9y (g) 0,42 mCO 2 mH 2 O (g) Ta cú : H2OCO2X X m 9y m 44x m M == (1) bi cho khi lng CO 2 , H 2 O giỏn tip qua cỏc phn ng trung gian ta phi tỡm khi lng CO 2 , H 2 O * Tỡm m CO2 , m H2O : - Bỡnh 1 ng dd H 2 SO 4 s hp th H 2 O do ú tng khi lng bỡnh 1 chớnh l khi lng ca H 2 O : rm 1 = mH 2 O=0,54g (2) - Bỡnh 2 ng dd KOH d s hp th CO 2 do ú tng khi lng bỡnh 2 chớnh l khi lng ca CO 2 : rm 2 = mCO 2 =1,32g (3) 55 (1), (2), (3) ị 0,54 9y 1,32 44x 0,42 70 == ị x = 5 y = 10 Vy CTPT X : C 5 H 10 (M = 70vC) II.2.1.3 Phng phỏp th tớch (phng phỏp khớ nhiờn k): v Phm vi ng dng : Dựng xỏc nh CTPT ca cỏc cht hu c th khớ hay th lng d bay hi. v C s khoa hc ca phng phỏp : Trong mt phng trỡnh phn ng cú cỏc cht khớ tham gia v to thnh ( cựng iu kin nhit , ỏp sut) h s t trc cụng thc ca cỏc cht khụng nhng cho bit t l s mol m cũn cho bit t l th tớch ca chỳng. 1) Phng phỏp gii Bc 1 : Tớnh th tớch cỏc khớ V A , V O2 , V CO2 , V H2O (hi) Bc 2 : Vit v cõn bng cỏc phng trỡnh phn ng chỏy ca hydrocacbon A di dng CTTQ C x H y Bc 3 : Lp cỏc t l th tớch tớnh x,y OH 2 y xCOO 4 y xHC 22 t 2yx 0 +ắđắ ữ ứ ử ỗ ố ổ ++ 1(l) ữ ứ ử ỗ ố ổ + 4 y x (l) x(l) ữ ứ ử ỗ ố ổ 2 y (l) V A (l) V O2 (l) V CO2 (l) V H2O (hi) (l) OHCO ề A 22 2 V 2 y V x V 4 y x V 1 == + = hay OHCOOA n y n x n y x n 22 24 1 2 == + = ; n n V V x A CO A CO 22 ==ị A OH n n 22 2 V 2V y A OH ==ị Cỏch khỏc : Sau khi thc hin bc 1 cú th lm theo cỏch khỏc: - Lp t l th tớch V A : V B : V CO2 : V H2O ri a v t l s nguyờn ti gin m:n:p:q. - Vit phng trỡnh phn ng chỏy ca hp cht hu c A di dng: mC x H y + nO 2 ắđắ o t pCO 2 + qH 2 O - Dựng nh lut bo ton nguyờn t cõn bng phng trỡnh phn ng chỏy s tỡm c x v y =>CTPT A * Mt s lu ý: - Nu V CO2 : V H2O = 1:1 => C : H = n C : n H = 1: 2 56 - Nu túan cho oxy ban u d thỡ sau khi bt tia la in v lm lnh (ngng t hi nc) thỡ trong khớ nhiờn k cú CO 2 v O 2 cũn d. Bi túan lý lun theo C x H y - Nu túan cho V CxHy = V O2 thỡ sau khi bt tia la in v lm lnh thỡ trong khớ nhiờn k cú CO 2 v C x H y d . Bi túan lý lun theo oxy. - Khi t chỏy hay oxi húa hũan ton mt hydrocacbon m gi thit khụng xỏc nh rừ sn phm, thỡ cỏc nguyờn t trong hydrocacbon s chuyn thnh oxit bn tng ng tr: N 2 đ khớ N 2 Halogen đ khớ X 2 hay HX (tựy bi) 2. Bi tp vớ d Vớ d 1: Trn 0,5 l hn hp C gm hydrocacbon A v CO 2 vi 2,5 l O 2 ri cho vo khớ nhiờn k t chỏy thỡ thu c 3,4 l khớ, lm lnh ch cũn 1,8 l. Cho hn hp qua