PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP HÓA HỌC LỚP 11 NC -CHƯƠNG 5 HIDROCACBON NO

PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP HÓA HỌC LỚP 11 NC -CHƯƠNG 5 HIDROCACBON NO

KHOA HÓA HỌC



TIỂU LUẬN MÔN BÀI TẬP HÓA HỌC

PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI

BÀI TẬP HÓA HỌC LỚP 11 NC

CHƯƠNG 5 : HIDROCACBON NO

Nhóm 2 – Lớp 3B :

 Trần Bá Trí

 Dương Minh Tú  Lê Thành Vĩnh

LỜI MỞ ĐẦU

- Bài tập hóa học là một phần không thể thiếu của quá trình dạy Hóa ở trường THPT Bài tập phần hóa hữu cơ sẽ giúp học sinh hình thành hệ thống danh pháp hữu cơ, kiến thức về dãy đồng đẳng, đồng phân, phản ứng hóa học hữu cơ đặc trưng…và nhiều kỹ năng khác

- Chương Hydrocacbon no (ankan, xicloankan) là những dãy đồng đẳng đầu tiên mà học sinh được học Bài tập chương này sẽ là nền tảng giúp học sinh tiếp cận những dãy đồng đẳng khác phức tạp hơn Vì thế giáo viên cần giảng giải chi tiết, cụ thể dễ hiểu để học sinh dễ dàng nắm vững kiến thức

- Bài tập chương Hydrocacbon no chủ được phân chia gồm 2 phần

o Bài tập lý thuyết : gồm các dạng

 Bài tập về dãy đồng đẳng, đồng phân, danh pháp

 Bài tập nhận biết, tinh chế, tách chất

 Bài tập về chuỗi phản ứng

 Bài tập về CTCT, tính chất vật lý, tính chất hóa học, trạng thái tự nhiên, điều chế…

o Bài tập tính toán: gồm 2 dạng

 Bài tập xác định công thức PT

 Bài tập cho công thức phân tử của hydrocacbon và các quá trình biến đổi tính theo yêu cầu đề bài

A) BÀI TẬP LÝ THUYẾT

 DẠNG 1 : Đồng đẳng, đồng phân, danh pháp

Tóm tắt kiến thức :

a) ANKAN :

 CH4, C2H6, C3H8, C4H10…lập thành dãy đồng đẳng của ankan

 Danh pháp:

o Ankan không phân nhánh :

Tên ankan = tên mạch chính + AN

o Ankan phân nhánh :

Tên ankan = số chỉ vị trí nhánh + tên nhánh + tên mạch chính + AN

b) XICLOANKAN :

 Xicloankan là những hidrocacbon no mạch vòng gồm mono xicloankan (đơn vòng) và poli

xicloankan (đa vòng)

 Danh pháp :

Tên xicloankan = số chỉ vị trí nhánh + Tên nhánh + Xiclo + Tên mạch chính + AN

Chú ý :

o Mạch chính là mạch vòng

o Đánh số sao cho tổng các số chỉ các mạch nhánh là nhỏ nhất

Bài tập

1) Gọi tên các hợp chất sau theo danh pháp IUPAC :

a)

C

CH3

CH2CH2CH CH3

CH3

b)

c)

C

CH3

CH3

d)

C

CH CH2CH3 C

H3

C

f)

C

H3

CH3

2) Viết công thức cấu tạo của mỗi hợp chất sau:

a) 3, 4, 5 – trimetyl – 4 – propyl octan

b) 5, 5 – dietyl – 2 – metyl heptan

c) 4 – tert butylheptan

d) 1,4 – dimetyl xiclohexan

e) 1 – clo – 3 – etyl – 2 – nitro xiclopentan

f) 4 – etyl – 2 metyl – 1 – nitro xiclohexan

 DẠNG 2 : Nhận biết, tinh chế, tách chất

*** Phương pháp***

- Làm thí nghiệm với các mẫu thử

Chỉ dùng những phản ứng đặc trưng của hidrocacbon để nhận biết

Các phản ứng dùng để nhận biết phải đơn giản, dễ thực hiện và dấu hiệu phản ứng quan sát được (màu sắc, (kết tủa), sủi bọt khí, …)