tip dung dch KOH (c) ch cũn 0,5 l khớ. Cỏc V khớ o cựng iu kin. Tỡm CTPT ca hydrocacbon A. Túm tt : C x H y : a (l) Gi 0,5 l hn hp CO 2 : b (l) 0,5l hn hp + 2,5l O 2 ủoỏt CO 2 ,O 2 d,H 2 O ll(- H 2 O) CO 2 ,O 2 d KOHủ(- CO 2 ) O 2 d GII : * O 2 d , bi túan lý lun theo Hydrocacbon A OH 2 y xCOO 4 y xHC 22 t 2yx 0 +ắđắ ữ ứ ử ỗ ố ổ ++ a a ữ ứ ử ỗ ố ổ + 4 y x ax a 2 y (lớt) CO 2 đ CO 2 b b (lớt) Ta cú V hh = a + b = 0,5 (1) VCO 2 = ax + b = 1,8 0,5 = 1,3 (2) VH 2 O = a 2 y = 3,4 1,8 = 1,6 (3) VO 2 d = 2,5 - a ữ ứ ử ỗ ố ổ + 4 y x = 0,5 ị ax + a 4 y = 2 (4) ị ax + 3,2/4 = 2 ị ax = 1,2 (5) (2), (3) VCO 2 = b = 0,1 57 V hh = a + b = 0,5 Þ a = 0,4 Þ x = ax /a = 3 Þ y = ay/a = 8 Vậy CTPT của A là C 3 H 8 Ví dụ 2 : Trộn 12 cm 3 một hydrocacbon A ở thể khí với 60 cm 3 oxi (lấy dư) rồi đốt cháy. Sau khi làm lạnh để nước ngưng tụ rồi đưa về điều kiện ban đầu thì thể tích khí còn lại là 48 cm 3 , trong đó có 24cm 3 bị hấp thụ bởi KOH, phần còn lại bị hấp thụ bởi P. Tìm CTPT của A (các thể tích khí đo trong cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất) Tóm tắt : 12cm 3 C x H y 60cm 3 O 2 (dư) đốt CO 2 H 2 O O 2 dư làm lạnh -H 2 O CO 2 O 2 dư (V=48cm 3 ) 24cm 3 khí bò hấp thụ bởi KOH khí còn lại bò hấp thụ bởi P (- CO 2 ) (-O 2 ) GIẢI : * Tính các V: VCO 2 = 24cm 3 VO 2 dư = 48 – 24 = 24cm 3 Þ VO 2 pứ = 60 – 24 = 36 cm 3 * Tìm CTPT : Cách 1: Tính trực tiếp từ phương trình phản ứng đốt cháy: OH y xCOO y xH t y 222x 24 C 0 +¾®¾ ÷ ø ư ç è ỉ ++ 12 ® ÷ ø ư ç è ỉ + 4 y x 12 ® 12x (cm 3 ) VCO 2 =12x = 24 => x = 2 VO 2 dư = 60 – 12 ÷ ø ư ç è ỉ + 4 y x = 24 => y = 4 Þ CTPT của A: C 2 H 4 Cách 2: Lập tỉ lệ thể tích OHCOOA 222 V 2 y V x V 4 y x V 1 == + = OH 2 y xCOO 4 y xHC 22 t 2yx 0 +¾®¾ ÷ ø ư ç è ỉ ++ 1 ÷ ø ư ç è ỉ + 4 y x x 2 y (cm 3 ) 12 36 24 (cm 3 ) 58 22 COOA V x V 4 y x V 1 = + = 24 x 36 4 y x 12 1 = + =Û => x = 2 và y = 4 Þ CTPT của A: C 2 H 4 Cách 3: Nhận xét: đốt 12 cm 3 A đã dùng 36 cm 3 oxy và tạo ra 24 cm 3 CO 2 Suy ra O?H24CO36OH12C 22 t 2yx 0 +¾®¾+ ĐLBT (O): => O24H24CO36OH12C 22 t 2yx 0 +¾®¾+ ĐLBT (C): 12x = 24 => x = 2 ĐLBT (H) :12y = 48 => y = 4 àVậy CTPT của A là C 2 H 4 Ví dụ 3 : Trong một bình kín thể tích 1dm 3 có một hỗn hợp đồng thể tích gồm hydrocacbon A và O 2 ở 133,5 o C, 1 atm. Sau khi bật tia lửa điện và đưa về nhiệt độ ban đầu (133,5 o C) thì áp suất trong bình tăng lên 10% so với ban đầu và khối lượng nước tạo ra là 0,216 g. Tìm CTPT A Tóm tắt : V = 1dm 3 C x H y (A) O 2 t=133,5 o C,P 1 =1atm đốt sp cháy V=1dm 3 t=133,5 o C, P 2 tăng 10% (lượng H 2 O tạo ra là 0,216g) GIẢI : Tìm CTPT A? 0,03(mol) 133,5)0,082.(273 1.1 RT PV n 1 = + == Vì hỗn hợp đồng thể tích nên n A = nO 2 = 0,03/2 = 0,015 mol => C x H y dư, biện luận theo O 2 Sau khi đưa về nhiệt độ ban đầu, các khí tạo áp suất có trong bình gồm H 2 O, CO 2 , C x H y dư có số mol là : n 2 = n 1 . P 2 /P 1 = 0,03.110/100 = 0,033 mol nH 2 O = 0,216/18 = 0,012 mol ĐLBT khối lượng (O) : nO 2 = n CO 2 + 1/2n H 2 O => n CO 2 = nO 2 – 1/2nH 2 O = 0,015-0,012/2 = 0,009mol nC x H y dư = n 2 - nCO 2 - nH 2 O = 0,033-0,012-0,009 =0,012mol =>nC x H yphản ứng = 0,015-0,012 = 0,003 mol OH 2 y xCOO 4 y xHC 22 t 2yx 0 +¾®¾ ÷ ø ư ç è ỉ ++ 59 1 ÷ ø ö ç è æ + 4 y x x 2 y (mol) 0,003 0,015 0,009 0,012 (mol) Ta có : 012,0 2 009,0015,0 4 003,0 1 y x y x == + = => x = 3 y = 8 Vậy CTPT A : C 3 H 8 II.2.1.4 Phương pháp giá trị trung bình (xác định CTPT của hai hay nhiều chất hữu cơ trong hỗn hợp): Là phương pháp chuyển hỗn hợp nhiều giá trị về một giá trị tương đương, nhiều chất về một chất tương đương v Đặc điểm Phương pháp giá trị trung bình được dùng nhiều trong hóa hữu cơ khi giải bài tóan về các chất cùng dãy đồng đẳng. Một phần bản chất của giá trị trung bình được đề cập đến ở việc tính phần trăm đơn vị và khối lượng hỗn hợp khí trong bài tóan tỉ khối hơi ở chương đầu lớp 10. Do đó, học sinh dễ dàng lĩnh hội phương pháp này để xác định CTPT của hai hay nhiều chất hữu cơ trong hỗn hợp. II.1.4.1 Phương pháp khối lượng phân tử trung bình của hỗn hợp ( hh M ) Chất tương đương có khối lượng mol phân tử hh M là khối lượng mol phân tử trung bình của hỗn hợp. Các bước giải : Bước cơ bản : Xác định CTTQ của hai chất hữu cơ A,B Bước 1 : Xác định CTTB của hai chất hữu cơ A, B trong hỗn hợp Bước 2 : Tìm hh M qua các công thức sau : ( ) 100 M%A100%A.M 100 %B.M%A.M nn .Mn.Mn n m M BABA BA BBAA hh hh hh -+ = + = + + == Hoặc ( ) 100 M%A100%A.M V .MV.MV VV .MV.MV .MdM BABBAA BA BBAA Xhh/X hh -+ = + = + + == Giả sử M A < M B => M A < hh M < M B Bước 3 : Biện luận tìm M A , M B hợp lý => CTPT đúng của A và B Phạm vi ứng dụng: sử dụng có lợi nhiều đối với hỗn hợp các chất cùng dãy đồng đẳng 1) Phương pháp CTPT trung bình của hỗn hợp: v Phạm vi áp dụng : Khi có hỗn hợp gồm nhiều chất, cùng