-Khi có cả chất hữu cơ và vô cơ nên phân biết chất vô cơ trước, nếu được Cách nhận biết vài chất khí vô

cơ quen thuộc:

• CO2, SO2 : làm đục nước vôi trong nhưng SO2 tạo kết tủa vàng khi sục vào dd H2S hoặc làm mất màu nâu đỏ của dd nước Brom

2H2S + SO2  3S(vàng) + H2O

SO2 + Br2 + H2O  2HBr + H2SO4

• H2O (hơi) : đổi màu trắng của CuSO4 khan thành xanh

• N2, khí trơ : không cháy

• NH3 : làm xanh màu quì tím ẩm hoặc tạo khói trắng (NH4Cl) với khí HCl

• HCl (khí) : làm quì tím ẩm hóa đỏ hoặc tạo khói trắng với NH3(khí)

• HCl (dd) : làm đỏ quì tím , sủi bọt CO2 với CaCO3

(1) (2)

(8) (7) (6) (5)

(4) (3)

• NO : chuyển thành nâu khi gặp không khí (NO + ½ O2  NO2)

Đỏ nâu

• NO2 : khí màu nâu đỏ

• H2 : cho qua CuO nung nóng, CuO chuyển từ màu đen sang màu đỏ CuO + H2

 Cu + H2O

• CO : cho lội qua dd PdCl2, sản phẩm khí thu được cho sục vào dd nước vôi trong dư thì nước vôi trong bị đục

CO + PdCl2 + H2O  CO2 + Pd + 2HCl

CO2 + Ca(OH)2  CaCO3(kết tủa) + H2O

Bài tập nhận biết:

1) Trình bày phương pháp hóa học để phân biệt 2 khí không màu propan và xiclopropan?

2) Nhận biết các lọ mất nhãn đựng các khí sau : CO2, SO2, CH4, H2

3) Nhận biết các lọ mất nhãn chứa các khí sau :C3H8, CO, SO2, NO2

Bài tập tinh chế :

1) Tinh chế CH4 trong hỗn hợp các khí sau : CO2, CH4, SO2, H2O

2) Tinh chế C2H6 trong hỗn hợp các khí sau :C2H6 ,N2, H2, O2

Bài tập tách chất :

1) Tách rời từng chất sau ra khỏi hỗn hợp : CH4, NH3, CO2

2) Tách rời từng chất sau ra khỏi hỗn hợp : C2H6, SO2, CO2, HCl

 DẠNG 3 : Chuỗi phản ứng

1) Hoàn thành sơ đồ sau :

2) Hoàn thành chuỗi phản ứng sau :

 DẠNG 4: Câu hỏi về cấu tạo , tính chất vật lý, tính chất hóa học và trạng thái tự nhiên

1) Nêu tính chất hóa học của ankan?

2) Viết các CTCT các đồng phân của các chất có CTPT sau đây:

a C5H12

b C6H12

c C7H16

d C4H8

B) BÀI TẬP TÍNH TOÁN

 LOẠI I : TÌM CTPT CỦA HIDROCACBON



DẠNG 1 : Thiết lập CTPT của hidrocacbon dựa vào khối lượng hoặc % về khối lượng của các nguyên

tố trong hợp chất

*** PHƯƠNG PHÁP GIẢI ***

Bước 1 : Tìm : tùy theo giả thiết đề bài cho mà sử dụng các cách tính sau để tìm

Tìm dựa trên các khái niệm cơ bản, các định luật cơ bản Có nhiều cách để tìm khối lượng phân tử, tùy từng giả thiết đề bài cho mà dùng cách tính thích hợp

 Dựa vào tỉ khối hơi của chất hữu cơ A

= MB dCxHy/B

= 29 dCxHy/KK

 Dựa vào khối lượng ( ) của một thể tích khí CxHy ở đktc

= (22,4 )/

: khối lượng khí A chiếm thể tích : thể tích khí A ở đktc

Bước 2 : Xác định thành phần các nguyên tố trong hidrocacbon

- Hợp chất hidrocacbon có công thức tổng quát CxHy

Bước 3 : Xác định công thức phân tử

- Cách 1 : Tìm công thức đơn giản nhất => công thức nguyên => công thức của hidrocacbon