tác dụng với một chất khác mà phương trình phản ứng tương tự nhau (sản phẩm, tỉ lệ mol giữa nguyên liệu và 60 sản phẩm, hiệu suất, phản ứng tương tự nhau), có thể thay thế hỗn hợp bằng một chất tương đương, có số mol bằng tổng số mol của hỗn hợp. Công thức của chất tương đương gọi là CTPT trung bình. v Phương pháp giải : Bước 1 : Đặt CTPT của hai chất hữu cơ cần tìm rồi suy ra CTPT trung bình của chúng : Đặt A : C x H y ; B : C x’ H y’ Þ CTPTTB : xy CH Bước 2 : Viết phương trình phản ứng tổng quát và dữ liệu đề bài cho tính y,x Bước 3 : biện luận Nếu x<x’ Þ x < x < x’ y<y’ Þ y< y < y’ Dựa vào điều kiện x, x’, y, y’ thỏa mãn biện luận suy ra giá trị hợp lý của chúng Þ CTPT A, B. v Phạm vi ứng dụng : Phương pháp giải này ngắn gọn đối với các bài tóan hữu cơ thuộc loại hỗn hợp các đồng đẳng nhất là các đồng đẳng liên tiếp. Tuy nhiên có thể dùng phương pháp này để giải các bài toán hỗn hợp các chất hữu cơ không đồng đẳng cũng rất hiệu quả. Ngoài phương pháp trên còn có phương pháp số C, số H, số liên kết p trung bình ( k ). Phương pháp giải tương tự như hai phương pháp trên v Một số lưu ý: 1) Nếu bài cho 2 chất hữu cơ A, B là đồng dẳng liên tiếp thì : m = n + 1 (ở đây n, m là số C trong phân tử A, B) 2) Nếu bài cho 2 chất hữu cơ A, B hơn kém nhau k nguyên tử C thì m = n + k. 3) Nếu bài cho 2 chất hữu cơ A, B cách nhau k nguyên tử C thì : m = n + (k +1) 4) Nếu bài cho anken, ankin thì n, m ³ 2. 5) Nếu bài toán cho A, B là hydrocacbon ở thể khí trong điều kiện thường (hay điều kiện tiêu chuẩn) thì n, m £ 4 v Bài tập ví dụ : Bài 1: Đốt cháy hòan tòan 19,2 g hỗn hợp 2 ankan liên tiếp thu được 14,56 l CO 2 (ở O o C, 2 atm). Tìm CTPT 2 ankan. GIẢI : Gọi CTPT trung bình của hai ankan : 22 +nn HC mol RT PV n CO 3,1 082,0.273 56,14.2 2 === OHnCOnO n HC nn 222 22 )1( 2 13 ++¾®¾ + + + . t hon ton 0 ,58 g mt hydrocacbon A c 1,76g CO 2 v 0,9g H 2 O. Bit A cú khi lng riờng D A @ 2 ,59 g/l. Tỡm CTPT A Túm tt : 0 ,58 g X + O 2 đ (1,76g CO 2 ; 0,9 g H 2 O) D A @ 2 ,59 g/l. Tỡm CTPT. mH 2 O=0 ,54 g (2) - Bỡnh 2 ng dd KOH d s hp th CO 2 do ú tng khi lng bỡnh 2 chớnh l khi lng ca CO 2 : rm 2 = mCO 2 =1,32g (3) 55 (1), (2), (3) ị 0 ,54 9y 1,32 44x 0,42 70 == ị x = 5. 0 ,5 = 1,3 (2) VH 2 O = a 2 y = 3,4 1,8 = 1,6 (3) VO 2 d = 2 ,5 - a ữ ứ ử ỗ ố ổ + 4 y x = 0 ,5 ị ax + a 4 y = 2 (4) ị ax + 3,2/4 = 2 ị ax = 1,2 (5) (2), (3) VCO 2 = b = 0,1 57