 Công thức đơn giản nhất CxHy

 Công thức nguyên ( CxHy)n

Xác định n :

 Dựa vào phân tử khối của hidrocacbon

 Biện luận từ công thức nguyên => công thức PT đúng của hidrocacbon

Biện luận dựa vào biểu thức

y < 2x+2 (y chẵn , nguyên dương)

- Cách 2 : Dùng công thức sau :

Bài tập mẫu :

1) Limonen là một chất có mùi thơm dịu được tách từ tinh dầu chanh Kết quả phân tích nguyên tố C

và H, trong đó C chiếm 88,235% về khối lượng Tỉ khối hơi của limonen so với không khí gần bằng 4,69 Lập công thức phân tử của Limonen

Giải

Gọi công thức phân tử của Limonen là CxHy

 x = 10

y = 16

Công thức phân tử của Linomen là C10H16

2) Một hydrocacbon A có thành phần nguyên tố: % C = 84,21; %H = 15,79; Tỉ khối hơi đối với không khí bằng dA/KK = 3,93 Xác định CTPT của A ?

Giải

Gọi công thức phân tử của A là CxHy

 x = 8

y = 18

Công thức phân tử của A là C8H18

Bài tập tự giải :

1) Một hydrocacbon A ở thể khí có thể tích gấp 4 lần thể tích của lưu huỳnh đioxit có khối lượng tương đương trong cùng điều kiện Sản phẩm cháy của A dẫn qua bình đựng nước vôi trong dư thì

có 1g kết tủa đồng thời khối lượng bình tăng 0,8g Tìm CTPT A

Đáp án : CH 4

2) Đốt cháy một hidrocacbon A với lượng oxi vừa đủ Toàn bộ sản phẩm cháy được dẫn qua bình đựng CaCl2 khan có dư thì thể tích hỗn hợp giảm đi hơn một nửa Xác định công thức cấu tạo của A? Biết rằng trong A, cacbon chiếm 80% về khối lượng

Đáp án : C 2 H 6

3) Một hợp chất hữu cơ X có % khối lượng của H, C, Cl lần lượt là 14,28%; 1,19%; 84,53% Hãy lập luận để tìm công thức phân tử của X viết công thức cấu tạo có thể có của X

Đáp án : CHCl 2 hoặc C 2 H 2 Cl 4

4) Xác định công thức phân tử của hidrocacbon A và viết tất cả các đồng phân có thể có của A trong các trường hợp sau :

a Ankan A có = 2,483

b Ankan A có sản phẩm thế monoclo trong đó Clo chiếm 45,22%

Đáp án : a) C 5 H 12 ; b) C 3 H 7 Cl

DẠNG 2: Xác định CTPT của hợp chất hidrocacbon no dựa vào phương trình đốt cháy.

Bước 1 : Xác định loại hợp chất hidrocacbon và đặt công thức

 Tính số mol nước và khí cacbonic

 Nếu thì hidrocacbon no là ankan Công thức tổng quát

 Nếu thì hidrocacbon no là xicloankan, anken Công thức tổng quát

 Nếu không xác định được đặt công thức hidrocacbon có dạng

Bước 2 : Viết phương trình đốt cháy tổng quát

 Ankan :

 Xicloankan :

 Hidrocacbon bất kì :

Bước 3 : dựa vào đề bài kết hợp trình phản ứng giải bài toán tìm công thức của hidrocacbon

Một số lưu ý :

 Nếu đề bài cho: oxi hóa hòan tòan một chất hữu cơ A thì có nghĩa là đốt cháy hòan tòan chất hữu

cơ A thành CO2 và H2O

 Sản phẩm cháy (CO2, H2O) thường được cho qua các bình các chất hấp thụ chúng

o Bình đựng CaCl2 (khan), CuSO4 (khan), H2SO4 đặc, P2O5, dung dịch kiềm, … hấp thụ nước

o Bình đựng các dung dịch kiềm…hấp thụ CO2

o Bình đựng P trắng hấp thụ O2

 Độ tăng khối lượng các bình chính là khối lượng các chất mà bình đã hấp thụ

 Nếu bài toán cho CO2 phản ứng với dung dịch kiềm thì nên chú ý đến muối tạo thành để xác định chính xác lượng CO2

Loại 1 : chỉ có 1 hidrocacbon no Bài tập mẫu :

1) Đốt cháy hoàn toàn 400 ml một ankan A thu được 800 ml khí CO2 (đktc) Tìm công thức phân tử của A?

Giải

Gọi công thức của ankan A là

Theo phương trình phản ứng :



 n = 2

Vậy công thức của ankan là CH

2) Đốt cháy hoàn toàn một hydrocacbon A ở thể khí dẫn sản phẩm cháy qua bình đựng nước vôi trong dư thì có 1g kết tủa đồng thời khối lượng bình tăng 0,8g Tìm CTPT A?

Giải

0,01 0,01



Vì nên A là ankan

Gọi công thức của ankan A là

Ta có :

 n=1

Vậy A có CTPT là

Bài tập tự giải :

1) Khi đốt cháy hòan tòan 0,42 g một Hydrocacbon X thu tòan bộ sản phẩm qua bình 1 đựng H2SO4

đặc, bình 2 đựng KOH dư Kết quả, bình 1 tăng 0,54 g; bình 2 tăng 1,32 g Biết rằng khi hóa hơi 0,42 g X chiếm thể tích bằng thể tích của 1,192 g O2 ở cùng điều kiện Tìm CTPT của X ?

Đáp án : C 5 H 10

2) Đốt cháy hoàn toàn một mẫu hidrocacbon người ta thấy thể tích hơi nước sinh ra gấp 1,2 lần thể tích khí cacbonic (đo ở cùng điều kiện) Biết rằng hidrocacbon đó chỉ tạo thành 1 dẫn xuất

monoclo duy nhất Hãy xác định công thức cấu tạo của hidrocacbon đó

Đáp án : C 5 H 12

3) Khi oxi hóa hoàn toàn 7 mg hợp chất A thu được 11,2 ml khí CO2 (đktc) và 9mg nước Tỉ khối hợp chất A so với khí nitơ bằng 2,5 Xác định công thức cấu tạo của A nếu khi clo hóa A thì chỉ thu được 1 dẫn xuất monocle duy nhất?

Đáp án : C 5 H 10

Loại 2 : Nhiều ankan (xicloankan) thuộc dãy đồng đẳng

Phương pháp giải :

Bước 1 : Đặt CTPT của hai chất hữu cơ cần tìm rồi suy ra CTPT trung bình của chúng :

Đặt A : CxHy ;

B : Cx’Hy’

=> CTPTTB :

Bước 2 : Viết phương trình phản ứng tổng quát và dữ liệu đề bài cho tính

Bước 3 : biện luận

Nếu x<x’ => x < < x’

y<y’ => y< < y’

Dựa vào điều kiện x, x’, y, y’ thỏa mãn biện luận suy ra giá trị hợp lý của chúng => CTPT A, B

Một số lưu ý :

 Phương pháp này ngắn gọn đối với bài toán hỗn hợp của 2 hidrocacbon đồng đẳng kế tiếp nhau

 Nếu bài cho 2 hidrocacbon A, B là đồng dẳng liên tiếp thì : m = n + 1 (ở đây n, m là số C trong phân tử A, B)

 Nếu bài cho 2 hidrocacbon A, B hơn kém nhau k nguyên tử C thì m = n + k

 Nếu bài cho 2 hidrocacbon A, B cách nhau k nguyên tử C thì : m = n + (k +1)

 Nếu bài toán cho A, B là hydrocacbon ở thể khí trong điều kiện thường (hay điều kiện tiêu chuẩn) thì n, m < 4

Bài tập mẫu :

1) Đốt cháy hoàn toàn 5,1 g hỗn hợp X gồm 2 ankan kế tiếp thu được 8,1g nước Xác định công thức phân tử mỗi ankan và tính % theo khối lượng mỗi ankan

Giải

Gọi công thức trung bình của 2 ankan là

0,45

 +2



Vậy CTPT của 2 ankan là C3H8 và C4H10

Bài tập tự giải :

1) Đốt cháy hoàn toàn 30,6g hỗn hợp gồm 2 ankan ở thể khí sinh ra 92,4g khí cacbonic

a) Tính tổng số mol của 2 ankan

b) Tính thể tích khí oxi cần dung để đốt cháy hoàn toàn 10,2g hỗn hợp trên

c) Xác định công thức phân tử 2 ankan biết thể tích hai ankan trong hỗn hợp bằng nhau

Đáp án : a) 0,6 mol; b)25,76 lít; c) C 3 H 8 và C 4 H 10

2) Đốt cháy hoàn toàn 0,384 g hỗn hợp X gồm 2 ankan là đồng đẳng kế tiếp Sản phẩm sinh ra cho vào 520ml dung dịch NaOH 0,1M thu được muối trung hòa

a) Xác định công thức phân tử mỗi ankan

b) Tính % khối lượng mỗi ankan trong hỗn hợp đầu

Đáp án : a) C 2 H 6 và C 3 H 8 ; b)31,25% và 68,75%

3) A là hỗn hợp 2 xicloankan đồng đẳng kế tiếp nhau Đốt cháy 1,68 lít hơi A (đktc) rồi cho sản phẩm cháy hấp thụ vào bình đựng nước vôi trong lấy dư, thì khối lượng nước vôi trong tăng là 17,05g và trong bình có 27,5g kết tủa

a) Xác định CTPT của 2 xicloankan

b) Tính % về khối lượng của 2 ankan trong A?

c) Nếu đốt cháy m (g) A thì cần dung 36,96 lít khí oxi (đktc).Tính m?

Đáp án : a) C 3 H 6 , C 4 H 8 ; b) 27,27% ; 72,73% c) 15,4 g

4) Đốt cháy hoàn toàn 2,72 gam hỗn hợp 2 ankan hơn kém nhau 2 nguyên tử cacbon, thì thu được 8,36 gam khí cacbonic Tìm công thức phân tử của 2 ankan và tính % về khối lượng của mỗi ankan trong hỗn hợp

Đáp án : C 5 H 12 (26,47%) và C 7 H 16 (73,52%) Hoặc C 6 H 14 (79,04%) và C 8 H 18 (20,96%)

 LOẠI 2 : CHO CTPT CỦA HIDROCACBON VÀ QUÁ TRÌNH BIẾN ĐỔI HÓA HỌC, TÍNH TOÁN

THEO YÊU CẦU CỦA ĐỀ BÀI



DẠNG 1 : Bài tập chỉ có 1 hydrocacbon

Lưu ý :

 Dạng bài tập này thường dựa vào tính chất hóa học và điều chế của hydrocacbon

 Dạng bài tập này thường được kết hợp với loại toán 1 nhằm làm phong phú bài toán

Bài tập mẫu :

1) Propan (C3H8) cháy trong oxi tạo cacbon đioxit và hơi nước Hãy chọn câu đúng trong các phương

án dưới đây ?

A 1 lít O2 phản ứng với 5 lít C3H8

B 1 lít O2 tạo 3/5 lít CO2

C 1 lít nước tạo được từ 4/5 lít O2

D 1 lít CO2 tạo ra từ 3 lít C3H8

Giải

C3H8 + 5O2  3CO2 + 4H2O

x (3/5)x

 Chọn B

2) Đốt cháy hoàn toàn 1,3-đimetylxiclobutan bằng O2, tổng hệ số cân bằng của phản ứng là:

A 22

B 20

C 18

D 19

Giải

C6H12 + 9O2  6CO2 + 6H2O

 Chọn A

Bài tập tự giải :

1) a) Đun 16,4g natri axetat với vôi tôi xút (dư) Tính thể tích khí metan thu được (ở đktc) nếu hiệu suất phản ứng đạt 60%?

b)Tính khối lượng nhôm cacbua phải dùng để điều chế được 6,72 lít metan (đkc), nếu hiệu suất phản ứng đạt 75%?

Đáp án : a) 2,688 lít ; b)19,2 g

2) Khi cho khí metan tác dụng với khí clo có chiếu sáng, người ta thấy ngoài sản phẩm CH3Cl còn tạo ra một hợp chất X trong đó phần trong khối lượng của clo là 89.12% X có CTPT nào sau đây ?

A CH2Cl2

B CHCl3

C CCl4

D Kết quả khác

Đáp án : B



DẠNG 2 : Bài tập về hỗn hợp

*** PHƯƠNG PHÁP GIẢI***

 Khai thác tính chất hóa học khác nhau của từng loại hydrocacbon, viết các phương trình phản ứng

 Đặt a, b, c,… lần lượt là thể tích (hoặc số mol) khí trong hỗn hợp

 Lập các phương trình đại số : bao nhiêu dữ kiện là bấy nhiêu phương trình

 Các thí nghiệm thường gặp trong toán hỗn hợp :

o Đốt cháy hỗn hợp trong O2 : thường dùng lượng dư O2 (hoặc đủ) để phản ứng xảy ra hoàn toàn, nếu thiếu oxi bài toán sẽ trở nên phức tạp vì sản phẩm có thể là C, CO, CO2, H2, hoặc sản phẩm chỉ gồm CO2, H2O đồng thời dư hydrocacbon

Loại 1 : Hỗn hợp gồm 1 hydrocacbon và các khí vô cơ Bài tập mẫu :

1) Tỉ khối hơi của hỗn hợp khí X gồm: H2, CH4, CO đối với H2 là 7,8 Để đốt cháy hoàn toàn 1 thể tích hỗn hợp này cần 1,4 thể tích O2 (các khí đo cùng điều kiện) Phần trăm thể tích các khí trong

X theo thứ tự trên là:

A 20,00% - 60,00% - 20,00%

B 33,64% - 42,12% - 24,24%

C 23,64% - 52,12% - 24,24%

D 13,64% - 52,12% - 34,24%

Giải

2H2 + O2  2H2O

x x/2

CH4 + 2O2  CO2 + 2H2O

y 2y

2CO + O2  2CO2

z z/2

Giả sử: x + y + z = 1 (mol) (1)

dX/H2 = 7.8 => MX = 15.6

=> mhh = 15.6 (g)

=> 2x + 16y + 28z = 15.6 (g) (2)

VO2/VX = nO2/nX

=> 1.4 = x/2 + 2y + z/2 (3)

Từ (1), (2) và (3) ta có: x = 0.2 (mol) , y = 0.6 (mol) , z = 0.2 (mol)

Do vậy :%VH2 = (0.2:1).100 = 20%

%VCH4 = (0.6: 1).100 = 60%

%VCO = (0.2:1).100 = 20%

Loại 2 : Hỗn hợp gồm nhiều hydrocacbon Bài tập mẫu :

1) Đốt cháy hoàn toàn 1.14 gam hỗn hợp etan và xiclo butan thu được khí cacbonic và 1.62 gam nước, hấp thụ toàn bộ sản phẩm vào nước vôi trong dư Tính khối lượng kết tủa thu được

Giải

C2H6 + (7/2)O2  2CO2 + 3H2O

x 2x 3x

C4H8 + 6O2  4CO2 + 4H2O

y 4y 4y

CO2 + Ca(OH)2  CaCO3 ↓ + H2O

(2x + 4y) (2x +4y)

mhh = 30x + 56y = 1.14 (g) (1)

nH2O = 3x + 4y = 0.09 (mol) (2)

Từ (1) và (2) ta có: x = 0.01 (mol) , y = 0.015 (mol)

Do vậy: mCaCO3 = 100.(2x + 4y) = 8 (g)

2) Tỉ khối hơi của hỗn hợp X gồm metan và etan so với không khí là 0.6 Để đốt cháy hết 1.5 mol hỗn hợp X thì số mol O2 cần dùng là :

A 3.225 mol

B 7 mol

C 10.5 mol